工具轨迹生成装置、工具轨迹计算方法及工具轨迹生成程序

摘要

通过考虑对颤振的增减产生影响的颤振增减影响值来决定加工条件，得到抑制了颤振的产生的、加工效率较高的工具轨迹。在第1实施方式的加工条件决定方法中，在S100，由操作者通过输入部（28）输入表示包括工具和被削部件的工作机械装置（8）的振动特性不明的信息、表示在工作机械装置（8）产生的颤振的方向不明的信息、表示被削部件对工具的比切削阻力的大小及方向不明的信息、以及后述的切削幅度或者再现幅度的允许值。然后，在S110，选择被允许的最大的送进量作为加工条件的一种条件即送进量。然后，在S120，计算达到最大的加工效率（或者满足所要求的加工效率、而且加工系统的稳定性更高）的切入量（d）、周期进给量（p）、工具姿势的组合。然后，将加工条件的信息发送给工具轨迹等计算部（32），将工具轨迹等的信息输出到工具轨迹生成装置外部。

说明书

技术领域

本发明涉及计算工具轨迹的工具轨迹生成装置、工具轨迹计算方法及工具轨迹生 成程序。

背景技术

在机械加工系统中，例如如专利文献1所示，利用CAD设计待制作的部件形状， 将所设计的CAD数据与使用的工具数据（工具的类型和直径）等一起输入工具轨迹 生成装置，由工具轨迹生成装置生成工具轨迹（Tool Path）等。所生成的工具轨迹等 被输入到NC程序生成装置，在确定出工作机械的类型、工具的详细信息（凸出量和 旋转）、固定夹具的类型等后，生成NC程序。所生成的NC程序被传送到工作机械 装置进行机械加工。在近年来的工具轨迹生成装置中，预测被削部件对工具的加工阻 力（利用比切削阻力和切削截面积求出），并计算工具轨迹使得在不超过工作机械装 置所允许的最大的加工阻力的范围内达到最大的加工效率。因为在实际的机械加工 中，存在如果加工阻力增大则产生工具缺损，引发超过工作机械装置的动力致使机械 停止等故障的情况。因此，在机械加工系统中，为了达到最大的加工效率，考虑加工 阻力来计算工具轨迹是非常有用的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002－108426号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，在实际的机械加工中，有时决定加工效率的上限不是受加工阻力的影响， 而是受颤振的影响。尤其是在加工刚性较低的工件的情况下、工具的刚性较低的情况 下、切削幅度较大的情况下、工具是多刀刃的情况下等，在出现比加工阻力引起的工 具缺损或机械停止低的加工效率时，容易产生基于颤振的影响。颤振将导致切削面的 质量恶化等问题，因而在产生了颤振的情况下，需要采取使工具的转速降低等对策， 但是如果这样迎合产生颤振的一部分加工部位或者过度地考虑安全，而将加工条件设 定得比较低，则导致以必要程度以上的低加工效率对该部件整体进行加工，导致难以 提高加工部件的加工效率。

本发明正是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，考虑对颤振的增减产生影 响的颤振增减影响值来决定加工条件，由此得到抑制了颤振的产生的、加工效率较高 的工具轨迹。

用于解决课题的手段

本发明正是为了达到上述目的而完成的，提供一种工具轨迹生成装置，其计算在 使用工具来加工被削部件的工作机械装置中使用的工具轨迹，该工具轨迹生成装置具 有：影响值计算部，其计算对颤振的增减产生影响的值即颤振增减影响值，该颤振是 在由所述工具、所述被削部件和所述工作机械装置构成的构造物中产生的；加工条件 决定部，其根据由所述影响值计算部计算出的颤振增减影响值决定加工条件；以及工 具轨迹计算部，其根据由所述加工条件决定部决定的加工条件计算工具轨迹。

发明效果

根据上述的结构，加工条件是根据颤振增减影响值而决定的，并计算出工具轨迹。 因此，避免了加工效率由于颤振的影响而下降的情况，因而能够提高机械加工的加工 效率，能够计算出加工效率较高的工具轨迹。

附图说明

图1是示出本发明的第1实施方式的工具轨迹生成装置2、与和工具轨迹生成装 置2相关联的装置之间的关系的概要图。

图2是示出本发明的第1实施方式的工具轨迹生成装置2的整体结构的概要图。

图3是将本发明的工作机械装置8的机械加工部放大的示意图，（a）是从与被削 部件22的加工面垂直的方向（w方向）观察的图，（b）是xy平面的剖视图，（c）是 从正面观察的图，（d）是从侧面观察的图。

图4是示出本发明的工作机械装置8的控制系统的框图。

图5是示出本发明的相对于球头立铣刀20的转速的切入量与颤振稳定临界之间 的关系的曲线图。

图6是用于说明本发明的第1实施方式的加工条件决定方法的流程图。

图7是用于说明使用R车刀作为车削工具时的切削状态的示意图。

图8是用于说明本发明的第2实施方式的加工条件决定方法的流程图。

图9是用于说明在进行镗削加工时对被削部件的工具轨迹以及工具与被削部件 的加工部分的位置关系的示意图，（a）是示出过去的工具轨迹的图，（b）是示出过去 的工具轨迹中的工具与被削部件的加工部分的位置关系的图，（c）是示出根据第2实 施方式计算出的工具轨迹中的工具与被削部件的加工部分的位置关系的图，（d）是应 用第2实施方式计算出的工具轨迹。

图10是用于说明本发明的第3实施方式的加工条件决定方法的流程图。

图11是用于说明在进行球头立铣加工时对被削部件的工具轨迹以及工具与被削 部件的加工部分的位置关系的示意图，（a）是示出过去的工具轨迹的图，（b）是示出 过去的工具轨迹中的工具与被削部件的加工部分的位置关系的图，（c）是示出根据第 3实施方式计算出的工具轨迹中的工具与被削部件的加工部分的位置关系的图，（d） 是应用第3实施方式计算出的工具轨迹。

图12是用于说明本发明的第4实施方式的加工条件决定方法的流程图。

图13是用于说明本发明的第5实施方式的加工条件决定方法的流程图。

发明方式

下面，示例出几种在本申请中认为可以专利保护的发明（下面有时也称为“可保 护发明”。可保护发明至少包括权利要求书中记载的发明即“本发明”乃至“本申请发 明”，但也包括本申请发明的下位概念、本申请发明的上位概念或者其它概念的发明） 的方式，并对这些方式进行说明。各个方式与权利要求相同地被区分为各项，并对各 项标注序号，根据需要以引用其它项的序号的形式进行记载。这只是为了容易理解可 保护发明，并非为了将构成可保护发明的构成要素的组合限定为以下各项所记载的内 容。即，关于可保护发明，应该参照各项附带的记载、实施方式的记载、现有技术等 进行解释，只要是依据于这种解释，对各项的方式附加其它构成要素而得到的方式、 从各项的方式中删除构成要素而得到的方式，均能够成为可保护发明的一种方式。

另外，在下面的各项中，（1）项相当于权利要求1，（2）项相当于权利要求2， （3）项相当于权利要求3，（4）项相当于权利要求4，（5）项相当于权利要求5，（6） 项相当于权利要求6，（7）项相当于权利要求7，（8）项相当于权利要求8，（9）项 相当于权利要求9，（10）项相当于权利要求10，（11）项相当于权利要求11，（12） 项相当于权利要求12，（13）项相当于权利要求13，（14）项相当于权利要求14，（15） 项相当于权利要求15，（16）项相当于权利要求16，（17）项相当于权利要求17，（18） 项相当于权利要求18，（19）项相当于权利要求19，（37）项相当于权利要求20。

（1）一种工具轨迹生成装置，其计算在使用工具来加工被削部件的工作机械装 置中使用的工具轨迹，其特征在于，该工具轨迹生成装置具有：影响值计算部，其计 算对颤振的增减产生影响的值即颤振增减影响值，该颤振是在由所述工具、所述被削 部件和所述工作机械装置构成的构造物中产生的；加工条件决定部，其根据由所述影 响值计算部计算出的颤振增减影响值决定加工条件；以及工具轨迹计算部，其根据由 所述加工条件决定部决定的加工条件计算工具轨迹。

根据这种结构，加工条件是根据颤振增减影响值而决定的，并计算出工具轨迹。 因此，避免了加工效率由于颤振的影响而下降的情况，因而能够提高机械加工的加工 效率，能够计算出加工效率较高的工具轨迹。另外，（1）的加工条件是指计算工具轨 迹所需要的条件，可以举出送进方向、切入量、工具或者被削部件的转速、送进量（在 球头立铣加工中指每一刃或者每一圈的送进量，在车削中指每一圈的送进量，在刨削 和/或定型刨削中指每一路径的送进量，在球头立铣加工中还指周期进给量）、相对于 被削部件的工具姿势（在球头立铣加工中指相对于加工面（包括送进方向和周期进给 方向的面），工具旋转轴围绕送进方向及围绕周期进给方向而倾斜的角度）等。并且， 工具轨迹生成装置是具有CAM（Computer Aided Manufacturing：计算机辅助制造） 功能的装置，可以是具有CAM功能的软件自身，也可以利用具有CAM功能的软件 和执行该软件的计算机构成。并且，工具轨迹生成装置也可以是包含在工作机械装置 中的装置（也被称为自动编程等）。CAM功能是指根据加工形状生成至少与工具轨迹 相关的信息的功能，作为工具轨迹生成装置的功能，也可以是具有设计加工形状的功 能（CAD（Computer Aided Design：计算机辅助设计）功能）。并且，颤振是指在进 行切削时产生于工作机械装置（包括工具和被削部件）的振动，尤其是在被削部件或 者工具类、工作机械进行振动，切削力根据由于该振动而产生的被削部件的切削截面 积的增减而变动时，也可以将在由于这种力的变动而再次产生该振动即闭循环不稳定 的情况下（该振动通过该闭循环而成长的情况下）产生的振动称为颤振，该颤振也可 以称为自励型的颤振。

另外，工作机械装置是进行机械加工的装置，可以构成为在内部具有执行NC程 序的NC程序控制功能，也可以构成为NC控制功能是其它装置的NC控制装置所具 备的，通过由该NC控制装置进行控制来进行机械加工。另外，工作机械装置的加工 效率是指每单位时间工具从被削部件削取的量，削取的量越多，加工效率越高。

另外，加工被削部件的工具可以使用旋转工具、车削工具、刨削/定型刨削工具 等，旋转工具可以使用球头立铣刀、方形立铣刀，车削工具、刨削/定型刨削工具可 以使用车刀、刨刀等。

（2）根据（1）所述的工具轨迹生成装置，所述影响值计算部计算表示在此次的 切削中所述工具进行切削即将新生成的面的轮廓部分的幅度即切削幅度的大小、或者 计算表示在前次的切削中所述工具进行切削而生成的面的轮廓部分的幅度即再现幅 度的大小，作为所述颤振增减影响值，上述的两个面均包含在所述工具切取所述被削 部件的切削截面、即与所述工具的切削方向垂直的切削截面中。

在决定加工条件时，在没有确定或者估计出颤振的方向的情况下，将颤振的方向 假定为颤振增大最大的方向（此处指切削力的变动最大的方向）并进行振动，考虑沿 切削方向观察的切削截面积。切削截面积利用在基于此次的旋转（在刨削/定型刨削 中指切削送进）的切削中被切削的部分（切削截面）中的、切削幅度与切取厚度之积 进行表示，切削幅度是指表示在此次的旋转中新生成的面的轮廓部分（此次切削刃参 与的部分）的幅度，切取厚度是指与切削幅度垂直的方向的平均厚度。因此，颤振增 大最大的方向成为切取厚度的方向，通过此次的切削而增减的切削截面积与切削幅度 成比例。因此，通过评价切削幅度的大小，能够确认颤振的增减的影响，因而能够计 算出抑制了颤振的产生的、加工效率较高的工具轨迹。另外，也可以采用再现幅度取 代切削幅度，再现幅度是指表示切削截面中通过前次的切削而生成的面的轮廓部分 （前次切削刃参与的部分）的幅度。这是因为在实际应用中成为问题的颤振往往是起 因于再现效果的再现型振动，在再现幅度较小的情况下，即使在前次的切削中产生了 振动，起因于此的当前的切削截面积的变化（再现效果）也比较小。

（3）根据（2）所述的工具轨迹生成装置，在所述构造物的振动特性、所述颤振 的方向、以及所述被削部件的比切削阻力的大小及方向均没有确定出或者估计出的情 况下，所述影响值计算部计算所述切削幅度或者所述再现幅度的大小作为所述颤振增 减影响值。

在决定加工条件时，在构造物的振动特性、颤振的方向、以及被削部件的比切削 阻力的大小及方向均没有确定出或者估计出的情况下，将不能确定出或者估计出颤振 的方向，因此如上所述，通过将颤振的方向假定为颤振增长最大的方向，能够避免颤 振的产生。由此，能够计算出抑制了颤振的产生的、加工效率较高的工具轨迹。

（4）根据（2）或（3）所述的工具轨迹生成装置，在所述切削幅度或者所述再 现幅度的大小较小的情况下，与所述切削幅度或者所述再现幅度的大小较大的情况相 比，加工系统的稳定性比较高。

因此，在决定加工条件时，能够在按照切削幅度或者再现幅度的大小进行了颤振 的稳定性评价的基础上决定加工条件。因此，能够计算出抑制了颤振的产生的、加工 效率较高的工具轨迹。

（5）根据（1）所述的工具轨迹生成装置，所述影响值计算部计算基于第1角度 和第2角度中至少一种角度的值即颤振增长幅度的大小，作为所述颤振增减影响值，

所述第1角度是指包括（a）方向和（b）方向这两个方向的面与所述颤振的方向 形成的角度，

所述（a）方向是指所述工具的切削方向，

所述（b）方向是指位于从表示在此次的切削中所述工具进行切削即将新生成的 面的轮廓部分的幅度即切削幅度的延伸方向、到表示在前次的切削中所述工具进行切 削而生成的面的轮廓部分的幅度即再现幅度的延伸方向之间的方向，上述的两个面均 包含在所述工具切取所述被削部件的切削截面、即与所述工具的切削方向垂直的切削 截面中，

所述第2角度是指与在加工时从所述工具施加给所述被削部件的合成切削力的 方向垂直的面、与所述颤振的方向形成的角度。

在颤振的方向是针对此次的加工条件而确定的方向的情况下，颤振的增长得到抑 制。即，在颤振的方向包含于（A）面和（B）面中的任意一个面中的情况下、或者 在颤振的方向与（A）面和（B）面中的任意一个面形成的角度变小的情况下，颤振 的增长得到抑制，

所述（A）面是指包括（a）方向和（b）方向这两个方向的面，所述（a）方向是 指工具的切削方向；所述（b）方向是指表示在此次的切削中即将生成的面的轮廓部 分的幅度即切削幅度的延伸方向、或者表示在前次的切削中已生成的面的轮廓部分的 幅度即再现幅度的延伸方向，上述的方向均包含在工具切取被削部件的切削截面、即 与切削方向垂直的切削截面中，

所述（B）面是指与在加工时从工具施加给被削部件的合成切削力的方向垂直的 面。

因此，通过计算基于颤振的方向与所述（A）面或者（B）面形成的角度的值作 为颤振增减影响值，能够进行颤振的评价。由此，能够计算出抑制了颤振的产生的、 加工效率较高的工具轨迹。

并且，关于颤振增长幅度，也可以仅考虑第1角度或者第2角度中至少一方，而 不考虑切削幅度的大小（例如将切削幅度的大小设为固定值），决定颤振稳定性较高 的加工条件。这是因为在第1角度或者第2角度中至少一方较小的情况下，颤振的增 长得到抑制，加工系统的稳定性比较高。

（6）根据（5）所述的工具轨迹生成装置，所述颤振增长幅度是根据所述第1 角度和所述第2角度中的至少一种角度、以及所述切削幅度或者所述再现幅度的大小 而计算出的。

在此次的切削中工具进行切削的切削截面积根据切削幅度或者再现幅度的大小 而变动，切削幅度或者再现幅度的大小对颤振的增长产生影响。因此，通过根据第1 角度和第2角度中的一种角度、以及切削幅度或者再现幅度的大小来计算颤振增长幅 度，能够进行颤振的评价，由此能够计算出抑制了颤振的产生的、加工效率较高的工 具轨迹。

（7）根据（5）或（6）所述的工具轨迹生成装置，在至少确定或者估计出所述 颤振的方向或者所述构造物的振动特性的情况下，所述影响值计算部计算所述颤振增 长幅度的大小，作为所述颤振增减影响值。在确定出颤振的方向的情况下，能够减小 根据加工条件而确定的特定的面（所述（A）面、（B）面）与颤振的方向形成的角度。 因此，能够计算出抑制了颤振的产生的、加工效率较高的工具轨迹。并且，在确定出 构造物的振动特性的情况下，能够根据该振动特性抽取颤振的方向。另外，在计算颤 振增长幅度的大小时，也可以在确定或者估计出颤振的方向或者构造物的振动特性的 基础上，还确定或者估计构造物的振动特性或者颤振的方向、比切削阻力的大小及方 向中至少一方。

（8）根据（5）～（7）中任意一项所述的工具轨迹生成装置，在所述颤振增长 幅度的大小较小的情况下，与所述颤振增长幅度的大小较大的情况相比，加工系统的 稳定性比较高。

因此，在决定加工条件时，能够在按照颤振增长幅度进行了颤振的稳定性评价的 基础上决定加工条件。因此，能够计算出抑制了颤振的产生的、加工效率较高的工具 轨迹。

（9）根据（1）所述的工具轨迹生成装置，所述影响值计算部计算所述构造物的 加工系统的加工工艺增益的大小，作为所述颤振增减影响值。

加工系统的加工工艺增益的大小对颤振的增长产生影响。因此，通过计算加工工 艺增益的大小作为颤振增减影响值，能够进行颤振的评价。因此，能够计算出抑制了 颤振的产生的、加工效率较高的工具轨迹。

（10）根据（9）所述的工具轨迹生成装置，在至少确定或者估计出所述颤振的 方向以及所述被削部件的比切削阻力的大小及方向的情况下，所述影响值计算部计算 所述加工工艺增益作为所述颤振增减影响值。

由于确定或者估计出颤振的方向以及被削部件的比切削阻力的大小及方向，因而 能够计算加工工艺增益。因此，能够计算出抑制了颤振的产生的、加工效率较高的工 具轨迹。另外，在计算加工工艺增益时，除了颤振的方向以及比切削阻力的大小及方 向之外，还可以确定或者估计工作机械装置的振动特性。

（11）根据（9）或（10）所述的工具轨迹生成装置，在所述加工工艺增益的大 小较小的情况下，与所述加工工艺增益的大小较大的情况相比，加工系统的稳定性比 较高。

因此，在决定加工条件时，能够在按照加工工艺增益的大小进行了颤振的稳定性 评价的基础上决定加工条件。因此，能够计算出抑制了颤振的产生的、加工效率较高 的工具轨迹。

（12）根据（1）所述的工具轨迹生成装置，所述影响值计算部计算所述构造物 的加工系统的环路传递函数的大小，作为所述颤振增减影响值。

加工系统的环路传递函数的大小能够准确评价颤振的增长，因而能够计算出抑制 了颤振的产生的、加工效率较高的工具轨迹。

（13）根据（12）所述的工具轨迹生成装置，在所述构造物的振动特性以及所述 被削部件的比切削阻力的大小及方向均被确定出或者估计出的情况下，所述影响值计 算部计算所述环路传递函数的大小，作为所述颤振增减影响值。

由于能够准确计算加工系统的环路传递函数，因而能够计算出抑制了颤振的产生 的、加工效率较高的工具轨迹。

（14）根据（12）或（13）所述的工具轨迹生成装置，在所述环路传递函数的大 小比1小的情况下，加工系统稳定，在所述环路传递函数的大小比1大的情况下，加 工系统不稳定，并且所述环路传递函数的大小越小，加工系统的稳定性越高。

因此，在决定加工条件时，能够在按照环路传递函数的大小进行了颤振的稳定性 评价的基础上决定加工条件。因此，能够计算出抑制了颤振的产生的、加工效率较高 的工具轨迹。

（15）根据（1）、（5）～（14）中任意一项所述的工具轨迹生成装置，所述加工 条件决定部包括稳定送进方向决定部，该稳定送进方向决定部根据所述颤振增减影响 值，决定相对于所述被削部件的工具的送进方向或者相对于所述工具的所述被削部件 的送进方向、即决定使所述颤振不增长的送进方向即颤振稳定送进方向，所述加工条 件决定部根据所述颤振稳定送进方向决定加工条件。

颤振增减影响值是对颤振的增减产生影响的值，通过评价颤振增减影响值，能够 决定使颤振不增长的送进方向。将该决定的送进方向作为颤振稳定送进方向，根据颤 振稳定送进方向决定加工条件。在此时的加工条件中，送进方向是抑制颤振的产生的 方向，因而能够得到加工效率较高的加工条件。因此，能够计算出抑制了颤振的产生 的、加工效率较高的工具轨迹。

（16）根据（15）所述的工具轨迹生成装置，所述稳定送进方向决定部以使包括 （a）方向和（b）方向这两个方向的面、以及与在加工时从所述工具施加给所述被削 部件的合成切削力的方向垂直的面中至少一个面、与所述颤振的方向形成的角度变小 的方式，决定所述送进方向，由此决定所述稳定送进方向，

所述（a）方向是指所述工具的切削方向，

所述（b）方向是指位于从表示在此次的切削中所述工具进行切削即将新生成的 面的轮廓部分的幅度即切削幅度的延伸方向、到表示在前次的切削中所述工具进行切 削而生成的面的轮廓部分的幅度即再现幅度的延伸方向之间的方向，上述的两个面均 包含在所述工具切取所述被削部件的切削截面、即与所述工具的切削方向垂直的切削 截面中。

例如，在决定送进方向以使包括（a）方向和（b）方向这两个方向的面与颤振的 方向平行的情况下，即使是产生了振动，因该振动而造成的切削截面积的大小变化比 较小，由于切削截面积的变化而产生的动态切削力（切削力的变动量）的产生得到抑 制，因而抑制了颤振的增长，所述（a）方向是指工具的切削方向，所述（b）方向是 指位于表示通过此次的切削即将生成的面的轮廓部分的幅度即切削幅度的延伸方向、 或者表示通过前次的切削已生成的面的轮廓部分的幅度即再现幅度的延伸方向，上述 的两个面均包含在工具切取被削部件的切削截面即与切削方向垂直的切削截面中。并 且，在决定送进方向以使与在加工时从工具施加给被削部件的合成切削力的方向垂直 的面平行于颤振的方向的情况下，切削力的颤振方向的分量为零，因而抑制了颤振的 增长。因此，通过减小上述的面与颤振的方向形成的角度，以便抑制颤振的增长，能 够计算出抑制了颤振的产生的、加工效率较高的工具轨迹。

（17）根据（15）或（16）所述的工具轨迹生成装置，所述加工条件决定部还包 括加工用送进方向选择部，该加工用送进方向选择部对于不能在所述颤振稳定送进方 向上进行加工的部位，选择与所述颤振稳定送进方向不同的方向的加工用送进方向， 所述加工条件决定部根据所述颤振稳定送进方向和所述加工用送进方向决定加工条 件。

由于有时根据加工部位而不能在颤振稳定送进方向上进行加工，因而加工条件决 定部对于能够在颤振稳定送进方向上进行加工的部位，根据颤振稳定送进方向来决定 加工条件，而对于不能在颤振稳定送进方向上进行加工的部位，则根据加工用送进方 向来决定加工条件。因此，根据颤振稳定送进方向而决定的加工条件是加工效率比较 高的加工条件，因而能够计算出抑制了颤振的产生的、加工效率较高的工具轨迹。

（18）根据（1）～（17）中任意一项所述的工具轨迹生成装置，所述加工条件 决定部还包括送进量选择部，该送进量选择部选择被允许的送进量的上限值，作为相 对于所述被削部件的所述工具的送进量或者相对于所述工具的所述被削部件的送进 量，所述加工条件决定部根据由所述送进量选择部选择的送进量决定加工条件。

在选择送进量的上限值来决定加工条件的情况下，能够得到加工效率比较高的加 工条件。并且，可知即使增大送进量对于颤振也没有较大的影响，算是具有颤振被抑 制的趋势（准确地讲，自励型的颤振得到若干程度的抑制，而强制型的颤振相反却增 长。在此，将往往成为问题的自励型作为对象）。因此，通过将作为送进量被允许的 送进量的上限值确定为加工条件，并根据送进量的上限值来决定加工条件，能够计算 出抑制了颤振的产生的、加工效率较高的工具轨迹。

（19）一种工具轨迹生成方法，用于计算在使用工具来加工被削部件的工作机械 装置中使用的工具轨迹，其特征在于，该工具轨迹生成方法包括以下步骤：计算对颤 振的增减产生影响的值即颤振增减影响值，该颤振是在由所述工具、所述被削部件和 所述工作机械装置构成的构造物中产生的；根据计算出的颤振增减影响值决定加工条 件；根据所决定的加工条件计算工具轨迹。

根据这种方法，加工条件是根据颤振增减影响值而决定的，并计算出工具轨迹。 因此，避免了加工效率由于颤振的影响而下降的情况，因而能够提高机械加工的加工 效率，能够计算出加工效率较高的工具轨迹。

（20）根据（19）所述的工具轨迹生成方法，在所述计算颤振影响值的步骤中， 计算表示在此次的切削中所述工具进行切削即将新生成的面的轮廓部分的幅度即切 削幅度的大小、或者计算表示在前次的切削中所述工具进行切削而生成的面的轮廓部 分的幅度即再现幅度的大小，上述的两个面均包含在所述工具切取所述被削部件的切 削截面、即与所述工具的切削方向垂直的切削截面中。

（21）根据（20）所述的工具轨迹生成方法，在所述计算颤振影响值的步骤中， 在所述构造物的振动特性、所述颤振的方向、以及所述被削部件的比切削阻力的大小 及方向均没有确定出或者估计出的情况下，计算所述切削幅度或者所述再现幅度的大 小作为所述颤振增减影响值。

（22）根据（20）或（21）所述的工具轨迹生成方法，在所述切削幅度或者所述 再现幅度的大小较小的情况下，与所述切削幅度或者所述再现幅度的大小较大的情况 相比，加工系统的稳定性比较高。

（23）根据（19）所述的工具轨迹生成方法，在所述计算颤振影响值的步骤中， 计算基于第1角度和第2角度中至少一种角度的值即颤振增长幅度的大小，作为所述 颤振增减影响值，

所述第1角度是指包括（a）方向和（b）方向这两个方向的面与所述颤振的方向 形成的角度，

所述（a）方向是指所述工具的切削方向，

所述（b）方向是指位于从表示在此次的切削中所述工具进行切削即将新生成的 面的轮廓部分的幅度即切削幅度的延伸方向、到表示在前次的切削中所述工具进行切 削而生成的面的轮廓部分的幅度即再现幅度的延伸方向之间的方向，上述的两个面均 包含在所述工具切取所述被削部件的切削截面、即与所述工具的切削方向垂直的切削 截面中，

所述第2角度是指与在加工时从所述工具施加给所述被削部件的合成切削力的 方向垂直的面、与所述颤振的方向形成的角度。

（24）根据（23）所述的工具轨迹生成方法，所述颤振增长幅度是根据所述第1 角度和所述第2角度中的至少一个角度、以及所述切削幅度或者所述再现幅度的大小 而计算出的。

（25）根据（23）或（24）所述的工具轨迹生成方法，在所述计算颤振影响值的 步骤中，在至少确定或者估计出所述颤振的方向或者所述构造物的振动特性的情况 下，计算所述颤振增长幅度的大小，作为所述颤振增减影响值。

（26）根据（23）～（25）中任意一项所述的工具轨迹生成方法，在所述颤振增 长幅度的大小较小的情况下，与所述颤振增长幅度的大小较大的情况相比，加工系统 的稳定性比较高。

（27）根据（20）所述的工具轨迹生成方法，在所述计算颤振影响值的步骤中， 计算所述构造物的加工系统的加工工艺增益的大小，作为所述颤振增减影响值。

（28）根据（27）所述的工具轨迹生成方法，在所述计算颤振影响值的步骤中， 在至少确定或者估计出所述颤振的方向以及所述被削部件的比切削阻力的大小及方 向的情况下，计算所述加工工艺增益作为所述颤振增减影响值。

（29）根据（27）或（28）所述的工具轨迹生成方法，在所述加工工艺增益的大 小较小的情况下，与所述加工工艺增益的大小较大的情况相比，加工系统的稳定性比 较高。

（30）根据（19）所述的工具轨迹生成方法，在所述计算颤振影响值的步骤中， 计算所述构造物的加工系统的环路传递函数的大小，作为所述颤振增减影响值。

（31）根据（12）所述的工具轨迹生成方法，在所述计算颤振影响值的步骤中， 在所述构造物的振动特性以及所述被削部件的比切削阻力的大小及方向均被确定出 或者估计出的情况下，计算所述环路传递函数的大小，作为所述颤振增减影响值。

（32）根据（30）或（31）所述的工具轨迹生成方法，在所述环路传递函数的大 小比1小的情况下，加工系统稳定，在所述环路传递函数的大小比1大的情况下，加 工系统不稳定，并且所述环路传递函数的大小越小，加工系统的稳定性越高。

（33）根据（19）、（23）～（32）中任意一项所述的工具轨迹生成方法，在所述 决定加工条件的步骤中包括稳定送进方向决定部，该稳定送进方向决定部根据所述颤 振增减影响值，决定相对于所述被削部件的工具的送进方向或者相对于所述工具的所 述被削部件的送进方向、即决定使所述颤振不增长的送进方向即颤振稳定送进方向， 根据所述颤振稳定送进方向决定加工条件。

（34）根据（33）所述的工具轨迹生成方法，在所述决定颤振稳定送进方向的步 骤中，以使包括（a）方向和（b）方向这两个方向的面、以及与在加工时从所述工具 施加给所述被削部件的合成切削力的方向垂直的面中至少一个面、与所述颤振的方向 形成的角度变小的方式，决定所述送进方向，由此决定所述稳定送进方向，

所述（a）方向是指所述工具的切削方向，

所述（b）方向是指位于从表示在此次的切削中所述工具进行切削即将新生成的 面的轮廓部分的幅度即切削幅度的延伸方向、到表示在前次的切削中所述工具进行切 削而生成的面的轮廓部分的幅度即再现幅度的延伸方向之间的方向，上述的两个面均 包含在所述工具切取所述被削部件的切削截面、即与所述工具的切削方向垂直的切削 截面中。

（35）根据（33）或（34）所述的工具轨迹生成方法，在所述决定加工条件的步 骤中还包括加工用送进方向选择部，该加工用送进方向选择部对于不能在所述颤振稳 定送进方向上进行加工的部位，选择与所述颤振稳定送进方向不同的方向的加工用送 进方向，根据所述颤振稳定送进方向和所述加工用送进方向决定加工条件。

（36）根据（19）～（35）中任意一项所述的工具轨迹生成方法，在所述决定加 工条件的步骤中还包括送进量选择部，该送进量选择部选择被允许的送进量的上限 值，作为相对于所述被削部件的所述工具的送进量或者相对于所述工具的所述被削部 件的送进量，所述加工条件决定部根据由所述送进量选择部选择的送进量决定加工条 件。

（37）一种工具轨迹生成程序，用于计算在使用工具来加工被削部件的工作机械 装置中使用的工具轨迹，其特征在于，该工具轨迹生成程序包括以下步骤：计算对颤 振的增减产生影响的值即颤振增减影响值，该颤振是在由所述工具、所述被削部件和 所述工作机械装置构成的构造物中产生的；根据计算出的颤振增减影响值决定加工条 件；根据所决定的加工条件计算工具轨迹。

根据这种程序，加工条件是根据颤振增减影响值而决定的，并计算出工具轨迹。 因此，避免了加工效率由于颤振的影响而下降的情况，因而能够提高机械加工的加工 效率，能够计算出加工效率较高的工具轨迹。

具体实施方式

下面，对用于实施本发明的实施方式进行详细说明。图1是示出应用了本发明的 第1实施方式的工具轨迹生成装置2、与和工具轨迹生成装置2相关联的装置之间的 关系的概要图。在图1中，工具轨迹生成装置2将由CAD（Computer Aided Design： 计算机辅助设计）装置4设计的部件等的形状的3D数据和坯料的形状数据作为输入， 计算工具轨迹（Tool Path）、送进速度、转速等。另外，转速、切入量、送进量及工 具形状也可以不由工具轨迹生成装置2决定，而由用户以对话形式进行决定。由工具 轨迹生成装置2计算的工具轨迹等信息，被输入到NC（Numerical Control：数字控 制）程序生成装置6中，根据所输入的信息生成NC程序。NC程序生成装置6利用 工具轨迹等信息生成能够用作各个工作机械装置的控制程序的NC程序，NC程序生 成装置6也被称为主机处理器，有时也包含在工具轨迹生成装置2内。工作机械装置 8是根据由NC程序生成装置6生成的NC程序，利用工具对被削部件进行机械加工 的装置，安装了加工工具，并且具备用于安装被削部件的工作台或者主轴。并且，工 具轨迹生成装置2具有：进行各种处理的CPU 10、显示各种信息的显示装置12、由 用户进行加工条件等的输入的输入装置14、存储各种程序等的ROM 16、暂时存储各 种大小等的RAM 18、存储所决定的加工条件和工具轨迹等的存储装置（HDD）20、 以及与外部的装置进行信息的传递的输入输出接口22，这些构成要素通过总线24相 连接。

另外，在本实施方式以及后述的各个实施方式中，作为本发明的应用示例，说明 了决定进行球头立铣加工时的加工条件的示例，但本发明也能够应用于其它加工方 法。并且，在各个实施方式中，为了说明实施方式，也存在使用球头立铣加工以外的 加工方法进行说明的情况，但该说明不仅能够适用于已进行说明的加工方法，也能够 适用于其它加工方法。

下面，对第1实施方式的工具轨迹生成装置2进行详细说明。图2是示出由工具 轨迹生成装置2的CPU 10执行处理的处理部26的结构的概要图，处理部26具有输 入部28、加工条件决定部30、工具轨迹（Tool Path）等计算部32和输出部34。输入 部28用于向工具轨迹生成装置2输入如下信息：从CAD装置4输出的3D数据、由 工具轨迹生成装置2的操作者确定的加工条件（切入量（与被削部件的加工面垂直的 方向的切入量）、送进量、周期进给量、转速、工具的形状、工具的刃数、工具的半 径等、包括工具和被削部件的工作机械装置8的振动特性、被削部件的比切削阻力（被 削部件对某个工具的比切削阻力））、所估计出的颤振的振动方向、或者表示振动特性 不明的信息、表示被削部件的比切削阻力不明的信息、表示颤振的方向不明的信息等。 另外，在本实施方式以及后述的各个实施方式中，切入量d和周期进给量p能够由操 作者指定预定的范围进行输入、或者指定它们的乘积d*p（与加工效率成比例的值） 的上限或范围进行输入、或者不指定该范围而是根据经验或者要求精度等通过分析而 自动决定，例如在指定预定的范围进行输入的情况下，切入量d的范围被指定为d1～ d2，周期进给量的范围被指定为p1～p2。尤其是进行球头立铣加工时的周期进给量 的范围，由于对精加工面的质量产生影响，因而选定确保加工面的质量、且不明显降 低加工效率的范围。另外，包括工具和被削部件的工作机械装置8的振动特性可以采 用实际测定出的振动特性，也可以通过模拟来求出振动特性，还可以从已有的振动特 性中选择被认为与此次的工作机械装置8的振动特性接近的振动特性，由此进行确 定。同样，关于比切削阻力，可以进行实际测定、或者通过模拟来求出、或者从已有 的比切削阻力中进行选择来确定。

加工条件决定部30根据由输入部输入的信息（包括一部分加工条件），考虑颤振 来决定基本加工条件。另外，关于由加工条件决定部30决定的基本加工条件，有时 在被削部件的出入口或角落部位、开孔部位等被变更为该决定的加工条件以外的加工 条件进行加工，有时也变更送进方向进行加工。由加工条件决定部30决定的加工条 件被输出给工具轨迹等计算部32，计算工具轨迹、工具的转速、以及必要时工具相 对于被削部件的角度等。由工具轨迹等计算部32计算出的数据被发送给输出部34， 并作为被输入到NC程序生成装置6的数据从工具轨迹生成装置2输出。

下面，对本实施方式的加工条件决定部30的加工条件决定方法进行说明，在此 之前，使用图3和图4进行根据工具轨迹生成装置2的输出进行机械加工的工作机械 装置8的加工系统的说明。图3是将工作机械装置8的机械加工部（作为一例示出了 球头立铣加工）放大的示意图，图3（a）是从与被削部件22的加工面垂直的方向（w 方向）观察的图，（b）是从球头立铣刀20的轴向（z方向）观察的xy平面的剖视图， （c）是在与被削部件22的加工面平行的面内沿周期进给的方向（v方向）观察的图， （d）是在与被削部件22的加工面平行的面内沿切削送进方向（u方向）观察的图。 另外，图4是示出伴随有振动的加工系统的框图。

在图3中，将球头立铣刀20的轴向定义为z方向，将与z方向垂直而且相互垂 直的方向定义为x方向和y方向。并且，将相对于被削部件22的球头立铣刀20的送 进方向（切削送进方向）定义为u方向，将相对于被削部件22的球头立铣刀20的周 期进给方向定义为v方向，将与被削部件22的加工面垂直的方向定义为w方向。另 外，图3中的实线侧的轨迹表示一刃周期前的振动，虚线侧的轨迹表示当前的振动。

另外，对于在图3中定义的球头立铣刀20，在球头立铣刀20与被削部件22之 间产生颤振，球头立铣刀20由于颤振而在x方向、y方向和z方向上产生位移，这 种情况时的加工系统如图4所示。另外，在本实施方式中，说明了球头立铣刀20由 于颤振而产生位移的情况，但由于颤振的位移是球头立铣刀20与被削部件22之间的 相对位移，因而在被削部件22产生位移时，完全可以进行相同的解释。

在图4中，再现位移（当前的振动位移与一刃周期前的振动位移之差，其引发切 取厚度的变动）（Δx、Δy、Δz），通过与加工工艺增益相乘而成为动态切削力即切削 力的变动量（fx、fy、fz）。如果将动态切削力（fx、fy、fz）乘以振动特性（依从性 传递函数），则得到当前的振动位移，从该值中减去该相乘结果中伴随有时间延迟（一 刃周期的延迟）的值即一刃周期前的振动位移，作为其差值，再次产生再现位移（Δx1、 Δy1、Δz1）（参照图3（b））。将该（Δx1、Δy1、Δz1）和（Δx、Δy、Δz）进行比较， 在相等的情况下，意味着通过闭循环后的振动不成长也不衰减，该情况下能够处于颤 振稳定临界。由于此时的环路传递函数为1，因而将该状态表述为增益余量g_m是0dB。 另一方面，在（Δx1、Δy1、Δz1）为（Δx、Δy、Δz）的1/g_m倍（即，（Δx1、Δy1、Δz1） ＝（1/g_m）×（Δx、Δy、Δz））、g_m＞1的情况下，环路传递函数小于1，因而不产生颤 振，即使是由于某种契机而产生了振动，也是该振动通过闭循环而衰减的状态。在此， 将该状态表述为增益余量大于0dB。并且，在g_m＜1的情况下，环路传递函数超过1， 因而是振动增大的状态，将该状态表述为增益余量小于0dB。另外，为了求出加工系 统的增益余量的值，需要被削部件22的比切削阻力、以及包括工具和被削部件的工 作机械装置8的振动特性（图4中的矩阵G），比切削阻力和振动特性能够通过工具 轨迹生成装置2的输入部进行输入。并且，在后述的实施方式中，在比切削阻力和振 动特性不明（不能确定出、不能估计出）的情况下，可以求出颤振不增长的可能性比 较大的加工条件，而不需求出加工系统的增益余量的值。

使用图5对颤振稳定临界进行说明。图5中的下段是示出横轴为球头立铣刀20 的转速n（每1分钟的转速）、纵轴为切入量d（mm）和颤振稳定临界（图5中的predicted  stability limit）的曲线，是使用包括工具和被削部件的工作机械装置8的振动特性以 及被削部件22的比切削阻力通过分析而求出的。另外，切入量d是指与被削部件22 的加工面垂直的方向的切入量。在图5中，用实线示出的曲线表示颤振稳定临界、即 加工系统的增益余量为0dB时的转速n与切入量d之间的关系，在切入量d小于加 工系统的增益余量为0dB时的实线所示的切入量的情况下（图5中例如○标记示出的 情况），加工系统的增益余量大于0dB，不产生颤振。例如，如图5中的右上侧曲线 所示，在转速n为8220min-1、切入量d为9mm的情况下，不会达到颤振稳定临界， 不产生振动。另外，在切入量d大于加工系统的增益余量为0dB时的实线所示的切 入量的情况下（图5中例如×或者*标记示出的情况），示出了加工系统的增益余量小 于0dB，并且产生颤振。例如，如图5中的左上侧曲线所示，在转速n为6240min^-1、 切入量d为3mm的情况下，将超过颤振稳定临界，并产生595Hz的颤振。

（第1实施方式：根据切削幅度或者再现幅度来决定加工条件）

下面，使用图6说明本发明的第1实施方式的工具轨迹生成装置2的加工条件决 定部30的加工条件决定方法。图6是用于说明第1实施方式的加工条件决定方法的 流程图。另外，在第1实施方式中，作为一例，包括工具和被削部件的工作机械装置 8的振动特性不明，在工作机械装置8产生的颤振的振动方向也不明。另外，假定被 削部件对工具的比切削阻力的大小及方向也不明。

在图6中，在步骤100（下面简称为S100。这同样适用于后面的步骤），由操作 者通过输入部28输入表示包括工具和被削部件的工作机械装置8的振动特性不明的 信息、表示在工作机械装置8产生的颤振的方向不明的信息、表示被削部件对工具的 比切削阻力的大小及方向不明的信息、以及后述的切削幅度或者再现幅度的允许值。 另外，关于送进量（在车削中指每一圈的送进量，在球头立铣加工中指每一圈或者每 一刃的送进量，在刨削和/或定型刨削中指每一路径的送进量）的范围（或者送进量 的上限），可以通过输入部28输入，也可以是工具轨迹生成装置2预先存储送进量的 范围。然后，在S110，选择被允许的最大的送进量作为送进量。被允许的最大的送 进量，是指考虑了被削部件的精加工面粗糙度和工具强度而选择的最大的送进量。在 此，对在S110选择最大的送进量作为加工条件的理由说明如下。

在第1实施方式的工具轨迹生成装置2中，在决定加工条件时，包括工具和被削 部件的工作机械装置8的振动特性、在工作机械装置8产生的颤振的方向、以及被削 部件对工具的比切削阻力的大小及方向都不明了。这样，在不清楚颤振的方向的情况 下，将颤振的方向假定为在产生了振动时振动增大最大的方向，由此来评价颤振的稳 定性。在此，将颤振增长最大的方向设为切取厚度方向（参照图7）。图7是用于说 明使用R车刀作为车削工具时的切削状态的示意图，切削截面的虚线部分表示当前 的切削刃进行切削即将新生成的面，切削截面的实线部分表示主要由前次的切削刃进 行切削而生成的面。

如图7所示，切取厚度方向是指使切削截面积（沿切削方向观察时工具对被削部 件的去除面积）变化最大的振动的方向，是与工具的切削刃的棱线方向和切削方向双 方垂直的方向。例如，对于如车削用的R车刀那样的曲线切削刃，切削刃的棱线方 向能够近似为将参与切削的部分的两端连接的方向（近似于平均方向）。另外，对于 诸如球头立铣加工那样参与切削的部分以较短周期变化的情况，其切取厚度方向能够 近似为在时间上对各个瞬间的切取厚度方向进行平均得到的方向。在这样设定切取厚 度方向的情况下，由于当前的振动而增减的切削截面积、与在切取截面中当前的切削 刃参与的部分（图7中的虚线部分）的沿振动方向观察时的幅度和振动位移近似成比 例。在此，将在切削截面中当前的切削刃参与的部分的幅度称为切削幅度。该切削幅 度是指在与切削方向垂直的面内观察在切削截面中当前的切削刃参与的部分时的幅 度，不是工具（R车刀）的前角面上的幅度。切削幅度的大小是对切削截面积产生影 响的值，因此切削幅度的大小可以是对颤振的增减产生影响的值的一例。因此，在后 述的S120，考虑切削幅度的大小来决定加工条件。

并且，由于前一个（如果工具是单刃则指前一圈，如果工具是多刃则指前一刃， 而对于定型刨削和刨削则指前一路径）切削刃的振动而增减的切削截面积，与在切削 截面中前一个切削刃参与的部分的沿振动方向观察时的幅度和振动位移近似成比例。 在此，将在切削截面中前一个切削刃参与的部分的幅度称为再现幅度。通常，再现幅 度略微小于切削幅度，往往将沿振动方向观察时两者的大小比表示为重复率μ（沿振 动方向观察的再现幅度＝重复率*沿振动方向观察的切削幅度）。如上所述，再现幅度 将大大影响到基于再现效果的切削截面积的增减，因此认为再现幅度增大时容易产生 颤振。即，车削加工时的送进量（每一圈的量）、球头立铣加工时的送进量（每一刃 的量）、定型刨削和刨削时的送进量（每一路径的量）越小，不是精加工面粗糙度越 小，而是再现幅度却越大，容易产生颤振。因此，为了抑制颤振的产生，需要选择使 再现幅度变小的送进量，为此在第1实施方式中，在S110，选择被允许的最大的送 进量作为加工条件。并且，在送进量较小的条件下，由于对通过前次的切削而加工固 化的层进行切削的比率增多、或刀尖的圆弧相对最大，因而产生比切削阻力增大的大 小效应。已知因此而动态切削力增大，且容易产生颤振。也是为了避免这种不良影响， 而选择被允许的最大的送进量。另外，关于送进量，如果其值或者范围是由操作者输 入的，或者是利用对工具和工作机械装置8的耐负荷、精加工面粗糙度等进行优化的 系统来指定其值或者范围，则选择所指定的最大值。

然后，在S120，对于各个加工部位，计算达到最大加工效率的切入量d、周期进 给量p、工具姿势的组合。在此，在操作者通过输入部28来指定范围d1～d2和范围 p1～p2的情况下，考虑到在该范围内的颤振的稳定性，在S120，计算在使用通过S110 而选择的送进量时达到最大加工效率的切入量d和周期进给量p、此时的工具姿势。 另外，在计算所计算出的切入量d、周期进给量p和工具姿势时，也可以对使用通过 S110而选择的送进量时的最大负荷（切削力）进行分析，计算达到不引发工具缺损 的最大允许值以下的切入量d、周期进给量p和工具姿势。并且，根据切入量d和周 期进给量p而计算出的切削幅度，被视为不超过在S100输入的切削幅度的允许值的 切削幅度。即，如上所述，切削幅度的大小是对颤振的增减产生影响的值，因而根据 切入量d和周期进给量p计算切削幅度的大小，并决定使计算出的切削幅度不超过在 S100输入的切削幅度的允许值的切入量d和周期进给量p等。根据这样决定的送进 量、切入量d、周期进给量p和工具姿势等，在工具轨迹等计算部32中计算出工具 轨迹等，并通过输出部34输出到外部。

因此，本发明的第1实施方式的工具轨迹生成装置2选择被允许的最大的送进量 作为加工条件，并考虑切削幅度的大小来决定切入量d和周期进给量p，根据它们的 值计算出工具轨迹等，因而能够计算出抑制了颤振的产生的、加工效率较高的工具轨 迹。并且，在本实施方式中，由于不需要确定包括工具和被削部件的工作机械装置8 的振动特性、颤振的方向、比切削阻力的大小及方向，因而也具有缩短用于确定振动 特性等的工时的效果。另外，在本第1实施方式中，说明了包括工具和被削部件的工 作机械装置8的振动特性、颤振的方向、比切削阻力的大小及方向均未被确定时的加 工条件决定方法，但是在包括工具和被削部件的工作机械装置8的振动特性以及颤振 的方向不明，但确定出了比切削阻力的大小及方向的情况下，也能够采用与第1实施 方式相同的加工条件决定方法。因为在这种情况下，即使是确定出比切削阻力的方向， 在未确定颤振的方向时，也很难决定用于抑制颤振的增长的加工条件。并且，在如同 后述的实施方式那样确定出振动特性、颤振的方向、比切削阻力的大小及方向中至少 一项的情况下，也能够采用第1实施方式的加工条件决定方法。另外，在本实施方式 的工具轨迹生成装置2中，在S110选择最大的送进量的部分构成送进量选择部，在 S120计算切削幅度的部分构成影响值计算部，切削幅度构成颤振增减影响值。

另外，在第1实施方式中，在S100由操作者输入切削幅度的允许值，但也可以 是，在确定切削幅度的允许值时，由操作者考虑切削幅度越大时越容易产生颤振的情 况来确定允许值。并且，也能够利用下述的方法来确定切削幅度的允许值。在由操作 者将被削部件的硬度（与抗压强度大致相同，且能够近似为抗剪强度的2倍左右）确 定为1000MPa、将依从性传递函数的最大值确定为1μm/N的情况下，通过将抗剪强 度设为500MPa、将摩擦系数设为1/√3（约0.577，能够近似为最常规的值）、将前角 设为0度，并利用剪断模型和最小能量原理，能够估计出容易使颤振增长的切取厚度 方向的比切削阻力Kt为1000MPa。然后，在设切削幅度为Bm的情况下，加工工艺 增益的值达到1000*B（MN/n），忽视时间延迟项，则一圈传递函数的值（近似目标 值）为1000*B*1＝1000*B。因此，在切削幅度为0.001m时，一圈传递函数的值为1， 增益余量为0dB。因此，切削幅度的允许值为0.001m以下的值。通过利用这样计算 出的切削幅度的允许值，能够决定用于抑制颤振的增长的加工条件。在确定出了依从 性传递函数的最大负实部（绝对值最大的负的值）Grm的情况下，也可以代入到广为 公知的公式B＝-1/（2*Kt*Grm）中求出无条件稳定临界切削幅度B。例如，在Kt ＝1000MPa、Grm＝－0.5μm/N的情况下，B＝－1/（－2*1000*0.5）＝0.001m。

另外，在上述的第1实施方式中，计算在切削幅度的大小不超过允许值的范围内 达到最大加工效率的工具轨迹，因而在被削部件的角部等、切削幅度容易增大而使得 相对于颤振的加工系统稳定性下降的部分中，生成适合于确保切削幅度为允许值以下 的多个轨迹，并计算出工具轨迹。另外，也可以使用再现幅度取代切削幅度，来决定 在再现幅度不超过允许值的范围内提高加工效率的加工条件，并计算出工具轨迹。这 是因为在实际应用中成为问题的颤振往往是起因于再现效果的再现型振动，即使在前 次的切削中产生了振动，在再现幅度较小的情况下，当前的切削截面积的变化（再现 效果）也比较小，因而产生使颤振增长的动态切削力（切削力的变动量）的情况比较 少。

（第2实施方式：根据颤振增长幅度来决定加工条件）

下面，使用图8说明本发明的第2实施方式的工具轨迹生成装置2的加工条件决 定部30的加工条件决定方法。图8是用于说明第2实施方式的加工条件决定方法的 流程图。在第2实施方式中，通过设定后述的颤振增长幅度这种参数，并选择使颤振 的方向成为能够抑制颤振的增长的方向的送进方向，能够实现较大的切削幅度或者再 现幅度时的高效率加工。另外，在第2实施方式中，作为一例，假定包括工具和被削 部件的工作机械装置8的振动特性以及比切削阻力的大小和方向不明、但判明了颤振 的振动方向的情况。

在图8中，在S200，由操作者输入表示包括工具和被削部件的工作机械装置8 的振动特性不明的信息、表示已确定出或者估计出在工作机械装置8产生的颤振的方 向（及其振动方向）的信息、以及表示被削部件对工具的比切削阻力的大小和方向不 明的信息。并且，在S200也输入在S240使用的颤振增长幅度的允许值。然后，在 S210，从被指定了范围的送进量中选择达到最大值的送进量。在此，关于送进量，可 以由操作者输入其值或者范围，也可以利用对工具和工作机械装置8的耐负荷、精加 工面粗糙度等进行优化的系统来指定其值或者范围。然后，在S220，考虑根据经验 而得知的值或操作者的输入值等，暂时决定切入量d、周期进给量p、以及利用多轴 工作机械进行球头立铣加工时的工具姿势。该切入量d等是由于在后述的S230决定 送进方向时需要而暂时决定的。然后，在S230，暂时决定出相对于被削部件的工具 的送进方向。在此，对S230的送进方向的决定方法进行说明。

在第2实施方式的工具轨迹生成装置2中，在决定加工条件时已判明颤振的方向。 因此，在第2实施方式中，通过以使颤振的方向包含于特定的面中的方式、或者以使 颤振的方向与特定的面形成的角度减小的方式来确定送进方向，抑制颤振的增长。其 中，所述特定的面是指下述两个面中的任意一个面。第一个特定的面是包括切削幅度 的方向和切削方向这两个方向的面。因为即使是在与包括切削幅度的方向和切削方向 这两个方向的面平行的方向上产生了振动，切削截面积的变化也比较小，产生使颤振 增长的动态切削力（切削力的变动量）的情况比较少（参照后述的图9）。另外，切 削幅度的方向是指前述的切削幅度的延伸方向，是在切削截面（与切削方向垂直的面） 中将当前的切削刃参与的部分的两端连接的方向。在诸如球头立铣加工那样切削幅度 的方向和切削方向以较短的周期变动的情况下，能够根据切削幅度的方向和切削方向 的平均值近似地确定上述面。另外，第二个特定的面是指与合成切削力的方向垂直的 面。合成切削力是指将在加工时工具施加给被削部件的各个方向的分力（通常区分称 作切削方向的主分力、切入方向的背分力、送进方向的送进分力）进行合成得到的力， 这是因为如果颤振的方向是与垂直于合成切削力方向的面平行的方向，则合成切削力 的朝向颤振方向的力的分量为零，不会增长颤振（参照后述的图11）。并且，同样地 在合成切削力的方向变动的情况下，能够根据合成切削力向量的平均值近似地确定上 述面。另外，也可以使用再现幅度的方向取代切削幅度的方向，将上述特定的面的第 一个面设为包括再现幅度的方向和切削方向这两个方向的面，或者设为包括切削幅度 的方向与再现幅度的方向之间的方向和切削方向这两个方向的面。这是因为在实际应 用中成为问题的颤振往往是起因于再现效果的再现型振动，即使在前次的切削中在与 包括再现幅度的方向和切削方向的面平行的方向上产生了振动，起因于前次切削时的 振动的当前的切削截面积的变化（再现效果）也比较小，因而产生使颤振增长的动态 切削力（切削力的变动量）的情况比较少。由于切削幅度的方向和再现幅度的方向通 常是接近的方向，因而在将包括它们之间的方向和切削方向的面设为特定的面的情况 下，包括切削幅度的方向和切削方向的面与颤振的方向形成的角度比较小，因而即使 在当前的切削中在颤振的方向上产生了振动，切削截面积的变化也比较小，进而包括 再现幅度的方向和切削方向的面与颤振的方向形成的角度比较小，因而即使是在前次 的切削中在颤振的方向上产生了振动，当前的切削截面积的变化也比较小，因而再现 型的颤振难以增长。

在如上所述定义了特定的面的情况下，将包括切削幅度（再现幅度）的方向和切 削方向的面与颤振的方向形成的角度设为θ₁，将垂直于合成切削力的方向的面与颤振 的方向形成的角度设为θ₂，将切削幅度（再现幅度）设为B，并设定参数B*sinθ₁*sinθ₂。 其值是对颤振的增减产生影响的值，由于是表示颤振的增长程度，因而将该参数称为 颤振增长幅度。该颤振增长幅度的大小越小，加工工艺增益越小，颤振稳定性（加工 系统的增益余量）越高。因此，通过以使颤振的方向包含在特定的面中的方式来决定 送进方向，能够使颤振增长幅度为零，并抑制颤振的增长。并且，通过以使颤振的方 向位于两个特定的面之间的方式来决定送进方向，能够使颤振增长幅度比较小，并抑 制颤振的增长。另外，切削幅度B是根据在S220暂时确定的切入量d而决定的。因 此，在S230，计算出使颤振增长幅度减小的基本送进方向（颤振稳定送进方向）。另 外，如上所述，基本送进方向是减小颤振增长幅度的方向，因而送进方向不限于一个 方向，可以计算出多个方向作为基本送进方向。并且，在该基本送进方向中的任意一 个方向适合于每个加工部位的情况下，暂时将该方向确定为送进方向，在哪个送进方 向也不适合的情况下，或者在诸如圆弧送进那样送进方向变化的情况下（尤其是在计 算精加工的工具轨迹的情况下，由于是精加工面性状优先，因而往往从沿着加工面的 路径中选择送进方向），暂时将与基本送进方向接近（颤振增长幅度较小）的方向确 定为送进方向（也可以是诸如圆弧或螺旋那样变化的送进方向）。在此，在求出多个 基本送进方向的情况下，为了从中选择适合的方向，可以将与产品的最终形状的表面 形成的角度（在形成的角度有多个时取最大值或平均值）较小、或者包括加工时的返 回动作在内的整体加工时间或轨迹距离较短作为评价基准。并且，各个加工部位通常 面方位是不同的，但对于具有相同的面方位的加工部位，能够采用相同的送进方向。 另外，在第2实施方式中，是以合成切削力不明（合成切削力能够根据比切削阻力的 大小及方向而求出）为前提进行说明的，因而在后述的S250所决定的送进方向中， 可以认为包括切削幅度的方向和切削方向这两个方向的面与颤振的方向形成的角度 比较小，利用B*sinθ₁表示颤振增长幅度。

然后，在S240，使用在S210所选择的送进量、在S220暂时确定的切入量d等、 以及在S230暂时确定的送进方向，对于每个加工部位计算颤振增长幅度，并判定所 计算出的颤振增长幅度是否为在S200输入的颤振增长幅度的允许值以下。在S240， 对于被判定为所计算出的颤振增长幅度不在允许值以下的加工部位（S240：否），进 入到S220，暂时确定新的切入量d等（例如，为了提高加工效率，在可行性范围内 从较大的切入量开始逐渐探寻到较小的切入量。在该步骤中，例如能够取需要排除的 深度的整数分之一），在S230再次暂时确定送进方向。另一方面，在S240，在判定 为针对所有加工部位所计算出的颤振增长幅度在允许值以下的情况下（S240：是）， 进入到S250。然后，在S250，对于每个加工部位，决定送进量、送进方向、切入量 d、周期进给量p以及工具姿势等加工条件。另外，如后面所述，在S250不计算诸如 产品的角部等、不能按照固定的加工条件进行加工的特定加工位置的加工条件。如上 述的圆弧送进那样，在送进方向变化的情况下，也可以作为该特定的加工位置进行处 理。

然后，在S260，在颤振增长幅度不超过允许值的范围内，计算产品的角部等加 工位置的加工条件。在不能按照在S220暂时确定的条件和在S230决定的送进方向进 行加工、而导致加工条件或者送进方向发生变化的加工位置，例如在送进开始的加工 位置或送进结束的加工位置或者角部的加工位置，作为与S250不同的加工条件，例 如以发生变化的条件中稳定性最低的加工位置为基准计算切入量等条件，并选择加工 送进方向。在这种情况下，由于需要抑制颤振的发生，因而在S260考虑颤振增长幅 度的允许值，计算使颤振增长幅度的值不超过允许值的加工条件。例如，可以考虑分 为数次缓慢增加切入量进行加工的加工条件、以大于工具的刀尖半径的圆弧一点一点 地切入的加工条件等。无论哪种加工条件都是颤振增长幅度不超过允许值的加工条 件。这样在S250和S260决定的加工条件被输入到工具轨迹等计算部32。在工具轨 迹等计算部32中计算工具轨迹等，并通过输出部34输出到外部。另外，在此说明了 对于所有加工部位决定加工条件和送进方向，然后计算工具轨迹的情况，然而也可以 在计算各个加工部位的工具轨迹的过程中决定加工条件和送进方向。

在此，对根据第2实施方式计算出的工具轨迹的示例说明如下。另外，第2实施 方式是有关球头立铣加工的实施方式，下面示出的工具轨迹的示例是镗削加工的工具 轨迹。图9是用于说明在进行镗削加工（boring）时对被削部件的工具轨迹以及工具 与被削部件的加工部分（切削截面）的位置关系的示意图，图9（a）是示出过去的 工具轨迹的图，图9（b）是示出过去的工具轨迹中的工具与被削部件的加工部分的 位置关系的图，图9（c）是示出根据第2实施方式计算出的工具轨迹中的工具与被 削部件的加工部分的位置关系的图，图9（d）是应用第2实施方式计算出的工具轨 迹。另外，该示例中的颤振产生于工具侧，颤振的方向是如图9（a）所示的图中的 上下方向。

如图9所示，在对虚线的外周侧进行镗削加工的情况下，常规的镗削工具在旋转 主轴的轴向长长地凸出，因而认为容易在与旋转轴方向垂直的两个方向上以较低的刚 性进行振动。因此，操作者将与轴向（通常在车床中指z方向）垂直的两个方向即切 削方向（通常在车床中指y方向）和切入方向（通常在车床中指x方向）估计为颤振 的方向，并输入工具轨迹生成装置2。过去的工具轨迹生成装置计算出的工具轨迹如 图9（a）所示将基本送进方向设为z方向或者x方向，因而如图9（b）所示，沿振 动方向观察的切削幅度（再现幅度）具有某种程度的值，颤振方向（此时是两个方向， 因而也可以说是颤振面）与包括切削幅度的延伸方向和切削方向这两个方向的面不是 平行状态。与此相对，在本实施方式中，通过将送进方向设为如图9（c）所示的方 向，能够尽可能地减小沿振动方向观察的切削幅度（再现幅度）的值，即通过使颤振 的方向与切削幅度的延伸方向一致，能够使颤振的方向与包括切削幅度的延伸方向和 切削方向这两个方向的面成为平行状态。因此，即使是工具在颤振方向上进行振动时， 切削截面积的变化也比较小，能够减少使颤振增长的动态切削力的产生。另外，在图 9（c）中示出了两个送进方向，但无论是哪个送进方向，均使颤振方向与包括切削幅 度的延伸方向和切削方向这两个方向的面平行的方向一致，因而能够以使包括返回动 作在内的整体加工时间和轨迹距离缩短的方式来决定选择哪个送进方向。图9（d） 是选择了图9（c）的左侧的图中的送进方向时的工具轨迹。

因此，本发明的第2实施方式的工具轨迹生成装置2对于加工条件是选择送进量， 并根据送进量决定切入量d等，根据它们的值计算出工具轨迹等，因而能够计算出抑 制了颤振的产生的、加工效率比较高的工具轨迹。另外，在本第2实施方式中，说明 了在确定出了颤振方向，但是包括工具和被削部件的工作机械装置8的振动特性以及 比切削阻力的大小及方向均未确定的情况下的加工条件决定方法，然而在除颤振方向 外还确定出振动特性、但没有确定比切削阻力的大小及方向的情况下，也能够采用与 第2实施方式相同的加工条件决定方法。与考虑颤振方向和振动特性这两个方面来计 算工具轨迹的方法相比，第2实施方式的加工条件决定方法是更简便的方法，因而能 够容易计算出工具轨迹。并且，在除颤振方向外还确定出比切削阻力的大小及方向的 情况下，当然也能够适用本实施方式。另外，在本实施方式的工具轨迹生成装置2 中，在S210选择最大的送进量的部分构成送进量选择部，在S230决定基本送进方向 的部分构成稳定送进方向决定部，在S240计算颤振增长幅度的部分构成影响值计算 部，颤振增长幅度构成颤振影响值，在S260选择加工送进方向的部分构成加工送进 方向选择部。

另外，在颤振方向以及比切削阻力的大小及方向均未确定、但确定出包括工具和 被削部件的工作机械装置8的振动特性的情况下，也能够采用与第2实施方式相同的 加工条件决定方法。在这种情况下，虽然没有确定出颤振方向，但是能够从工作机械 装置8的振动特性即传递函数（加工部位的工具或者被削部件的依从性传递函数）矩 阵中抽取振动方向，将所抽取的振动方向视为颤振方向来决定送进方向。关于该方法 说明如下。

首先，作为传递函数矩阵，考虑如下的矩阵。

[数式1]

$\left(\begin{array}{ccc}\mathrm{Gxx}\left(s\right)& \mathrm{Gxy}\left(s\right)& \mathrm{Gxz}\left(s\right)\\ \mathrm{Gyx}\left(s\right)& \mathrm{Gyy}\left(s\right)& \mathrm{Gyz}\left(s\right)\\ \mathrm{Gzx}\left(s\right)& \mathrm{Gzy}\left(s\right)& \mathrm{Gzz}\left(s\right)\end{array}\right)$

该传递函数矩阵中的各个成分例如G_xz（s）表示相对于z方向的施振力，产生了 何种程度、何种频率、何种相位延迟的x方向的振动。另外，s表示拉普拉斯算子。 在如上所述赋予了刚性有可能较低（传递函数较高）的所有方向的传递函数的情况下， 例如按照各个频率进行该矩阵的固有值分析，并求出固有向量和固有值。固有向量表 示该振动模式的方向（基准坐标），固有值表示该基准振动的依从性。关于求出该固 有向量和固有值的方法说明如下。

当在最容易振动的方向上对包括工具和被削部件的工作机械装置施振的情况下， 工作机械装置在最容易振动的方向上进行振动，但是在偏离了最容易振动的方向的方 向上施振时，工作机械装置不在施振的方向上进行振动，振动方向偏离了最容易振动 的方向。因此，在设位移向量为X、传递函数矩阵为G、施振力向量为F，而且关系 X＝G*F成立时，在X达到F的标量倍（λ倍）时即满足λ*F＝G*F时的非零向量的 向量F中的一个向量成为最容易振动的方向上的施振力。对该式进行求解，得到λ是 固有值（依从性）、F是固有向量。在对所有频率全部求出固有值及固有向量（在上 述三维矩阵中是三个）后，能够将其中固有值（依从性）达到最大时的固有向量估计 为颤振的方向。另外，固有向量表示振动模式的方向，固有向量的大小没有意义。

在上述的求出振动方向的方法中，作为依从性最大的情况，能够采用利用复数表 示的依从性的大小达到最大的情况（共振频率），该方法中的依从性主要与模式耦合 型的自励颤振的容易产生程度成比例。另一方面，也能够将依从性的实部的最小值（最 大负实部）的绝对值为最大时的方向估计为振动方向，该方法中的依从性主要与再现 型的自励颤振的容易产生程度成比例。因此，在估计振动方向时，关于如何评价依从 性的值能够根据加工方法来变更。例如，可知车削是再现型，铣削往往是两种类型混 合存在。因此，在没有确定出颤振的方向的情况下，能够根据工作机械装置8的振动 特性来抽取颤振的方向，并决定加工时的送进方向。

另外，作为确定或者估计颤振的方向的方法有以下所述的方法。例如，操作者观 察工具及其固定工具（tooling）、被削部件及其固定工具（卡盘和夹具）、工作机械（细 长的主轴部、凸轮部、支柱部等），根据操作者的经验和感觉将容易振动的方向确定 或者估计为颤振方向。另外，在确定或者估计为被削部件容易振动的情况下，由于存 在振动方向根据加工部位而变化的情况，需要对想要考虑颤振的所有加工部位输入振 动的方向。并且，如果对于被认为动态刚性最低的构造提供CAD数据等的形状数据 （优选也提供材料数据），则能够例如通过有限元法分析来预测共振模式，并预测出 振动的方向。另外，在确定或者估计颤振的方向时，在包括旋转控制轴的多轴工作机 械中，也需要输入被估计为产生这种颤振的构造位于轴结构中的哪个位置。例如，在 xyz的三轴并行控制的工作机械中，仅仅确定或者估计颤振的方向即可，但是在包括 旋转控制轴的四轴、五轴等多轴工作机械中，在使被削部件相对于工具而相对倾斜时， 也需要颤振方向是相对于被削部件固定的方向还是相对于工具固定的方向这样的信 息。

（第3实施方式：根据颤振增长幅度和合成切削力来决定加工条件）

下面，使用图10说明本发明的第3实施方式的工具轨迹生成装置2的加工条件 决定部30的加工条件决定方向。图10是用于说明第3实施方式的加工条件决定方法 的流程图。第3实施方式根据上述的颤振增长幅度决定送进方向，以使颤振的方向成 为能够抑制颤振增长的方向。另外，在第3实施方式中，作为一例，假定包括工具和 被削部件的工作机械装置8的振动特性不明、但判明了颤振的方向以及比切削阻力的 方向（与合成切削力的方向位于一条直线上）的情况。

在图10中，在S300，由操作者输入表示包括工具和被削部件的工作机械装置8 的振动特性不明的信息、表示确定或者估计出了在工作机械装置8产生的颤振的方向 （以及该振动的方向）的信息、以及表示确定或者估计出了被削部件对工具的比切削 阻力的方向（以及比切削阻力的方向）的信息。另外，在S300也输入在S360使用的 颤振增长幅度的允许值。然后，在S310从被指定了范围的送进量中选择成为最大值 的送进量，并暂时确定为加工条件。然后，在S320考虑根据经验而得知的值和操作 者的输入值等，暂时确定切入量d、周期进给量p、以及利用多轴工作机械进行球头 立铣加工时的工具姿势。该切入量d等是由于在后述的S330决定送进方向时需要而 暂时确定的。然后，在S330暂时确定相对于被削部件的工具的送进方向。在此，对 S330的送进方向的决定方法进行说明。

在第3实施方式的工具轨迹生成装置中，在决定加工条件时已判明颤振的方向和 比切削阻力的方向。因此，在第3实施方式中，计算送进方向，以使颤振的方向成为 与包括切削幅度的方向和切削方向这两个方向的面或者垂直于合成切削力的方向的 面平行的方向、或者使颤振的方向与前述两个面分别形成的角度变小。并且，颤振增 长幅度利用B*sinθ₁*sinθ₂表示。因此，在S330，计算使颤振增长幅度变小的基本送 进方向。另外，如上所述以使颤振增长幅度变小的方式来计算基本送进方向，因而送 进方向不限于一个方向，也可以计算多个方向作为基本送进方向。并且，在该基本送 进方向中的任意一个方向都适合于每个加工部位的情况下，将该方向决定为送进方 向，在哪个方向都不适合的情况下，将与基本送进方向接近的方向决定为送进方向。

然后，在S340，使用在S310所选择的送进量、在S320暂时确定的切入量d等、 以及在S330决定的送进方向，对于每个加工部位计算颤振增长幅度，并判定所计算 出的颤振增长幅度是否为在S300输入的颤振增长幅度的允许值以下。在S340，对于 被判定为所计算出的颤振增长幅度不在允许值以下的加工部位（S340：否），进入到 S320，暂时确定新的切入量d等，在S330再次决定送进方向。另一方面，在S340， 在判定为针对所有加工部位所计算出的颤振增长幅度在允许值以下的情况下（S340： 是），进入到S350。然后，在S350，对于每个加工部位，决定送进量、送进方向、切 入量d、周期进给量p以及工具姿势等加工条件。另外，如后面所述，在S350不计 算产品的角部等特定加工位置的加工条件。

然后，在S360，在颤振增长幅度不超过允许值的范围内，计算产品的角部等加 工位置的加工条件，并选择加工方向。这样在S350和S360决定的加工条件被输入到 工具轨迹等计算部32。在工具轨迹等计算部32中计算工具轨迹等，并通过输出部34 输出到外部。

在此，对应用第3实施方式计算出的工具轨迹的示例说明如下。另外，第3实施 方式是有关球头立铣加工的实施方式，下面示出的工具轨迹的示例是扭转角为零时的 球头立铣加工的工具轨迹。图11是用于说明在进行球头立铣加工时对被削部件的工 具轨迹以及工具与被削部件的加工部分的位置关系的二维示意图，图11（a）是示出 过去的工具轨迹的图，图11（b）是示出过去的工具轨迹中的工具与被削部件的加工 部分的位置关系的图，图11（c）是示出根据第3实施方式计算出的基本送进方向中 的工具与被削部件的加工部分的位置关系的图，图11（d）是示出根据第3实施方式 计算出的基于一个送进方向的工具轨迹的图。另外，该示例中的颤振产生于被削部件， 颤振的方向是如图11（a）所示的图中的上下方向。

在如图11（a）所示的工具轨迹中，如图11（b）所示，工具的基本送进方向是 向量f₁的方向，工具的一刃切削的平均切削方向是向量v₁。并且，平均合成切削力 的方向是向量r₁，切削幅度的方向是与纸面垂直的方向即向量w₁。

如图11所示，在进行二维的球头立铣加工的情况下，过去例如进行单轴的工作 台送进、或者使用与最终形状的面方位一致的工具轨迹进行加工。在图11（a）所示 的过去的工具轨迹生成装置计算出的工具轨迹中，如图11（b）所示，颤振方向与平 均切削方向（向量v₁）不一致，并且颤振方向与平均合成切削力方向（向量r₁）不垂 直。与此相对，在本实施方式的工具轨迹中，通过将送进方向设为在图11（c）的上 侧图示的两个方向，能够使颤振方向与平均切削方向（向量v₁）一致，并使颤振方向 与包括切削幅度的方向和切削方向这两个方向的面成为平行状态。因此，即使是被削 部件在颤振方向上进行振动，切削截面积的变化也比较小，能够减少使颤振增长的动 态切削力的产生。另外，在图11（c）的左上侧示出的图表示工具对被削部件进行上 切式切削的状态，在图11（c）的右上侧示出的图表示工具对被削部件进行下切式切 削的状态，在决定送进方向时，也要考虑是进行上切式切削还是进行下切式切削。这 种上切式和下切式的选择可以依据操作者的输入。

另外，在本实施方式的工具轨迹中，通过将送进方向设为在图11（c）的下侧图 示的两个方向，能够使颤振方向与垂直于平均合成切削力方向（向量r₁）的面成为平 行状态。因此，即使被削部件在颤振方向上进行振动，平均合成切削力中朝向颤振方 向的力的分量也是零，因而能够抑制颤振增长。另外，在图11（c）的左下侧示出的 图表示工具对被削部件进行上切式切削的状态，在图11（c）的右下侧示出的图表示 工具对被削部件进行下切式切削的状态，在决定送进方向时，也要考虑是进行上切式 切削还是进行下切式切削。

因此，本发明的第3实施方式的工具轨迹生成装置2选择送进量作为加工条件， 并根据送进量决定切入量d等，根据它们的值计算出工具轨迹等，因而能够计算出抑 制了颤振的产生的、加工效率比较高的工具轨迹。另外，与第2实施方式相比，在本 实施方式中已判明合成切削力的方向，因而基本送进方向的选项增加，由此能够计算 出进一步抑制了颤振的产生的、加工效率比较高的工具轨迹。另外，在本实施方式的 工具轨迹生成装置2中，在S310选择最大的送进量的部分构成送进量选择部，在S340 计算颤振增长幅度的部分构成影响值计算部，颤振增长幅度构成颤振影响值，在S360 选择加工送进方向的部分构成加工送进方向选择部。

另外，本实施方式说明了在已确定出颤振方向和比切削阻力的方向、但没有确定 振动特性时的加工条件决定方法，但是在比切削阻力的方向不明的情况下，通过利用 以下说明的方法来估计比切削阻力的方向，也能够使用本实施方式的加工条件决定方 法。

例如，也能够通过分析来估计比切削阻力的方向。例如，能够根据工具形状和摩 擦系数（在不明时即使设为0.5，误差也比较小）计算加工力的方向。具体地讲，能 够根据工具形状、切屑流出方向、摩擦系数（或者分力比）来估计合成切削力的方向， 切屑流出方向是根据工具形状，并按照Colwell或Stabler经验法则根据经验而求出的。 摩擦系数能够根据被削部件和工具的信息作成数据库，或者根据经验而采用例如约 0.5的值。并且，关于摩擦系数，也可以准备横轴表示工具的前角、纵轴表示摩擦系 数（例如，表示为下端非常小（0.1），上端非常大（0.8））的曲线，使操作者来确定 曲线上的1点并进行估计。这样，如果判明了切屑流出方向和摩擦系数，则能够根据 工具形状估计出切屑流出方向的相反方向上的摩擦力、与工具前角面垂直的方向上的 垂直阻力、以及作为这些力的合成力的合成切削力的方向。并且，也可以通过基于切 削模型的分析，根据摩擦系数和工具形状来估计合成切削力的方向。

（第4实施方式：根据加工工艺增益来决定加工条件）

下面，使用图12说明本发明的第4实施方式的工具轨迹生成装置2的加工条件 决定部30的加工条件决定方法。图12是用于说明第4实施方式的加工条件决定方法 的流程图。另外，在第4实施方式中，与第3实施方式相同地，作为一例，假定包括 工具和被削部件的工作机械装置8的振动特性不明、但判明了颤振的方向以及比切削 阻力的大小和方向的情况来进行说明。在第2和第3实施方式中，以使颤振的方向与 平行于特定的面的方向或者特定的面形成的角度变小的方式来决定送进方向，然而在 这些实施方式中，也可以考虑选择使加工系统的加工工艺增益定性地减小的送进方 向。与此相对，第4实施方式选择使加工工艺增益的值减小的送进方向等，并决定加 工条件。另外，加工工艺增益的值是对颤振的增减产生影响的值的一例。

另外，在第4实施方式中，由于振动特性G不明，因而不可能定量地计算出加 工系统的增益余量，但是由于确定出了颤振的方向，因而只考虑该方向的振动即可。 加工系统的一圈传递函数小于1，而且越比1小越稳定，因此可以说加工工艺增益的 值越小，加工系统越稳定。因此，在确定出颤振的方向的情况下，通过只计算加工工 艺增益的颤振方向分量并进行比较，能够决定更加稳定而且能够提高加工效率的送进 方向、或切入量与周期进给量的组合。

在图12中，在S400，由操作者输入表示包括工具和被削部件的工作机械装置8 的振动特性不明的信息、表示确定或者估计出在工作机械装置8产生的颤振的方向的 信息、以及表示确定或者估计出被削部件对工具的比切削阻力的大小和方向的信息 （以及比切削阻力的方向）。另外，在S400也输入在S440使用的加工工艺增益的允 许值。并且，在S400，假设输入了表示颤振的方向被确定为一个方向（以及颤振的 方向）的信息。然后，在S410从被指定了范围的送进量中选择成为最大值的送进量， 并暂时确定为加工条件。然后，在S420考虑根据经验而得知的值和操作者的输入值 等，暂时确定切入量d、周期进给量p、以及采用多轴工作机械时的工具姿势。该切 入量d等是由于在后述的S430决定送进方向时需要而暂时确定的。然后，在S430 暂时确定相对于被削部件的工具的送进方向。然后，在S440，使用在S410选择的送 进量、在S420暂时确定的切入量d等以及在S430暂时确定的送进方向，对于每个加 工部位计算加工工艺增益，并判定所计算出的加工工艺增益是否为在S400输入的加 工工艺增益的允许值以下。在此，关于加工工艺增益的计算方法说明如下。

例如，当预计在被削部件22和球头立铣刀20之间产生了图3所示的w轴方向 的颤振的情况下，关于加工工艺增益，只考虑w轴方向的分量即P_w即可。其值由根 据w轴方向的再现位移Δw而产生的w轴方向的动态切削力f_w的比率给出。即，P_w＝f_w/Δw。在球头立铣加工中，P_w根据工具旋转角度而变动，但是由于通常视为颤振 不与该工具旋转同步地变动，因而可知能够利用P_w的平均值近似得到加工工艺增益。 因此，在图3中，通过分析（或者也可以是实验）求出当按照该切削条件向被削部件 22和球头立铣刀20之间赋予w轴方向的微小位移时产生的切削力的增加量的w轴 分析分量的平均值，由此能够近似计算出加工工艺增益。

在S440，对于被判定为所计算出的加工工艺增益不在允许值以下的加工部位 （S440：否），进入到S420，暂时确定新的切入量d等，在S430再次决定送进方向。 另一方面，在S440，在判定为针对所有加工部位计算出的加工工艺增益在允许值以 下的情况下（S440：是），进入到S450。然后，在S450，对于每个加工部位，决定 送进量、送进方向、切入量d、周期进给量p以及工具姿势等加工条件。然后，在S460， 在加工工艺增益不超过允许值的范围内，计算产品的角部等加工位置的加工条件，并 选择加工送进方向。所决定或者计算出的加工条件被输入到工具轨迹等计算部32， 在工具轨迹等计算部32中计算工具轨迹等，并通过输出部34输出到外部。

因此，本发明的第4实施方式的工具轨迹生成装置2计算加工工艺增益，在加工 工艺增益不超过允许值的范围内决定加工条件，因而能够计算出抑制了颤振的产生 的、加工效率比较高的工具轨迹。并且，在本实施方式中，通过确定颤振的方向来求 出能够进一步提高加工效率的送进方向很重要，在加工前的坯料的形状与产品的最终 形状之间的切削余量较多的情况下，在进行粗加工时首先优先选择最能够提高加工效 率的送进方向，在进行精加工时优先选择在沿着加工面的路径中最能提高加工效率的 送进方向，由此能够生成加工效率比较高的工具路径。并且，如上所述，在颤振的方 向被确定为一个方向的情况下，加工工艺增益成为简单的标量，因而加工工艺增益的 计算也简单。另外，在本实施方式的工具轨迹生成装置2中，在S410选择最大的送 进量的部分构成送进量选择部，在S440计算加工工艺增益的部分构成影响值计算部， 加工工艺增益构成颤振影响值，在S460选择加工送进方向的部分构成加工送进方向 选择部。

另外，在上述的实施方式中说明了颤振的方向是w轴方向的情况，但是在颤振 是两个方向例如xy轴方向的情况下，在图3中，只考虑根据x、y轴方向的再现位移 Δx、Δy而产生的x、y轴方向分量的动态切削力分量f_x、f_y即可。此时，加工工艺增 益的各个要素由根据Δx而产生的f_xx、f_yx的比率即P_xx＝f_xx/Δx、P_yx＝f_yx/Δx、根据Δy 而产生的f_xy、f_yy的比率即P_xy＝f_xy/Δy、P_yy＝f_yy/Δy给出。如上所述，为了评价加工 工艺增益的大小，需要在求出P矩阵的平均值的基础上来评价该矩阵的大小。在此， 再现位移向量的大小（（Δx²＋Δy²）^1/2）与动态切削力的大小（（f_x²＋f_y²）^1/2）之间的 倍率（（f_x²＋f_y²）^1/2/Δx²＋Δy²）^1/2）成为问题。为了求出该倍率，可以使操作者输入 x、y方向的颤振的比率，也可以简单地设为Δx：Δy＝1：1。例如，在球头立铣刀细 长且刚性较低的情况下，假定在xy方向产生大致相同的振动，因而设为Δx：Δy＝1： 1，能够根据（f_x²＋f_y²）^1/2/Δx²＋Δy²）^1/2＝（（（P_xx＋P_xy）²＋（P_yx＋P_xy）²）/2）^1/2来 比较加工工艺增益的大小。因此，在图3中，通过分析（或者实验）求出当按照该切 削条件向球头立铣刀20和被削部件22之间赋予x、y轴方向的微小位移时产生的切 削力的增加量的x、y轴方向分量的平均值，由此能够近似计算出加工工艺增益。决 定其大小为允许值以下、而且能够提高加工效率的送进方向、切入量d和周期进给量 p的组合等。在这种情况下，通过只研究振动方向的加工工艺增益，能够简化用于决 定加工条件的运算。

另外，在颤振是三个方向即xyz轴方向的情况下，在图3中，考虑根据x、y和 z轴方向的再现位移Δx、Δy和Δz而产生的x、y和z轴方向分量的动态切削力分量f_x、 f_y和f_z。此时，加工工艺增益的各个要素由根据x轴方向的再现位移Δx而产生的x、 y、z轴方向分量的动态切削力分量f_xx、f_yx、f_zx的比率（P_xx＝f_xx/Δx、P_yx＝f_yx/Δx、P_zx＝f_zx/Δx）、根据Δy而产生的f_xy、f_yy、f_zy的比率（P_xy＝f_xy/Δy、P_yy＝f_yy/Δy、P_zy＝f_zy/Δy）、 以及根据Δz而产生的f_xz、f_yz、f_zz的比率（P_xz＝f_xz/Δz、P_yz＝f_yz/Δz、P_zz＝f_zz/Δz）给出。

[数式2]

$\left(\begin{array}{ccc}{f}_{\mathrm{xx}}& f_{\mathrm{xy}}& f_{\mathrm{xz}}\\ f_{\mathrm{yx}}& f_{\mathrm{yy}}& f_{\mathrm{yz}}\\ f_{\mathrm{zx}}& f_{\mathrm{zy}}& f_{\mathrm{zz}}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{P}_{\mathrm{xx}}& P_{\mathrm{xy}}& P_{\mathrm{xz}}\\ P_{\mathrm{yx}}& P_{\mathrm{yy}}& P_{\mathrm{yz}}\\ P_{\mathrm{zx}}& P_{\mathrm{zy}}& P_{\mathrm{zz}}\end{array}\right)\left(\begin{array}{ccc}\mathrm{\Delta x}& 0& 0\\ 0& \mathrm{\Delta y}& 0\\ 0& 0& \mathrm{\Delta z}\end{array}\right)$

$\stackrel{·}{··}\left(\begin{array}{ccc}{P}_{\mathrm{xx}}& P_{\mathrm{xy}}& P_{\mathrm{xz}}\\ P_{\mathrm{yx}}& P_{\mathrm{yy}}& P_{\mathrm{yz}}\\ f_{\mathrm{zx}}& P_{\mathrm{zy}}& P_{\mathrm{zz}}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{f}_{\mathrm{xx}}& f_{\mathrm{xy}}& f_{\mathrm{xz}}\\ f_{\mathrm{yx}}& f_{\mathrm{yy}}& f_{\mathrm{yz}}\\ f_{\mathrm{zx}}& f_{\mathrm{zy}}& f_{\mathrm{zz}}\end{array}\right)\left(\begin{array}{ccc}1/\mathrm{\Delta x}& 0& 0\\ 0& 1/\mathrm{\Delta y}& 0\\ 0& 0& 1/\mathrm{\Delta z}\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{f}_{\mathrm{xx}}/\mathrm{\Delta x}& f_{\mathrm{xy}}/\mathrm{\Delta y}& f_{\mathrm{xz}}/\mathrm{\Delta z}\\ f_{\mathrm{yx}}/\mathrm{\Delta x}& f_{\mathrm{yy}}/\mathrm{\Delta y}& f_{\mathrm{yz}}/\mathrm{\Delta z}\\ f_{\mathrm{zx}}/\mathrm{\Delta x}& f_{\mathrm{zy}}/\mathrm{\Delta y}& f_{\mathrm{zz}}/\mathrm{\Delta z}\end{array}\right)$

如上所述，为了比较加工工艺增益的大小，在P矩阵根据时间而变化的情况下求 出其平均值，然后根据再现位移向量的大小（Δx²＋Δy²＋Δz²）^1/2与动态切削力的大 小（（f_x²＋f_y²＋f_z²）^1/2）之间的倍率（（f_x²＋f_y²＋f_z²）^1/2/Δx²＋Δy²＋Δz²）^1/2）来评价该 矩阵的大小。为了求出该比率，需要x、y、z方向的颤振的比率。如果将其设为1： b：c，则再现位移向量为（Δx、Δy、Δz）＝（Δx、bΔx、cΔx），其大小为（Δx²＋b²Δx²＋c²Δx²）^1/2＝Δx（1＋b²＋c²）^1/2。另一方面，动态切削力为（P_xxΔx＋P_xyΔy＋P_xzΔz， P_yxΔx＋P_yyΔy＋P_yzΔz，P_zxΔx＋P_zyΔy＋P_zzΔz）＝Δx（P_xx＋P_xyb＋P_xzc，P_yx＋P_yyb＋P_yzc， P_zx＋P_zyb＋P_zzc，），其大小为Δx（（P_xx＋P_xyb＋P_xzc）²＋（P_yx＋P_yyb＋P_yzc）²＋（P_zx＋P_zyb＋P_zzc）²）^1/2。因此，它们之间的倍率即加工工艺增益的大小能够根据（（（P_xx＋P_xyb＋P_xzc）²＋（P_yx＋P_yyb＋P_yzc）²＋（P_zx＋P_zyb＋P_zzc）²）/（1＋b²＋c²）^1/2计算 出。另外，如果将颤振的比率设为1：1：1，则得到（（（P_xx＋P_xy＋P_xz）²＋（P_yx＋P_yy＋P_yz）²＋（P_zx＋P_zy＋P_zz）²）/3）^1/2。

[数式3]

$\left(\begin{array}{c}{f}_x\\ f_y\\ f_z\end{array}\right)=\left(\begin{array}{ccc}{P}_{\mathrm{xx}}& P_{\mathrm{xy}}& P_{\mathrm{xz}}\\ P_{\mathrm{yx}}& P_{\mathrm{yy}}& P_{\mathrm{yz}}\\ P_{\mathrm{zx}}& P_{\mathrm{zy}}& P_{\mathrm{zz}}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}\mathrm{\Delta x}\\ \mathrm{\Delta y}\\ \mathrm{\Delta z}\end{array}\right)$

$\stackrel{·}{··}\left(\begin{array}{c}\mathrm{\Delta x}\\ \mathrm{\Delta y}\\ \mathrm{\Delta x}\end{array}\right)=\mathrm{\Delta x}\left(\begin{array}{c}1\\ b\\ c\end{array}\right)$の時、$\left(\begin{array}{c}{f}_x\\ f_y\\ f_z\end{array}\right)=\mathrm{\Delta x}\left(\begin{array}{ccc}{P}_{\mathrm{xx}}& P_{\mathrm{xy}}& P_{\mathrm{xz}}\\ P_{\mathrm{yx}}& p_{\mathrm{yy}}& P_{\mathrm{yz}}\\ P_{\mathrm{zx}}& P_{\mathrm{zy}}& P_{\mathrm{zz}}\end{array}\right)\left(\begin{array}{c}1\\ b\\ c\end{array}\right)=\mathrm{\Delta x}\left(\begin{array}{c}{P}_{\mathrm{xx}}+P_{\mathrm{xy}}b+P_{\mathrm{xz}}c\\ P_{\mathrm{yx}}+P_{\mathrm{yy}}b+P_{\mathrm{yz}}c\\ P_{\mathrm{zx}}+P_{\mathrm{zy}}b+P_{\mathrm{zz}}c\end{array}\right)$

因此，输入输出向量的大小的倍率为

[数式4]

因此，在图3中，通过分析（或者实验）求出当按照该切削条件向球头立铣刀 20和被削部件22之间赋予x、y及z轴方向的微小位移时产生的切削力的增加量的x、 y及z轴方向分量的平均值，由此能够近似计算出加工工艺增益。决定其大小为允许 值以下、而且能够提高加工效率的送进方向、切入量d和周期进给量p的组合等。

如上所述，在本发明的第4实施方式中，包括工具和被削部件的工作机械装置8 的振动特性不明，不能准确确定出颤振稳定临界，因而不能将加工系统的增益余量设 为0dB以上来计算加工条件。因此，在本实施方式中，为了抑制颤振的产生，根据 操作者的经验判定等来决定使颤振稳定性降低的加工工艺增益的允许值（上限值）， 在不超过该允许值的范围内，对各个加工部位决定更好的（以加工效率更高为基础， 但也能够将确保过去进行的加工的阻力为允许值以下以及精加工面粗糙度较小等相 结合）加工条件。由于工作机械装置8的振动特性不明，因而需要从外部输入允许值， 但也可以考虑颤振稳定性（使加工工艺增益的大小接近允许值）来决定加工条件，由 此在加工被削部件的任何部位时均能保持大致相同程度的颤振稳定性，不会无用地降 低加工效率。

（第5实施方式：根据一圈传递函数的大小来决定加工条件）

下面，使用图13说明本发明的第5实施方式的工具轨迹生成装置2的加工条件 决定部30的加工条件决定方法。图13是用于说明第5实施方式的加工条件决定方法 的流程图。另外，在第5实施方式中，作为一例，假定包括工具和被削部件的工作机 械装置8的振动特性以及比切削阻力的大小和方向均已判明的情况来进行说明。另 外，无论颤振的方向已判明与否均可。

在图13中，在S500，由操作者输入表示确定或者估计出包括工具和被削部件的 工作机械装置8的振动特性的信息、以及表示确定或者估计出被削部件对工具的比切 削阻力的大小和方向的信息。另外，在S500也输入在S540使用的加工系统的一圈传 递函数的允许值。然后，在S510从被指定了范围的送进量中选择成为最大值的送进 量，并暂时确定为加工条件。然后，在S520考虑根据经验而得知的值和操作者的输 入值等，暂时确定切入量d、周期进给量p、以及采用多轴工作机械进行球头立铣加 工时的工具姿势。然后，在S530暂时确定相对于被削部件的工具的送进方向。然后， 在S540，使用在S510选择的送进量、在S520暂时确定的切入量d等以及在S530暂 时确定的送进方向，对于每个加工部位计算加工系统的一圈传递函数的大小，并判定 所计算出的加工系统的一圈传递函数的大小是否为允许值以下。

在图4中，作为加工工艺增益的矩阵P的各个值是根据送进量、切入量d以及周 期进给量p等的值而变化的值。因此，在此计算加工系统的一圈传递函数的大小（增 益余量的倒数），即计算（1－e^-Ts）PG（能够近似为重复率的情况）的大小， 并确认该值是否超过允许值，由此决定加工条件。另外，在计算加工系统的一圈传递 函数时，使用包括工具和被削部件的工作机械装置8的振动特性G和被削部件22的 比切削阻力等的值。并且，在操作者通过输入部28确定了范围的情况下，在操作者 特定的范围内，在考虑了颤振的稳定性的基础上决定达到较高的加工效率的切入量d 和周期进给量p的组合。

在S540，对于被判定为所计算出的一圈传递函数的大小不在允许值以下的加工 部位（S540：否），进入到S520，暂时确定新的切入量d等，在S530再次暂时决定 送进方向。另一方面，在S540，在判定为针对所有加工部位计算出的一圈传递函数 的大小在允许值以下的情况下（S540：是），进入到S550，对于每个加工部位，决定 送进量、送进方向、切入量d、周期进给量p以及工具姿势等加工条件。然后，在S560， 在一圈传递函数不超过允许值的范围内，计算产品的角部等加工位置的加工条件，并 选择加工送进方向。这样在S550和S560所决定的加工条件被输入到工具轨迹等计算 部32，在工具轨迹等计算部32中计算工具轨迹等，并通过输出部34输出到外部。

因此，本发明的第5实施方式的工具轨迹生成装置2考虑颤振稳定临界来决定加 工条件，并且是决定能够在操作者所确定的范围内达到更高的加工效率的加工条件， 因而能够计算出提高工作机械装置8的加工效率的工具轨迹。因为不需担忧加工时的 颤振的产生而将加工效率降低必要程度以上的程度。并且，由于通过运算能够计算出 颤振稳定性比较高的工具轨迹，因而与作为实际进行加工的结果来决定工具轨迹的情 况相比，能够容易计算出工具轨迹。另外，在本实施方式的工具轨迹生成装置2中， 在S510选择最大的送进量的部分构成送进量选择部，在S540计算一圈传递函数的部 分构成影响值计算部，一圈传递函数构成颤振影响值，在S560选择加工送进方向的 部分构成加工送进方向选择部。

另外，在第5实施方式中，与第1～第4实施方式相比，能够选择更准确的送进 方向以及决定更准确的切入量和周期进给量。并且，在上述的实施方式中，输入加工 系统的一圈传递函数的允许值，在一圈传递函数不超过允许值的范围内决定加工条 件，但是输入允许值不是必须的。在本实施方式中，根据一圈传递函数的值来决定加 工条件，能够准确判定有无产生颤振，因而也可以取代输入允许值，而是决定一圈传 递函数为1以下的加工条件、即增益余量为0dB以上的加工条件。在这种情况下， 与考虑到余量而将一圈传递函数的允许值设定得较小的情况相比，能够计算出加工效 率更高的工具轨迹。

并且，在第5实施方式中，在考虑颤振稳定临界来决定加工条件的同时，能够将 球头立铣刀20的转速设为更稳定（难以产生颤振）的转速。在这种情况下，由操作 者输入球头立铣刀20的主轴的转速的范围，对于该范围内的每个转速分别运算出一 圈传递函数的大小，能够对每个转速评价颤振稳定性。根据该评价，工具轨迹生成装 置2对操作者提示最稳定的转速时的加工条件，或者提示多个比较稳定的转速，并且 根据操作者考虑加工效率和工具磨损而选择的转速，从这些多个转速中提示加工条 件。并且，工具轨迹生成装置2自身也能够考虑被削部件和工具的材质来判定最佳的 切削速度（转速），根据旋转半径求出合适的转速范围。

并且，在第5实施方式中，考虑颤振无条件稳定临界来决定加工条件。所谓颤振 无条件稳定临界，是指将球头立铣刀20的切入量设为无论什么转速均不产生颤振的 值，参照图5的曲线图，是指将切入量设为约1.5mm左右的值。因此，在这种情况 下，操作者或者工具轨迹生成装置2不需考虑颤振的产生即可确定转速。

并且，在第5实施方式中，决定已判明包括工具和被削部件的工作机械装置8 的振动特性时的加工条件，然而对于工作机械装置8的动态刚性被认为最低的构造， 也可以测定低刚性方向的依从性传递函数，将其作为工作机械装置8的振动特性。例 如，在使用细长的立铣刀工具的系统中，认为在立铣刀的径的半径方向的两个方向上 刚性较低，因而优选测定这两个方向的传递函数，也测定这两个方向的非对角项分量 的传递函数，并运算一圈传递函数的大小。并且，在工作机械装置8仅是一个方向上 的刚性较低的情况下，也可以只求出该一个方向的依从性传递函数。

并且，在第5实施方式中，说明了已判明包括工具和被削部件的工作机械装置8 的振动特性以及比切削阻力的大小和方向时的加工条件决定方法，然而在已判明工作 机械装置8的振动特性以及比切削阻力的大小和方向的情况下，对于已判明颤振的方 向的情况以及没有判明颤振的方向的情况，均能够采用第5实施方式的加工条件决定 方法。因为在即使不清楚颤振的方向、但是已判明工作机械装置8的振动特性以及比 切削阻力的大小和方向的情况下，能够导出加工系统的一圈传递函数。

并且，在第5实施方式中，在决定工作机械装置8的振动特性时，当存在与工具 的形状等（可以包括材质和固定方法，也可以是型号）和被削部件的形状等相关的信 息的数据库的情况下，也可以从该数据库中选择与此次的工具的形状等、被削部件的 形状等接近的信息，将与其对应的振动特性用作工作机械装置8的振动特性。在实际 加工时，存在使用与过去用过的工具的形状等、被削部件的形状等相似（或者相同） 的工具和被削部件等的情况，在这种情况下，通过将过去的振动特性引用到此次的加 工中，能够节省用于测定振动特性的工时。并且，这样将过去进行过的加工的状况（振 动特性、颤振方向、比切削阻力的大小及方向）数据库化，也可以应用于上述的各个 实施方式。

标号说明

2工具轨迹生成装置；4CAD装置；6NC程序生成装置；8工作机械装置；10CPU； 12显示装置；14输入装置；16ROM；18RAM；20存储装置；22输入输出接口；28 输入部；30加工条件决定部；32工具轨迹等计算部；34输出部。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.（修改后）一种工具轨迹生成装置，其计算在使用工具来加工被削部件的工 作机械装置中使用的工具轨迹，其特征在于，该工具轨迹生成装置具有：

影响值计算部，其根据在由所述工具、所述被削部件和所述工作机械装置构成的 构造物中产生的颤振的方向或所述构造物的振动特性是否已判明，计算对所述颤振的 增减产生影响的值即颤振增减影响值；

加工条件决定部，其根据由所述影响值计算部计算出的颤振增减影响值决定加工 条件；以及

工具轨迹计算部，其根据由所述加工条件决定部决定的加工条件计算工具轨迹。

2.（修改后）根据权利要求1所述的工具轨迹生成装置，其中，

所述影响值计算部在所述颤振的方向和所述振动特性不明的情况下，计算切削幅 度或者再现幅度的大小，作为所述颤振增减影响值，其中所述切削幅度是表示在本次 切削中所述工具进行切削而即将新生成的面的轮廓部分的幅度，所述再现幅度是表示 在前次切削中所述工具进行切削而生成的面的轮廓部分的幅度，上述的两个面均包含 在所述工具切取所述被削部件的切削截面、即与所述工具的切削方向垂直的切削截面 中。

3.根据权利要求2所述的工具轨迹生成装置，其中，

在所述构造物的振动特性、所述颤振的方向、以及所述被削部件的比切削阻力的 大小及方向均没有确定出或者估计出的情况下，所述影响值计算部计算所述切削幅度 或者所述再现幅度的大小作为所述颤振增减影响值。

4.根据权利要求2或3所述的工具轨迹生成装置，其中，

在所述切削幅度或者所述再现幅度的大小较小的情况下，与所述切削幅度或者所 述再现幅度的大小较大的情况相比，加工系统的稳定性比较高。

5.（修改后）根据权利要求1所述的工具轨迹生成装置，其中，

所述影响值计算部在所述颤振的方向或所述振动特性已判明的情况下，计算作为 基于第1角度和第2角度中至少一种角度的值的颤振增长幅度的大小，作为所述颤振 增减影响值，

所述第1角度是包含（a）方向和（b）方向这两个方向的面与所述颤振的方向形 成的角度，

所述（a）方向是所述工具的切削方向，

所述（b）方向是位于从切削幅度的延伸方向到再现幅度的延伸方向之间的方向， 其中所述切削幅度是表示在本次切削中所述工具进行切削而即将新生成的面的轮廓 部分的幅度，所述再现幅度是表示在前次切削中所述工具进行切削而生成的面的轮廓 部分的幅度，上述的两个面均包含在所述工具切取所述被削部件的切削截面、即与所 述工具的切削方向垂直的切削截面中，

所述第2角度是与在加工时从所述工具施加给所述被削部件的合成切削力的方 向垂直的面、与所述颤振的方向形成的角度。

6.根据权利要求5所述的工具轨迹生成装置，其中，

所述颤振增长幅度是至少根据所述第1角度和所述第2角度中的一方、以及所述 切削幅度或者所述再现幅度的大小而计算出的。

7.根据权利要求5或6所述的工具轨迹生成装置，其中，

在至少确定或者估计出所述颤振的方向或者所述构造物的振动特性的情况下，所 述影响值计算部计算所述颤振增长幅度的大小，作为所述颤振增减影响值。

8.根据权利要求5～7中任意一项所述的工具轨迹生成装置，其中，

在所述颤振增长幅度的大小较小的情况下，与所述颤振增长幅度的大小较大的情 况相比，加工系统的稳定性比较高。

9.（修改后）根据权利要求1所述的工具轨迹生成装置，其中，

所述影响值计算部在确定或者估计出所述颤振的方向和所述被削部件的比切削 阻力的大小及方向的情况下，计算所述构造物的加工系统的加工工艺增益的大小，作 为所述颤振增减影响值。

10.（删除）

11.根据权利要求9或10所述的工具轨迹生成装置，其中，

在所述加工工艺增益的大小较小的情况下，与所述加工工艺增益的大小较大的情 况相比，加工系统的稳定性比较高。

12.（修改后）根据权利要求1所述的工具轨迹生成装置，其中，

所述影响值计算部在所述振动特性已判明的情况下，计算所述构造物的加工系统 的环路传递函数的大小，作为所述颤振增减影响值。

13.根据权利要求12所述的工具轨迹生成装置，其中，

在所述构造物的振动特性以及所述被削部件的比切削阻力的大小及方向均被确 定出或者估计出的情况下，所述影响值计算部计算所述环路传递函数的大小，作为所 述颤振增减影响值。

14.根据权利要求12或13所述的工具轨迹生成装置，其中，

在所述环路传递函数的大小比1小的情况下，加工系统稳定，在所述环路传递函 数的大小比1大的情况下，加工系统不稳定，并且所述环路传递函数的大小越小，加 工系统的稳定性越高。

15.根据权利要求1、5～14中任意一项所述的工具轨迹生成装置，其中，

所述加工条件决定部包括稳定送进方向决定部，该稳定送进方向决定部根据所述 颤振增减影响值，决定颤振稳定送进方向，该颤振稳定送进方向是刀具相对于所述被 削部件的送进方向或者所述被削部件相对于所述刀具的送进方向，是不会使所述颤振 增长的送进方向，

所述加工条件决定部根据所述颤振稳定送进方向决定加工条件。

16.根据权利要求15所述的工具轨迹生成装置，其中，

所述稳定送进方向决定部以使包含（a）方向和（b）方向这两个方向的面、以及 与在加工时从所述工具施加给所述被削部件的合成切削力的方向垂直的面中至少一 个面、与所述颤振的方向形成的角度变小的方式，决定所述送进方向，由此决定所述 稳定送进方向，

所述（a）方向是所述工具的切削方向，

所述（b）方向是位于从切削幅度的延伸方向到再现幅度的延伸方向之间的方向， 其中所述切削幅度是表示在本次切削中所述工具进行切削而即将新生成的面的轮廓 部分的幅度，所述再现幅度是表示在前次切削中所述工具进行切削而生成的面的轮廓 部分的幅度，上述的两个面均包含在所述工具切取所述被削部件的切削截面、即与所 述工具的切削方向垂直的切削截面中。

17.根据权利要求15或16所述的工具轨迹生成装置，其中，

所述加工条件决定部还包括加工用送进方向选择部，该加工用送进方向选择部对 于不能在所述颤振稳定送进方向上进行加工的部位，选择与所述颤振稳定送进方向不 同的方向的加工用送进方向，

所述加工条件决定部根据所述颤振稳定送进方向和所述加工用送进方向决定加 工条件。

18.根据权利要求1～17中任意一项所述的工具轨迹生成装置，其中，

所述加工条件决定部还包括送进量选择部，该送进量选择部选择被允许的送进量 的上限值，作为所述工具相对于所述被削部件的送进量或者所述被削部件相对于所述 工具的送进量，

所述加工条件决定部根据由所述送进量选择部选择的送进量决定加工条件。

19.（修改后）一种工具轨迹生成方法，用于计算在使用工具来加工被削部件的 工作机械装置中使用的工具轨迹，其特征在于，该工具轨迹生成方法包括以下步骤：

根据在由所述工具、所述被削部件和所述工作机械装置构成的构造物中产生的颤 振的方向或所述构造物的振动特性是否已判明，计算对所述颤振的增减产生影响的值 即颤振增减影响值；

根据计算出的颤振增减影响值决定加工条件；

根据所决定的加工条件计算工具轨迹。

20.（修改后）一种工具轨迹生成程序，用于计算在使用工具来加工被削部件的 工作机械装置中使用的工具轨迹，其特征在于，该工具轨迹生成程序包括以下步骤：

根据在由所述工具、所述被削部件和所述工作机械装置构成的构造物中产生的颤 振的方向或所述构造物的振动特性是否已判明，计算对所述颤振的增减产生影响的值 即颤振增减影响值；

根据计算出的颤振增减影响值决定加工条件；

根据所决定的加工条件计算工具轨迹。