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公開番号2025065338
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-17
出願番号2025018351,2024513234
出願日2025-02-06,2023-07-31
発明の名称数値制御装置および数値制御方法
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類G05B 19/4093 20060101AFI20250410BHJP(制御;調整)
要約【課題】加工形状に関係なく加工不良を発生させずに、工作機械への負荷の低減が可能な振動切削を実現する数値制御装置を得ること。
【解決手段】数値制御装置1aは、振動を付加する前の工具の移動方向を表す移動方向ベクトル10と、工具の刃先の向きを表す刃先ベクトル11と、振動を付加する前の工具の移動経路である指令位置を振動の上端とするか下端とするかを示す振動端選択情報13とに基づいて、ワークと工具との位置関係を判定し、判定の結果に基づいて振動切削の振動領域が指令位置から工具側の空間となるように、移動方向ベクトル10と異なる方向である振動方向を示す振動方向ベクトル12を決定する振動方向決定部8と、振動方向ベクトル12に基づき振動切削を行うための振動波形を生成する振動波形生成部6と、を備える。
【選択図】図22
特許請求の範囲【請求項１】
工具を用いてワークの振動切削を行う数値制御装置であって、
振動を付加する前の前記工具の移動方向を表す移動方向ベクトルと、前記工具の刃先の向きを表す刃先ベクトルと、振動を付加する前の前記工具の移動経路である指令位置を振動の上端とするか下端とするかを示す振動端選択情報とに基づいて、前記ワークと前記工具との位置関係を判定し、前記判定の結果に基づいて振動切削の振動領域が前記指令位置から前記工具側の空間となるように、前記移動方向ベクトルと異なる方向である振動方向を示す振動方向ベクトルを決定する振動方向決定部と、
前記振動方向ベクトルに基づき振動切削を行うための振動波形を生成する振動波形生成部と、を備える
ことを特徴とする数値制御装置。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
前記移動経路を変曲点によって複数の移動経路に分割する経路分割部をさらに有し、
前記振動方向決定部は、分割された前記複数の移動経路の各々における前記移動方向ベクトルに基づいて、複数の移動経路の各々に対応する前記振動方向ベクトルを決定する
ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項３】
振動波形の切替信号を通知する切替通知部をさらに有し、
前記振動波形生成部は、前記切替通知部から通知された前記切替信号に基づき波形切替動作を実行して前記振動波形を生成する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の数値制御装置。
【請求項４】
前記切替通知部は、前記移動経路に含まれる軸の位置または速度が、閾値に到達すると、前記切替信号を通知する
ことを特徴とする請求項３に記載の数値制御装置。
【請求項５】
工具を用いてワークの振動切削を行う数値制御方法であって、
振動を付加する前の前記工具の移動方向を表す移動方向ベクトルと、前記工具の刃先の向きを表す刃先ベクトルと、振動を付加する前の前記工具の移動経路である指令位置を振動の上端とするか下端とするかを示す振動端選択情報とに基づいて、前記ワークと前記工具との位置関係を判定し、前記判定の結果に基づいて振動切削の振動領域が前記指令位置から前記工具側の空間となるように、前記移動方向ベクトルと異なる方向である振動方向を示す振動方向ベクトルを決定するステップと、
前記振動方向ベクトルに基づき振動切削を行うための振動波形を生成するステップと、を含む
ことを特徴とする数値制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、工作機械の制御装置である数値制御装置および数値制御方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
切削加工において、切削工具とワークとを加工方向に相対的に振動させることによって切屑を細かく分断する振動切削機能が知られている。振動切削機能を用いた加工中は、加工方向と同じ方向へ向かう前進動作と、加工方向とは逆方向へ向かう後退動作とを交互に繰り返しながら切削加工を行う。前進動作時の切削工具とワークとの間の相対的な移動速度である相対移動速度は、振動切削を行わない通常の加工である非振動加工の際の相対移動速度と比べて高いため、後退動作を行っても、前進と後退とを合計した平均の相対移動速度を非振動加工の際の相対移動速度と同等にすることが可能であり、これによって加工時間、すなわち生産性を変えることなく振動切削を適用することができる。
【０００３】
振動切削では上述のように、高い相対移動速度で前進動作と後退動作とを反復するため、工作機械を加振することとなる。そこで、特許文献１では、工作機械への負荷を低減するため、工具の切込み角に基づいて切屑の細断に必要な揺動振幅を算出し、算出した揺動振幅に応じて揺動方向を決定し、加工方向とは異なる方向へ振動させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２２／２６９７５１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、機械への負荷を低減するために加工方向とは異なる方向へ振動させると、下り坂のテーパ形状あるいは曲線形状において、ワークへの削り込みが回避できないという課題がある。削り込みとは、所望の形状に対してワークを過剰に切り込んでしまうことを指す。削り込みが発生すると、加工不良が発生し、再加工、ワークの廃棄が発生するなどの問題がある。
【０００６】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、加工形状に関係なく加工不良を発生させずに、工作機械への負荷の低減が可能な振動切削を実現する数値制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示の数値制御装置は、工具を用いてワークの振動切削を行う。数値制御装置は、振動を付加する前の工具の移動方向を表す移動方向ベクトルと、工具の刃先の向きを表す刃先ベクトルと、振動を付加する前の工具の移動経路である指令位置を振動の上端とするか下端とするかを示す振動端選択情報とに基づいて、ワークと工具との位置関係を判定し、判定の結果に基づいて振動切削の振動領域が指令位置から工具側の空間となるように、移動方向ベクトルと異なる方向である振動方向を示す振動方向ベクトルを決定する振動方向決定部と、振動方向ベクトルに基づき振動切削を行うための振動波形を生成する振動波形生成部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の数値制御装置によれば、加工形状に関係なく加工不良を発生させずに、工作機械への負荷の低減が可能な振動切削を実現する、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施の形態１にかかる数値制御装置の構成を示すブロック図
実施の形態１にかかる数値制御装置で用いられる刃先ベクトルとワークとの位置関係を示す図
実施の形態１にかかる数値制御装置で用いられる刃先ベクトルの一例を示す図
実施の形態１にかかる数値制御装置で用いられる変曲点の導出方法の説明図
実施の形態１にかかる数値制御装置で用いられる変曲点の他の導出方法の説明図
実施の形態１にかかる数値制御装置で用いられる変曲点の他の導出方法の説明図
実施の形態１にかかる数値制御装置の振動波形生成部の動作を説明するためのタイムチャート
実施の形態１にかかる数値制御装置の振動波形生成部の動作を説明するための他のタイムチャート
実施の形態１にかかる数値制御装置において、移動方向と振動方向との関係を示す図
実施の形態１にかかる数値制御装置において、移動方向と振動方向との関係を示す図
実施の形態１にかかる数値制御装置の振動波形生成部の動作を説明するための他のタイムチャート
実施の形態１にかかる数値制御装置の振動波形生成部の動作を説明するための他のタイムチャート
実施の形態１にかかる数値制御装置において、上端を選択した場合の振動振幅を示す図
実施の形態１にかかる数値制御装置において、下端を選択した場合の振動振幅を示す図
実施の形態１にかかる数値制御装置において、他の振動波形の計算手順を説明するためのタイムチャート
実施の形態１にかかる数値制御装置の振動端決定部の動作を説明するための図
実施の形態１にかかる数値制御装置の振動端決定部の動作を説明するための他の図
実施の形態１にかかる数値制御装置において、工具とワークとの位置関係を示す図
実施の形態１にかかる数値制御装置において、工具とワークとの他の位置関係を示す図
実施の形態１にかかる数値制御装置において、Ｘ軸の移動方向と、Ｚ軸の移動方向と、振動方向と、振動領域の位置との対応関係を示す図
実施の形態１にかかる数値制御装置の経路分割部の動作を説明するための図
実施の形態２にかかる数値制御装置の構成を示すブロック図
実施の形態２にかかる数値制御装置において、振動方向ベクトルの決定方法を説明するための図
実施の形態３にかかる数値制御装置の構成を示すブロック図
実施の形態３にかかる数値制御装置の切替通知部で使用される波形切替領域を説明するための図
実施の形態３にかかる数値制御装置の切替通知部で使用される波形切替領域を説明するための他の図
実施の形態１～実施の形態３の数値制御装置のハードウェア構成例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、実施の形態にかかる数値制御装置および数値制御方法を図面に基づいて詳細に説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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