JP6732494B2 - 工作機械とその制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、切削加工時にワークから生じてくる切削屑を順次分断しながらワークを振動切削加工する工作機械とその制御装置に関する。

従来、ワークを切削加工する切削工具と、該切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具とワークとを所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる振動手段とを備え、前記切削工具とワークとを前記加工送り方向に沿った往復振動を伴って送り動作させて、前記ワークの振動切削加工を行うように前記送り手段と前記振動手段とを連係させている工作機械が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、前記切削工具とワークとを、前記加工送り方向に交差する方向に沿って振動させることによって被切削面に凹部を形成する振動切削装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００６−３１２２２３号公報（段落００５２乃至段落００５７、図６、図７参照） 特開２００６−１１０６７３号公報（段落００３７乃至段落００３９、図９参照）

上述した特許文献１に示されるような工作機械は、回転するワークに対して切削工具が、往復振動しながら移動するため、ワークの周面は正弦曲線状の切削軌跡によって切削される。
往動の切削軌跡に対して復動の切削軌跡が徐々に近づくと、加工送り方向の未切削部分が増加し、復動の切削軌跡に対して往動の切削軌跡が徐々に離れると、加工送り方向に切削が進行する。
切削工具の先端は所定の径を有するため、ワークの周面は切削工具により、断面視で円弧状に抜かれた形状で切削される。
加工送り方向に切削が進行するに従って、往動の切削軌跡と復動の切削軌跡の間には、既切削部分の端縁と進行する切削部分の端縁との間の切削残りが凸状に突出して被切削面に残る。
前記切削残りの高さは、復動の切削軌跡に対して往動の切削軌跡が徐々に離れることによって徐々に高くなり、往動の切削軌跡に対して復動の切削軌跡が徐々に近づくことによって徐々に低くなる。
前記振動切削加工においては、この凸状の切削残りの存在は避けられず、前記切削残りの最大の高さによって、切削加工後のワークの真円度を低下させる場合があるという課題があった。

そこで、本発明は、前述したような従来技術の課題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、ワークに対して切削工具を相対的に振動させながら加工送り方向に切削加工する振動切削加工手段を継続しながら、切削軌跡の両側にある加工面の凸部を除去し、ワークの真円度や加工精度を向上させる工作機械とその制御装置を提供することである。

本請求項１に係る発明は、ワークを切削加工する切削工具と、該切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具と前記ワークとを所定の加工送り方向に相対的に送り動作させる送り手段と、前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる振動手段とを備え、前記ワークの振動切削加工を行う工作機械であって、前記振動手段が、前記切削工具と前記ワークとを相対的に回転させつつ、前記ワークに対する前記加工送り方向と交差する方向への往復振動による切削工具の切り込み量を前記加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動と後退移動する復動との変曲部分に向かって増加させるように、前記送り手段および前記回転手段と連係し、前記加工送り方向に沿った往復振動の主軸位相および振幅が、前記加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動の切削軌跡と後退移動する復動の切削軌跡とを交差させるように設定されていることにより、前述した課題を解決するものである。

本請求項２に係る発明は、ワークを切削加工する切削工具と、該切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具と前記ワークとを所定の加工送り方向に相対的に送り動作させる送り手段と、前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる振動手段とを備え、前記ワークの振動切削加工を行う工作機械であって、前記振動手段が、前記切削工具と前記ワークとを相対的に回転させつつ、前記ワークに対する前記加工送り方向と交差する方向への往復振動による切削工具の切り込み量を前記加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動と後退移動する復動との変曲部分に向かって増加させるとともに、前記振動切削加工において前記加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動の切削軌跡と後退移動する復動の切削軌跡との間の距離が等しくなる主軸位相の間で、前記加工送り方向と交差する方向に沿って振動させるように、前記送り手段および前記回転手段と連係していることにより、前述した課題を解決するものである。

本請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載された工作機械の構成に加えて、前記変曲部分が、前記振動切削加工の前記加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動の切削軌跡及び後退移動する復動の切削軌跡の交差点であって、前記振動手段が、前記ワークに対する前記加工送り方向と交差する方向への切削工具の切り込み量を前記交差点で最大となるように、前記送り手段および前記回転手段と連係していることにより、前述した課題をさらに解決するものである。

本請求項４に係る発明は、ワークを切削加工する切削工具と、該切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具と前記ワークとを所定の加工送り方向に相対的に送り動作させる送り手段と、前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる振動手段とを備え、前記送り手段と前記振動手段と前記回転手段とを連係させて前記ワークの振動切削加工を行う工作機械の制御装置であって、前記回転手段によって前記切削工具と前記ワークとを相対的に回転させつつ、前記振動手段によって、前記ワークに対する前記加工送り方向と交差する方向への切削工具の切り込み量を前記加工送り方向に沿った前記往復振動において前進移動する往動と後退移動する復動との変曲部分に向かって増加させるように、前記加工送り方向に交差する方向に沿って振動させる構成とされ、前記加工送り方向に沿った往復振動の主軸位相および振幅が、前記加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動の切削軌跡と後退移動する復動の切削軌跡とを交差されるように設定されていることにより、前述した課題を解決するものである。

本請求項５に係る発明は、ワークを切削加工する切削工具と、該切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具と前記ワークとを所定の加工送り方向に相対的に送り動作させる送り手段と、前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる振動手段とを備え、前記送り手段と前記振動手段と前記回転手段とを連係させて前記ワークの振動切削加工を行う工作機械の制御装置であって、前記回転手段によって前記切削工具と前記ワークとを相対的に回転させつつ、前記振動手段によって、前記ワークに対する前記加工送り方向と交差する方向への切削工具の切り込み量を前記加工送り方向に沿った前記往復振動において前進移動する往動と後退移動する復動との変曲部分に向かって増加させるように、前記加工送り方向に交差する方向に沿って振動させる構成とされ、前記振動手段が、前記ワークに対する前記加工送り方向と交差する方向への往復振動による切削工具の切り込み量を前記加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動と後退移動する復動との変曲部分に向かって増加させるとともに、前記振動切削加工において前記加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動の切削軌跡と後退移動する復動の切削軌跡との間の距離が等しくなる主軸位相の間で、前記加工送り方向と交差する方向に沿って振動させるように、前記送り手段および前記回転手段と連係していることにより、前述した課題を解決するものである。

本発明の工作機械は、振動手段によって切削屑を分断しながら切削加工することができるばかりでなく、以下のような特有の効果を奏することができる。

本請求項１に係る発明の工作機械によれば、加工送り方向に切削が進行するに従って、往復振動において前進移動する往動と後退移動する復動との変曲部分に向かった切削工具のワークへの切り込み量の増加と、往動の切削軌跡と復動の切削軌跡の間に凸状に突出する切削残りの突出高さの増加とが相補的に作用し、ワークの加工精度や真円度を低下させるような被切削面の切削残りの発生を抑制することができる。
また、切削工具とワークとの加工送り方向に交差する方向に沿った振動によって切削軌跡上に形成される凹部によって、潤滑油等を保持してワーク外周面上の摺動性を向上させることが可能となる。
さらに、加工送り方向に沿った往復振動の主軸位相および振幅が、加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動の切削軌跡と後退移動する復動の切削軌跡とを交差させるように設定されていることにより、振動切削加工によって生じる切削屑を、振動切削加工の往復振動において前進移動する往動の切削軌跡と後退移動する復動の切削軌跡とが交差する部分で分断することができる。

本請求項２に係る発明の工作機械によれば、加工送り方向に切削が進行するに従って、往復振動において前進移動する往動と後退移動する復動との変曲部分に向かった切削工具のワークへの切り込み量の増加と、往動の切削軌跡と復動の切削軌跡の間に凸状に突出する切削残りの突出高さの増加とが相補的に作用し、ワークの加工精度や真円度を低下させるような被切削面の切削残りの発生を抑制することができる。
また、切削工具とワークとの加工送り方向に交差する方向に沿った振動によって切削軌跡上に形成される凹部によって、潤滑油等を保持してワーク外周面上の摺動性を向上させることが可能となる。
さらに、振動手段が、振動切削加工において加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動の切削軌跡と後退移動する復動の切削軌跡との間の距離が等しくなる主軸位相、すなわち、主軸の回転角度位置の間で、加工送り方向と交差する方向に沿って振動させるように、送り手段および回転手段と連係しているため、往復振動において前進移動する往動と後退移動する復動との変曲部分に向かった切削工具のワークへの切り込み量の増加と、互いに近接または離反する往動の切削軌跡と復動の切削軌跡の間に凸状に突出する切削残りの突出高さの増加との相補的な作用が効率良く行われ、切削加工後のワークの被切削面の凹凸の発生が抑制されてワークの真円度を向上することができる。

本請求項３に係る発明の工作機械によれば、請求項１または請求項２に係る発明が奏する効果に加え、変曲部分が、振動切削加工の前記加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動の切削軌跡及び後退移動する復動の切削軌跡が交差する位置、すなわち、交差点であって、振動手段が、ワークに対する加工送り方向と交差する方向への切削工具の切り込み量を交差点で最大となるように、送り手段および回転手段と連係しているため、交差点間で最大の高さとなる切削残りの突出を効率良く抑制することができる。

本請求項４に係る発明の工作機械の制御装置によれば、加工送り方向に切削が進行するに従って、往復振動において前進移動する往動と後退移動する復動との変曲部分に向かった切削工具のワークへの切り込み量の増加と、往動の切削軌跡と復動の切削軌跡の間に凸状に突出する切削残りの突出高さの増加とが相補的に作用し、ワークの加工精度や真円度を低下させるような被切削面の切削残りの発生を抑制することができる。
また、切削工具とワークとの加工送り方向に交差する方向に沿った振動によって切削軌跡上に形成される凹部によって、潤滑油等を保持してワーク外周面上の摺動性を向上させることが可能となる。
さらに、加工送り方向に沿った往復振動の主軸位相および振幅が、加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動の切削軌跡と後退移動する復動の切削軌跡とを交差させるように設定されていることにより、振動切削加工によって生じる切削屑を、振動切削加工の往復振動において前進移動する往動の切削軌跡と後退移動する復動の切削軌跡とが交差する部分で分断することができる。

本請求項５に係る発明の工作機械の制御装置によれば、加工送り方向に切削が進行するに従って、往復振動において前進移動する往動と後退移動する復動との変曲部分に向かった切削工具のワークへの切り込み量の増加と、往動の切削軌跡と復動の切削軌跡の間に凸状に突出する切削残りの突出高さの増加とが相補的に作用し、ワークの加工精度や真円度を低下させるような被切削面の切削残りの発生を抑制することができる。
また、切削工具とワークとの加工送り方向に交差する方向に沿った振動によって切削軌跡上に形成される凹部によって、潤滑油等を保持してワーク外周面上の摺動性を向上させることが可能となる。
さらに、振動手段が、振動切削加工において加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動の切削軌跡と後退移動する復動の切削軌跡との間の距離が等しくなる主軸位相、すなわち、主軸の回転角度位置の間で、加工送り方向と交差する方向に沿って振動させるように、送り手段および回転手段と連係しているため、往復振動において前進移動する往動と後退移動する復動との変曲部分に向かった切削工具のワークへの切り込み量の増加と、互いに近接または離反する往動の切削軌跡と復動の切削軌跡の間に凸状に突出する切削残りの突出高さの増加との相補的な作用が効率良く行われ、切削加工後のワークの被切削面の凹凸の発生が抑制されてワークの真円度を向上することができる。

本発明の第１実施例である工作機械の概略を示す図。 本発明の第１実施例の切削工具とワークとの関係を示す概略図。 本発明の第１実施例の切削工具のＺ軸方向の往復振動および位置を示す図。 本発明の第１実施例の主軸ｎ回転目、ｎ＋１回転目、ｎ＋２回転目の関係を示す図。 本発明の第１実施例の１回転１．５振動で振動切削加工手段を実行することによって得られる切削軌跡を示す図。 （Ａ）図５の６Ａ−６Ａにおけるワーク外周面の断面図、（Ｂ）図５の６Ｂ−６Ｂにおけるワーク外周面の断面図。 （Ａ）図５の７における切削軌跡の交差点を拡大した図、（Ｂ）図５の７における切削軌跡とその交差点の深度との関係を示す図。

本発明は、ワークを切削加工する切削工具と、この切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、切削工具と前記ワークとを所定の加工送り方向に相対的に送り動作させる送り手段と、切削工具とワークとを相対的に往復振動させる振動手段とを備え、ワークの振動切削加工を行う工作機械であって、振動手段が、切削工具とワークとを相対的に回転させつつ、ワークに対する加工送り方向と交差する方向への往復振動による切削工具の切り込み量を加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動と後退移動する復動との変曲部分に向かって増加させるように、送り手段および回転手段と連係し、加工送り方向に沿った往復振動の主軸位相および振幅が、加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動の切削軌跡と後退移動する復動の切削軌跡とを交差させるように設定され、ワークに対して切削工具を相対的に振動させながら加工送り方向に切削加工する振動切削加工手段を継続しながら、切削軌跡の両側にある加工面の凸部を除去し、ワークの真円度や加工精度を向上させるものであれば、その具体的な実施態様は、如何なるものであっても構わない。

図１は、本発明の第１実施例である制御装置１８０を備えた工作機械１００の概略を示す図である。
工作機械１００は、回転手段としての主軸１１０と、刃物台としての切削工具台１３０Ａとを備えている。
主軸１１０の先端には、ワーク保持手段としてのチャック１２０が設けられている。
チャック１２０を介して主軸１１０にワークＷが保持される。
主軸１１０は、主軸モータの動力によって回転駆動されるように主軸台１１０Ａに支持されている。

主軸台１１０Ａは、工作機械１００のベッド側に、Ｚ軸方向送り機構１６０によって主軸１１０の軸線方向となるＺ軸方向に移動自在に搭載されている。
主軸１１０は、主軸台１１０Ａを介してＺ軸方向送り機構１６０によって、Ｚ軸方向に移動する。
Ｚ軸方向送り機構１６０は、主軸１１０をＺ軸方向に移動させる主軸移動機構を構成している。

Ｚ軸方向送り機構１６０は、ベッド等のＺ軸方向送り機構１６０の固定側と一体的なベース１６１と、ベース１６１に設けられたＺ軸方向に延びるＺ軸方向ガイドレール１６２とを備えている。
Ｚ軸方向ガイドレール１６２に、Ｚ軸方向ガイド１６４を介してＺ軸方向送りテーブル１６３がスライド自在に支持されている。
Ｚ軸方向送りテーブル１６３側にリニアサーボモータ１６５の可動子１６５ａが設けられ、ベース１６１側にリニアサーボモータ１６５の固定子１６５ｂが設けられている。

Ｚ軸方向送りテーブル１６３に主軸台１１０Ａが搭載され、リニアサーボモータ１６５の駆動によってＺ軸方向送りテーブル１６３が、Ｚ軸方向に移動駆動される。
Ｚ軸方向送りテーブル１６３の移動によって主軸台１１０ＡがＺ軸方向に移動し、主軸１１０のＺ軸方向への移動が行われる。

切削工具台１３０Ａには、ワークＷを切削加工するバイト等の切削工具１３０が装着されている。
切削工具台１３０Ａは、工作機械１００のベッド側に、Ｘ軸方向送り機構１５０及び図示しないＹ軸方向送り機構によって、Ｚ軸方向に直交するＸ軸方向と、Ｚ軸方向及びＸ軸方向に直交するＹ軸方向とに移動自在に設けられている。
Ｘ軸方向送り機構１５０とＹ軸方向送り機構とによって、切削工具台１３０Ａを主軸１１０に対してＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる刃物台移動機構が構成されている。

Ｘ軸方向送り機構１５０は、Ｘ軸方向送り機構１５０の固定側と一体的なベース１５１と、ベース１５１に設けられたＸ軸方向に延びるＸ軸方向ガイドレール１５２とを備えている。
Ｘ軸方向ガイドレール１５２に、Ｘ軸方向ガイド１５４を介してＸ軸方向送りテーブル１５３がスライド自在に支持されている。

Ｘ軸方向送りテーブル１５３側にリニアサーボモータ１５５の可動子１５５ａが設けられ、ベース１５１側にリニアサーボモータ１５５の固定子１５５ｂが設けられている。
リニアサーボモータ１５５の駆動によってＸ軸方向送りテーブル１５３が、Ｘ軸方向に移動駆動される。
なお、Ｙ軸方向送り機構は、Ｘ軸方向送り機構１５０をＹ軸方向に配置したものであり、Ｘ軸方向送り機構１５０と同様の構造であるため、図示及び構造についての詳細な説明は割愛する。

図１においては、Ｙ軸方向送り機構を介してＸ軸方向送り機構１５０をベッド側に搭載し、Ｘ軸方向送りテーブル１５３に切削工具台１３０Ａが搭載されている。
切削工具台１３０Ａは、Ｘ軸方向送りテーブル１５３の移動駆動によってＸ軸方向に移動し、Ｙ軸方向送り機構が、Ｙ軸方向に対して、Ｘ軸方向送り機構１５０と同様の動作をすることによって、Ｙ軸方向に移動する。

なお、Ｙ軸方向送り機構を、Ｘ軸方向送り機構１５０を介してベッド側に搭載し、Ｙ軸方向送り機構側に切削工具台１３０Ａを搭載してもよく、Ｙ軸方向送り機構とＸ軸方向送り機構１５０とによって切削工具台１３０ＡをＸ軸方向及びＹ軸方向に移動させる構造は従来公知であるため、詳細な説明及び図示は割愛する。

刃物台移動機構（Ｘ軸方向送り機構１５０とＹ軸方向送り機構）と主軸移動機構（Ｚ軸方向送り機構１６０）とが協動し、Ｘ軸方向送り機構１５０とＹ軸方向送り機構によるＸ軸方向とＹ軸方向への切削工具台１３０Ａの移動と、Ｚ軸方向送り機構１６０による主軸台１１０Ａ（主軸１１０）のＺ軸方向への移動によって、切削工具台１３０Ａに装着されている切削工具１３０は、ワークＷに対して相対的に任意の加工送り方向に送られる。

主軸移動機構と刃物台移動機構とから構成される送り手段により、切削工具１３０を、ワークＷに対して相対的に任意の加工送り方向に送ることによって、図２に示すように、ワークＷは、切削工具１３０により任意の形状に切削加工される。

なお、本実施形態においては、主軸台１１０Ａと切削工具台１３０Ａの両方を移動するように構成しているが、主軸台１１０Ａを工作機械１００のベッド側に移動しないように固定し、刃物台移動機構を、切削工具台１３０ＡをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させるように構成してもよい。
この場合、送り手段が、切削工具台１３０ＡをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させる刃物台移動機構から構成され、固定的に位置決めされて回転駆動される主軸１１０に対して、切削工具台１３０Ａを移動させることによって、切削工具１３０をワークＷに対して加工送り動作させることができる。

また、切削工具台１３０Ａを工作機械１００のベッド側に移動しないように固定し、主軸移動機構を、主軸台１１０ＡをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させるように構成してもよい。
この場合、送り手段が、主軸台１１０ＡをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動させる主軸台移動機構から構成され、固定的に位置決めされる切削工具台１３０Ａに対して、主軸台１１０Ａを移動させることによって、切削工具１３０をワークＷに対して加工送り動作させることができる。
また、本実施例では、切削工具１３０に対してワークＷを回転させる構成としたが、ワークＷに対して切削工具１３０を回転させる構成としてもよい。

主軸１１０の回転、Ｚ軸方向送り機構１６０、Ｘ軸方向送り機構１５０、Ｙ軸方向送り機構は、制御装置１８０が有する制御部１８１（切削制御手段）によって駆動制御される。
制御部１８１は、各送り機構を振動手段として、各々対応する移動方向に沿って往復振動させながら、主軸台１１０Ａ又は切削工具台１３０Ａを各々の方向に移動させるように制御している。

各送り機構は、制御部１８１の制御により、図３に示すように、主軸１１０又は切削工具台１３０Ａを、１回の往復振動において、加工送り方向に所定の前進量だけ前進移動（以下、往動という。）してから所定の後退量だけ後退移動（以下、復動という。）し、その差の進行量だけ各移動方向に移動させ、協動してワークＷに対して切削工具１３０を加工送り方向に送る。

工作機械１００は、Ｚ軸方向送り機構１６０、Ｘ軸方向送り機構１５０、Ｙ軸方向送り機構により、切削工具１３０が加工送り方向に沿った往復振動しながら、主軸１回転分、すなわち、主軸位相０°から３６０°まで変化したときの進行量の合計を送り量として、加工送り方向に送られることによって、ワークＷの加工を行う。

ワークＷが回転した状態で、主軸台１１０Ａ（主軸１１０）又は切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）が、往復振動しながら移動し、切削工具１３０によって、ワークＷを所定の形状に振動切削加工を実行する場合、ワーク外周面は、図４に示すように、正弦曲線状に切削される。
図４では、ワーク外周面の状態を分かり易く説明するため、縦軸を加工送り方向におけるワークＷに対する切削工具１３０の位置、横軸をワークＷの１回転、すなわち、主軸位相０°から３６０°とし、ワーク外周面を周方向に沿って展開したワーク外周面の切削工具１３０による切削軌跡を示している。
なお、正弦曲線状の波形の谷を通過する仮想線（１点鎖線）において、主軸位相０°から３６０°まで変化したときの切削工具１３０の位置の変化量が、送り量を示す。
図４に示されるように、ワークＷの１回転当たりのワークＷに対する切削工具１３０（主軸台１１０Ａ（主軸１１０）又は切削工具台１３０Ａ）の振動数Ｎが、３．５回（振動数Ｎ＝３．５）を例に説明する。

この場合、ｎ＋１回転目（ｎは１以上の整数）の切削工具１３０により切削されるワーク外周面形状の位相の谷の最低点（切削工具１３０によって加工送り方向に最も切削された点となる点線波形グラフの山の頂点）の位置が、ｎ回転目の切削工具１３０により切削された形状の位相の谷の最低点（実線波形グラフの山の頂点）の位置に対して、主軸位相方向（グラフの横軸方向）でずれる。

これにより、切削工具１３０の往動時の切削加工部分と、復動時の切削加工部分とが一部重複し、ワーク外周面のｎ＋１回転目の切削部分に、ｎ回転目に切削済みの部分が含まれ、振動切削中に加工送り方向において切削工具１３０がワークＷを切削しない空振り動作が生じる。
振動切削加工を実行する時にワークＷから生じる切削屑は、空振り動作によって順次分断される。
工作機械１００は、切削工具１３０の加工送り方向に沿った往復振動によって切削屑を分断しながら、ワークＷの切削加工を円滑に行うことができる。

切削工具１３０の往復振動によって切削屑を順次分断する場合、ワーク外周面のｎ＋１回転目の切削部分に、ｎ回転目に切削済みの部分が含まれていればよい。
言い換えると、ワーク外周面のｎ＋１回転目（ｎは１以上の整数）における復動時の切削工具１３０の切削軌跡が、ワーク外周面のｎ回転目における切削工具１３０の切削軌跡まで到達すればよい。
図４に示されるように、ｎ＋１回転目とｎ回転目のワークＷにおける切削工具１３０により切削される形状の位相が一致（同位相）とならなければよく、必ずしも１８０°反転させる必要はない。

例えば、振動数Ｎは、１．１や１．２５、２．６、３．７５等とすることができる。
ワークＷの１回転で１回より少ない振動（０＜振動数Ｎ＜１．０）を行うように設定することもできる。
この場合、１振動に対して１回転以上主軸１１０が回転する。

工作機械１００において、制御部１８１による動作指令は、所定の指令時間単位毎で行われる。
主軸台１１０Ａ（主軸１１０）又は切削工具台１３０Ａ（切削工具１３０）の往復振動は、指令時間単位に基づく所定の周波数で動作が可能となる。
例えば、制御部１８１によって１秒間に２５０回の指令を送ることが可能な工作機械１００の場合、制御部１８１による動作指令は、１÷２５０＝４（ｍｓ）周期（指令時間単位毎）で行われる。

図５は、ワークＷの１回転当たりのワークＷに対する切削工具１３０（主軸台１１０Ａ又は切削工具台１３０Ａ）の振動数Ｎを、１．５回（振動数Ｎ＝１．５）とした場合に、図４と同様に、ワーク外周面を周方向に沿って展開した切削工具１３０による切削軌跡を示し、各々の線が各切削回となるワークＷの一回転毎の切削軌跡を表している。

切削工具１３０の往動時の切削加工部分と、復動時の切削加工部分とが一部重複し、ワーク外周面のｎ＋１回転目の切削部分に、ｎ回転目に切削済みの部分が含まれるため、正弦曲線状の切削軌跡は、ワークの回転毎に往動の切削軌跡と復動の切削軌跡との近接および離反が繰り返される。

往復振動の往動時における切削軌跡と復動時における切削軌跡とが交差する交差点ＣＲは、振動切削加工が加工送り方向に進むに伴って同一の主軸位相の位置に生成される。往動の切削軌跡に対して復動の切削軌跡が徐々に近づくと、加工送り方向の未切削部分が増加し、復動の切削軌跡に対して往動の切削軌跡が徐々に離れると、加工送り方向に切削が進行する。

切削工具１３０の先端は所定の径を有するため、図６に示されるように、ワークＷの周面は切削工具１３０により、断面視で切削工具１３０の先端形状である円弧状に切削される。加工送り方向に切削加工が進行するに従って、互いに近接または離反する往動の切削軌跡と復動の切削軌跡との間には、既切削部分の端縁と進行する切削加工によって切削される部分の端縁との間の切削残りが凸状に突出して被切削面に残る。

前記切削残りの高さは、復動の切削軌跡に対して往動の切削軌跡が徐々に離れることによって徐々に高くなり、往動の切削軌跡に対して復動の切削軌跡が徐々に近づくことによって徐々に低くなるため、ｎ回転目の切削軌跡とｎ＋１回転目の切削軌跡における互いに離反する部分に凸状に突出する切削残りが残る。

ｎ回転目とｎ＋１回転目の各切削軌跡における往復振動の往動の切削軌跡と復動の切削軌跡との変曲部分（例えば、図５の領域Ｘ）に対応する主軸位相において切削残りの高さが最大となり、ｎ回転目の切削軌跡とｎ＋１回転目の切削軌跡が互いに近接するに従って切削残りの高さが低くなる。本実施形態においては、主軸位相方向で隣接する往復振動の往動の切削軌跡と復動の切削軌跡が交差する位置、すなわち、交差点ＣＲの間で、往動時の切削加工部分と、復動時の切削加工部分との重複が発生するため、切削残りの高さは交差点ＣＲに対応する主軸位相の位置で最大となる。

制御装置１８０の制御部１８１は、各送り機構（Ｚ軸方向送り機構１６０、Ｘ軸方向送り機構１５０、Ｙ軸方向送り機構）からなる前記振動手段により、加工送り方向に沿った往復振動に加え、ワークＷの径方向に沿った加工送り方向に交差する方向に切削工具１３０を振動させるように設定されている。

本実施形態においては、主軸１１０の回転毎の各切削軌跡間の加工送り方向の往復振動の往動の切削軌跡と復動の切削軌跡との間の距離が等しくなる位置（例えば、図５の６Ｂ−６Ｂ）に対応する主軸位相の位置と、加工送り方向の往復振動の往動と復動の変曲部分に対応する主軸位相の位置とを変曲点（例えば、図５に示す点Ｐ）とし、ワークＷに対する加工送り方向に交差する方向への切削の切り込み量が、加工送り方向の往復振動の往動と復動との変曲部分に向かって増加し、交差点ＣＲに対応する主軸位相の位置でワークＷに対する切削の切り込み量が最大となるように、加工送り方向に交差する方向への往復振動が行われる。

例えば、加工送り方向に交差する方向への往復振動は、本実施形態においては、加工送り方向への往復振動の往動から復動へまたは復動から往動へ変曲する点（例えば、図５に示す点Ｑ）を挟んで隣接する両交差点ＣＲに対応する主軸位相の位置でワークＷに対する切削の切り込み量が最大となるように、上記両交差点ＣＲ間において、ワークＷに対する切削の切り込み量を一定（最大量）に維持することができる。
また、加工送り方向への往復振動の往動から復動へまたは復動から往動へ変曲する点に対応する主軸位相の位置が加工送り方向に交差する方向への往復振動の往動から復動へまたは復動から往動へ変曲する点となるように、上記両交差点ＣＲ間で加工送り方向に交差する方向に往復振動させることもできる。
なお加工送り方向への往復振動の往動から復動へまたは復動から往動へ変曲する点に対応する主軸位相の位置でワークＷに対する切削の切り込み量が最大となるように、加工送り方向に交差する方向に往復振動させることもできる。

加工送り方向への往復振動の往動と復動との変曲部分に向かった切削工具１３０のワークへの切り込み量（加工送り方向に交差する方向への切り込み量）の増加と、切削残りの突出高さの増加とが相補的に作用するため、図６（Ａ），（Ｂ）に示されるように、切り込み深さ位置Ｓｏと切削残りの高さとの差が最も小さくなる６Ｂ−６Ｂの位置での切削残りの高さ位置Ｓｂと、切削残りの高さ位置Ｓａ１が最大となっていた６Ａ−６Ａの位置での切削残りの高さ位置Ｓａ２とが概ね一致し、切削の切り込み深さ位置Ｓｏが最深位置Ｓａ３まで下げられ、ワークＷの加工精度や真円度を低下させるような被切削面の切削残りの発生が抑制され、切削加工後のワークの被切削面の凹凸の発生が抑制されてワークの真円度を向上することができる。

振動手段によって切削工具１３０はワークＷに対する切り込み量が、加工送り方向の往復振動の往動の切削軌跡と復動の切削軌跡との変曲部分に向かって増加するため、ワークＷの被切削面に、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すような、交差点ＣＲを含む凹部Ｗｄが切削形成される。凹部Ｗｄによって、潤滑油を貯留してワーク外周面の潤滑性等を確保することができ、例えばワーク外周面上の摺動性を保つことができる。
なお、本実施形態では、加工送り方向に交差する方向への振動を、往動時と復動時の両方において実行するように設定しているが、往動時のみもしくは復動時のみに実行するように設定することもできる。
なお、加工送り方向への振動切削加工が、異なる位相であり、互に近接又は離反する往動と複動とを繰り返すものであれば、必ずしも交差しないものであっても良い。

１００ ・・・ 工作機械
１１０ ・・・ 主軸（回転手段）
１１０Ａ・・・ 主軸台
１２０ ・・・ チャック（ワーク保持手段）
１３０ ・・・ 切削工具
１３０Ａ・・・ 切削工具台（刃物台）
１５０ ・・・ Ｘ軸方向送り機構（刃物台移動機構、送り手段、振動手段）
１５１ ・・・ ベース
１５２ ・・・ Ｘ軸方向ガイドレール
１５３ ・・・ Ｘ軸方向送りテーブル
１５４ ・・・ Ｘ軸方向ガイド
１５５ ・・・ リニアサーボモータ
１５５ａ・・・ 可動子
１５５ｂ・・・ 固定子
１６０ ・・・ Ｚ軸方向送り機構（主軸移動機構、送り手段、振動手段）
１６１ ・・・ ベース
１６２ ・・・ Ｚ軸方向ガイドレール
１６３ ・・・ Ｚ軸方向送りテーブル
１６４ ・・・ Ｚ軸方向ガイド
１６５ ・・・ リニアサーボモータ
１６５ａ・・・ 可動子
１６５ｂ・・・ 固定子
１８０ ・・・ 制御装置
１８１ ・・・ 制御部（切削制御手段）
Ｗ ・・・ ワーク
Ｗｄ・・・ 凹部
ＣＲ・・・ 切削軌跡上の交差点
Ｓｏ・・・ 従来の切削軌跡の切り込み深さ位置（従来の凹部の最深位置）
Ｓａ１・・ 従来の交差点の両側にある切削残りの高さ位置
Ｓａ２・・ 図５の６Ａ−６Ａの位置での切削残りの高さ位置（＝Ｓｂ）
Ｓａ３・・ 凹部の最深位置
Ｓｂ・・・ 図５の６Ｂ−６Ｂの位置での切削残り高さ位置

Claims (5)

1. ワークを切削加工する切削工具と、該切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具と前記ワークとを所定の加工送り方向に相対的に送り動作させる送り手段と、前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる振動手段とを備え、前記ワークの振動切削加工を行う工作機械であって、
   前記振動手段が、前記切削工具と前記ワークとを相対的に回転させつつ、前記ワークに対する前記加工送り方向と交差する方向への往復振動による切削工具の切り込み量を前記加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動と後退移動する復動との変曲部分に向かって増加させるように、前記送り手段および前記回転手段と連係し、
   前記加工送り方向に沿った往復振動の主軸位相および振幅が、前記加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動の切削軌跡と後退移動する復動の切削軌跡とを交差させるように設定されていることを特徴とする工作機械。
2. ワークを切削加工する切削工具と、該切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具と前記ワークとを所定の加工送り方向に相対的に送り動作させる送り手段と、前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる振動手段とを備え、前記ワークの振動切削加工を行う工作機械であって、
   前記振動手段が、前記切削工具と前記ワークとを相対的に回転させつつ、前記ワークに対する前記加工送り方向と交差する方向への往復振動による切削工具の切り込み量を前記加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動と後退移動する復動との変曲部分に向かって増加させるとともに、前記振動切削加工において前記加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動の切削軌跡と後退移動する復動の切削軌跡との間の距離が等しくなる主軸位相の間で、前記加工送り方向と交差する方向に沿って振動させるように、前記送り手段および前記回転手段と連係していることを特徴とする工作機械。
3. 前記変曲部分が、前記振動切削加工の前記加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動の切削軌跡及び後退移動する復動の切削軌跡の交差点であって、
   前記振動手段が、前記ワークに対する前記加工送り方向と交差する方向への切削工具の切り込み量を前記交差点で最大となるように、前記送り手段および前記回転手段と連係していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工作機械。
4. ワークを切削加工する切削工具と、該切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具と前記ワークとを所定の加工送り方向に相対的に送り動作させる送り手段と、前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる振動手段とを備え、前記送り手段と前記振動手段と前記回転手段とを連係させて前記ワークの振動切削加工を行う工作機械の制御装置であって、
   前記回転手段によって前記切削工具と前記ワークとを相対的に回転させつつ、前記振動手段によって、前記ワークに対する前記加工送り方向と交差する方向への切削工具の切り込み量を前記加工送り方向に沿った前記往復振動において前進移動する往動と後退移動する復動との変曲部分に向かって増加させるように、前記加工送り方向に交差する方向に沿って振動させる構成とされ、
   前記加工送り方向に沿った往復振動の主軸位相および振幅が、前記加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動の切削軌跡と後退移動する復動の切削軌跡とを交差されるように設定されていることを特徴とする工作機械の制御装置。
5. ワークを切削加工する切削工具と、該切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具と前記ワークとを所定の加工送り方向に相対的に送り動作させる送り手段と、前記切削工具とワークとを相対的に往復振動させる振動手段とを備え、前記送り手段と前記振動手段と前記回転手段とを連係させて前記ワークの振動切削加工を行う工作機械の制御装置であって、
   前記回転手段によって前記切削工具と前記ワークとを相対的に回転させつつ、前記振動手段によって、前記ワークに対する前記加工送り方向と交差する方向への切削工具の切り込み量を前記加工送り方向に沿った前記往復振動において前進移動する往動と後退移動する復動との変曲部分に向かって増加させるように、前記加工送り方向に交差する方向に沿って振動させる構成とされ、
   前記振動手段が、前記ワークに対する前記加工送り方向と交差する方向への往復振動による切削工具の切り込み量を前記加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動と後退移動する復動との変曲部分に向かって増加させるとともに、前記振動切削加工において前記加工送り方向に沿った往復振動において前進移動する往動の切削軌跡と後退移動する復動の切削軌跡との間の距離が等しくなる主軸位相の間で、前記加工送り方向と交差する方向に沿って振動させるように、前記送り手段および前記回転手段と連係していることを特徴とする工作機械の制御装置。