工作機械
【課題】主に難削材からなるワークの加工品質を高品位に安定化させることができると共に火災発生を抑制し、なお且つ、実用的で、ワークの加工形状が限定されず、しかも、ワークの回転数又は切削工具の回転数に対して切屑を細かく分断できる最適な振動で低周波振動切削を実行させることができる工作機械を提供することを目的としている。
【解決手段】ワーク加工用の切削工具４を保持し、その切削工具４をワーク２に対して送り動作させる切削工具送り機構７と、前記切削工具送り機構７の駆動源である切削工具送り駆動モータ７ａを制御することで前記切削工具４を低周波振動させてなる制御装置８とを有している。
【解決手段】ワーク加工用の切削工具４を保持し、その切削工具４をワーク２に対して送り動作させる切削工具送り機構７と、前記切削工具送り機構７の駆動源である切削工具送り駆動モータ７ａを制御することで前記切削工具４を低周波振動させてなる制御装置８とを有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削工具又はワークを回転させてワークの切削加工を行う工作機械に関する。より詳しくは、切削工具及び／又はワークを低周波振動させてワークを切削加工する工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の工作機械として、ワークに対してバイト等の切削工具を相対的に一定の方向に進行させて上記ワークを切削加工する、いわゆる慣用切削加工を行う工作機械が知られている。また一方、切削工具の刃先に圧電素子を用いて超音波領域の振動を与えながらワークを切削加工する、いわゆる超音波振動切削加工を行う工作機械も知られている（例えば、特許文献１）。そしてさらには、特許文献２に記載のように、切削工具に加振機を取付ける工作機械も知られている。
【０００３】
この特許文献２に記載の工作機械を、図１３を参照して説明すれば、当該工作機械１００は、第１案内路１０１を有し、この第１案内路１０１は、油圧シリンダ１０２のピストンロッド１０３と連結した刃物台１０４をワークＷの軸心Ｏと直角の向きに移動させるように案内している。また工作機械１００は、加振機１０５を有し、この加振機１０５はワークＷの軸心Ｏと平行な送り方向の向きに振動を発生させる振動機構と、切削工具１０６を着脱自在に固定する装置とを有し、そしてさらに、送りシリンダ１０７のピストンロッド１０８と連結して上記刃物台１０４に固着された第２案内路１０９にて送り方向の向きに移動可能となっている。そして、このように構成される工作機械１００を振動させることによって、軸心Ｏ周りに回転しているワークＷの切削加工が行われるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−０５２１０１号公報
【特許文献２】特公昭４９−１７７９０号公報
【特許文献３】特開平６−２８５７０１号公報
【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、従来の工作機械には以下のような問題があった。すなわち、慣用切削加工を行う工作機械は、バイト等の切削工具を相対的に一定の方向に進行させて上記ワークを切削加工するのであるが、その際発生する切削熱や摩擦熱を効果的に冷却及び潤滑させることができず、それが原因で切削工具の刃先を著しく摩耗させてしまい、ワークの加工品質にばらつきを生じさせてしまうという問題があった。さらに、切削加工する際発生する切屑が上記切削工具に絡まり、それが原因で品質にばらつきが生じるばかりか火災が発生するという問題もあった。
【０００６】
一方、超音波振動切削加工を行う工作機械は、難削材の切削加工を可能にするという利点があるものの加工時間が大幅に掛かるばかりか、非常に高価であり、さらには、圧電素子を用いているため切削工具を工作機械に取り付けるためのアダプターの役割を持つツーリングの設置箇所に制約が生じる等の問題があった。そのため、上記超音波振動切削加工を行う工作機械は、実用性に欠けるという問題があった。
【０００７】
また一方、切削工具に加振機を取付けた工作機械は、難削材の切削加工を可能にするという利点があるものの、ワークの加工形状が限定されてしまうという問題があった。すなわち、工作機械１００は、加振機１０５を取り付けているため、切削工具１０６を垂直方向と水平方向にしか移動させることができず、ワークを図１３に示すワークＷの加工形状にしようとすれば、ワークＷの円弧部ＷＲを切削加工する際、矢印Ｐ１０の向きに工作機械１００を回転させて切削加工しなければならない。しかしながら、実際のところ、工作機械１００を矢印Ｐ１０方向に回転させようとすれば、ワークＷや、図１３には図示していない他の機械に干渉してしまい、矢印Ｐ１０方向に回転させることは物理的に不可能であった。それゆえ、切削工具に加振機を取付けた工作機械では、ワークの加工形状が限定されてしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、上記のような問題点を解決すべく、特許文献３に記載のようなＮＣ旋削加工装置を用いて低周波振動切削をさせるように設計変更することも考えられる。すなわち、このＮＣ旋削加工装置は、サーボモータによって、工具を所定距離だけ移動させて一旦停止させ、さらに所定距離だけリバースさせるという動作を繰り返すことによって、ある程度長い切屑に分断し、ワークを切削加工するというものである。そこで、この動作を応用し、工具の動作を停止させずに前進後退を繰り返し、上記工具を低周波振動切削させることも考えられる。
【０００９】
しかしながら、周波数は、理論上、振幅とその補間速度によって決定するが、実際は、振幅やその補間速度と周波数の関係は工作機械の機械特性（例えばテーブル上の質量やモータ特性等）によって種々様々に変化し、比例関係のような一定の関係になっておらず、机上の計算では所望の振動（最適な周波数及び振幅）を作成することができないという問題があった。また、切屑を分断することを目的として、低周波振動切削を実行させようとすれば、ワークの回転数又は切削工具の回転数と低周波振動切削する際の周期とを同期させないように設定しなければならないが、そのような周期を計算で算出するのは非常に困難であった。
【００１０】
以上のことより、ワークの回転数又は切削工具の回転数に対して切屑を細かく分断できるような最適な振動で低周波振動切削を実行させることは非常に困難であるという問題があった。
【００１１】
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、主に難削材からなるワークの加工品質を高品位に安定化させることができると共に火災発生を抑制し、なお且つ、実用的で、ワークの加工形状が限定されず、しかも、ワークの回転数又は切削工具の回転数に対して切屑を細かく分断できる最適な振動で低周波振動切削を実行させることができる工作機械を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記本発明の目的は、以下の手段によって達成される。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１３】
請求項１に係る工作機械は、ワーク加工用の切削工具（４）を保持し、その切削工具（４）をワーク（２）に対して送り動作させる切削工具送り機構（７，３４）と、前記切削工具送り機構（７，３４）の駆動源である切削工具送り駆動モータ（７ａ）を制御することで前記切削工具（４）を低周波振動させてなる制御機構（制御装置８）とを有し、
前記制御機構（制御装置８）は、各種設定を行う操作手段（入力部８１）と、該操作手段（入力部８１）によって設定された前記ワーク（２）の回転数又は前記切削工具（４）の回転数と該ワーク（２）又は切削工具（４）１回転当たりの切削工具（４）の送り量に応じて前記切削工具（４）を低周波振動させるためのデータが予め格納されている振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）と、該振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）に格納されている当該データに基づいて前記切削工具送り駆動モータ（７ａ）を制御してなるモータ制御手段（モータ制御部８４）とを有してなることを特徴としている。
【００１４】
一方、請求項２に係る工作機械は、ワーク（２）を保持し、そのワーク（２）をワーク加工用の切削工具（４）に対して送り動作させるワーク送り機構（１１）と、前記ワーク送り機構（１１）の駆動源であるワーク送り駆動モータ（１１ａ）を制御することで前記ワーク（２）を低周波振動させてなる制御機構（制御装置８）とを有し、
前記制御機構（制御装置８）は、各種設定を行う操作手段（入力部８１）と、該操作手段（入力部８１）によって設定された前記ワーク（２）の回転数又は前記切削工具（４）の回転数と該ワーク（２）又は切削工具（４）１回転当たりのワーク（２）の送り量に応じて前記ワーク（２）を低周波振動させるためのデータが予め格納されている振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）と、該振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）に格納されている当該データに基づいて前記ワーク送り駆動モータ（１１ａ）を制御してなるモータ制御手段（モータ制御部８４）とを有してなることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項３に係る工作機械は、ワーク加工用の切削工具（４）を保持し、その切削工具（４）をワーク（２）に対して送り動作させる切削工具送り機構（７，３４）と、ワーク（２）を保持し、そのワーク（２）をワーク加工用の切削工具（４）に対して送り動作させるワーク送り機構（１１）と、前記切削工具送り機構（７，３４）の駆動源である切削工具送り駆動モータ（７ａ）及び前記ワーク送り機構（１１）の駆動源であるワーク送り駆動モータ（１１ａ）を夫々制御することで前記切削工具（４）及びワーク（２）を低周波振動させてなる制御機構（制御装置８）とを有し、
前記制御機構（制御装置８）は、各種設定を行う操作手段（入力部８１）と、該操作手段（入力部８１）によって設定された前記切削工具（４）の回転数又は前記ワーク（２）の回転数と該切削工具（４）又はワーク（２）１回転当たりの切削工具（４）及びワーク（２）の送り量に応じて前記切削工具（４）及びワーク（２）を低周波振動させるためのデータが予め格納されている振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）と、該振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）に格納されている当該データに基づいて前記切削工具送り駆動モータ（７ａ）及びワーク送り駆動モータ（１１ａ）を夫々制御してなるモータ制御手段（モータ制御部８４）とを有してなることを特徴としている。
【００１６】
そして、請求項４に係る工作機械は、上記請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械において、前記切削工具送り駆動モータ（７ａ）、前記ワーク送り駆動モータ（１１ａ）はリニアモータであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項１の発明にかかる工作機械では、ワーク２を切削加工する切削工具４の送り動作を行う切削工具送り機構７の駆動源である切削工具送り駆動モータ７ａを制御機構（制御装置８）によって、上記切削工具４を低周波振動させるように制御する。これにより、ワーク２と切削工具４内に生じる空間Ｋ（図１参照）にキャビテーションが発生し、そこに切削加工を行う際使用されるクーラント等が吸い込まれるため、ワーク２を加工する際発生する切削熱や摩擦熱を効果的に冷却及び潤滑させることができる。そのため、本発明によればワークの加工品質を安定させることができる。
【００１８】
また、本発明によれば、切削工具４は低周波振動しながらワーク２を切削加工するため、低周波振動によってワーク２の切屑が粉状となり、切削工具に切屑が絡まりにくくなる。それゆえ、品質が安定し、さらには、火災の発生を抑制することができる。
【００１９】
さらに、本発明によれば、切削工具４を低周波振動させるにあたって、制御機構（制御装置８）を用いて切削工具送り駆動モータ７ａを制御しているだけであるから、簡便な構造であるため実用的であり、なお且つ、ワークの加工形状が限定されないという効果を奏する。
【００２０】
そして、本発明によれば、振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）に、ワーク２の回転数又は切削工具４の回転数と該ワーク２又は切削工具４の１回転当たりの切削工具４の送り量に応じて切削工具４を低周波数振動させるためのデータが予め格納されているから、切屑を細かく分断できる最適な振動で低周波振動切削を実行させることができる。
【００２１】
一方、請求項２及び３の発明にかかる工作機械では、請求項１の発明にかかる工作機械と相違する点は、低周波振動させる対象が異なる（請求項２にかかる工作機械では低周波振動の対象がワーク２であって、請求項３にかかる工作機械ではワーク２及び切削工具４である）だけであるから、請求項１と同様の効果を奏する。
【００２２】
他方、請求項４の発明によれば、上記切削工具送り駆動モータ７ａ、ワーク送り駆動モータ１１ａとしてリニアモータを用いているから、切削工具４に対してワーク２を送り動作させる際、又は、ワーク２に対して切削工具４を送り動作させる際、バックラッシュによる振動吸収がないため、切削工具４に対してワーク２を安定して送ることができ、さらに、ワーク２に対して切削工具４を安定して送ることができる。
【００２３】
なお、本明細書における低周波とは、０Ｈｚより大きく１０００Ｈｚ以下の範囲をいうものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る工作機械の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態の制御装置のブロック図である。
【図３】同実施形態の振動切削情報格納部に格納されているテーブル図である。
【図４】同実施形態に係る切削工具をＡ点からＢ点まで直線補間等によって移動させる場合を示した説明図である。
【図５】同実施形態に係る工作機械の一使用例を示すフローチャート図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る工作機械の概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る工作機械の概略構成を示すブロック図である。
【図８】同実施形態に係る工作機械の動作を説明するための説明図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る工作機械の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る工作機械の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】実施例１の工作機械を用いてワークを低周波振動切削加工した際の加工品を示す写真である。
【図１２】実施例２又は比較例１の工作機械を用いてワークを切削加工した際の加工品を示す図である。
【図１３】従来の工作機械の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る第１実施形態について、図１〜図５を参照して具体的に説明する。
【００２６】
本実施形態に係る工作機械１は、ＣＮＣ旋盤からなるもので、図１に示すように、被加工物であるワーク２を回転自在に支持する回転機構３と、ベース６上に設けられ、なお且つ、上記ワーク２を切削加工する切削工具（図示ではバイト）４を保持する切削工具台５が載置されてなる切削工具送り機構７と、その切削工具送り機構７の動作を、サーボアンプ９を介して制御する制御装置８とを備えている。なお、図１では、Ｚ軸上の切削工具送り機構７しか図示していないが、直交するＸ軸上の切削工具送り機構も有している。
【００２７】
上記回転機構３は、スピンドルモータ３ａを有し、そのスピンドルモータ３ａの主軸３ｂにはチャック機構３ｃが回転可能に取り付けられている。そして、そのチャック機構３ｃには被加工物であるワーク２が掴時されており、この掴持されたワーク２は、スピンドルモータ３ａの回転駆動により回転軸Ｒ周りで回転駆動するようになっている。
【００２８】
一方、上記切削工具送り機構７は、ワーク２に対して進退自在（矢印Ｐ１参照）に切削工具４の送り動作をさせる駆動源であるリニアサーボモータからなる切削工具送り駆動モータ７ａを有している。この切削工具送り駆動モータ７ａは、可動子７ａ１と固定子７ａ２とで構成されており、この可動子７ａ１は、磁性体の構造物に励磁コイルが巻回されて構成され、固定子７ａ２は、多数のマグネットが長手方向に列設されて構成されている。
【００２９】
そしてこの可動子７ａ１は、上記切削工具台５が載置されているテーブル７ｂの下部に設けられ、固定子７ａ２は、上記ベース６上に設けられているガイドレール７ｃの上部に設けられている。また、上記テーブル７ｂの下部には、そのテーブル７ｂが上記ガイドレール７ｃに沿うように移動するのを案内する一対のガイド７ｄが設けられている。
【００３０】
このように構成される切削工具送り機構７をワーク２に対して進退自在（矢印Ｐ１参照）に移動させるには、まず、サーボアンプ９が、制御装置８より送出される指令に基づく電流を可動子７ａ１に送出する。これにより、可動子７ａ１と固定子７ｂ１の夫々の磁極が吸引・反発を行うため、前後方向（矢印Ｐ１参照）の推力が発生し、その推力に伴ってテーブル７ｂが前後方向（矢印Ｐ１参照）に移動することとなる。そして、その推力に伴うテーブル７ｂの移動にあたっては、一対のガイド７ｄが設けられているから、その一対のガイド７ｄによって、テーブル７ｂは、ガイドレール７ｃに沿うように移動することとなる。それゆえ、切削工具送り機構７をワーク２に対して進退自在（矢印Ｐ１参照）に移動させることができる。なお本実施形態においては、切削工具送り駆動モータ７ａとして、リニアサーボモータを用いたが、それに限らずどのようなリニアモータを用いても良い。また、リニアモータに限らず、サーボモータを用いても良いが、サーボモータを用いる際、ボールネジを用いることとなる。そのため、切削工具送り機構７の進退動作を行っている際、バックラッシュが発生してしまうと、振動が吸収されてしまうため、ボールネジ等を必要としないダイレクト制御が可能なリニアモータを用いた方が好ましい。
【００３１】
ここで、制御装置８について図２及び図３を用いてより詳しく説明する。制御装置８は、図２に示すように、ＣＰＵ等からなる中央制御部８０と、タッチパネル等からなる入力部８１と、その入力部８１を用いて使用者がプログラムしたプログラム情報を格納するプログラム情報格納部８２と、切削工具４を低周波振動させるためのデータが格納されている振動切削情報格納部８３と、サーボアンプ９を介して切削工具送り駆動モータ７ａの動作を制御するモータ制御部８４と、液晶モニタ等からなる表示部８５とで構成されている。
【００３２】
振動切削情報格納部８３は、図３に示す振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬが格納されている。すなわち、振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬには、プログラム設定値（ワーク２の回転数（ｒｐｍ），ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量（ｍｍ））に対応したデータ（切削工具送り機構７の前進量（ｍｍ），切削工具送り機構７の後退量（ｍｍ），切削工具送り機構７の前進速度（ｍｍ／ｍｉｎ），切削工具送り機構７の後退速度（ｍｍ／ｍｉｎ），切削工具４の振動周波数（Ｈｚ））が格納されている。より具体的に説明すると、使用者が入力部８１を用いて、例えば、ワーク２の回転数を１０００（ｒｐｍ）とプログラムした場合、そのワーク２の回転数１０００（ｒｐｍ）に適切なワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量として、０．００５（ｍｍ），０．０１（ｍｍ），０．０１５（ｍｍ）の３種類の送り量を設定できるようになっている。そして、振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬには、これら送り量（０．００５（ｍｍ），０．０１（ｍｍ），０．０１５（ｍｍ））に対応した切削工具送り機構７の前進量（０．０３５（ｍｍ），０．０４（ｍｍ），０．０４５（ｍｍ））、切削工具送り機構７の後退量（０．０３（ｍｍ），０．０３（ｍｍ），０．０３（ｍｍ））、切削工具送り機構７の前進速度（２９０（ｍｍ／ｍｉｎ），３００（ｍｍ／ｍｉｎ），３５０（ｍｍ／ｍｉｎ））、切削工具送り機構７の後退速度（２９０（ｍｍ／ｍｉｎ），３００（ｍｍ／ｍｉｎ），３５０（ｍｍ／ｍｉｎ））、切削工具４の振動周波数（２５（Ｈｚ），２５（Ｈｚ），２５（Ｈｚ））が格納されている。このように、振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬには、使用者が入力部８１を用いてプログラムした回転数（ｒｐｍ）及びその１回転当たりの送り量（ｍｍ）に対応した切削工具送り機構７の前進量（ｍｍ），切削工具送り機構７の後退量（ｍｍ），切削工具送り機構７の前進速度（ｍｍ／ｍｉｎ），切削工具送り機構７の後退速度（ｍｍ／ｍｉｎ），切削工具４の振動周波数（Ｈｚ）が格納されている。
【００３３】
これにより、例えば、使用者が入力部８１を用いてワーク２の回転数を１０００（ｒｐｍ）、当該ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量を０．００５（ｍｍ）にプログラムしたとすると、切削工具送り機構７の前進量０．０３５（ｍｍ），切削工具送り機構７の後退量０．０３（ｍｍ），切削工具送り機構７の前進速度２９０（ｍｍ／ｍｉｎ），切削工具送り機構７の後退速度２９０（ｍｍ／ｍｉｎ）が選定され、この選定されたデータに基づいてモータ制御部８４がサーボアンプ９を介して切削工具送り駆動モータ７ａの動作を制御するため、切削工具４が低周波振動することとなる。なお、振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬに格納されている切削工具４の振動周波数２５（Ｈｚ）は、表示部８５に表示されるもので、切削工具４の低周波振動には何ら関与していない。そのため、振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬには、切削工具４の振動周波数を格納しなくても良いが、使用者がプログラムしたワーク２の回転数（ｒｐｍ）、当該ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量（ｍｍ）に対応する切削工具４の振動周波数（Ｈｚ）を簡単容易に確認できるため、切削工具４の振動周波数を格納するのが好ましい。
【００３４】
なお、このように、本実施形態において説示した振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬに格納されている値はあくまで例示であり、工作機械の機械特性に応じた種々様々な値を予め格納することができる。
【００３５】
ところで、この工作機械の機械特性に応じた値は、当該工作機械を予め動作実験することにより、その実験したデータを収集し決定されるものである。
【００３６】
次に、本実施形態に係る工作機械１の一使用例として、切削工具４を、図４に示すＡ点（ｕ０，ｗ０）からＢ点（Ｕ，Ｗ）まで移動させる方法について図５を用いて説明する。なおここで、Ａ点とは切削工具４の現在位置を示すものである。
【００３７】
まず、使用者は入力部８１を用いて、ＮＣ言語を用いたプログラムを作成する。具体的には、ワーク２の回転数を入力し、通常の切削（慣用切削）から低周波振動切削を行う場合の振動切削指令コードの入力を行う。なお、当然のことながら、低周波振動切削を行わない場合は、振動切削指令コードの入力は行われない。
【００３８】
さらに、使用者は、入力部８１を用いて、切削工具４の移動地点であるＢ点（Ｕ，Ｗ）の入力をし、そして、そのＢ点までの移動に際して、直補補間しながら切削工具４を移動させるのか、又は、時計方向に円弧補間しながら切削工具４を移動させるのか、あるいは、反時計方向に円弧補間しながら切削工具４を移動させるのかの補間方法の入力と、円弧補間するのであれば半径の入力と、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量の入力を、ＮＣ言語を用いてプログラム作成する。このプログラムを具体的に示せば、例えば、次のように記述することができる。
【００３９】
＜ＮＣプログラム＞
Ｓ１０００（ワーク２の回転数）；
Ｍ１２３（振動切削ＯＮコード）；
Ｇ１（直線補間） ＸＵ ＺＷ（移動地点までの座標値）
Ｆ０．０１（ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量）；
又は
Ｇ２（円弧補間（時計方向）） ＸＵ ＺＷ（移動地点までの座標値）
Ｒ１０．０（円弧半径）
Ｆ０．０１（ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量）；
又は
Ｇ３（円弧補間（反時計方向）） ＸＵ ＺＷ（移動地点までの座標値）
Ｒ１０．０（円弧半径）
Ｆ０．０１（ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量）；
Ｍ４５６（振動切削ＯＦＦコード）；
【００４０】
上記ＮＣプログラムは、まず、「Ｓ１０００」と記述することで、ワーク２の回転数を１０００（ｒｐｍ）とプログラム設定している。そして、「Ｍ１２３」と記述することで、振動切削をＯＮに設定し、切削工具４をＢ点まで直線補間させるのであれば、「Ｇ１ ＸＵ ＺＷ」と記述し、さらに「Ｆ０．０１」と記述することで、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量を０．０１（ｍｍ）にプログラム設定している。
【００４１】
一方、切削工具４をＢ点まで円弧補間（時計方向）させるのであれば、「Ｇ２ ＸＵ ＺＷ」と記述し、そして、「Ｒ１０．０」記述することで、円弧補間する際の円弧半径を１０．０（ｍｍ）にプログラム設定し、さらに、「Ｆ０．０１」と記述することで、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量を０．０１（ｍｍ）にプログラム設定している。
【００４２】
他方、切削工具４をＢ点まで円弧補間（反時計方向）させるのであれば、「Ｇ３ ＸＵ ＺＷ」と記述し、そして、「Ｒ１０．０」記述することで、円弧補間する際の円弧半径を１０．０（ｍｍ）にプログラム設定し、さらに、「Ｆ０．０１」と記述することで、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量を０．０１（ｍｍ）にプログラム設定している。
【００４３】
そして、このようなプログラムを記述した後、「Ｍ４５６」と記述することで、振動切削をＯＦＦに設定する。なお、振動切削させず、通常の切削（慣用切削）をさせる場合は、「Ｍ１２３」「Ｍ４５６」の振動切削指令コードを記述しなければ良い。
【００４４】
かくして、上記のようなプログラムが作成されると、中央制御部８０は、その作成したプログラムをプログラム情報格納部８２に格納する（ステップＳ１）。なお、上記ＮＣプログラムにおける「Ｍ１２３」「Ｍ４５６」は、あくまで例示であり、任意のコードに変更可能である。
【００４５】
上記プログラム作成後、使用者は入力部８１を用いて上記作成したプログラムの実行指令を行う（ステップＳ２）。これにより、中央制御部８０は、プログラム情報格納部８２に格納されているプログラムを読み出し、切削モードの確認を行う（ステップＳ３）。
【００４６】
切削モードが、通常の切削（慣用切削）を行うモード（「Ｍ１２３」の振動切削指令コードがプログラムされていない）であれば（ステップＳ３：ＮＯ）、中央制御部８０は、上記プログラムされた切削工具４の移動地点であるＢ点（Ｕ，Ｗ）までの補間方法に基づいた補間軌道の演算処理を行い、その演算結果をモータ制御部８４に出力する。そして、その情報を受け取ったモータ制御部８４は、その情報に基づき切削工具４をＡ点（ｕ０，ｗ０）からＢ点（Ｕ，Ｗ）まで、サーボアンプ９を介して切削工具送り駆動モータ７ａを制御することで、上記補間軌道に沿って移動させる（ステップＳ４）。その後、中央制御部８０は、その情報処理を終了する。
【００４７】
一方、切削モードが、低周波振動切削を行うモード（「Ｍ１２３」の振動切削指令コードがプログラムされている）であれば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、中央制御部８０は、振動切削情報格納部８３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬのプログラム設定値と一致するような、ワーク２の回転数及びワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量がプログラムされたか否かを確認する（ステップＳ５）。振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬのプログラム設定値と一致するようなプログラム設定がされていなければ（ステップＳ５：ＮＯ）、中央制御部８０は、表示部８５に適正値がプログラム設定されていない旨の警告を表示させ（ステップＳ６）、処理を終了する。すなわち、例えば、使用者が入力部８１を用いてワーク２の回転数を１０００（ｒｐｍ）、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量を０．０２０（ｍｍ）にプログラムしたとすると、図３に示す振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬを見れば明らかなように、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量０．０２０（ｍｍ）は、ワーク２の回転数１０００（ｒｐｍ）に対する適切なワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量（０．００５（ｍｍ），０．０１（ｍｍ），０．０１５（ｍｍ））のプログラム設定値と一致しない。そのため、中央制御部８０は、表示部８５に適正値がプログラム設定されていない旨の警告を表示させることとなる。これより、使用者は、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の適切な送り量を確実にプログラムすることができる。
【００４８】
また一方、振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬのプログラム設定値と一致するようなプログラム設定がされていれば（ステップＳ５：ＹＥＳ）、中央制御部８０は、振動切削情報格納部８３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬより、使用者が入力部８１を用いてプログラムしたワーク２の回転数及びワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量に対応した切削工具送り機構７の前進量，切削工具送り機構７の後退量，切削工具送り機構７の前進速度，切削工具送り機構７の後退速度，切削工具４の振動周波数を選定する。そしてさらに、中央制御部８０は、プログラム情報格納部８２に格納されている切削工具４の移動地点であるＢ点までの補間方法のプログラム情報と上記選定した情報（切削工具送り機構７の前進量，切削工具送り機構７の後退量，切削工具送り機構７の前進速度，切削工具送り機構７の後退速度）により、補間軌道に沿った前進、後退運動の演算処理を行う。そして、中央制御部８０は、この演算結果をモータ制御部８４に出力し、それと共に、上記選定した切削工具４の振動周波数を表示部８５に出力する。（ステップＳ７）。
【００４９】
このような演算結果を受け取ったモータ制御部８４は、その情報に基づいて、サーボアンプ９を介して切削工具送り駆動モータ７ａを制御し、切削工具４を低周波振動させる。すなわち、モータ制御部８４は、切削工具送り機構７を上記演算結果に基づいて前進、後退させるという動作を繰り返す処理を行う。これにより、切削工具４は、図１に示すように実線位置、破線位置に交互に移動し、低周波振動することとなる。このように、モータ制御部８４は、切削工具４を上記補間軌道に沿って前進後退の動作を繰り返して振動させながら、Ａ点（ｕ０，ｗ０）からＢ点（Ｕ，Ｗ）まで移動させる（ステップＳ８）。これにより、ワーク２を低周波振動させた切削工具４にて加工することができる。なお、表示部８５に出力された切削工具４の振動周波数は、表示部８５に表示されることとなる。
【００５０】
以上説明した本実施形態によれば、ワーク２を切削加工する切削工具４の送り動作を行う切削工具送り機構７の駆動源である切削工具送り駆動モータ７ａを制御装置８によって、上記切削工具４を低周波振動させるように制御している。これにより、図１に示すように、ワーク２と切削工具４内に生じる空間Ｋにキャビテーションが発生し、そこに切削加工を行う際使用されるクーラント等が吸い込まれるため、ワーク２を加工する際に発生する切削熱や摩擦熱を効果的に冷却及び潤滑させることができる。そのため、本実施形態によればワークの加工品質を安定させることができる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、切削工具４は低周波振動しながらワーク２を切削加工するため、低周波振動によってワーク２の切屑が粉状となり、切削工具に切屑が絡まりにくくなる。それゆえ、品質が安定し、火災の発生を抑制することができる。
【００５２】
さらに、本実施形態によれば、切削工具４を低周波振動させるにあたって、制御装置８を用いて切削工具送り駆動モータ７ａを制御しているだけであるから、簡便な構造であるため実用的である。しかも、制御装置８を用いて切削工具送り駆動モータ７ａを補間方向に制御することができるため、ワークを自由自在に加工することができる。それゆえ、ワークの加工形状が限定されないという効果を奏する。
【００５３】
一方、本実施形態によれば、振動切削情報格納部８３に、ワーク２の回転数と当該ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量に応じて切削工具４を低周波数振動させるためのデータが予め格納されているから、切屑を細かく分断できる最適な振動で低周波振動切削を実行させることができる。
【００５４】
そしてさらには、本実施形態によれば、使用者は、ＮＣプログラムを作成する際、通常の慣用切削を実行させるプログラムに加え、振動切削指令コード（振動切削ＯＮコード、振動切削ＯＦＦコード）を付加したプログラムを作成するだけで、最適な振動で低周波振動切削を実行させることができる。
【００５５】
なお、本実施形態においては、補間方法として、直線補間と円弧補間を例示したが、勿論、それに限らず、テーパ補間等、どのような補間方法でもよいことは言うまでもない。
【００５６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る第２実施形態について、図６を参照して具体的に説明する。なお、第１実施形態と同一構成については、同一の符号を付し、説明は省略する。
【００５７】
本実施形態に係る工作機械１０は、ＣＮＣ旋盤からなるもので、図６に示すように、被加工物であるワーク２を切削加工する切削工具４を保持する切削工具台５と、上記ワーク２を回転自在に支持する回転機構３と、その回転機構３の下部に設けられているワーク２を切削工具４に対して進退自在（矢印Ｐ２参照）に送り動作させるワーク送り機構１１と、そのワーク送り機構１１の動作を、サーボアンプ９を介して制御する制御装置８とを備えている。なお、図６では、Ｚ軸上のワーク送り機構１１しか図示していないが、直交するＸ軸上のワーク送り機構も有している。
【００５８】
ワーク送り機構１１は、切削工具４に対して進退自在（矢印Ｐ２参照）にワーク２の送り動作をさせる駆動源であるリニアサーボモータからなるワーク送り駆動モータ１１ａを有している。このワーク送り駆動モータ１１ａは、可動子１１ａ１と固定子１１ａ２とで構成されており、この可動子１１ａ１は、磁性体の構造物に励磁コイルが巻回されて構成され、固定子１１ａ２は、多数のマグネットが長手方向に列設されて構成されている。
【００５９】
そしてこの可動子１１ａ１は、上記回転機構３のスピンドルモータ３ａの下部に設けられ、固定子１１ａ２は、ベース１２の上端部に設けられているガイドレール１１ｂの上部に設けられている。また、上記スピンドルモータ３ａの下部には、そのスピンドルモータ３ａが上記ガイドレール１１ｂに沿うように移動するのを案内する一対のガイド１１ｃが設けられている。なお、ベース１２の上他端部には、上記切削工具台５が設けられている。
【００６０】
このように構成されるワーク送り機構１１を切削工具４に対して進退自在（矢印Ｐ２参照）に移動させるには、まず、サーボアンプ９が、制御装置８より送出される指令に基づく電流を可動子１１ａ１に送出する。これにより、可動子１１ａ１と固定子１１ｂ１の夫々の磁極が吸引・反発を行うため、前後方向（矢印Ｐ２参照）の推力が発生し、その推力に伴ってスピンドルモータ３ａが前後方向（矢印Ｐ２参照）に移動することとなる。そして、その推力に伴うスピンドルモータ３ａの移動にあたっては、一対のガイド１１ｃが設けられているから、その一対のガイド１１ｃによって、上記スピンドルモータ３ａは、ガイドレール１１ｂに沿うように移動することとなる。それゆえ、ワーク送り機構１１を切削工具４に対して進退自在（矢印Ｐ２参照）に移動させることができる。なお本実施形態においては、ワーク送り駆動モータ１１ａとして、リニアサーボモータを用いたが、それに限らずどのようなリニアモータを用いても良い。また、リニアモータに限らず、サーボモータを用いても良いが、サーボモータを用いる際、ボールネジを用いることとなるため、ワーク送り機構の進退動作を行っている際、バックラッシュが発生してしまうと、振動が吸収されてしまうため、ボールネジ等を必要としないダイレクト制御が可能なリニアモータを用いた方が好ましい。
【００６１】
次に、このように構成される工作機械１０のワーク２を、図６に示すように実線位置、破線位置に交互に移動させて、振動させながら、切削工具４にて切削加工させる方法について説明する。なお、この方法は、第１実施形態とほぼ同様であるため、第１実施形態と相違する点のみを述べることとする。
【００６２】
振動切削情報格納部８３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬ（図３参照）には、使用者が入力部８１を用いてプログラムしたワーク２の回転数（ｒｐｍ）及びワーク２の１回転当たりのワーク２の送り量（ｍｍ）に対応したワーク送り機構１１の前進量（ｍｍ），ワーク送り機構１１の後退量（ｍｍ），ワーク送り機構１１の前進速度（ｍｍ／ｍｉｎ），ワーク送り機構１１の後退速度（ｍｍ／ｍｉｎ），ワーク２の振動周波数（Ｈｚ）が格納されている。これにより、中央制御部８０は、使用者が入力部８１を用いてプログラムしたワーク２の回転数及びワーク２の１回転当たりのワーク２の送り量に対応したワーク送り機構１１の前進量，ワーク送り機構１１の後退量，ワーク送り機構１１の前進速度，ワーク送り機構１１の後退速度，ワーク２の振動周波数を選定する。そして、中央制御部８０は、プログラム情報格納部８２に格納されているワーク２の移動地点であるＢ点までの補間方法のプログラム情報と上記選定した情報（ワーク送り機構１１の前進量，ワーク送り機構１１の後退量，ワーク送り機構１１の前進速度，ワーク送り機構１１の後退速度）により、補間軌道に沿った前進、後退運動の演算処理を行う。そして、中央制御部８０は、この演算結果をモータ制御部８４に出力し、それと共に、上記選定したワーク２の振動周波数を表示部８５に出力する。
【００６３】
モータ制御部８４は、上記演算結果に基づいて、ワーク２を、図６に示すように実線位置、破線位置に交互に移動させるように制御する。これにより、ワーク２が低周波振動しながら、切削工具４にて切削加工されることとなる。なお、表示部８５に出力されたワーク２の振動周波数は、表示部８５に表示されることとなる。
【００６４】
しかして、本実施形態と第１実施形態とは低周波振動させる対象が異なるだけであるから、本実施形態は、第１実施形態と同様の効果を奏することとなる。
【００６５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明に係る第３実施形態について、図７を参照して具体的に説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一構成については、同一の符号を付し、説明は省略する。
【００６６】
本実施形態に係る工作機械２０は、ＣＮＣ旋盤からなるもので、図７に示すように、Ｚ軸上には、被加工物であるワーク２を回転自在に支持する回転機構３と、その回転機構３の下部に設けられ、且つ、ベース２１上に設けられている上記ワーク２を進退自在（矢印Ｐ３参照）に送り動作させるワーク送り機構１１とが設けられている。そして、Ｚ軸に垂直なＸ軸上には、ベース２２上に設けられ、上記ワーク２を切削加工する切削工具４を進退自在（矢印Ｐ４参照）に送り動作させる切削工具送り機構７が設けられている。そしてさらに、工作機械２０には、その切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の動作を、サーボアンプ９を介して夫々制御する制御装置８が備えられている。なお、図７では、Ｚ軸上のワーク送り機構１１，Ｘ軸上の切削工具送り機構７しか図示していないが、ＸＺ軸に直交するＹ軸上のワーク送り機構、切削工具送り機構も有している。
【００６７】
次に、このように構成される工作機械２０のワーク２及び切削工具４を、図７に示すように実線位置、破線位置に交互に移動させて、振動させながら、上記ワーク２を上記切削工具４にて切削加工させる方法について、図８も用いて説明する。なお、この方法は、第１実施形態とほぼ同様であるため、第１実施形態と相違する点のみを述べることとする。
【００６８】
振動切削情報格納部８３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬ（図３参照）には、使用者が入力部８１を用いてプログラムしたワーク２の回転数（ｒｐｍ）及び当該ワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量（ｍｍ）に対応した切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の前進量（ｍｍ），切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の後退量（ｍｍ），切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の前進速度（ｍｍ／ｍｉｎ），切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の後退速度（ｍｍ／ｍｉｎ），切削工具４及びワーク２の振動周波数（Ｈｚ）が格納されている。これにより、中央制御部８０は、使用者が入力部８１を用いてプログラムしたワーク２の回転数及び当該ワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量に対応した切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の前進量，切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の後退量，切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の前進速度，切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の後退速度，切削工具４及びワーク２の振動周波数を選定する。そして、中央制御部８０は、プログラム情報格納部８２に格納されているワーク２及び切削工具４の移動地点であるＢ点までの補間方法のプログラム情報と上記選定した情報（切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の前進量，切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の後退量，切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の前進速度，切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の後退速度）により、補間軌道に沿った前進、後退運動の演算処理を行う。そして、中央制御部８０は、この演算結果をモータ制御部８４に出力し、それと共に、上記選定した切削工具４及びワーク２の振動周波数を表示部８５に出力する。
【００６９】
モータ制御部８４は、上記演算結果に基づいて、切削工具４及びワーク２を、図７に示すように実線位置、破線位置に交互に移動させるように制御する。これにより、ワーク２が、切削工具４にて切削加工されることとなる。なお、表示部８５に出力された切削工具４及びワーク２の振動周波数は、表示部８５に表示されることとなる。
【００７０】
ところで、このように、低周波振動する切削工具４及びワーク２は、個々別々に動作するのではなく、互いに同期しながら動作することとなる。この点を、図８を用いて説明する。
【００７１】
図８は、Ｘ軸とＺ軸の２軸が同期しながら、切削工具４を用いてワーク２を切削加工する手順を説明するための図である。ここでは、ワーク２をＺ軸に沿って点ＴＰ１Ｚから点ＴＰ１０ＺまでのＴＬ１Ｚの距離だけ移動させ、さらに、切削工具４をＸ軸に沿って点ＴＰ１Ｘから点ＴＰ１０ＸまでのＴＬ１Ｘの距離だけ移動させる場合を示す。
【００７２】
まず、点（ＴＰ１Ｘ，ＴＰ１Ｚ）から点（ＴＰ２Ｘ，ＴＰ２Ｚ）までのＴＬ２の距離だけ、ワーク２及び切削工具４を前進移動させようとすれば、ワーク２をＺ軸に沿ってＴＬ２Ｚの距離だけ前進移動させ、切削工具４をＸ軸に沿ってＴＬ２Ｘの距離だけ前進移動させることとなる。これにより、ＸＺ２軸同期してＴＬ２の距離だけ、ワーク２及び切削工具４を前進移動させることができる。
【００７３】
そして、点（ＴＰ２Ｘ，ＴＰ２Ｚ）に到達後、点（ＴＰ３Ｘ，ＴＰ３Ｚ）までのＴＬ３の距離だけ、ワーク２及び切削工具４を後退移動させようとすれば、ワーク２をＺ軸に沿ってＴＬ３Ｚの距離だけ後退移動させ、切削工具４をＸ軸に沿ってＴＬ３Ｘの距離だけ後退移動させることとなる。これにより、ＸＺ２軸同期してＴＬ３の距離だけ、ワーク２及び切削工具４を後退移動させることができる。
【００７４】
このように、ＴＬ２の距離だけ、ワーク２及び切削工具４を前進移動させ、すなわち、ワーク２をＺ軸に沿ってＴＬ２Ｚの距離だけ前進移動させ、切削工具４をＸ軸に沿ってＴＬ２Ｘの距離だけ前進移動させ、そして、ＴＬ３の距離だけ、ワーク２及び切削工具４を後退移動させ、すなわち、ワーク２をＺ軸に沿ってＴＬ３Ｚの距離だけ後退移動させ、切削工具４をＸ軸に沿ってＴＬ３Ｘの距離だけ後退移動させるという動作を繰り返すことにより、点（ＴＰ１Ｘ，ＴＰ１Ｚ）から点（ＴＰ１０Ｘ，ＴＰ１０Ｚ）までのＴＬ１の距離だけ切削工具４及びワーク２が移動することとなる。
【００７５】
これにより、点（ＴＰ１Ｘ，ＴＰ１Ｚ）の位置から点（ＴＰ１０Ｘ，ＴＰ１０Ｚ）までを結んだ直線（テーパ）に沿って、切削工具４によりワーク２を切削加工することができる。
【００７６】
このように、低周波振動する切削工具４及びワーク２は、個々別々に動作するのではなく、Ｘ軸とＺ軸の２軸が同期しながら動作することとなる。それゆえ、切削工具４及びワーク２の動作は、切削工具４の側から見れば、ワーク２は停止しているように見え、ワーク２の側から見れば、切削工具４は停止しているように見える。そのため、本実施形態における動作は、第１実施形態にて示した切削工具４の動作又は第２実施形態にて示したワーク２の動作と実質的に同様である。なお、ＸＺ軸に直交するＹ軸を含めた３軸の場合は、３軸が同期しながら動作することとなる。
【００７７】
しかして、本実施形態と第１実施形態とは低周波振動させる対象が異なるだけであるから、本実施形態は、第１実施形態と同様の効果を奏することとなる。
【００７８】
なお、第１〜第３実施形態においては、ワーク２を回転させて切削工具４にてワーク２を切削加工させる例を示したが、例えば、図９及び図１０に示すような、切削工具４を回転させてワーク２を切削工具４にて切削加工する第４実施形態及び第５実施形態に係る工作機械にも適用可能である。
【００７９】
＜第４実施形態＞
すなわち、図９に示す、第４実施形態に係る工作機械３０は、ＣＮＣ旋盤からなるもので、被加工物であるワーク２を支持するワークチャック機構３２と、上記ワーク２を切削加工する切削工具４を回転自在に支持する回転機構３１と、その回転機構３１の下部に設けられると共に、ベース３３上に設けられた切削工具４を進退自在（矢印Ｐ５参照）に送り動作させる切削工具送り機構３４とが設けられている。そして、この工作機械３０には、上記切削工具送り機構３４の動作を、サーボアンプ９を介して制御する制御装置８が備えられている。なお、図９では、Ｚ軸上の切削工具送り機構３４しか図示していないが、直交するＸ軸上の切削工具送り機構も有している。また、切削工具送り機構３４の構成は、ワーク送り機構１１とほぼ同様の構成であり、ワーク送り駆動モータ１１ａを切削工具送り駆動モータ７ａに代えただけである。そのため、同一の符号を付し説明は省略することとする。
【００８０】
一方、上記回転機構３１は、スピンドルモータ３１ａを有し、そのスピンドルモータ３１ａの主軸３１ｂには切削工具チャック機構３１ｃが回転可能に取り付けられている。そして、その切削工具チャック機構３１ｃには切削工具４が掴時されており、この掴持された切削工具４は、スピンドルモータ３１ａの回転駆動により回転軸Ｒ周りで回転駆動するようになっている。なお、このように構成される工作機械３０の切削工具４を、図９に示すように実線位置、破線位置に交互に移動させて、振動させながら、ワーク２を切削加工させる方法は、第１実施形態とほぼ同様であり、振動切削情報格納部８３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬ（図３参照）に格納されているデータに対応するプログラム設定値が、使用者が入力部８１を用いてプログラムした切削工具４の回転数（ｒｐｍ）及び当該切削工具４の１回転当たりの切削工具４の送り量（ｍｍ）になる点が相違するのみで他は同一である。
【００８１】
＜第５実施形態＞
他方、図１０に示す、第５実施形態に係る工作機械４０は、ＣＮＣ旋盤からなるもので、被加工物であるワーク２を支持するワークチャック機構３２と、上記ワーク２を切削加工する切削工具４を回転自在に支持する回転機構３１と、上記ワークチャック機構３２の下部に設けられると共にベース４１上に設けられたワーク２を進退自在（矢印Ｐ６参照）に送り動作させるワーク送り機構１１とが設けられている。そして、この工作機械４０には、上記ワーク送り機構１１の動作を、サーボアンプ９を介して制御する制御装置８が備えられている。なお、図１０では、Ｚ軸上のワーク送り機構１１しか図示していないが、直交するＸ軸上のワーク送り機構も有している。また、第２実施形態の工作機械２０及び図９に示す工作機械３０と同一構成については、同一の符号を付し説明は省略することとする。
【００８２】
このように構成される工作機械４０のワーク２を、図１０に示すように実線位置、破線位置に交互に移動させて、振動させる方法は、第２実施形態とほぼ同様であり、振動切削情報格納部８３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬ（図３参照）に格納されているデータに対応するプログラム設定値が、使用者が入力部８１を用いてプログラムした切削工具４の回転数（ｒｐｍ）及び当該切削工具４の１回転当たりのワーク２の送り量（ｍｍ）になる点が相違するのみで他は同一である。
【実施例】
【００８３】
次に、実施例及び比較例を用いて、本発明を更に詳しく説明する。
【００８４】
＜実施例１＞
第３実施形態に係る工作機械２０を用いて、ワーク２の加工を行った。工作機械２０としては、シチズンマシナリー社製のＬ１６ＣＮＣ自動旋盤を使用した。またワーク２としては、ＳＫＤ１１−φ１２．０の棒材を使用し、切削工具４は、寸法１２ｍｍのバイトを使用した。また、切削工具送り機構７としては、ボールネジとサーボモータの組み合わせを使用した。そして、ワーク２の回転数を６００ｒｐｍ、当該ワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量をそれぞれ、０．０１ｍｍにプログラム設定し、ワーク２の切削加工を行った。その結果、図１１に示す加工品を作成することができた。なお、上記プログラム設定された値に応じた切削工具４及びワーク２の低周波振動の振幅はそれぞれ０．０３、周波数はそれぞれ９Ｈｚになるように設定されている。
【００８５】
他方、周波数設定をせず同機械を用いて慣用切削により、図１１に示すような加工形状からなる加工品を作成しようとした。しかしながら、共振による工具破損のため、切削加工自体を行うことができなかった。
【００８６】
以上のことから、低周波振動切削の方が、従来の慣用切削に比べ、切削抵抗が小さく、加工性能が格段に優れていることが分かる。なお、図１３に示すような切削工具に加振機を取付けた工作機械１００では、上述した問題点を有していることから、図１１に示す加工品における先端部のテーパ形状を加工することはできない。
【００８７】
＜実施例２＞
次に、第１実施形態に係る工作機械１を用いて、低周波振動切削によって図１２に示す加工品を作成すべくワーク２の加工を行った。工作機械１としては、シチズンマシナリー社製のＮＬ−１０ＣＮＣ旋盤を使用した。またワーク２としては、φ１０−ＳＵＳ３０４の棒材を使用し、切削工具４は、京セラ社製のＤＣＧＴ１１Ｔ３０４ＥＲ−Ｕ−ＰＲ９３０を使用した。また、切削工具送り機構７としては、三菱社製のリニアサーボモータを使用した。そして、ワーク２の回転数を３７５０ｒｐｍ、当該ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量を０．０１ｍｍにプログラム設定し、クーラントとしては、日本グリース社製のサンカットＥＦ−５Ｎ（不水溶性）を使用した。なお、上記プログラム設定された値に応じた切削工具４の低周波振動の振幅は０．０３、周波数は４８Ｈｚになるように設定されている。
【００８８】
＜比較例１＞
他方、慣用切削によって、第１実施形態に係る工作機械１を用いて、図１２に示す加工品を作成すべくワーク２の加工を行った。工作機械１としては、シチズンマシナリー社製のＮＬ−１０ＣＮＣ旋盤を使用した。またワーク２としては、φ１０−ＳＵＳ３０４の棒材を使用し、切削工具４は、京セラ社製のＤＣＧＴ１１Ｔ３０４ＥＲ−Ｕ−ＰＲ９３０を使用した。また、切削工具送り機構７としては、三菱社製のリニアサーボモータを使用した。そして、上記実施例２の低周波振動切削と切削時間が同じになるように送り量を２８ｍｍ／ｍｉｎに設定した。なお、クーラントとしては、日本グリース社製のサンカットＥＦ−５Ｎ（不水溶性）を使用した。
【００８９】
＜切削精度評価＞
上記実施例２、比較例１にて得られた加工品のＴ１及びＴ２（図１２参照）の径を測定し、Ｔ３（図１２参照）のバリを測定した。その測定結果を表１に示す。
【００９０】
【表１】
【００９１】
上記表１に示すように、実施例２におけるＴ１，Ｔ２の径の誤差はほとんどないのに対し、比較例１におけるＴ１，Ｔ２の径の誤差は大きい。また、比較例１におけるＴ３におけるバリは、実施例２におけるＴ３のバリよりも大きい。このことから、低周波振動切削の方が、従来の慣用切削に比べ、加工精度が高く、加工硬化を抑制することができることが分かる。
【００９２】
なお、本実施形態においては、上記第１〜第５実施形態に係る工作機械として、２軸又は３軸のＣＮＣ旋盤を用いた例を示したが、これに限らず種々様々な工作機械に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１，１０，２０，３０，４０ 工作機械
２ ワーク
４ 切削工具
７，３４ 切削工具送り機構
７ａ 切削工具送り駆動モータ
８ 制御装置（制御機構）
１１ ワーク送り機構
１１ａ ワーク送り駆動モータ
８１ 入力部（操作手段）
８３ 振動切削情報格納部（振動切削情報格納手段）
８４ モータ制御部（モータ制御手段）
ＶＣ_ＴＢＬ 振動切削情報テーブル
Ｋ 空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削工具又はワークを回転させてワークの切削加工を行う工作機械に関する。より詳しくは、切削工具及び／又はワークを低周波振動させてワークを切削加工する工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の工作機械として、ワークに対してバイト等の切削工具を相対的に一定の方向に進行させて上記ワークを切削加工する、いわゆる慣用切削加工を行う工作機械が知られている。また一方、切削工具の刃先に圧電素子を用いて超音波領域の振動を与えながらワークを切削加工する、いわゆる超音波振動切削加工を行う工作機械も知られている（例えば、特許文献１）。そしてさらには、特許文献２に記載のように、切削工具に加振機を取付ける工作機械も知られている。
【０００３】
この特許文献２に記載の工作機械を、図１３を参照して説明すれば、当該工作機械１００は、第１案内路１０１を有し、この第１案内路１０１は、油圧シリンダ１０２のピストンロッド１０３と連結した刃物台１０４をワークＷの軸心Ｏと直角の向きに移動させるように案内している。また工作機械１００は、加振機１０５を有し、この加振機１０５はワークＷの軸心Ｏと平行な送り方向の向きに振動を発生させる振動機構と、切削工具１０６を着脱自在に固定する装置とを有し、そしてさらに、送りシリンダ１０７のピストンロッド１０８と連結して上記刃物台１０４に固着された第２案内路１０９にて送り方向の向きに移動可能となっている。そして、このように構成される工作機械１００を振動させることによって、軸心Ｏ周りに回転しているワークＷの切削加工が行われるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−０５２１０１号公報
【特許文献２】特公昭４９−１７７９０号公報
【特許文献３】特開平６−２８５７０１号公報
【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、従来の工作機械には以下のような問題があった。すなわち、慣用切削加工を行う工作機械は、バイト等の切削工具を相対的に一定の方向に進行させて上記ワークを切削加工するのであるが、その際発生する切削熱や摩擦熱を効果的に冷却及び潤滑させることができず、それが原因で切削工具の刃先を著しく摩耗させてしまい、ワークの加工品質にばらつきを生じさせてしまうという問題があった。さらに、切削加工する際発生する切屑が上記切削工具に絡まり、それが原因で品質にばらつきが生じるばかりか火災が発生するという問題もあった。
【０００６】
一方、超音波振動切削加工を行う工作機械は、難削材の切削加工を可能にするという利点があるものの加工時間が大幅に掛かるばかりか、非常に高価であり、さらには、圧電素子を用いているため切削工具を工作機械に取り付けるためのアダプターの役割を持つツーリングの設置箇所に制約が生じる等の問題があった。そのため、上記超音波振動切削加工を行う工作機械は、実用性に欠けるという問題があった。
【０００７】
また一方、切削工具に加振機を取付けた工作機械は、難削材の切削加工を可能にするという利点があるものの、ワークの加工形状が限定されてしまうという問題があった。すなわち、工作機械１００は、加振機１０５を取り付けているため、切削工具１０６を垂直方向と水平方向にしか移動させることができず、ワークを図１３に示すワークＷの加工形状にしようとすれば、ワークＷの円弧部ＷＲを切削加工する際、矢印Ｐ１０の向きに工作機械１００を回転させて切削加工しなければならない。しかしながら、実際のところ、工作機械１００を矢印Ｐ１０方向に回転させようとすれば、ワークＷや、図１３には図示していない他の機械に干渉してしまい、矢印Ｐ１０方向に回転させることは物理的に不可能であった。それゆえ、切削工具に加振機を取付けた工作機械では、ワークの加工形状が限定されてしまうという問題があった。
【０００８】
そこで、上記のような問題点を解決すべく、特許文献３に記載のようなＮＣ旋削加工装置を用いて低周波振動切削をさせるように設計変更することも考えられる。すなわち、このＮＣ旋削加工装置は、サーボモータによって、工具を所定距離だけ移動させて一旦停止させ、さらに所定距離だけリバースさせるという動作を繰り返すことによって、ある程度長い切屑に分断し、ワークを切削加工するというものである。そこで、この動作を応用し、工具の動作を停止させずに前進後退を繰り返し、上記工具を低周波振動切削させることも考えられる。
【０００９】
しかしながら、周波数は、理論上、振幅とその補間速度によって決定するが、実際は、振幅やその補間速度と周波数の関係は工作機械の機械特性（例えばテーブル上の質量やモータ特性等）によって種々様々に変化し、比例関係のような一定の関係になっておらず、机上の計算では所望の振動（最適な周波数及び振幅）を作成することができないという問題があった。また、切屑を分断することを目的として、低周波振動切削を実行させようとすれば、ワークの回転数又は切削工具の回転数と低周波振動切削する際の周期とを同期させないように設定しなければならないが、そのような周期を計算で算出するのは非常に困難であった。
【００１０】
以上のことより、ワークの回転数又は切削工具の回転数に対して切屑を細かく分断できるような最適な振動で低周波振動切削を実行させることは非常に困難であるという問題があった。
【００１１】
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、主に難削材からなるワークの加工品質を高品位に安定化させることができると共に火災発生を抑制し、なお且つ、実用的で、ワークの加工形状が限定されず、しかも、ワークの回転数又は切削工具の回転数に対して切屑を細かく分断できる最適な振動で低周波振動切削を実行させることができる工作機械を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記本発明の目的は、以下の手段によって達成される。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１３】
請求項１に係る工作機械は、ワーク加工用の切削工具（４）を保持し、その切削工具（４）をワーク（２）に対して送り動作させる切削工具送り機構（７，３４）と、前記切削工具送り機構（７，３４）の駆動源である切削工具送り駆動モータ（７ａ）を制御することで前記切削工具（４）を低周波振動させてなる制御機構（制御装置８）とを有し、
前記制御機構（制御装置８）は、各種設定を行う操作手段（入力部８１）と、該操作手段（入力部８１）によって設定された前記ワーク（２）の回転数又は前記切削工具（４）の回転数と該ワーク（２）又は切削工具（４）１回転当たりの切削工具（４）の送り量に応じて前記切削工具（４）を低周波振動させるためのデータが予め格納されている振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）と、該振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）に格納されている当該データに基づいて前記切削工具送り駆動モータ（７ａ）を制御してなるモータ制御手段（モータ制御部８４）とを有してなることを特徴としている。
【００１４】
一方、請求項２に係る工作機械は、ワーク（２）を保持し、そのワーク（２）をワーク加工用の切削工具（４）に対して送り動作させるワーク送り機構（１１）と、前記ワーク送り機構（１１）の駆動源であるワーク送り駆動モータ（１１ａ）を制御することで前記ワーク（２）を低周波振動させてなる制御機構（制御装置８）とを有し、
前記制御機構（制御装置８）は、各種設定を行う操作手段（入力部８１）と、該操作手段（入力部８１）によって設定された前記ワーク（２）の回転数又は前記切削工具（４）の回転数と該ワーク（２）又は切削工具（４）１回転当たりのワーク（２）の送り量に応じて前記ワーク（２）を低周波振動させるためのデータが予め格納されている振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）と、該振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）に格納されている当該データに基づいて前記ワーク送り駆動モータ（１１ａ）を制御してなるモータ制御手段（モータ制御部８４）とを有してなることを特徴としている。
【００１５】
また、請求項３に係る工作機械は、ワーク加工用の切削工具（４）を保持し、その切削工具（４）をワーク（２）に対して送り動作させる切削工具送り機構（７，３４）と、ワーク（２）を保持し、そのワーク（２）をワーク加工用の切削工具（４）に対して送り動作させるワーク送り機構（１１）と、前記切削工具送り機構（７，３４）の駆動源である切削工具送り駆動モータ（７ａ）及び前記ワーク送り機構（１１）の駆動源であるワーク送り駆動モータ（１１ａ）を夫々制御することで前記切削工具（４）及びワーク（２）を低周波振動させてなる制御機構（制御装置８）とを有し、
前記制御機構（制御装置８）は、各種設定を行う操作手段（入力部８１）と、該操作手段（入力部８１）によって設定された前記切削工具（４）の回転数又は前記ワーク（２）の回転数と該切削工具（４）又はワーク（２）１回転当たりの切削工具（４）及びワーク（２）の送り量に応じて前記切削工具（４）及びワーク（２）を低周波振動させるためのデータが予め格納されている振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）と、該振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）に格納されている当該データに基づいて前記切削工具送り駆動モータ（７ａ）及びワーク送り駆動モータ（１１ａ）を夫々制御してなるモータ制御手段（モータ制御部８４）とを有してなることを特徴としている。
【００１６】
そして、請求項４に係る工作機械は、上記請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械において、前記切削工具送り駆動モータ（７ａ）、前記ワーク送り駆動モータ（１１ａ）はリニアモータであることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項１の発明にかかる工作機械では、ワーク２を切削加工する切削工具４の送り動作を行う切削工具送り機構７の駆動源である切削工具送り駆動モータ７ａを制御機構（制御装置８）によって、上記切削工具４を低周波振動させるように制御する。これにより、ワーク２と切削工具４内に生じる空間Ｋ（図１参照）にキャビテーションが発生し、そこに切削加工を行う際使用されるクーラント等が吸い込まれるため、ワーク２を加工する際発生する切削熱や摩擦熱を効果的に冷却及び潤滑させることができる。そのため、本発明によればワークの加工品質を安定させることができる。
【００１８】
また、本発明によれば、切削工具４は低周波振動しながらワーク２を切削加工するため、低周波振動によってワーク２の切屑が粉状となり、切削工具に切屑が絡まりにくくなる。それゆえ、品質が安定し、さらには、火災の発生を抑制することができる。
【００１９】
さらに、本発明によれば、切削工具４を低周波振動させるにあたって、制御機構（制御装置８）を用いて切削工具送り駆動モータ７ａを制御しているだけであるから、簡便な構造であるため実用的であり、なお且つ、ワークの加工形状が限定されないという効果を奏する。
【００２０】
そして、本発明によれば、振動切削情報格納手段（振動切削情報格納部８３）に、ワーク２の回転数又は切削工具４の回転数と該ワーク２又は切削工具４の１回転当たりの切削工具４の送り量に応じて切削工具４を低周波数振動させるためのデータが予め格納されているから、切屑を細かく分断できる最適な振動で低周波振動切削を実行させることができる。
【００２１】
一方、請求項２及び３の発明にかかる工作機械では、請求項１の発明にかかる工作機械と相違する点は、低周波振動させる対象が異なる（請求項２にかかる工作機械では低周波振動の対象がワーク２であって、請求項３にかかる工作機械ではワーク２及び切削工具４である）だけであるから、請求項１と同様の効果を奏する。
【００２２】
他方、請求項４の発明によれば、上記切削工具送り駆動モータ７ａ、ワーク送り駆動モータ１１ａとしてリニアモータを用いているから、切削工具４に対してワーク２を送り動作させる際、又は、ワーク２に対して切削工具４を送り動作させる際、バックラッシュによる振動吸収がないため、切削工具４に対してワーク２を安定して送ることができ、さらに、ワーク２に対して切削工具４を安定して送ることができる。
【００２３】
なお、本明細書における低周波とは、０Ｈｚより大きく１０００Ｈｚ以下の範囲をいうものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る工作機械の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態の制御装置のブロック図である。
【図３】同実施形態の振動切削情報格納部に格納されているテーブル図である。
【図４】同実施形態に係る切削工具をＡ点からＢ点まで直線補間等によって移動させる場合を示した説明図である。
【図５】同実施形態に係る工作機械の一使用例を示すフローチャート図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る工作機械の概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る工作機械の概略構成を示すブロック図である。
【図８】同実施形態に係る工作機械の動作を説明するための説明図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る工作機械の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第５実施形態に係る工作機械の概略構成を示すブロック図である。
【図１１】実施例１の工作機械を用いてワークを低周波振動切削加工した際の加工品を示す写真である。
【図１２】実施例２又は比較例１の工作機械を用いてワークを切削加工した際の加工品を示す図である。
【図１３】従来の工作機械の概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
＜第１実施形態＞
以下、本発明に係る第１実施形態について、図１〜図５を参照して具体的に説明する。
【００２６】
本実施形態に係る工作機械１は、ＣＮＣ旋盤からなるもので、図１に示すように、被加工物であるワーク２を回転自在に支持する回転機構３と、ベース６上に設けられ、なお且つ、上記ワーク２を切削加工する切削工具（図示ではバイト）４を保持する切削工具台５が載置されてなる切削工具送り機構７と、その切削工具送り機構７の動作を、サーボアンプ９を介して制御する制御装置８とを備えている。なお、図１では、Ｚ軸上の切削工具送り機構７しか図示していないが、直交するＸ軸上の切削工具送り機構も有している。
【００２７】
上記回転機構３は、スピンドルモータ３ａを有し、そのスピンドルモータ３ａの主軸３ｂにはチャック機構３ｃが回転可能に取り付けられている。そして、そのチャック機構３ｃには被加工物であるワーク２が掴時されており、この掴持されたワーク２は、スピンドルモータ３ａの回転駆動により回転軸Ｒ周りで回転駆動するようになっている。
【００２８】
一方、上記切削工具送り機構７は、ワーク２に対して進退自在（矢印Ｐ１参照）に切削工具４の送り動作をさせる駆動源であるリニアサーボモータからなる切削工具送り駆動モータ７ａを有している。この切削工具送り駆動モータ７ａは、可動子７ａ１と固定子７ａ２とで構成されており、この可動子７ａ１は、磁性体の構造物に励磁コイルが巻回されて構成され、固定子７ａ２は、多数のマグネットが長手方向に列設されて構成されている。
【００２９】
そしてこの可動子７ａ１は、上記切削工具台５が載置されているテーブル７ｂの下部に設けられ、固定子７ａ２は、上記ベース６上に設けられているガイドレール７ｃの上部に設けられている。また、上記テーブル７ｂの下部には、そのテーブル７ｂが上記ガイドレール７ｃに沿うように移動するのを案内する一対のガイド７ｄが設けられている。
【００３０】
このように構成される切削工具送り機構７をワーク２に対して進退自在（矢印Ｐ１参照）に移動させるには、まず、サーボアンプ９が、制御装置８より送出される指令に基づく電流を可動子７ａ１に送出する。これにより、可動子７ａ１と固定子７ｂ１の夫々の磁極が吸引・反発を行うため、前後方向（矢印Ｐ１参照）の推力が発生し、その推力に伴ってテーブル７ｂが前後方向（矢印Ｐ１参照）に移動することとなる。そして、その推力に伴うテーブル７ｂの移動にあたっては、一対のガイド７ｄが設けられているから、その一対のガイド７ｄによって、テーブル７ｂは、ガイドレール７ｃに沿うように移動することとなる。それゆえ、切削工具送り機構７をワーク２に対して進退自在（矢印Ｐ１参照）に移動させることができる。なお本実施形態においては、切削工具送り駆動モータ７ａとして、リニアサーボモータを用いたが、それに限らずどのようなリニアモータを用いても良い。また、リニアモータに限らず、サーボモータを用いても良いが、サーボモータを用いる際、ボールネジを用いることとなる。そのため、切削工具送り機構７の進退動作を行っている際、バックラッシュが発生してしまうと、振動が吸収されてしまうため、ボールネジ等を必要としないダイレクト制御が可能なリニアモータを用いた方が好ましい。
【００３１】
ここで、制御装置８について図２及び図３を用いてより詳しく説明する。制御装置８は、図２に示すように、ＣＰＵ等からなる中央制御部８０と、タッチパネル等からなる入力部８１と、その入力部８１を用いて使用者がプログラムしたプログラム情報を格納するプログラム情報格納部８２と、切削工具４を低周波振動させるためのデータが格納されている振動切削情報格納部８３と、サーボアンプ９を介して切削工具送り駆動モータ７ａの動作を制御するモータ制御部８４と、液晶モニタ等からなる表示部８５とで構成されている。
【００３２】
振動切削情報格納部８３は、図３に示す振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬが格納されている。すなわち、振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬには、プログラム設定値（ワーク２の回転数（ｒｐｍ），ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量（ｍｍ））に対応したデータ（切削工具送り機構７の前進量（ｍｍ），切削工具送り機構７の後退量（ｍｍ），切削工具送り機構７の前進速度（ｍｍ／ｍｉｎ），切削工具送り機構７の後退速度（ｍｍ／ｍｉｎ），切削工具４の振動周波数（Ｈｚ））が格納されている。より具体的に説明すると、使用者が入力部８１を用いて、例えば、ワーク２の回転数を１０００（ｒｐｍ）とプログラムした場合、そのワーク２の回転数１０００（ｒｐｍ）に適切なワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量として、０．００５（ｍｍ），０．０１（ｍｍ），０．０１５（ｍｍ）の３種類の送り量を設定できるようになっている。そして、振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬには、これら送り量（０．００５（ｍｍ），０．０１（ｍｍ），０．０１５（ｍｍ））に対応した切削工具送り機構７の前進量（０．０３５（ｍｍ），０．０４（ｍｍ），０．０４５（ｍｍ））、切削工具送り機構７の後退量（０．０３（ｍｍ），０．０３（ｍｍ），０．０３（ｍｍ））、切削工具送り機構７の前進速度（２９０（ｍｍ／ｍｉｎ），３００（ｍｍ／ｍｉｎ），３５０（ｍｍ／ｍｉｎ））、切削工具送り機構７の後退速度（２９０（ｍｍ／ｍｉｎ），３００（ｍｍ／ｍｉｎ），３５０（ｍｍ／ｍｉｎ））、切削工具４の振動周波数（２５（Ｈｚ），２５（Ｈｚ），２５（Ｈｚ））が格納されている。このように、振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬには、使用者が入力部８１を用いてプログラムした回転数（ｒｐｍ）及びその１回転当たりの送り量（ｍｍ）に対応した切削工具送り機構７の前進量（ｍｍ），切削工具送り機構７の後退量（ｍｍ），切削工具送り機構７の前進速度（ｍｍ／ｍｉｎ），切削工具送り機構７の後退速度（ｍｍ／ｍｉｎ），切削工具４の振動周波数（Ｈｚ）が格納されている。
【００３３】
これにより、例えば、使用者が入力部８１を用いてワーク２の回転数を１０００（ｒｐｍ）、当該ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量を０．００５（ｍｍ）にプログラムしたとすると、切削工具送り機構７の前進量０．０３５（ｍｍ），切削工具送り機構７の後退量０．０３（ｍｍ），切削工具送り機構７の前進速度２９０（ｍｍ／ｍｉｎ），切削工具送り機構７の後退速度２９０（ｍｍ／ｍｉｎ）が選定され、この選定されたデータに基づいてモータ制御部８４がサーボアンプ９を介して切削工具送り駆動モータ７ａの動作を制御するため、切削工具４が低周波振動することとなる。なお、振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬに格納されている切削工具４の振動周波数２５（Ｈｚ）は、表示部８５に表示されるもので、切削工具４の低周波振動には何ら関与していない。そのため、振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬには、切削工具４の振動周波数を格納しなくても良いが、使用者がプログラムしたワーク２の回転数（ｒｐｍ）、当該ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量（ｍｍ）に対応する切削工具４の振動周波数（Ｈｚ）を簡単容易に確認できるため、切削工具４の振動周波数を格納するのが好ましい。
【００３４】
なお、このように、本実施形態において説示した振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬに格納されている値はあくまで例示であり、工作機械の機械特性に応じた種々様々な値を予め格納することができる。
【００３５】
ところで、この工作機械の機械特性に応じた値は、当該工作機械を予め動作実験することにより、その実験したデータを収集し決定されるものである。
【００３６】
次に、本実施形態に係る工作機械１の一使用例として、切削工具４を、図４に示すＡ点（ｕ０，ｗ０）からＢ点（Ｕ，Ｗ）まで移動させる方法について図５を用いて説明する。なおここで、Ａ点とは切削工具４の現在位置を示すものである。
【００３７】
まず、使用者は入力部８１を用いて、ＮＣ言語を用いたプログラムを作成する。具体的には、ワーク２の回転数を入力し、通常の切削（慣用切削）から低周波振動切削を行う場合の振動切削指令コードの入力を行う。なお、当然のことながら、低周波振動切削を行わない場合は、振動切削指令コードの入力は行われない。
【００３８】
さらに、使用者は、入力部８１を用いて、切削工具４の移動地点であるＢ点（Ｕ，Ｗ）の入力をし、そして、そのＢ点までの移動に際して、直補補間しながら切削工具４を移動させるのか、又は、時計方向に円弧補間しながら切削工具４を移動させるのか、あるいは、反時計方向に円弧補間しながら切削工具４を移動させるのかの補間方法の入力と、円弧補間するのであれば半径の入力と、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量の入力を、ＮＣ言語を用いてプログラム作成する。このプログラムを具体的に示せば、例えば、次のように記述することができる。
【００３９】
＜ＮＣプログラム＞
Ｓ１０００（ワーク２の回転数）；
Ｍ１２３（振動切削ＯＮコード）；
Ｇ１（直線補間） ＸＵ ＺＷ（移動地点までの座標値）
Ｆ０．０１（ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量）；
又は
Ｇ２（円弧補間（時計方向）） ＸＵ ＺＷ（移動地点までの座標値）
Ｒ１０．０（円弧半径）
Ｆ０．０１（ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量）；
又は
Ｇ３（円弧補間（反時計方向）） ＸＵ ＺＷ（移動地点までの座標値）
Ｒ１０．０（円弧半径）
Ｆ０．０１（ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量）；
Ｍ４５６（振動切削ＯＦＦコード）；
【００４０】
上記ＮＣプログラムは、まず、「Ｓ１０００」と記述することで、ワーク２の回転数を１０００（ｒｐｍ）とプログラム設定している。そして、「Ｍ１２３」と記述することで、振動切削をＯＮに設定し、切削工具４をＢ点まで直線補間させるのであれば、「Ｇ１ ＸＵ ＺＷ」と記述し、さらに「Ｆ０．０１」と記述することで、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量を０．０１（ｍｍ）にプログラム設定している。
【００４１】
一方、切削工具４をＢ点まで円弧補間（時計方向）させるのであれば、「Ｇ２ ＸＵ ＺＷ」と記述し、そして、「Ｒ１０．０」記述することで、円弧補間する際の円弧半径を１０．０（ｍｍ）にプログラム設定し、さらに、「Ｆ０．０１」と記述することで、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量を０．０１（ｍｍ）にプログラム設定している。
【００４２】
他方、切削工具４をＢ点まで円弧補間（反時計方向）させるのであれば、「Ｇ３ ＸＵ ＺＷ」と記述し、そして、「Ｒ１０．０」記述することで、円弧補間する際の円弧半径を１０．０（ｍｍ）にプログラム設定し、さらに、「Ｆ０．０１」と記述することで、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量を０．０１（ｍｍ）にプログラム設定している。
【００４３】
そして、このようなプログラムを記述した後、「Ｍ４５６」と記述することで、振動切削をＯＦＦに設定する。なお、振動切削させず、通常の切削（慣用切削）をさせる場合は、「Ｍ１２３」「Ｍ４５６」の振動切削指令コードを記述しなければ良い。
【００４４】
かくして、上記のようなプログラムが作成されると、中央制御部８０は、その作成したプログラムをプログラム情報格納部８２に格納する（ステップＳ１）。なお、上記ＮＣプログラムにおける「Ｍ１２３」「Ｍ４５６」は、あくまで例示であり、任意のコードに変更可能である。
【００４５】
上記プログラム作成後、使用者は入力部８１を用いて上記作成したプログラムの実行指令を行う（ステップＳ２）。これにより、中央制御部８０は、プログラム情報格納部８２に格納されているプログラムを読み出し、切削モードの確認を行う（ステップＳ３）。
【００４６】
切削モードが、通常の切削（慣用切削）を行うモード（「Ｍ１２３」の振動切削指令コードがプログラムされていない）であれば（ステップＳ３：ＮＯ）、中央制御部８０は、上記プログラムされた切削工具４の移動地点であるＢ点（Ｕ，Ｗ）までの補間方法に基づいた補間軌道の演算処理を行い、その演算結果をモータ制御部８４に出力する。そして、その情報を受け取ったモータ制御部８４は、その情報に基づき切削工具４をＡ点（ｕ０，ｗ０）からＢ点（Ｕ，Ｗ）まで、サーボアンプ９を介して切削工具送り駆動モータ７ａを制御することで、上記補間軌道に沿って移動させる（ステップＳ４）。その後、中央制御部８０は、その情報処理を終了する。
【００４７】
一方、切削モードが、低周波振動切削を行うモード（「Ｍ１２３」の振動切削指令コードがプログラムされている）であれば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、中央制御部８０は、振動切削情報格納部８３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬのプログラム設定値と一致するような、ワーク２の回転数及びワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量がプログラムされたか否かを確認する（ステップＳ５）。振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬのプログラム設定値と一致するようなプログラム設定がされていなければ（ステップＳ５：ＮＯ）、中央制御部８０は、表示部８５に適正値がプログラム設定されていない旨の警告を表示させ（ステップＳ６）、処理を終了する。すなわち、例えば、使用者が入力部８１を用いてワーク２の回転数を１０００（ｒｐｍ）、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量を０．０２０（ｍｍ）にプログラムしたとすると、図３に示す振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬを見れば明らかなように、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量０．０２０（ｍｍ）は、ワーク２の回転数１０００（ｒｐｍ）に対する適切なワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量（０．００５（ｍｍ），０．０１（ｍｍ），０．０１５（ｍｍ））のプログラム設定値と一致しない。そのため、中央制御部８０は、表示部８５に適正値がプログラム設定されていない旨の警告を表示させることとなる。これより、使用者は、ワーク２の１回転当たりの切削工具４の適切な送り量を確実にプログラムすることができる。
【００４８】
また一方、振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬのプログラム設定値と一致するようなプログラム設定がされていれば（ステップＳ５：ＹＥＳ）、中央制御部８０は、振動切削情報格納部８３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬより、使用者が入力部８１を用いてプログラムしたワーク２の回転数及びワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量に対応した切削工具送り機構７の前進量，切削工具送り機構７の後退量，切削工具送り機構７の前進速度，切削工具送り機構７の後退速度，切削工具４の振動周波数を選定する。そしてさらに、中央制御部８０は、プログラム情報格納部８２に格納されている切削工具４の移動地点であるＢ点までの補間方法のプログラム情報と上記選定した情報（切削工具送り機構７の前進量，切削工具送り機構７の後退量，切削工具送り機構７の前進速度，切削工具送り機構７の後退速度）により、補間軌道に沿った前進、後退運動の演算処理を行う。そして、中央制御部８０は、この演算結果をモータ制御部８４に出力し、それと共に、上記選定した切削工具４の振動周波数を表示部８５に出力する。（ステップＳ７）。
【００４９】
このような演算結果を受け取ったモータ制御部８４は、その情報に基づいて、サーボアンプ９を介して切削工具送り駆動モータ７ａを制御し、切削工具４を低周波振動させる。すなわち、モータ制御部８４は、切削工具送り機構７を上記演算結果に基づいて前進、後退させるという動作を繰り返す処理を行う。これにより、切削工具４は、図１に示すように実線位置、破線位置に交互に移動し、低周波振動することとなる。このように、モータ制御部８４は、切削工具４を上記補間軌道に沿って前進後退の動作を繰り返して振動させながら、Ａ点（ｕ０，ｗ０）からＢ点（Ｕ，Ｗ）まで移動させる（ステップＳ８）。これにより、ワーク２を低周波振動させた切削工具４にて加工することができる。なお、表示部８５に出力された切削工具４の振動周波数は、表示部８５に表示されることとなる。
【００５０】
以上説明した本実施形態によれば、ワーク２を切削加工する切削工具４の送り動作を行う切削工具送り機構７の駆動源である切削工具送り駆動モータ７ａを制御装置８によって、上記切削工具４を低周波振動させるように制御している。これにより、図１に示すように、ワーク２と切削工具４内に生じる空間Ｋにキャビテーションが発生し、そこに切削加工を行う際使用されるクーラント等が吸い込まれるため、ワーク２を加工する際に発生する切削熱や摩擦熱を効果的に冷却及び潤滑させることができる。そのため、本実施形態によればワークの加工品質を安定させることができる。
【００５１】
また、本実施形態によれば、切削工具４は低周波振動しながらワーク２を切削加工するため、低周波振動によってワーク２の切屑が粉状となり、切削工具に切屑が絡まりにくくなる。それゆえ、品質が安定し、火災の発生を抑制することができる。
【００５２】
さらに、本実施形態によれば、切削工具４を低周波振動させるにあたって、制御装置８を用いて切削工具送り駆動モータ７ａを制御しているだけであるから、簡便な構造であるため実用的である。しかも、制御装置８を用いて切削工具送り駆動モータ７ａを補間方向に制御することができるため、ワークを自由自在に加工することができる。それゆえ、ワークの加工形状が限定されないという効果を奏する。
【００５３】
一方、本実施形態によれば、振動切削情報格納部８３に、ワーク２の回転数と当該ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量に応じて切削工具４を低周波数振動させるためのデータが予め格納されているから、切屑を細かく分断できる最適な振動で低周波振動切削を実行させることができる。
【００５４】
そしてさらには、本実施形態によれば、使用者は、ＮＣプログラムを作成する際、通常の慣用切削を実行させるプログラムに加え、振動切削指令コード（振動切削ＯＮコード、振動切削ＯＦＦコード）を付加したプログラムを作成するだけで、最適な振動で低周波振動切削を実行させることができる。
【００５５】
なお、本実施形態においては、補間方法として、直線補間と円弧補間を例示したが、勿論、それに限らず、テーパ補間等、どのような補間方法でもよいことは言うまでもない。
【００５６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る第２実施形態について、図６を参照して具体的に説明する。なお、第１実施形態と同一構成については、同一の符号を付し、説明は省略する。
【００５７】
本実施形態に係る工作機械１０は、ＣＮＣ旋盤からなるもので、図６に示すように、被加工物であるワーク２を切削加工する切削工具４を保持する切削工具台５と、上記ワーク２を回転自在に支持する回転機構３と、その回転機構３の下部に設けられているワーク２を切削工具４に対して進退自在（矢印Ｐ２参照）に送り動作させるワーク送り機構１１と、そのワーク送り機構１１の動作を、サーボアンプ９を介して制御する制御装置８とを備えている。なお、図６では、Ｚ軸上のワーク送り機構１１しか図示していないが、直交するＸ軸上のワーク送り機構も有している。
【００５８】
ワーク送り機構１１は、切削工具４に対して進退自在（矢印Ｐ２参照）にワーク２の送り動作をさせる駆動源であるリニアサーボモータからなるワーク送り駆動モータ１１ａを有している。このワーク送り駆動モータ１１ａは、可動子１１ａ１と固定子１１ａ２とで構成されており、この可動子１１ａ１は、磁性体の構造物に励磁コイルが巻回されて構成され、固定子１１ａ２は、多数のマグネットが長手方向に列設されて構成されている。
【００５９】
そしてこの可動子１１ａ１は、上記回転機構３のスピンドルモータ３ａの下部に設けられ、固定子１１ａ２は、ベース１２の上端部に設けられているガイドレール１１ｂの上部に設けられている。また、上記スピンドルモータ３ａの下部には、そのスピンドルモータ３ａが上記ガイドレール１１ｂに沿うように移動するのを案内する一対のガイド１１ｃが設けられている。なお、ベース１２の上他端部には、上記切削工具台５が設けられている。
【００６０】
このように構成されるワーク送り機構１１を切削工具４に対して進退自在（矢印Ｐ２参照）に移動させるには、まず、サーボアンプ９が、制御装置８より送出される指令に基づく電流を可動子１１ａ１に送出する。これにより、可動子１１ａ１と固定子１１ｂ１の夫々の磁極が吸引・反発を行うため、前後方向（矢印Ｐ２参照）の推力が発生し、その推力に伴ってスピンドルモータ３ａが前後方向（矢印Ｐ２参照）に移動することとなる。そして、その推力に伴うスピンドルモータ３ａの移動にあたっては、一対のガイド１１ｃが設けられているから、その一対のガイド１１ｃによって、上記スピンドルモータ３ａは、ガイドレール１１ｂに沿うように移動することとなる。それゆえ、ワーク送り機構１１を切削工具４に対して進退自在（矢印Ｐ２参照）に移動させることができる。なお本実施形態においては、ワーク送り駆動モータ１１ａとして、リニアサーボモータを用いたが、それに限らずどのようなリニアモータを用いても良い。また、リニアモータに限らず、サーボモータを用いても良いが、サーボモータを用いる際、ボールネジを用いることとなるため、ワーク送り機構の進退動作を行っている際、バックラッシュが発生してしまうと、振動が吸収されてしまうため、ボールネジ等を必要としないダイレクト制御が可能なリニアモータを用いた方が好ましい。
【００６１】
次に、このように構成される工作機械１０のワーク２を、図６に示すように実線位置、破線位置に交互に移動させて、振動させながら、切削工具４にて切削加工させる方法について説明する。なお、この方法は、第１実施形態とほぼ同様であるため、第１実施形態と相違する点のみを述べることとする。
【００６２】
振動切削情報格納部８３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬ（図３参照）には、使用者が入力部８１を用いてプログラムしたワーク２の回転数（ｒｐｍ）及びワーク２の１回転当たりのワーク２の送り量（ｍｍ）に対応したワーク送り機構１１の前進量（ｍｍ），ワーク送り機構１１の後退量（ｍｍ），ワーク送り機構１１の前進速度（ｍｍ／ｍｉｎ），ワーク送り機構１１の後退速度（ｍｍ／ｍｉｎ），ワーク２の振動周波数（Ｈｚ）が格納されている。これにより、中央制御部８０は、使用者が入力部８１を用いてプログラムしたワーク２の回転数及びワーク２の１回転当たりのワーク２の送り量に対応したワーク送り機構１１の前進量，ワーク送り機構１１の後退量，ワーク送り機構１１の前進速度，ワーク送り機構１１の後退速度，ワーク２の振動周波数を選定する。そして、中央制御部８０は、プログラム情報格納部８２に格納されているワーク２の移動地点であるＢ点までの補間方法のプログラム情報と上記選定した情報（ワーク送り機構１１の前進量，ワーク送り機構１１の後退量，ワーク送り機構１１の前進速度，ワーク送り機構１１の後退速度）により、補間軌道に沿った前進、後退運動の演算処理を行う。そして、中央制御部８０は、この演算結果をモータ制御部８４に出力し、それと共に、上記選定したワーク２の振動周波数を表示部８５に出力する。
【００６３】
モータ制御部８４は、上記演算結果に基づいて、ワーク２を、図６に示すように実線位置、破線位置に交互に移動させるように制御する。これにより、ワーク２が低周波振動しながら、切削工具４にて切削加工されることとなる。なお、表示部８５に出力されたワーク２の振動周波数は、表示部８５に表示されることとなる。
【００６４】
しかして、本実施形態と第１実施形態とは低周波振動させる対象が異なるだけであるから、本実施形態は、第１実施形態と同様の効果を奏することとなる。
【００６５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明に係る第３実施形態について、図７を参照して具体的に説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一構成については、同一の符号を付し、説明は省略する。
【００６６】
本実施形態に係る工作機械２０は、ＣＮＣ旋盤からなるもので、図７に示すように、Ｚ軸上には、被加工物であるワーク２を回転自在に支持する回転機構３と、その回転機構３の下部に設けられ、且つ、ベース２１上に設けられている上記ワーク２を進退自在（矢印Ｐ３参照）に送り動作させるワーク送り機構１１とが設けられている。そして、Ｚ軸に垂直なＸ軸上には、ベース２２上に設けられ、上記ワーク２を切削加工する切削工具４を進退自在（矢印Ｐ４参照）に送り動作させる切削工具送り機構７が設けられている。そしてさらに、工作機械２０には、その切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の動作を、サーボアンプ９を介して夫々制御する制御装置８が備えられている。なお、図７では、Ｚ軸上のワーク送り機構１１，Ｘ軸上の切削工具送り機構７しか図示していないが、ＸＺ軸に直交するＹ軸上のワーク送り機構、切削工具送り機構も有している。
【００６７】
次に、このように構成される工作機械２０のワーク２及び切削工具４を、図７に示すように実線位置、破線位置に交互に移動させて、振動させながら、上記ワーク２を上記切削工具４にて切削加工させる方法について、図８も用いて説明する。なお、この方法は、第１実施形態とほぼ同様であるため、第１実施形態と相違する点のみを述べることとする。
【００６８】
振動切削情報格納部８３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬ（図３参照）には、使用者が入力部８１を用いてプログラムしたワーク２の回転数（ｒｐｍ）及び当該ワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量（ｍｍ）に対応した切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の前進量（ｍｍ），切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の後退量（ｍｍ），切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の前進速度（ｍｍ／ｍｉｎ），切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の後退速度（ｍｍ／ｍｉｎ），切削工具４及びワーク２の振動周波数（Ｈｚ）が格納されている。これにより、中央制御部８０は、使用者が入力部８１を用いてプログラムしたワーク２の回転数及び当該ワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量に対応した切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の前進量，切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の後退量，切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の前進速度，切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の後退速度，切削工具４及びワーク２の振動周波数を選定する。そして、中央制御部８０は、プログラム情報格納部８２に格納されているワーク２及び切削工具４の移動地点であるＢ点までの補間方法のプログラム情報と上記選定した情報（切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の前進量，切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の後退量，切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の前進速度，切削工具送り機構７及びワーク送り機構１１の後退速度）により、補間軌道に沿った前進、後退運動の演算処理を行う。そして、中央制御部８０は、この演算結果をモータ制御部８４に出力し、それと共に、上記選定した切削工具４及びワーク２の振動周波数を表示部８５に出力する。
【００６９】
モータ制御部８４は、上記演算結果に基づいて、切削工具４及びワーク２を、図７に示すように実線位置、破線位置に交互に移動させるように制御する。これにより、ワーク２が、切削工具４にて切削加工されることとなる。なお、表示部８５に出力された切削工具４及びワーク２の振動周波数は、表示部８５に表示されることとなる。
【００７０】
ところで、このように、低周波振動する切削工具４及びワーク２は、個々別々に動作するのではなく、互いに同期しながら動作することとなる。この点を、図８を用いて説明する。
【００７１】
図８は、Ｘ軸とＺ軸の２軸が同期しながら、切削工具４を用いてワーク２を切削加工する手順を説明するための図である。ここでは、ワーク２をＺ軸に沿って点ＴＰ１Ｚから点ＴＰ１０ＺまでのＴＬ１Ｚの距離だけ移動させ、さらに、切削工具４をＸ軸に沿って点ＴＰ１Ｘから点ＴＰ１０ＸまでのＴＬ１Ｘの距離だけ移動させる場合を示す。
【００７２】
まず、点（ＴＰ１Ｘ，ＴＰ１Ｚ）から点（ＴＰ２Ｘ，ＴＰ２Ｚ）までのＴＬ２の距離だけ、ワーク２及び切削工具４を前進移動させようとすれば、ワーク２をＺ軸に沿ってＴＬ２Ｚの距離だけ前進移動させ、切削工具４をＸ軸に沿ってＴＬ２Ｘの距離だけ前進移動させることとなる。これにより、ＸＺ２軸同期してＴＬ２の距離だけ、ワーク２及び切削工具４を前進移動させることができる。
【００７３】
そして、点（ＴＰ２Ｘ，ＴＰ２Ｚ）に到達後、点（ＴＰ３Ｘ，ＴＰ３Ｚ）までのＴＬ３の距離だけ、ワーク２及び切削工具４を後退移動させようとすれば、ワーク２をＺ軸に沿ってＴＬ３Ｚの距離だけ後退移動させ、切削工具４をＸ軸に沿ってＴＬ３Ｘの距離だけ後退移動させることとなる。これにより、ＸＺ２軸同期してＴＬ３の距離だけ、ワーク２及び切削工具４を後退移動させることができる。
【００７４】
このように、ＴＬ２の距離だけ、ワーク２及び切削工具４を前進移動させ、すなわち、ワーク２をＺ軸に沿ってＴＬ２Ｚの距離だけ前進移動させ、切削工具４をＸ軸に沿ってＴＬ２Ｘの距離だけ前進移動させ、そして、ＴＬ３の距離だけ、ワーク２及び切削工具４を後退移動させ、すなわち、ワーク２をＺ軸に沿ってＴＬ３Ｚの距離だけ後退移動させ、切削工具４をＸ軸に沿ってＴＬ３Ｘの距離だけ後退移動させるという動作を繰り返すことにより、点（ＴＰ１Ｘ，ＴＰ１Ｚ）から点（ＴＰ１０Ｘ，ＴＰ１０Ｚ）までのＴＬ１の距離だけ切削工具４及びワーク２が移動することとなる。
【００７５】
これにより、点（ＴＰ１Ｘ，ＴＰ１Ｚ）の位置から点（ＴＰ１０Ｘ，ＴＰ１０Ｚ）までを結んだ直線（テーパ）に沿って、切削工具４によりワーク２を切削加工することができる。
【００７６】
このように、低周波振動する切削工具４及びワーク２は、個々別々に動作するのではなく、Ｘ軸とＺ軸の２軸が同期しながら動作することとなる。それゆえ、切削工具４及びワーク２の動作は、切削工具４の側から見れば、ワーク２は停止しているように見え、ワーク２の側から見れば、切削工具４は停止しているように見える。そのため、本実施形態における動作は、第１実施形態にて示した切削工具４の動作又は第２実施形態にて示したワーク２の動作と実質的に同様である。なお、ＸＺ軸に直交するＹ軸を含めた３軸の場合は、３軸が同期しながら動作することとなる。
【００７７】
しかして、本実施形態と第１実施形態とは低周波振動させる対象が異なるだけであるから、本実施形態は、第１実施形態と同様の効果を奏することとなる。
【００７８】
なお、第１〜第３実施形態においては、ワーク２を回転させて切削工具４にてワーク２を切削加工させる例を示したが、例えば、図９及び図１０に示すような、切削工具４を回転させてワーク２を切削工具４にて切削加工する第４実施形態及び第５実施形態に係る工作機械にも適用可能である。
【００７９】
＜第４実施形態＞
すなわち、図９に示す、第４実施形態に係る工作機械３０は、ＣＮＣ旋盤からなるもので、被加工物であるワーク２を支持するワークチャック機構３２と、上記ワーク２を切削加工する切削工具４を回転自在に支持する回転機構３１と、その回転機構３１の下部に設けられると共に、ベース３３上に設けられた切削工具４を進退自在（矢印Ｐ５参照）に送り動作させる切削工具送り機構３４とが設けられている。そして、この工作機械３０には、上記切削工具送り機構３４の動作を、サーボアンプ９を介して制御する制御装置８が備えられている。なお、図９では、Ｚ軸上の切削工具送り機構３４しか図示していないが、直交するＸ軸上の切削工具送り機構も有している。また、切削工具送り機構３４の構成は、ワーク送り機構１１とほぼ同様の構成であり、ワーク送り駆動モータ１１ａを切削工具送り駆動モータ７ａに代えただけである。そのため、同一の符号を付し説明は省略することとする。
【００８０】
一方、上記回転機構３１は、スピンドルモータ３１ａを有し、そのスピンドルモータ３１ａの主軸３１ｂには切削工具チャック機構３１ｃが回転可能に取り付けられている。そして、その切削工具チャック機構３１ｃには切削工具４が掴時されており、この掴持された切削工具４は、スピンドルモータ３１ａの回転駆動により回転軸Ｒ周りで回転駆動するようになっている。なお、このように構成される工作機械３０の切削工具４を、図９に示すように実線位置、破線位置に交互に移動させて、振動させながら、ワーク２を切削加工させる方法は、第１実施形態とほぼ同様であり、振動切削情報格納部８３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬ（図３参照）に格納されているデータに対応するプログラム設定値が、使用者が入力部８１を用いてプログラムした切削工具４の回転数（ｒｐｍ）及び当該切削工具４の１回転当たりの切削工具４の送り量（ｍｍ）になる点が相違するのみで他は同一である。
【００８１】
＜第５実施形態＞
他方、図１０に示す、第５実施形態に係る工作機械４０は、ＣＮＣ旋盤からなるもので、被加工物であるワーク２を支持するワークチャック機構３２と、上記ワーク２を切削加工する切削工具４を回転自在に支持する回転機構３１と、上記ワークチャック機構３２の下部に設けられると共にベース４１上に設けられたワーク２を進退自在（矢印Ｐ６参照）に送り動作させるワーク送り機構１１とが設けられている。そして、この工作機械４０には、上記ワーク送り機構１１の動作を、サーボアンプ９を介して制御する制御装置８が備えられている。なお、図１０では、Ｚ軸上のワーク送り機構１１しか図示していないが、直交するＸ軸上のワーク送り機構も有している。また、第２実施形態の工作機械２０及び図９に示す工作機械３０と同一構成については、同一の符号を付し説明は省略することとする。
【００８２】
このように構成される工作機械４０のワーク２を、図１０に示すように実線位置、破線位置に交互に移動させて、振動させる方法は、第２実施形態とほぼ同様であり、振動切削情報格納部８３に格納されている振動切削情報テーブルＶＣ_ＴＢＬ（図３参照）に格納されているデータに対応するプログラム設定値が、使用者が入力部８１を用いてプログラムした切削工具４の回転数（ｒｐｍ）及び当該切削工具４の１回転当たりのワーク２の送り量（ｍｍ）になる点が相違するのみで他は同一である。
【実施例】
【００８３】
次に、実施例及び比較例を用いて、本発明を更に詳しく説明する。
【００８４】
＜実施例１＞
第３実施形態に係る工作機械２０を用いて、ワーク２の加工を行った。工作機械２０としては、シチズンマシナリー社製のＬ１６ＣＮＣ自動旋盤を使用した。またワーク２としては、ＳＫＤ１１−φ１２．０の棒材を使用し、切削工具４は、寸法１２ｍｍのバイトを使用した。また、切削工具送り機構７としては、ボールネジとサーボモータの組み合わせを使用した。そして、ワーク２の回転数を６００ｒｐｍ、当該ワーク２の１回転当たりの切削工具４及びワーク２の送り量をそれぞれ、０．０１ｍｍにプログラム設定し、ワーク２の切削加工を行った。その結果、図１１に示す加工品を作成することができた。なお、上記プログラム設定された値に応じた切削工具４及びワーク２の低周波振動の振幅はそれぞれ０．０３、周波数はそれぞれ９Ｈｚになるように設定されている。
【００８５】
他方、周波数設定をせず同機械を用いて慣用切削により、図１１に示すような加工形状からなる加工品を作成しようとした。しかしながら、共振による工具破損のため、切削加工自体を行うことができなかった。
【００８６】
以上のことから、低周波振動切削の方が、従来の慣用切削に比べ、切削抵抗が小さく、加工性能が格段に優れていることが分かる。なお、図１３に示すような切削工具に加振機を取付けた工作機械１００では、上述した問題点を有していることから、図１１に示す加工品における先端部のテーパ形状を加工することはできない。
【００８７】
＜実施例２＞
次に、第１実施形態に係る工作機械１を用いて、低周波振動切削によって図１２に示す加工品を作成すべくワーク２の加工を行った。工作機械１としては、シチズンマシナリー社製のＮＬ−１０ＣＮＣ旋盤を使用した。またワーク２としては、φ１０−ＳＵＳ３０４の棒材を使用し、切削工具４は、京セラ社製のＤＣＧＴ１１Ｔ３０４ＥＲ−Ｕ−ＰＲ９３０を使用した。また、切削工具送り機構７としては、三菱社製のリニアサーボモータを使用した。そして、ワーク２の回転数を３７５０ｒｐｍ、当該ワーク２の１回転当たりの切削工具４の送り量を０．０１ｍｍにプログラム設定し、クーラントとしては、日本グリース社製のサンカットＥＦ−５Ｎ（不水溶性）を使用した。なお、上記プログラム設定された値に応じた切削工具４の低周波振動の振幅は０．０３、周波数は４８Ｈｚになるように設定されている。
【００８８】
＜比較例１＞
他方、慣用切削によって、第１実施形態に係る工作機械１を用いて、図１２に示す加工品を作成すべくワーク２の加工を行った。工作機械１としては、シチズンマシナリー社製のＮＬ−１０ＣＮＣ旋盤を使用した。またワーク２としては、φ１０−ＳＵＳ３０４の棒材を使用し、切削工具４は、京セラ社製のＤＣＧＴ１１Ｔ３０４ＥＲ−Ｕ−ＰＲ９３０を使用した。また、切削工具送り機構７としては、三菱社製のリニアサーボモータを使用した。そして、上記実施例２の低周波振動切削と切削時間が同じになるように送り量を２８ｍｍ／ｍｉｎに設定した。なお、クーラントとしては、日本グリース社製のサンカットＥＦ−５Ｎ（不水溶性）を使用した。
【００８９】
＜切削精度評価＞
上記実施例２、比較例１にて得られた加工品のＴ１及びＴ２（図１２参照）の径を測定し、Ｔ３（図１２参照）のバリを測定した。その測定結果を表１に示す。
【００９０】
【表１】
【００９１】
上記表１に示すように、実施例２におけるＴ１，Ｔ２の径の誤差はほとんどないのに対し、比較例１におけるＴ１，Ｔ２の径の誤差は大きい。また、比較例１におけるＴ３におけるバリは、実施例２におけるＴ３のバリよりも大きい。このことから、低周波振動切削の方が、従来の慣用切削に比べ、加工精度が高く、加工硬化を抑制することができることが分かる。
【００９２】
なお、本実施形態においては、上記第１〜第５実施形態に係る工作機械として、２軸又は３軸のＣＮＣ旋盤を用いた例を示したが、これに限らず種々様々な工作機械に用いることが可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１，１０，２０，３０，４０ 工作機械
２ ワーク
４ 切削工具
７，３４ 切削工具送り機構
７ａ 切削工具送り駆動モータ
８ 制御装置（制御機構）
１１ ワーク送り機構
１１ａ ワーク送り駆動モータ
８１ 入力部（操作手段）
８３ 振動切削情報格納部（振動切削情報格納手段）
８４ モータ制御部（モータ制御手段）
ＶＣ_ＴＢＬ 振動切削情報テーブル
Ｋ 空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク加工用の切削工具を保持し、その切削工具をワークに対して送り動作させる切削工具送り機構と、
前記切削工具送り機構の駆動源である切削工具送り駆動モータを制御することで前記切削工具を低周波振動させてなる制御機構とを有し、
前記制御機構は、各種設定を行う操作手段と、該操作手段によって設定された前記ワークの回転数又は前記切削工具の回転数と該ワーク又は切削工具１回転当たりの切削工具の送り量に応じて前記切削工具を低周波振動させるためのデータが予め格納されている振動切削情報格納手段と、該振動切削情報格納手段に格納されている当該データに基づいて前記切削工具送り駆動モータを制御してなるモータ制御手段とを有してなることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
ワークを保持し、そのワークをワーク加工用の切削工具に対して送り動作させるワーク送り機構と、
前記ワーク送り機構の駆動源であるワーク送り駆動モータを制御することで前記ワークを低周波振動させてなる制御機構とを有し、
前記制御機構は、各種設定を行う操作手段と、該操作手段によって設定された前記ワークの回転数又は前記切削工具の回転数と該ワーク又は切削工具１回転当たりのワークの送り量に応じて前記ワークを低周波振動させるためのデータが予め格納されている振動切削情報格納手段と、該振動切削情報格納手段に格納されている当該データに基づいて前記ワーク送り駆動モータを制御してなるモータ制御手段とを有してなることを特徴とする工作機械。
【請求項３】
ワーク加工用の切削工具を保持し、その切削工具をワークに対して送り動作させる切削工具送り機構と、
ワークを保持し、そのワークをワーク加工用の切削工具に対して送り動作させるワーク送り機構と、
前記切削工具送り機構の駆動源である切削工具送り駆動モータ及び前記ワーク送り機構の駆動源であるワーク送り駆動モータを夫々制御することで前記切削工具及びワークを低周波振動させてなる制御機構とを有し、
前記制御機構は、各種設定を行う操作手段と、該操作手段によって設定された前記切削工具の回転数又は前記ワークの回転数と該切削工具又はワーク１回転当たりの切削工具及びワークの送り量に応じて前記切削工具及びワークを低周波振動させるためのデータが予め格納されている振動切削情報格納手段と、該振動切削情報格納手段に格納されている当該データに基づいて前記切削工具送り駆動モータ及びワーク送り駆動モータを夫々制御してなるモータ制御手段とを有してなることを特徴とする工作機械。
【請求項４】
前記切削工具送り駆動モータ、前記ワーク送り駆動モータはリニアモータであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械。
【請求項１】
ワーク加工用の切削工具を保持し、その切削工具をワークに対して送り動作させる切削工具送り機構と、
前記切削工具送り機構の駆動源である切削工具送り駆動モータを制御することで前記切削工具を低周波振動させてなる制御機構とを有し、
前記制御機構は、各種設定を行う操作手段と、該操作手段によって設定された前記ワークの回転数又は前記切削工具の回転数と該ワーク又は切削工具１回転当たりの切削工具の送り量に応じて前記切削工具を低周波振動させるためのデータが予め格納されている振動切削情報格納手段と、該振動切削情報格納手段に格納されている当該データに基づいて前記切削工具送り駆動モータを制御してなるモータ制御手段とを有してなることを特徴とする工作機械。
【請求項２】
ワークを保持し、そのワークをワーク加工用の切削工具に対して送り動作させるワーク送り機構と、
前記ワーク送り機構の駆動源であるワーク送り駆動モータを制御することで前記ワークを低周波振動させてなる制御機構とを有し、
前記制御機構は、各種設定を行う操作手段と、該操作手段によって設定された前記ワークの回転数又は前記切削工具の回転数と該ワーク又は切削工具１回転当たりのワークの送り量に応じて前記ワークを低周波振動させるためのデータが予め格納されている振動切削情報格納手段と、該振動切削情報格納手段に格納されている当該データに基づいて前記ワーク送り駆動モータを制御してなるモータ制御手段とを有してなることを特徴とする工作機械。
【請求項３】
ワーク加工用の切削工具を保持し、その切削工具をワークに対して送り動作させる切削工具送り機構と、
ワークを保持し、そのワークをワーク加工用の切削工具に対して送り動作させるワーク送り機構と、
前記切削工具送り機構の駆動源である切削工具送り駆動モータ及び前記ワーク送り機構の駆動源であるワーク送り駆動モータを夫々制御することで前記切削工具及びワークを低周波振動させてなる制御機構とを有し、
前記制御機構は、各種設定を行う操作手段と、該操作手段によって設定された前記切削工具の回転数又は前記ワークの回転数と該切削工具又はワーク１回転当たりの切削工具及びワークの送り量に応じて前記切削工具及びワークを低周波振動させるためのデータが予め格納されている振動切削情報格納手段と、該振動切削情報格納手段に格納されている当該データに基づいて前記切削工具送り駆動モータ及びワーク送り駆動モータを夫々制御してなるモータ制御手段とを有してなることを特徴とする工作機械。
【請求項４】
前記切削工具送り駆動モータ、前記ワーク送り駆動モータはリニアモータであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１３】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−１０３２７９（Ｐ２０１３−１０３２７９Ａ）
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４６４３３（Ｐ２０１１−２４６４３３）
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【特許番号】特許第５０３３９２９号（Ｐ５０３３９２９）
【特許公報発行日】平成２４年９月２６日（２０１２．９．２６）
【出願人】（５１０１８３２３５）ハリキ精工株式会社 (1)
【出願人】（５１０１８３２７９）有限会社アドバンテック (1)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月３０日（２０１３．５．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【特許番号】特許第５０３３９２９号（Ｐ５０３３９２９）
【特許公報発行日】平成２４年９月２６日（２０１２．９．２６）
【出願人】（５１０１８３２３５）ハリキ精工株式会社 (1)
【出願人】（５１０１８３２７９）有限会社アドバンテック (1)
【Ｆターム（参考）】
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