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WO2022264260A1 - 情報処理装置、工作機械の制御装置、及びコンピュータプログラム - Google Patents

情報処理装置、工作機械の制御装置、及びコンピュータプログラム Download PDF

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Publication number
WO2022264260A1
WO2022264260A1 PCT/JP2021/022673 JP2021022673W WO2022264260A1 WO 2022264260 A1 WO2022264260 A1 WO 2022264260A1 JP 2021022673 W JP2021022673 W JP 2021022673W WO 2022264260 A1 WO2022264260 A1 WO 2022264260A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
axis
tool
swing
shredding
chips
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/022673
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
将司 安田
Original Assignee
ファナック株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ファナック株式会社 filed Critical ファナック株式会社
Priority to DE112021007507.1T priority Critical patent/DE112021007507T5/de
Priority to PCT/JP2021/022673 priority patent/WO2022264260A1/ja
Priority to US18/567,387 priority patent/US20240272603A1/en
Priority to JP2021560904A priority patent/JP7007531B1/ja
Priority to CN202180099201.XA priority patent/CN117461002A/zh
Publication of WO2022264260A1 publication Critical patent/WO2022264260A1/ja

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    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/4093—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by part programming, e.g. entry of geometrical information as taken from a technical drawing, combining this with machining and material information to obtain control information, named part programme, for the NC machine
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B19/02—Programme-control systems electric
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    • G05B2219/49382—Movement reciprocating
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Definitions

  • the present disclosure relates to an information processing device, a machine tool control device, and a computer program.
  • the workpiece has a tapered shape or arc shape
  • there are multiple feed axes for example, the Z axis and the X axis
  • the load on the machine tool is increased because the multiple axes are oscillated at the same time. Therefore, a technology has been proposed that can reduce the load on the machine tool while achieving chip shredding by changing the swing direction from the direction along the machining path to a direction different from the direction along the machining path at the tapered portion of the workpiece. (See, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 31 is a diagram showing an example of conventional oscillating cutting.
  • cutting is performed by moving the tool T by the feed shaft in the feed direction along the generatrix of the outer peripheral surface of the work W rotated by the main shaft S.
  • the tapered portion W1 of the workpiece W with the tool T as shown in FIG. be done.
  • from the rocking direction along the machining path indicated by the black arrow in FIG. is changed to the swing direction in which the vibration component of is reduced.
  • the swing component in the Z-axis direction is increased by changing the swing direction, while the swing component in the X-axis direction is decreased, so that the load on the machine tool can be sufficiently reduced.
  • the X-axis inertia of the machine tool is much greater than the Z-axis inertia. That is, in the above-described conventional oscillating cutting, the effect of reducing the load on the machine tool depends on the configuration of the machine tool.
  • a first aspect of the present disclosure is based on tool data capable of recognizing a tool shape, or relative positional relationship data between a work and a tool, and movement data for relatively moving the work and the tool.
  • a chip shredding determination unit for determining whether or not chips can be shredded when performing rocking cutting by oscillating only a specific one of a plurality of feed axes; and the chip shredding determination. and an output unit that outputs a determination result of the unit.
  • a second aspect of the present disclosure is a control device for a machine tool that performs oscillating cutting by oscillating only one specific axis, wherein the tool data capable of recognizing the tool shape, or the relative relationship between the workpiece and the tool When performing oscillating cutting by oscillating only a specific one of a plurality of feed axes based on the positional relationship data and the movement data for relatively moving the work and the tool
  • a chip shredding determination unit that determines whether or not chips can be shredded, and an oscillation axis selection unit that selects a specific axis as an oscillation axis based on the determination result of the chip shredding determination unit.
  • a swing motion control section for controlling a specific one axis selected by the swing axis selection section to swing based on machining conditions.
  • a third aspect of the present disclosure includes tool data capable of recognizing a tool shape, or relative positional relationship data between a work and a tool, and movement data for relatively moving the work and the tool.
  • a chip shredding determination step of determining whether or not chips can be shredded when performing rocking cutting by rocking only a specific one of a plurality of feed axes; and an output step of outputting the judgment result of the judgment step.
  • FIG. 1 is a diagram showing a machine tool control device according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. FIG. 4 is a diagram showing tool moving directions 1 to 8
  • FIG. 3 is a diagram showing cutting edge directions A to H of a tool
  • It is a figure which shows the tool of the cutting-edge direction C.
  • FIG. It is a figure which shows the tool of the cutting-edge direction H.
  • FIG. It is a figure which shows the relative positional relationship data of a workpiece
  • It is a figure which shows the outer diameter processing of a workpiece
  • FIG. 10 is a diagram showing cutting in the case of tool moving direction 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing cutting in the case of tool moving direction 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing cutting in the case of tool movement direction 3;
  • FIG. 10 is a diagram showing cutting in the case of the cutting edge direction C of the tool and the moving direction 2; It is a figure which shows Z-axis rocking
  • FIG. 10 is a diagram showing cutting in the case of the cutting edge direction H of the tool and the movement direction 3;
  • FIG. 14 is a diagram showing Z-axis swing or X-axis swing in the cutting of FIG. 13;
  • FIG. 10 is a diagram showing how a swing axis capable of shredding chips is selected based on the cutting edge direction and the movement direction of the tool;
  • FIG. 10 is a diagram showing how a swing axis capable of shredding chips is selected based on the cutting edge direction and the movement direction of the tool;
  • FIG. 10 is a diagram showing how the oscillation is stopped when there is no oscillation axis capable of shredding chips based on the cutting edge direction and the moving direction of the tool.
  • FIG. 10 is a diagram showing outer diameter machining when the shape of the tool is unknown; It is a figure which shows internal diameter processing when a tool shape is unknown.
  • FIG. 10 is a diagram showing outer diameter machining in the case of tool moving direction 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing inner diameter machining in the case of tool moving direction 3;
  • FIG. 10 is a diagram showing Z-axis oscillation or X-axis oscillation when the tool edge direction is D when the shape of the tool (edge direction) is unknown in outer diameter machining in the moving direction 2 of the tool.
  • FIG. 10 is a diagram showing how the oscillation is stopped when there is no oscillation axis capable of shredding chips based on the cutting edge direction and the moving direction of the tool.
  • FIG. 10 is a diagram showing outer diameter machining when the shape of the tool
  • FIG. 10 is a diagram showing Z-axis or X-axis oscillation in the direction of the cutting edge H of the tool when the shape of the tool (direction of the cutting edge) is unknown in outer diameter machining in the moving direction 2 of the tool.
  • FIG. 10 is a diagram showing Z-axis swing or X-axis swing in the case of tool edge direction B when the tool shape (tooth edge direction) is unknown in outer diameter machining in tool moving direction 2;
  • FIG. 10 is a diagram showing Z-axis swing or X-axis swing in the case of the cutting edge direction G of the tool when the tool shape (cutting edge direction) is unknown in the outer diameter machining in the moving direction 2 of the tool.
  • FIG. 10 is a diagram showing Z-axis or X-axis oscillation in the direction of the cutting edge H of the tool when the shape of the tool (direction of the cutting edge) is unknown in outer diameter machining in the moving direction 2 of the tool.
  • FIG. 10 is a diagram showing Z-axis swing or
  • FIG. 10 is a diagram showing Z-axis swing or X-axis swing in the case of the cutting edge direction C of the tool when the tool shape (cutting edge direction) is unknown in outer diameter machining in the moving direction 2 of the tool.
  • FIG. 10 is a diagram showing Z-axis swing or X-axis swing in the case of the cutting edge direction C of the tool when the shape of the tool (cutting edge direction) is unknown in inner diameter machining in the moving direction 3 of the tool.
  • FIG. 10 is a diagram showing Z-axis oscillation or X-axis oscillation in the case of the cutting edge direction G of the tool when the shape of the tool (cutting edge direction) is unknown in inner diameter machining in the moving direction 3 of the tool.
  • FIG. 10 is a diagram showing Z-axis oscillation or X-axis oscillation in the case of the cutting edge direction G of the tool when the shape of the tool (cutting edge direction) is unknown in inner diameter machining in the moving direction 3 of the tool.
  • FIG. 10 is a diagram showing Z-axis oscillation or X-axis oscillation in the case of the cutting edge direction B of the tool when the shape of the tool (cutting edge direction) is unknown in the inner diameter machining in the moving direction 3 of the tool.
  • FIG. 10 is a diagram showing Z-axis swing or X-axis swing in the case of the tool edge direction F when the tool shape (tooth edge direction) is unknown in inner diameter machining in the tool movement direction 3;
  • FIG. 10 is a diagram showing Z-axis swing or X-axis swing in the case of the tool edge direction A when the tool shape (tooth edge direction) is unknown in inner diameter machining in the tool movement direction 3; It is a figure which shows an example of the conventional oscillating cutting.
  • FIG. 1 is a diagram showing a control device 1 for a machine tool according to this embodiment.
  • a control device 1 for a machine tool according to this embodiment includes at least one main shaft for relatively rotating a cutting tool (hereinafter referred to as a tool) and a work, and at least one feed shaft for relatively moving the tool with respect to the work. , the workpiece is cut by the tool.
  • FIG. 1 shows only the motor 3 for driving one feed shaft.
  • the machine tool control device 1 performs oscillating cutting by operating the main shaft and the feed shaft. That is, the control device 1 of the machine tool performs cutting while rotating the tool and the work relatively and swinging the tool and the work relatively.
  • the tool path which is the trajectory of the tool, is set so that the current path partially overlaps the previous path, and is set so that the portion machined by the previous path is included in the current path.
  • the shape of the workpiece is not limited in the swing cutting performed in this embodiment. That is, even if a plurality of feed axes (Z-axis and X-axis) are required because the work has a tapered portion or an arcuate portion on the machining surface, the work can be cylindrical or cylindrical and the feed axis can be a specific one. It is applicable even if (Z-axis) is sufficient.
  • the machine tool control device 1 includes, for example, memories such as ROM (read only memory) and RAM (random access memory), a CPU (control processing unit), and a communication control unit, which are connected to each other via a bus. It is configured using a computer. As shown in FIG. 1, a machine tool control device 1 includes a movement data acquisition unit 11, a tool data acquisition unit 12, a positional relationship data acquisition unit 13, a chip shredding determination unit 14, and an oscillation axis selection unit. A unit 15, a swing operation control unit 16, and a storage unit 17 are provided, and the functions and operations of these units are coordinated by the CPU installed in the computer, the memory, and the control program stored in the memory. can be achieved by
  • a host computer such as a CNC (Computer Numerical Controller), a PLC (Programmable Logic Controller), or the like is connected to the control device 1 of the machine tool.
  • machining conditions such as rotation speed and feed rate, and oscillation conditions such as oscillation amplitude and oscillation frequency are input to the control device 1 of the machine tool from these host computers.
  • the movement data acquisition unit 11 acquires movement data for relatively moving the workpiece and the tool. Specifically, the movement data acquisition unit 11 acquires movement data from the machining program input from the host computer.
  • the source of the movement data is not limited to the machining program, and any data from which movement data such as machining conditions to be input to the control device 1 of the machine tool can be acquired. The movement direction of the tool can be obtained from this movement data.
  • the tool T is moved by the feed shaft with respect to the work W rotated by the main shaft S for cutting.
  • the central axis of the workpiece W is the Z-axis, and the direction perpendicular to the Z-axis is the X-axis.
  • the present embodiment is not limited to this, and may be configured such that the tool T rotates around the central axis of the work W, and the work W is moved in the feed direction with respect to the tool T for cutting. .
  • FIG. 2 is a diagram showing moving directions 1 to 8 of the tool T. As shown in FIG. 2, there are eight directions in which the tool T can move. Specifically, the moving direction of the tool T is divided into eight moving directions 1 to 8 according to the combination of the increase/decrease of the X-axis coordinate value and the increase/decrease of the Z-axis coordinate value.
  • Moving direction 1 is the direction in which both the X-axis coordinate value and the Z-axis coordinate value increase
  • moving direction 2 is the direction in which the X-axis coordinate value increases and the Z-axis coordinate value decreases
  • moving direction 3 is the direction in which the X-axis coordinate value increases and the Z-axis coordinate value decreases.
  • Both the X-axis coordinate value and the Z-axis coordinate value decrease, and the moving direction 4 is the direction in which the X-axis coordinate value decreases and the Z-axis coordinate value increases.
  • the moving direction 5 is the direction in which the X-axis coordinate value is constant (stop) and the Z-axis coordinate value increases
  • the moving direction 6 is the direction in which the X-axis coordinate value increases and the Z-axis coordinate value is constant (stop).
  • the moving direction 7 is the direction in which the X-axis coordinate value is constant (stop) and the Z-axis coordinate value is decreasing.
  • the moving direction 8 is the direction in which the X-axis coordinate value is decreasing and the Z-axis ). In this way, the tool T moves in one of the moving directions 1-8.
  • the tool data acquisition unit 12 acquires tool data that allows the tool shape to be recognized. Specifically, the tool data acquisition unit 12 acquires tool data from, for example, a machining program input from the host computer.
  • the tool data includes at least information on the cutting edge direction of the tool T, such as the cutting angle of the tool T and the like.
  • the cutting angle of the tool T is the angle from the Z-axis direction, which is the central axis direction of the work W, to the flank of the tool T. means side face. This cutting angle is set to a desired angle in advance for each of a plurality of tools T, respectively.
  • FIG. 3 is a diagram showing the cutting edge directions A to H of the tool T.
  • the cutting edge directions A to H of the tool T correspond to the movement directions 1 to 8 of the tool T described above. That is, the cutting edge direction A of the tool T corresponds to the moving direction 1, the cutting edge direction B corresponds to the moving direction 2, the cutting edge direction C corresponds to the moving direction 3, and the cutting edge direction D corresponds to the moving direction 4.
  • the cutting edge direction E of the tool T corresponds to the moving direction 5
  • the cutting edge direction F corresponds to the moving direction 6
  • the cutting edge direction G corresponds to the moving direction 7
  • the cutting edge direction H corresponds to the moving direction 8.
  • the cutting edge of the tool T is oriented in one of the cutting edge directions AH.
  • FIG. 4 is a diagram showing the tool T in the cutting edge direction C.
  • FIG. 5 is a diagram showing the tool T in the cutting edge direction H.
  • the tool T can be set in the above-described eight cutting edge directions, and the cutting edge direction of the tool T greatly affects whether chips can be shredded during swing cutting. Therefore, the direction of the cutting edge of the tool T is used to determine whether or not the chips can be shredded by the chip shredding determining unit 14, which will be described later.
  • the positional relationship data acquisition unit 13 acquires relative positional relationship data between the workpiece W and the tool T. Specifically, the positional relationship data acquisition unit 13 acquires positional relationship data from, for example, a processing program input from the host computer. From this positional relationship data, it is possible to acquire information as to whether it is outer diameter machining or inner diameter machining.
  • FIG. 6 is a diagram showing relative positional relationship data between the work W and the tool T.
  • G40, G41, and G42 shown in FIG. 6 are all G codes relating to tool radius correction, and the relative positional relationship between the work W and the tool T can be obtained from these G codes.
  • G40 is a G code for canceling tool radius correction, and in this case, the tool T moves on the program path.
  • G41 is a left G code for tool radius correction. In this case, as shown in FIG. It can be seen that the workpiece W moves and is positioned on the right side in the traveling direction.
  • G42 is a right G code for tool radius correction.
  • the tool T is offset corrected by the command value to the side without the workpiece W from the program path, and is moved on the right side in the traveling direction, and the workpiece W is on the left side in the traveling direction. is found to be located in
  • the positional relationship data acquisition unit 13 of the present embodiment acquires relative positional relationship data between the work W and the tool T, for example, from the G code in the machining program input to the control device 1 of the machine tool. Specifically, when the G code is G41, the positional relationship data acquisition unit 13 acquires the positional relationship data for inner diameter machining shown in FIG. 8 as the relative positional relationship between the work W and the tool T. FIG. Further, when the G code is G42, the positional relationship data acquiring unit 13 acquires the positional relationship data of outer diameter machining shown in FIG. 9 as the relative positional relationship between the workpiece W and the tool T. FIG.
  • the chip shredding determination unit 14 performs oscillating cutting by oscillating only a specific one of the plurality of feed axes based on the above tool data and the above movement data. When performing, it is determined whether or not it is possible to shred continuously generated chips. Alternatively, when the chip shredding determining unit 14 performs oscillating cutting by oscillating only a specific one of the plurality of feed axes based on the positional relationship data and the movement data, , to determine whether or not continuously generated chips can be shredded.
  • whether or not chips can be shredded is affected by oscillation conditions such as oscillation amplitude and oscillation frequency. Therefore, in the chip shredding determination by the chip shredding determination unit 14, when a specific one axis is oscillated, for example, when the oscillation amplitude is an arbitrary size, the chip can be shredded. Determine whether or not there is That is, for example, when the chips can be shredded by setting the swing amplitude to an arbitrary value, it is determined that the chips can be shredded, and the chips can be shredded even if the swing amplitude is varied. If no suitable oscillation amplitude is found, it is determined that the chips cannot be shredded. The determination of whether or not the chip shredding can be performed by the chip shredding determination unit 14 will be described in detail later.
  • the rocking axis selection unit 15 selects one specific axis as the rocking axis based on the determination result of the chip shredding determination unit 14 .
  • the chip shredding determination unit 14 obtains the result of determining whether chips can be shredded during swing cutting. can be selected with
  • the swing axis selection unit 15 selects, as the swing axis, a specific axis with the highest probability of shredding chips.
  • the highest possibility of shredding chips is not limited to 100%, but also includes less than 100% probability of shredding.
  • the swing axis selection unit 15 selects none of the axes as the swing axis. may be configured. Selection of the swing axis by the swing axis selector 15 will be described in detail later.
  • the storage unit 17 stores the processing conditions for the workpiece W and the like.
  • the machining conditions for the workpiece W include the relative rotation speed of the workpiece W and the tool T around the central axis of the workpiece W, the relative feed speed of the tool T and the workpiece W, the position command of the feed axis, and the like.
  • the storage unit 17 stores a machining program to be executed by the machine tool, and the CPU in the control device 1 of the machine tool reads the rotation speed and the feed rate as machining conditions from the machining program and outputs them to the swing operation control unit 16. It may be configured as Further, the storage unit 17 and a position command generating unit in the rocking motion control unit 16, which will be described later, may be provided in the host computer.
  • the rocking motion control unit 16 controls to rock the specific one axis selected by the rocking axis selection unit 15 based on the machining conditions.
  • the swing motion control unit 16 includes various functional units ( (both not shown).
  • the position command generation unit reads the machining conditions stored in the storage unit 17 and generates a position command as a movement command for the motor 3 based on the machining conditions. Specifically, the position command generator generates a position command for each feed axis based on the relative rotational speed of the work W and the tool T about the central axis of the work W and the relative feed speed of the tool T and the work W. (movement command) is generated.
  • the swing command generator generates a swing command.
  • the swing command generator may generate the swing command from the swing conditions such as the swing amplitude magnification and the swing frequency multiplier and the machining conditions, and generate the swing command from the swing conditions such as the swing amplitude and the swing frequency. may be generated.
  • the swing command generator generates a swing command based on swing conditions such as swing amplitude and swing frequency that are input from the host computer and stored in the storage unit 17, for example.
  • the superimposed command generator calculates a position deviation, which is the difference between the position feedback based on the position detection by the encoder of the motor 3 of the feed shaft, and the position command.
  • a superimposed command is generated by superimposing the generated swing command.
  • the swing command may be superimposed on the position command instead of the position deviation.
  • the learning control unit calculates the correction amount of the superimposed command based on the superimposed command, and adds the calculated correction amount to the superimposed command to correct the superimposed command.
  • the learning control unit has a memory, stores the oscillation phase and the correction amount in the memory in association with each other in one period or a plurality of periods of the oscillation, and determines the phase delay of the oscillation operation according to the responsiveness of the motor 3.
  • the superposition command stored in the memory is read out at the timing when compensation is possible and is output as a correction amount. If the oscillation phase for which the correction amount is to be output does not exist in the oscillation phases stored in the memory, the correction amount to be output may be calculated from the correction amounts having the oscillation phases close to each other. In general, the higher the oscillation frequency, the greater the positional deviation relative to the oscillation command. Therefore, by performing the correction by this learning control unit, it is possible to improve the ability to follow the periodic oscillation command.
  • the position/speed control unit generates a torque command for the motor 3 that drives the feed shaft based on the superimposed command after addition of the correction amount, and controls the motor 3 with the generated torque command. Thereby, machining is performed while the tool T and the work W are relatively swung.
  • FIG. 9 As specific examples, an example of cutting in the case of the moving direction 2 of the tool T shown in FIG. 9 and an example of the moving direction 3 of the tool T shown in FIG. 10 will be described. 9 and 10 also show machining programs in each example in addition to the moving direction of the tool T (the same applies to FIGS. 19 and 20 described later).
  • FIG. 11 is a diagram showing cutting in the case of the cutting edge direction C of the tool T and the moving direction 2.
  • FIG. That is, it shows a case where the cutting edge direction of the tool T is set to C in the cutting in the case of the moving direction 2 shown in FIG.
  • the enlarged view shown in FIG. 11 shows the previous pass and the current pass of the tool T when the tool T is not oscillating.
  • FIG. 12 is a diagram showing Z-axis oscillation or X-axis oscillation in the cutting of FIG.
  • the current pass of the cutting edge of the tool T is included in the previous pass, and the tool Since the cutting edge of T can be moved to a position away from the surface of the work W, an air cut can be generated to shred chips.
  • the cutting edge of the tool T is oscillated in the X-axis direction, the current pass of the cutting edge of the tool T is not included in the previous pass, and the cutting edge of the tool T can only be moved within the workpiece W. Chips cannot be shredded without air cuts.
  • FIG. 13A and 13B are diagrams showing cutting in the case of the cutting edge direction H of the tool T and the moving direction 3.
  • FIG. That is, it shows a case where the cutting edge direction of the tool T is set to H in cutting in the case of moving direction 3 shown in FIG.
  • the enlarged view shown in FIG. 13 shows the previous pass and the current pass of the tool T when the tool T is not oscillating.
  • FIG. 14 is a diagram showing Z-axis oscillation or X-axis oscillation in the cutting of FIG.
  • the current pass of the cutting edge of the tool T is not included in the previous pass, and the tool Since the cutting edge of T can only be moved within the workpiece W, it is impossible to shred chips without air cutting.
  • the cutting edge of the tool T is oscillated in the X-axis direction, the current pass of the cutting edge of the tool T is included in the previous pass, and the cutting edge of the tool T can be moved to a position away from the surface of the workpiece W. Therefore, an air cut can occur and the chips can be shredded.
  • the chip shredding determination unit 14 determines that chips can be shredded by swinging in the Z-axis direction, and based on this determination result, the swing axis selection unit 15 selects the Z-axis as the swing axis.
  • the chip shredding determination unit 14 determines that chips can be shredded by swinging in the X-axis direction, and based on this determination result, the swing axis selection unit 15 selects the X-axis as the swing axis.
  • 15A and 15B are diagrams showing how the swing axis capable of shredding chips is selected based on the cutting edge direction and the moving direction of the tool T. As shown in FIG.
  • FIG. 16 is a diagram showing how the oscillation is stopped when it is determined that there is no oscillation axis capable of shredding chips based on the cutting edge direction and the movement direction of the tool T.
  • chips are shredded both when it is oscillated in the Z-axis direction and when it is oscillated in the X-axis direction. I can't. Therefore, the swing axis selection unit 15 selects none of the axes as the swing axis, and as a result stops the swing motion.
  • FIG. 17 As a specific example, when the tool shape (cutting edge direction) is unknown in the outer diameter machining shown in FIG. In the case where the tool shape (cutting edge direction) is unknown, an example in which the moving direction of the tool T is 3 as shown in FIG. 20 will be described as an example.
  • the possible patterns of the cutting edge direction of the tool T are five patterns of the cutting edge direction D, H, B, G and C among the cutting edge directions A to H. . That is, in the outer diameter machining in the movement direction 2 of the tool T, from the viewpoint of interference between the work W and the tool T, the three patterns of the cutting edge directions A, E and F of the tool T cannot be taken.
  • FIG. 21 is a diagram showing Z-axis oscillation or X-axis oscillation when the tool edge direction is D when the tool shape (edge direction) is unknown in outer diameter machining in the moving direction 2 of the tool T. .
  • chips can be shredded by both the Z-axis swing and the Z-axis swing.
  • FIG. 22 is a diagram showing the Z-axis or X-axis oscillation in the cutting edge direction H of the tool when the tool shape (cutting edge direction) is unknown in outer diameter machining in the moving direction 2 of the tool T.
  • chips can be shredded by both the Z-axis swing and the Z-axis swing.
  • FIG. 23 is a diagram showing the Z-axis swing or X-axis swing in the cutting edge direction B of the tool when the tool shape (cutting edge direction) is unknown in outer diameter machining in the moving direction 2 of the tool T.
  • chips cannot be shredded by either the Z-axis swing or the Z-axis swing.
  • FIG. 24 is a diagram showing the Z-axis or X-axis oscillation in the cutting edge direction G of the tool when the tool shape (cutting edge direction) is unknown in outer diameter machining in the moving direction 2 of the tool T.
  • the chips can be shredded by the Z-axis swing, but the chips cannot be shredded by the X-axis swing.
  • FIG. 25 is a diagram showing the Z-axis swing or X-axis swing in the case of the cutting edge direction C of the tool when the tool shape (cutting edge direction) is unknown in outer diameter machining in the moving direction 2 of the tool T.
  • the chips can be shredded by the Z-axis swing, but the chips cannot be shredded by the X-axis swing.
  • FIG. 26 is a diagram showing Z-axis oscillation or X-axis oscillation in the case of the cutting edge direction C of the tool when the tool shape (cutting edge direction) is unknown in inner diameter machining in the moving direction 3 of the tool T.
  • chips cannot be shredded by both the Z-axis swing and the Z-axis swing.
  • FIG. 27 is a diagram showing Z-axis swing or X-axis swing in the case of the cutting edge direction G of the tool when the tool shape (cutting edge direction) is unknown in inner diameter machining in the moving direction 3 of the tool T.
  • the chips can be shredded by the Z-axis swing, but the chips cannot be shredded by the X-axis swing.
  • FIG. 28 is a diagram showing Z-axis swing or X-axis swing in the case of the cutting edge direction B of the tool when the tool shape (cutting edge direction) is unknown in inner diameter machining in the moving direction 3 of the tool T.
  • the chips can be shredded by the Z-axis swing, but the chips cannot be shredded by the X-axis swing.
  • FIG. 29 is a diagram showing Z-axis swing or X-axis swing in the case of the cutting edge direction F of the tool when the tool shape (cutting edge direction) is unknown in inner diameter machining in the moving direction 3 of the tool T.
  • chips can be shredded by both the Z-axis swing and the Z-axis swing.
  • FIG. 30 is a diagram showing Z-axis swing or X-axis swing in the case of the cutting edge direction A of the tool when the tool shape (cutting edge direction) is unknown in inner diameter machining in the moving direction 3 of the tool T.
  • chips can be shredded by both the Z-axis swing and the Z-axis swing.
  • the swing axis selection unit 15 selects the Z-axis, which has a high possibility of chip shredding, as the swing axis.
  • the possibility of shredding chips by swinging in one of the Z-axis and X-axis directions is high, but less than 100%, and chips by swinging in the other axial direction
  • the probability of shredding is low, less than 100%. That is, since it is not possible to shred 100% of the chips by swinging in the Z-axis direction or the X-axis direction, the swing axis selection unit 15 stops the swing operation without selecting any swing axis. It is also possible to have a configuration including a selection stopping portion that does.
  • a user who wants to actively try to shred chips should choose either one of the Z-axis and the X-axis with a high possibility of shredding chips, even if there is no guarantee that the chips can be shredded.
  • a user who wants to refrain from swinging if the chips are not shredded 100% can operate the swing axis selection unit 15 by a predetermined operation means so that the swing axis is not selected.
  • the swing axis selection unit 15 selects one axis in the same direction as the moving direction of the tool T as the swing axis. Specifically, by selecting one axis in the same direction as the movement direction as the swing axis, the possibility of shredding chips becomes 100%.
  • the control device 1 of a machine tool that performs oscillating cutting by oscillating only a specific axis tool data (cutting edge direction of the tool T) capable of recognizing the tool shape, or the workpiece W and the tool T and movement data for relatively moving the workpiece W and the tool T, only a specific one of a plurality of feed axes is oscillated to perform oscillating cutting.
  • a chip shredding determination unit 14 is provided for determining whether or not chips can be shredded.
  • an oscillation axis selection unit 15 is provided for selecting a specific axis as an oscillation axis based on the determination result of the chip shredding determination unit 14 .
  • a rocking motion control unit 16 is provided for controlling a specific one axis selected by the rocking axis selection unit 15 to rock based on machining conditions.
  • the chip shredding determination unit can determine based on the tool data (the direction of the cutting edge of the tool) and movement data, or based on the relative positional relationship data and movement data between the workpiece W and the tool T. 14 can determine whether chips can be shredded, and based on the result of the determination, the swing axis selection unit 15 can automatically select a specific axis as the swing axis. Therefore, according to this embodiment, it is possible to reduce the work burden on the machine tool user who selects a particular axis to be oscillated.
  • the swing axis selection unit 15 is configured to select a specific one axis with the highest possibility of shredding chips as the swing axis.
  • the rocking axis selector 15 selects a specific axis with the highest probability of chip shredding as the rocking axis. Because of the selection, a machine tool user who wants to actively try swing cutting can automatically acquire a specific one axis to swing, thus reducing the work load.
  • any axis can be selected as the axis to be oscillated. Not selected.
  • the rocking motion control unit 16 is configured to control so that none of the feed shafts are rocked. As a result, not only when there is no axis capable of shredding chips, but also when the user wants to refrain from the swing motion unless the chips are shredded 100%, the swing axis selection unit 15 does not select the swing axis. It is possible to stop the rocking motion.
  • the machine tool control device 1 is configured to include both the tool data acquisition unit 12 and the positional relationship data acquisition unit 13, but the configuration is not limited to this. Only one of the tool data acquisition unit 12 and the positional relationship data acquisition unit 13 may be provided.
  • the present invention is applied to the control device 1 of the machine tool, but it is not limited to this.
  • the present invention can also be applied to the host computer and the like. That is, the present invention outputs a movement data acquisition unit 11, a tool data acquisition unit 12 and/or a positional relationship data acquisition unit 13, a chip shredding determination unit 14, and the determination result of the chip shredding determination unit 14. and an output unit.
  • the same effects as those of the above-described embodiment are obtained.
  • the result of chip shredding judgment is output and notified to the user.
  • the information processing apparatus may be provided with the swing axis selection section 15 .
  • the present invention is applied to a computer program for causing a computer to execute a chip shredding determination step by the chip shredding determination unit 14, an output step by the output unit, and a swing axis selection step by the swing axis selection unit 15.
  • a computer program for causing a computer to execute a chip shredding determination step by the chip shredding determination unit 14, an output step by the output unit, and a swing axis selection step by the swing axis selection unit 15.
  • machine tool control device 11 movement data acquisition unit 12 tool data acquisition unit 13 positional relationship data acquisition unit 14 chip shredding determination unit 15 swing axis selection unit 16 swing motion control unit 17 storage unit 3 motor S spindle T tool W work

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Abstract

揺動させる特定の１軸を選択する工作機械ユーザの作業負担を軽減できる技術を提案すること。特定の１軸のみを揺動させて揺動切削を行う工作機械の制御装置１であって、工具形状を認識可能な工具データ、又はワークと工具の相対的な位置関係データと、ワークと工具とを相対的に移動させる移動データと、に基づいて、複数の送り軸のうち特定の１軸のみを揺動させて揺動切削を行うときに切屑の細断が可能であるか否かを判定する切屑細断判定部１４と、切屑細断判定部１４の判定結果に基づいて、特定の１軸を揺動軸として選択する揺動軸選択部１５と、加工条件に基づいて、揺動軸選択部１５で選択された特定の１軸を揺動させるように制御する揺動動作制御部１６と、を備える、工作機械の制御装置１である。

Description

情報処理装置、工作機械の制御装置、及びコンピュータプログラム
　本開示は、情報処理装置、工作機械の制御装置、及びコンピュータプログラムに関する。
　従来、切削工具を用いてワークを切削加工する際に、連続して発生する切屑が切削工具に絡まる等して加工不良や工作機械の故障等の原因となることが知られている。これに対して、切削工具とワークを相対的に揺動させながら切削加工することにより、切屑を細断する揺動切削が提案されている。通常、揺動切削では、切削工具とワークとを加工経路に沿った方向に相対的に揺動させる。
　例えば、ワークがテーパ形状や円弧形状を有する場合には、加工経路に沿った方向に切削工具又はワークを送るための送り軸は複数軸（例えば、Ｚ軸及びＸ軸）となる。この場合、複数軸を同時に揺動させるため、工作機械の負荷が大きくなる。そこで、ワークのテーパ部等において、加工経路に沿った方向からこれとは異なる方向に揺動方向を変更することで、切屑細断を実現しながらも工作機械の負荷を軽減できる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　図３１は、従来の揺動切削の一例を示す図である。この例では、主軸Ｓにより回転するワークＷの外周面の母線に沿う送り方向に、送り軸により工具Ｔを移動させて切削加工する例を示している。図３１に示されるようにワークＷのテーパ部Ｗ１を工具Ｔにより切削する場合において、前回パスに対して今回パスは、加工経路に沿った方向から、これとは異なる方向に揺動方向が変更される。例えば、図３１中に黒矢印で示される加工経路に沿った揺動方向から、これとは異なり白矢印で示される方向であって、Ｚ軸方向の揺動成分が増加する一方でＸ軸方向の振動成分が減少する揺動方向に変更される。
　しかしながら、図３１に示す例では、揺動方向の変更によってＺ軸方向の揺動成分が増加している一方でＸ軸方向の揺動成分が減少しており、工作機械の負荷を十分軽減できるのは、工作機械のＸ軸方向のイナーシャがＺ軸方向のイナーシャよりも非常に大きい場合である。即ち、上記従来の揺動切削では、工作機械の負荷軽減の効果は工作機械の構成に依存している。
　これに対して、複数の送り軸を揺動させるのではなく、特定の１軸のみを揺動させる技術が提案されている。このように特定の１軸のみを揺動させる場合には、制御が容易であるため、工作機械の負荷を軽減しつつ、制御コストを抑制できるとされている。
特許第６７６３９１７号公報
　ところで、特定の１軸のみを揺動させる場合には、いずれの１軸を揺動させるかによって、切屑細断の可否が変わる。しかしながら、従来の技術では、いずれの１軸を揺動させるかの判定ができず、揺動させる軸を工作機械ユーザが経験的に決定しており、ユーザの作業負担が大きい。
　従って、揺動させる特定の１軸を選択する工作機械ユーザの作業負担を軽減できる技術が望まれる。
　本開示の第一の態様は、工具形状を認識可能な工具データ、又はワークと工具の相対的な位置関係データと、前記ワークと前記工具とを相対的に移動させる移動データと、に基づいて、複数の送り軸のうち特定の１軸のみを揺動させて揺動切削を行うときに切屑の細断が可能であるか否かを判定する切屑細断判定部と、前記切屑細断判定部の判定結果を出力する出力部と、を備える、情報処理装置である。
　また、本開示の第二の態様は、特定の１軸のみを揺動させて揺動切削を行う工作機械の制御装置であって、工具形状を認識可能な工具データ、又はワークと工具の相対的な位置関係データと、前記ワークと前記工具とを相対的に移動させる移動データと、に基づいて、複数の送り軸のうち特定の１軸のみを揺動させて揺動切削を行うときに切屑の細断が可能であるか否かを判定する切屑細断判定部と、前記切屑細断判定部の判定結果に基づいて、特定の１軸を揺動軸として選択する揺動軸選択部と、加工条件に基づいて、前記揺動軸選択部で選択された特定の１軸を揺動させるように制御する揺動動作制御部と、を備える、工作機械の制御装置である。
　また、本開示の第三の態様は、工具形状を認識可能な工具データ、又はワークと工具の相対的な位置関係データと、前記ワークと前記工具とを相対的に移動させる移動データと、に基づいて、複数の送り軸のうち特定の１軸のみを揺動させて揺動切削を行うときに切屑の細断が可能であるか否かを判定する切屑細断判定ステップと、前記切屑細断判定ステップの判定結果を出力する出力ステップと、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムである。
　本開示によれば、揺動させる特定の１軸を選択する工作機械ユーザの作業負担を軽減できる。
本開示の実施形態に係る工作機械の制御装置を示す図である。 工具の移動方向１～８を示す図である。 工具の刃先方向Ａ～Ｈを示す図である。 刃先方向Ｃの工具を示す図である。 刃先方向Ｈの工具を示す図である。 ワークと工具の相対的な位置関係データを示す図である。 ワークの外径加工を示す図である。 ワークの内径加工を示す図である。 工具の移動方向２の場合の切削加工を示す図である。 工具の移動方向３の場合の切削加工を示す図である。 工具の刃先方向Ｃ及び移動方向２の場合の切削加工を示す図である。 図１１の切削加工におけるＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。 工具の刃先方向Ｈ及び移動方向３の場合の切削加工を示す図である。 図１３の切削加工におけるＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。 工具の刃先方向及び移動方向に基づいて切屑細断可能な揺動軸を選択する様子を示す図である。 工具の刃先方向及び移動方向に基づいて切屑細断可能な揺動軸が無い場合に揺動を停止する様子を示す図である。 工具形状が不明な場合の外径加工を示す図である。 工具形状が不明な場合の内径加工を示す図である。 工具の移動方向２の場合の外径加工を示す図である。 工具の移動方向３の場合の内径加工を示す図である。 工具の移動方向２の外径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向がＤの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。 工具の移動方向２の外径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向Ｈの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。 工具の移動方向２の外径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向Ｂの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。 工具の移動方向２の外径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向Ｇの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。 工具の移動方向２の外径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向Ｃの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。 工具の移動方向３の内径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向Ｃの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。 工具の移動方向３の内径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向Ｇの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。 工具の移動方向３の内径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向Ｂの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。 工具の移動方向３の内径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向Ｆの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。 工具の移動方向３の内径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向Ａの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。 従来の揺動切削の一例を示す図である。
　以下、本開示の実施形態について図面を参照して詳しく説明する。
　図１は、本実施形態に係る工作機械の制御装置１を示す図である。本実施形態に係る工作機械の制御装置１は、切削工具（以下、工具）とワークとを相対的に回転させる少なくとも一つの主軸と、工具をワークに対して相対移動させる少なくとも一つの送り軸と、を動作させることで、工具によりワークを切削加工するものである。なお図１では、便宜上、一つの送り軸を駆動するモータ３のみを示している。
　本実施形態に係る工作機械の制御装置１は、主軸及び送り軸を動作させることにより揺動切削を実行する。即ち、工作機械の制御装置１は、工具とワークとを相対的に回転させるとともに、工具とワークとを相対的に揺動させながら切削加工を実行する。工具の軌跡である工具経路は、前回経路に対して今回経路が部分的に重なるように設定され、前回経路で加工済の部分が今回経路に含まれるように設定される。そのため、工具の刃先がワークの表面から離れる空振り（エアカット）が発生することにより、切削加工によって連続的に生じる切屑が確実に細断される。
　なお、本実施形態で実行される揺動切削では、ワークの形状は限定されない。即ち、ワークが加工面にテーパ部や円弧状部を有することで複数の送り軸（Ｚ軸及びＸ軸）が必要となる場合でも、ワークが円柱状や円筒状で送り軸が特定の１軸（Ｚ軸）で足りる場合であっても、適用可能である。
　工作機械の制御装置１は、例えば、バスを介して互いに接続された、ＲＯＭ（read　only　memory)やＲＡＭ（random　access　memory）等のメモリ、ＣＰＵ（control　processing　unit）、及び通信制御部を備えたコンピュータを用いて構成される。図１に示されるように、工作機械の制御装置１は、移動データ取得部１１と、工具データ取得部１２と、位置関係データ取得部１３と、切屑細断判定部１４と、揺動軸選択部１５と、揺動動作制御部１６と、記憶部１７と、を備え、それら各部の機能及び動作は、上記コンピュータに搭載されたＣＰＵ、メモリ、及び該メモリに記憶された制御プログラムが協働することにより達成されうる。
　また、工作機械の制御装置１には、ＣＮＣ(Computer　Numerical　Controller)、ＰＬＣ（Programmable　Logic　Controller）等の上位コンピュータ（不図示）が接続されている。これらの上位コンピュータから、加工プログラムの他、回転速度及び送り速度等の加工条件や、揺動振幅及び揺動周波数等の揺動条件が、工作機械の制御装置１に入力される。
　移動データ取得部１１は、ワークと工具とを相対的に移動させる移動データを取得する。具体的に移動データ取得部１１は、上記の上位コンピュータより入力される加工プログラムから、移動データを取得する。ただし、移動データの取得先は加工プログラムに限定されず、工作機械の制御装置１に入力される加工条件等の移動データを取得できるデータであればよい。この移動データから、工具の移動方向が取得可能である。
　ここで、本実施形態では、後述する図７以降の各図で示されるように、主軸Ｓにより回転するワークＷに対して送り軸により工具Ｔを移動させて切削加工するものとする。また、ワークＷの中心軸をＺ軸とし、Ｚ軸に直交する方向をＸ軸とする。ただし、本実施形態はこれに限定されるものではなく、工具ＴがワークＷの中心軸線まわりに回転するとともに、ワークＷを工具Ｔに対して送り方向に移動させて切削加工する構成としてもよい。
　図２は、工具Ｔの移動方向１～８を示す図である。図２に示されるように、工具Ｔの移動方向としては、８通り存在する。具体的には、工具Ｔの移動方向は、Ｘ軸座標値の増減とＺ軸座標値の増減との組み合わせにより、移動方向１～８の８通りに区分される。移動方向１は、Ｘ軸座標値及びＺ軸座標値いずれも増加する方向であり、移動方向２は、Ｘ軸座標値が増加しＺ軸座標値が減少する方向であり、移動方向３は、Ｘ軸座標値及びＺ軸座標値いずれも減少する方向であり、移動方向４は、Ｘ軸座標値が減少しＺ軸座標値が増加する方向である。また、移動方向５は、Ｘ軸座標値が一定（停止）でＺ軸座標値が増加する方向であり、移動方向６は、Ｘ軸座標値が増加しＺ軸座標値が一定（停止）の方向であり、移動方向７は、Ｘ軸座標値が一定（停止）でＺ軸座標値が減少する方向であり、移動方向８は、Ｘ軸座標値が減少しＺ軸座標値が一定（停止）の方向である。このように、工具Ｔは、移動方向１～８のいずれかの方向に移動する。
　図１に戻って、工具データ取得部１２は、工具形状を認識可能な工具データを取得する。具体的に工具データ取得部１２は、例えば上記の上位コンピュータより入力される加工プログラムから、工具データを取得する。工具データとしては、少なくとも工具Ｔの刃先方向の情報が含まれ、例えば工具Ｔの切込み角等が含まれる。なお、工具Ｔの切込み角は、ワークＷの中心軸方向であるＺ軸方向から工具Ｔの逃げ面までの角度であり、逃げ面は、工具Ｔの刃先におけるワークＷ側の面で且つ加工方向側の面を意味する。この切込み角は、複数ある工具Ｔ毎に、予め所望の角度にそれぞれ設定される。
　図３は、工具Ｔの刃先方向Ａ～Ｈを示す図である。図３に示されるように、工具Ｔの刃先方向としては、８通り存在する。具体的には、工具Ｔの刃先方向Ａ～Ｈは、上記の工具Ｔの移動方向１～８に対応している。即ち、工具Ｔの刃先方向Ａは移動方向１に対応し、刃先方向Ｂは移動方向２に対応し、刃先方向Ｃは移動方向３に対応し、刃先方向Ｄは移動方向４に対応している。また、工具Ｔの刃先方向Ｅは移動方向５に対応し、刃先方向Ｆは移動方向６に対応し、刃先方向Ｇは移動方向７に対応し、刃先方向Ｈは移動方向８に対応している。このように、工具Ｔの刃先は、刃先方向Ａ～Ｈのいずれかの方向に向いている。
　図４は、刃先方向Ｃの工具Ｔを示す図である。また、図５は、刃先方向Ｈの工具Ｔを示す図である。これらの図に示されるように、工具Ｔは上記８通りの刃先方向を設定可能であり、工具Ｔの刃先方向は揺動切削時の切屑細断の可否に大きく影響する。そのため、この工具Ｔの刃先方向は、後述の切屑細断判定部１４による切屑細断の可否判定に用いられる。
　図１に戻って、位置関係データ取得部１３は、ワークＷと工具Ｔの相対的な位置関係データを取得する。具体的に位置関係データ取得部１３は、例えば上記の上位コンピュータより入力される加工プログラムから、位置関係データを取得する。この位置関係データから、外径加工であるか、内径加工であるかの情報が取得可能である。
　図６は、ワークＷと工具Ｔの相対的な位置関係データを示す図である。図６中に示されるＧ４０、Ｇ４１及びＧ４２は、いずれも工具径補正に関するＧコードであり、これらのＧコードから、ワークＷと工具Ｔの相対的な位置関係を取得可能である。具体的に、Ｇ４０は工具径補正キャンセルのＧコードであり、この場合、工具Ｔはプログラム経路上を移動する。これに対して、Ｇ４１は工具径補正左のＧコードであり、この場合、図６に示されるように工具Ｔはプログラム経路からワークＷの無い側に指令値分オフセット補正されて進行方向左側を移動し、ワークＷは進行方向の右側に位置することが分かる。また、Ｇ４２は工具径補正右のＧコードであり、この場合、工具Ｔはプログラム経路からワークＷの無い側に指令値分オフセット補正されて進行方向右側を移動し、ワークＷは進行方向の左側に位置することが分かる。
　そこで本実施形態の位置関係データ取得部１３は、例えば、工作機械の制御装置１に入力される加工プログラム中のＧコードから、ワークＷと工具Ｔの相対的な位置関係データを取得する。具体的に位置関係データ取得部１３は、ＧコードがＧ４１の場合には、ワークＷと工具Ｔの相対的な位置関係として、図８に示される内径加工の位置関係データを取得する。また、位置関係データ取得部１３は、ＧコードがＧ４２の場合には、ワークＷと工具Ｔの相対的な位置関係として、図９に示される外径加工の位置関係データを取得する。
　図１に戻って、切屑細断判定部１４は、上記の工具データと、上記の移動データと、に基づいて、複数の送り軸のうち特定の１軸のみを揺動させて揺動切削を行うときに、連続的に発生する切屑の細断が可能であるか否かを判定する。あるいは、切屑細断判定部１４は、上記の位置関係データと、上記の移動データと、に基づいて、複数の送り軸のうち特定の１軸のみを揺動させて揺動切削を行うときに、連続的に発生する切屑の細断が可能であるか否かを判定する。
　ここで、切屑細断の可否判定は、揺動振幅や揺動周波数等の揺動条件の影響を受ける。そのため、切屑細断判定部１４による切屑細断の可否判定では、特定の１軸を揺動させた場合において、例えば揺動振幅が任意の大きさであったときに切屑の細断が可能であるか否かを判定する。即ち、例えば任意の揺動振幅とすることにより切屑の細断が可能となる場合には、切屑の細断が可能であると判定し、揺動振幅を変動させても切屑の細断が可能な揺動振幅が見出せない場合には、切屑の細断が不可能であると判定する。この切屑細断判定部１４の切屑細断の可否判定については、後段で詳述する。
　揺動軸選択部１５は、切屑細断判定部１４の判定結果に基づいて、特定の１軸を揺動軸として選択する。切屑細断判定部１４により、揺動切削したときの切屑細断の可否判定結果が得られるところ、揺動軸選択部１５は、この判定結果に基づいて揺動すべき特定の１軸を自動で選択可能である。
　具体的には、例えば揺動軸選択部１５は、切屑の細断の可能性が最も高い特定の１軸を揺動軸として選択する。切屑の細断の可能性が最も高いとは、細断できる確率が１００％に限られず、１００％未満の場合も含まれる。あるいは、揺動軸選択部１５は、切屑を細断できる軸がない場合、又は切屑を細断できる可能性が１００％ではない場合には、揺動させる軸としていずれの軸も選択しないように構成されてもよい。この揺動軸選択部１５の揺動軸の選択については、後段で詳述する。
　記憶部１７は、ワークＷの加工条件等を記憶している。ワークＷの加工条件には、ワークＷの中心軸線まわりにおけるワークＷ及び工具Ｔの相対的な回転速度、工具Ｔ及びワークＷの相対的な送り速度、及び、送り軸の位置指令等が含まれる。記憶部１７は、工作機械に実行させる加工プログラムを記憶し、工作機械の制御装置１内のＣＰＵがその加工プログラムから回転速度及び送り速度を加工条件として読み出して揺動動作制御部１６に出力するように構成されてもよい。また、記憶部１７や後述する揺動動作制御部１６内の位置指令作成部等は上記の上位コンピュータに設けられていてもよい。
　揺動動作制御部１６は、加工条件に基づいて、揺動軸選択部１５で選択された特定の１軸を揺動させるように制御する。揺動動作制御部１６は、揺動動作を制御するために、例えば、位置指令生成部、揺動指令生成部、重畳指令生成部、学習制御部、及び位置速度制御部等の各種機能部（いずれも不図示）を備える。
　位置指令生成部は、記憶部１７に記憶された加工条件を読み出し、該加工条件に基づいてモータ３に対する移動指令としての位置指令を生成する。具体的に、位置指令作成部は、ワークＷの中心軸線まわりにおけるワークＷ及び工具Ｔの相対的な回転速度並びに工具Ｔ及びワークＷの相対的な送り速度に基づいて、各送り軸の位置指令（移動指令）を生成する。
　揺動指令生成部は、揺動指令を生成する。揺動指令生成部は、揺動振幅倍率及び揺動周波数倍率という揺動条件と加工条件から揺動指令を生成してもよく、揺動振幅及び揺動周波数という揺動条件から揺動指令を生成してもよい。具体的に、揺動指令生成部は、例えば上位コンピュータから入力されて記憶部１７に記憶された揺動振幅や揺動周波数等の揺動条件に基づいて、揺動指令を生成する。
　重畳指令生成部は、送り軸のモータ３のエンコーダによる位置検出に基づいた位置フィードバックと位置指令との差分である位置偏差を算出し、算出された位置偏差に対して、揺動指令生成部で生成された揺動指令を重畳することにより、重畳指令を生成する。あるいは、位置偏差に代えて位置指令に揺動指令を重畳してもよい。
　学習制御部は、重畳指令に基づいて重畳指令の補正量を算出し、算出された補正量を重畳指令に加算することにより、重畳指令を補正する。学習制御部は、メモリを有し、揺動の１周期もしくは複数周期内において揺動位相及び補正量を関係付けてメモリに記憶し、モータ３の応答性に応じた揺動動作の位相遅れを補償できるタイミングにメモリに記憶された重畳指令を読み出して補正量として出力する。補正量を出力する揺動位相がメモリに記憶された揺動位相に存在しない場合、揺動位相の近い補正量から出力する補正量を算出しても良い。一般的に、揺動周波数が高くなるほど揺動指令に対する位置偏差は大きくなるため、この学習制御部による補正を行うことで、周期的な揺動指令に対する追従性を向上させることが可能である。
　位置速度制御部は、補正量加算後の重畳指令に基づいて、送り軸を駆動するモータ３に対するトルク指令を生成し、生成したトルク指令によりモータ３を制御する。これにより、工具ＴとワークＷとを相対的に揺動させながら加工が行われる。
　以下、切屑細断判定部１４による切屑細断の可否判定及び揺動軸選択部１５による揺動軸の選択について、詳しく説明する。
　先ず、工具データ及び移動データに基づいて切屑の細断の可否を判定し、該判定結果に基づいて揺動軸を選択する場合について、図９～図１６を参照して詳しく説明する。具体例として、図９に示される工具Ｔの移動方向２の場合の切削加工の例と、図１０に示される工具Ｔの移動方向３の例を挙げて説明する。なお、図９及び図１０では、工具Ｔの移動方向に加えて、各例における加工プログラムもあわせて示している（後述の図１９及び図２０についても同様）。
　図１１は、工具Ｔの刃先方向Ｃ及び移動方向２の場合の切削加工を示す図である。即ち、図９に示される移動方向２の場合の切削加工において、工具Ｔの刃先方向をＣとした場合を示している。また、図１１中に示される拡大図では、揺動動作させていないときの工具Ｔの前回パスと今回パスを示している。
　図１２は、図１１の切削加工におけるＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。図１２に示されるように、刃先方向Ｃ及び移動方向２の場合の切削加工において、Ｚ軸方向に揺動させた場合には、工具Ｔの刃先の今回パスが前回パス内に含まれ、工具Ｔの刃先をワークＷの表面から離れた位置まで移動させることができるため、エアカットが生じて切屑を細断することができる。これに対して、Ｘ軸方向に揺動させた場合には、工具Ｔの刃先の今回パスが前回パス内には含まれず、工具Ｔの刃先をワークＷ内でしか移動させることができないため、エアカットが生じずに切屑を細断することができない。
　図１３は、工具Ｔの刃先方向Ｈ及び移動方向３の場合の切削加工を示す図である。即ち、図１０に示される移動方向３の場合の切削加工において、工具Ｔの刃先方向をＨとした場合を示している。また、図１３中に示される拡大図では、揺動動作させていないときの工具Ｔの前回パスと今回パスを示している。
　図１４は、図１３の切削加工におけるＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。図１４に示されるように、刃先方向Ｈ及び移動方向３の場合の切削加工において、Ｚ軸方向に揺動させた場合には、工具Ｔの刃先の今回パスが前回パス内に含まれず、工具Ｔの刃先をワークＷ内でしか移動させることができないため、エアカットが生じずに切屑を細断することができない。これに対して、Ｘ軸方向に揺動させた場合には、工具Ｔの刃先の今回パスが前回パス内に含まれ、工具Ｔの刃先をワークＷの表面から離れた位置まで移動させることができるため、エアカットが生じて切屑を細断することができる。
　従って、刃先方向Ｃ及び移動方向２の場合、切屑細断判定部１４はＺ軸方向に揺動させることにより切屑細断が可能であると判定し、この判定結果に基づいて揺動軸選択部１５は揺動軸としてＺ軸を選択する。一方、刃先方向Ｈ及び移動方向３の場合、切屑細断判定部１４はＸ軸方向に揺動させることにより切屑細断が可能であると判定し、この判定結果に基づいて揺動軸選択部１５は揺動軸としてＸ軸を選択する。図１５は、このような工具Ｔの刃先方向及び移動方向に基づいて切屑細断可能な揺動軸を選択する様子を示した図である。
　また図１６は、工具Ｔの刃先方向及び移動方向に基づいて、切屑細断可能な揺動軸が無いと判定された場合に、揺動を停止する様子を示した図である。図１６に示されるように、工具Ｔの刃先方向Ｃ及び移動方向３の場合には、Ｚ軸方向に揺動させたときとＸ軸方向に揺動させたときいずれも、切屑を細断することができない。このため、揺動軸選択部１５は、いずれの軸も揺動軸として選択せず、その結果として揺動動作を停止させる。
　次に、ワークＷと工具Ｔの相対的な位置関係、即ち外径加工であるか内径加工であるかのデータと、移動データと、に基づいて、切屑の細断の可否を判定し、該判定結果に基づいて揺動軸を選択する場合について、図１７～図３０を参照して詳しく説明する。具体例として、図１７に示される外径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、図１９に示されるように工具Ｔの移動方向が２の例と、図１８に示される内径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、図２０に示されるように工具Ｔの移動方向が３の例を例に挙げて説明する。
　ここで、工具Ｔの移動方向２の外径加工では、工具Ｔの刃先方向の取り得るパターンは、刃先方向Ａ～Ｈのうち、刃先方向Ｄ、Ｈ、Ｂ、Ｇ及びＣの５パターンである。即ち、工具Ｔの移動方向２の外径加工では、ワークＷと工具Ｔとの干渉の観点から、工具Ｔの刃先方向Ａ、Ｅ及びＦの３パターンは取り得ない。
　図２１は、工具Ｔの移動方向２の外径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向がＤの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。この場合、図２１に示されるようにＺ軸揺動及びＺ軸揺動いずれであっても、切屑を細断することができる。
　図２２は、工具Ｔの移動方向２の外径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向Ｈの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。この場合、図２２に示されるようにＺ軸揺動及びＺ軸揺動いずれであっても、切屑を細断することができる。
　図２３は、工具Ｔの移動方向２の外径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向Ｂの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。この場合、図２３に示されるようにＺ軸揺動及びＺ軸揺動いずれであっても、切屑を細断することができない。
　図２４は、工具Ｔの移動方向２の外径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向Ｇの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。この場合、図２４に示されるようにＺ軸揺動では切屑を細断することができる一方で、Ｘ軸揺動では切屑を細断することができない。
　図２５は、工具Ｔの移動方向２の外径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向Ｃの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。この場合、図２５に示されるようにＺ軸揺動では切屑を細断することができる一方で、Ｘ軸揺動では切屑を細断することができない。
　以上の図２１～図２５に示される切屑細断の判定結果から、工具Ｔの移動方向２の外径加工では、工具Ｔの刃先方向が不明の場合、Ｘ軸揺動で切屑の細断ができるときはＺ軸揺動でも切屑の細断ができることが分かる。即ち、この場合には、Ｚ軸揺動をさせる方がＸ軸揺動をさせるよりも切屑を細断できる可能性（確率）が高いことが分かる。従って、揺動軸選択部１５は、工具Ｔの移動方向２の外径加工において工具Ｔの刃先方向が不明の場合には、切屑細断の可能性が高いＺ軸を揺動軸として選択する。
　また、工具Ｔの移動方向３の内径加工では、工具Ｔの刃先方向の取り得るパターンは、刃先方向Ａ～Ｈのうち、刃先方向Ｃ、Ｇ、Ｂ、Ｆ及びＡの５パターンである。即ち、工具Ｔの移動方向３の内径加工では、ワークＷと工具Ｔとの干渉の観点から、工具Ｔの刃先方向Ｄ、Ｅ及びＨの３パターンは取り得ない。
　図２６は、工具Ｔの移動方向３の内径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向Ｃの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。この場合、図２６に示されるようにＺ軸揺動及びＺ軸揺動いずれもであっても、切屑を細断することができない。
　図２７は、工具Ｔの移動方向３の内径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向Ｇの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。この場合、図２７に示されるようにＺ軸揺動では切屑を細断することができる一方で、Ｘ軸揺動では切屑を細断することができない。
　図２８は、工具Ｔの移動方向３の内径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向Ｂの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。この場合、図２８に示されるようにＺ軸揺動では切屑を細断することができる一方で、Ｘ軸揺動では切屑を細断することができない。
　図２９は、工具Ｔの移動方向３の内径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向Ｆの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。この場合、図２９に示されるようにＺ軸揺動及びＺ軸揺動いずれもであっても、切屑を細断することができる。
　図３０は、工具Ｔの移動方向３の内径加工で工具形状（刃先方向）が不明の場合において、工具の刃先方向Ａの場合のＺ軸揺動又はＸ軸揺動を示す図である。この場合、図３０に示されるようにＺ軸揺動及びＺ軸揺動いずれもであっても、切屑を細断することができる。
　以上の図２６～図３０に示される切屑細断の判定結果から、工具Ｔの移動方向３の内径加工では、工具Ｔの刃先方向が不明の場合、Ｘ軸揺動で切屑の細断ができるときはＺ軸揺動でも切屑の細断ができることが分かる。即ち、この場合には、Ｚ軸揺動をさせる方がＸ軸揺動をさせるよりも切屑を細断できる可能性（確率）が高いことが分かる。従って、揺動軸選択部１５は、工具Ｔの移動方向３の内径加工において工具Ｔの刃先方向が不明の場合には、切屑細断の可能性が高いＺ軸を揺動軸として選択する。
　このように本実施形態の揺動切削では、工具ＴとワークＷの位置関係と、工具Ｔの移動方向が分かれば、いずれのパターンにおいても同様に揺動させるべき１軸を選択することが可能となっている。
　ただし、図２１～図３０に示される切屑細断の判定結果から明らかであるように、ワークＷの形状がテーパ状や円弧状等で工具Ｔの移動方向が複数軸方向（Ｚ軸方向及びＸ軸方向）である場合には、Ｚ軸及びＸ軸のいずれか一方の軸方向の揺動による切屑の細断の可能性は高いが１００％未満であり、他方の軸方向の揺動による切屑の細断の可能性は低く１００％未満である。即ち、Ｚ軸方向又はＸ軸方向に揺動させても１００％切屑を細断できるわけではないため、揺動軸選択部１５が、いずれの揺動軸も選択せずに揺動動作を停止する選択停止部を備える構成とすることもできる。従ってこの場合には、積極的に切屑の細断にトライしたいユーザは、切屑の細断ができる保証は無くても、Ｚ軸及びＸ軸のうち切屑の細断の可能性が高いいずれか一方の軸方向を揺動軸選択部１５が選択するように、所定の操作手段により操作できる。一方、切屑の細断が１００％でなければ揺動を控えたいユーザは、揺動軸選択部１５が揺動軸を選択しないように、所定の操作手段により操作することもできる。
　なお、ワークＷの形状が円柱状又は円筒状等で、工具Ｔの移動方向が１軸方向（Ｚ軸方向又はＸ軸方向）である場合には、Ｚ軸及びＸ軸のいずれか一方の軸方向の揺動による切屑の細断の可能性は１００％であり、他方の軸方向の揺動による切屑の細断の可能性は１００％未満である。従ってこの場合には、揺動軸選択部１５は、工具Ｔの移動方向と同じ方向の１軸を揺動軸として選択する。具体的には、移動方向と同一方向の１軸を揺動軸として選択することにより、切屑の細断の可能性は１００％となる。
　本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
　本実施形態では、特定の１軸のみを揺動させて揺動切削を行う工作機械の制御装置１において、工具形状を認識可能な工具データ（工具Ｔの刃先方向）、又はワークＷと工具Ｔの相対的な位置関係データと、ワークＷと工具Ｔとを相対的に移動させる移動データと、に基づいて、複数の送り軸のうち特定の１軸のみを揺動させて揺動切削を行うときに切屑の細断が可能であるか否かを判定する切屑細断判定部１４を設けた。また、切屑細断判定部１４の判定結果に基づいて、特定の１軸を揺動軸として選択する揺動軸選択部１５を設けた。さらには、加工条件に基づいて、揺動軸選択部１５で選択された特定の１軸を揺動させるように制御する揺動動作制御部１６を設けた。
　これにより本実施形態によれば、工具データ（工具の刃先方向）と移動データに基づいて、あるいは、ワークＷと工具Ｔの相対的な位置関係データと移動データに基づいて、切屑細断判定部１４により切屑細断の可否判定ができるとともに、該判定結果に基づいて揺動軸選択部１５が自動的に特定の１軸を揺動軸として選択可能である。従って本実施形態によれば、揺動させる特定の１軸を選択する工作機械ユーザの作業負担を軽減することができる。
　また本実施形態では、揺動軸選択部１５を、切屑の細断の可能性が最も高い特定の１軸を揺動軸として選択する構成とした。これにより、切屑の細断が１００％である場合だけでなく１００％未満の場合においても、揺動軸選択部１５が切屑の細断の可能性が最も高い特定の１軸を揺動軸として選択するため、揺動切削に積極的にトライしたい工作機械ユーザは、揺動させる特定の１軸を自動的に取得でき、作業負担を軽減できる。
　また本実施形態では、揺動軸選択部１５を、切屑を細断できる軸がない場合、又は切屑を細断できる可能性が１００％ではない場合には、揺動させる軸としていずれの軸も選択しない構成とした。そして、揺動動作制御部１６を、いずれの送り軸も揺動させないように制御する構成とした。これにより、切屑を細断できる軸が無い場合だけでなく、切屑の細断が１００％でなければ揺動動作を控えたいユーザは、揺動軸選択部１５が揺動軸を選択しないことにより揺動動作を停止させることが可能となる。
　なお、本開示は上記態様に限定されるものではなく、本開示の目的を達成できる範囲での変形、改良は本開示に含まれる。
　例えば上記実施形態では、工作機械の制御装置１が工具データ取得部１２及び位置関係データ取得部１３いずれも備える構成としたが、これに限定されない。工具データ取得部１２及び位置関係データ取得部１３のうちいずれか一方のみ備える構成であってもよい。
　また上記実施形態では、本発明を工作機械の制御装置１に適用したが、これに限定されない。例えば、本発明を上記の上位コンピュータ等に適用することもできる。即ち、本発明は、移動データ取得部１１と、工具データ取得部１２及び／又は位置関係データ取得部１３と、切屑細断判定部１４と、該切屑細断判定部１４の判定結果を出力する出力部と、を備える情報処理装置を提供することもできる。この場合には、上記実施形態と同様の効果が奏される他、切屑細断判定結果をユーザに出力、通知するため、ユーザはその判定結果に基づいて、自ら揺動軸を選択することができる。また、この情報処理装置に揺動軸選択部１５を設けてもよい。さらには、本発明を、切屑細断判定部１４による切屑細断判定ステップ、出力部による出力ステップ、揺動軸選択部１５による揺動軸選択ステップをコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラムに適用することもできる。
　１　　工作機械の制御装置
　１１　移動データ取得部
　１２　工具データ取得部
　１３　位置関係データ取得部
　１４　切屑細断判定部
　１５　揺動軸選択部
　１６　揺動動作制御部
　１７　記憶部
　３　　モータ
　Ｓ　主軸
　Ｔ　工具
　Ｗ　ワーク

Claims (9)

  1. 　工具形状を認識可能な工具データ、又はワークと工具の相対的な位置関係データと、前記ワークと前記工具とを相対的に移動させる移動データと、に基づいて、複数の送り軸のうち特定の１軸のみを揺動させて揺動切削を行うときに切屑の細断が可能であるか否かを判定する切屑細断判定部と、
    　前記切屑細断判定部の判定結果を出力する出力部と、を備える、情報処理装置。
  2. 　前記切屑細断判定部の判定結果に基づいて、特定の１軸を揺動軸として選択する揺動軸選択部をさらに備え、
    　前記出力部は、前記揺動軸選択部の選択結果を出力する、請求項１に記載の情報処理装置。
  3. 　前記揺動軸選択部は、切屑の細断の可能性が最も高い特定の１軸を揺動軸として選択する、請求項２に記載の情報処理装置。
  4. 　前記揺動軸選択部は、切屑を細断できる軸がない場合、又は切屑を細断できる可能性が１００％ではない場合には、揺動させる軸としていずれの軸も選択しない、請求項２に記載の情報処理装置。
  5. 　特定の１軸のみを揺動させて揺動切削を行う工作機械の制御装置であって、
    　工具形状を認識可能な工具データ、又はワークと工具の相対的な位置関係データと、前記ワークと前記工具とを相対的に移動させる移動データと、に基づいて、複数の送り軸のうち特定の１軸のみを揺動させて揺動切削を行うときに切屑の細断が可能であるか否かを判定する切屑細断判定部と、
    　前記切屑細断判定部の判定結果に基づいて、特定の１軸を揺動軸として選択する揺動軸選択部と、
    　加工条件に基づいて、前記揺動軸選択部で選択された特定の１軸を揺動させるように制御する揺動動作制御部と、を備える、工作機械の制御装置。
  6. 　前記揺動軸選択部は、切屑の細断の可能性が最も高い特定の１軸を揺動軸として選択する、請求項５に記載の工作機械の制御装置。
  7. 　前記揺動軸選択部は、切屑を細断できる軸がない場合、又は切屑を細断できる可能性が１００％ではない場合には、揺動させる軸としていずれの軸も選択せず、
    　前記揺動動作制御部は、いずれの送り軸も揺動させないように制御する、請求項５に記載の工作機械の制御装置。
  8. 　工具形状を認識可能な工具データ、又はワークと工具の相対的な位置関係データと、前記ワークと前記工具とを相対的に移動させる移動データと、に基づいて、複数の送り軸のうち特定の１軸のみを揺動させて揺動切削を行うときに切屑の細断が可能であるか否かを判定する切屑細断判定ステップと、
    　前記切屑細断判定ステップの判定結果を出力する出力ステップと、をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
  9. 　前記切屑細断判定ステップの判定結果に基づいて、特定の１軸を揺動軸として選択する揺動軸選択ステップを前記コンピュータに実行させ、
    　前記出力ステップにおいて前記揺動軸選択ステップの選択結果を出力させる、請求項８に記載のコンピュータプログラム。
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