CN102554692B - 振动抑制方法以及振动抑制装置 - Google Patents

Abstract

振动抑制方法以及振动抑制装置。本发明的课题是提供一种振动抑制方法以及振动抑制装置，其能够准确采用有效抑制颤振的抑制控制，换言之，其不会继续采用没有效果的抑制控制。作为解决手段，当在振动检测装置(11)中检测出“颤振”时，在稳定旋转速度运算装置(12)中计算稳定旋转速度，并且，在判定装置(14)中判定所计算出的稳定旋转速度是否对抑制“颤振”有效，即，判定稳定旋转速度是否包含于所谓高速区域，根据其判定结果将旋转轴(3)的旋转速度变更为稳定旋转速度。因此，能够防止以不能有效抑制“颤振”的稳定旋转速度继续进行加工。

Description

振动抑制方法以及振动抑制装置

技术领域

本发明涉及一种振动抑制方法以及执行该振动抑制方法的振动抑制装置，用于在一面使刀具或工件旋转一面进行加工的机床中抑制加工中产生的颤振。

背景技术

以往，作为使旋转轴旋转而进行加工的机床的振动抑制方法，例如公知有专利文献1中记载的方法。该振动抑制方法是：为了抑制因加工面的精加工精度恶化或刀具破损等原因而导致的再生型的颤振，求出刀具或工件等产生颤振的系统的固有振动数，将该固有振动数变为60倍并除以刀具齿数以及预定的整数所得到的值作为稳定旋转速度，通过该稳定旋转速度使旋转轴旋转。

此外，作为表示上述再生型的颤振的特性的方法，公知有图4所示的稳定临界线图(例如非专利文献1)。稳定临界线图表示旋转轴的旋转速度和未产生颤振的临界切入量之间的关系，在比表示为波形的稳定临界线更靠上侧(切入量大的一侧)的区域产生颤振。因此，在上述专利文献1中记载的方法中，相当于将在该稳定临界线图中临界切入量为极大值的旋转速度计算为稳定旋转速度。既然如此，根据上述专利文献1中记载的方法，虽然在临界切入量的极大值和极小值的差较大的区域，即旋转轴的旋转速度为高速的区域有效，但是在临界切入量的极大值和极小值的差较小的低速区域可以说不能期待有效果。

另一方面，还考虑如下的技术：使旋转轴的旋转速度以预定的平均旋转速度为基准、以预定的振幅以及周期进行变动，由此来抑制再生型的颤振(例如专利文献2)。而且，在该技术中公知在旋转速度为低速的情况下也能有效抑制再生型的颤振(例如非专利文献2)。

专利文献1：日本特开2003-340627号公报

专利文献2：日本特开昭49-105277号公报

非专利文献1：2001年日本機械学会講習会資料「切削加工、ひびり振動の基礎知識」

非专利文献2：「ひびり振動抑制効果に影響を及ぼす因子の解析」精密機械42卷11号

如上所述，根据旋转轴的旋转速度是包含于高速区域还是包含于低速区域，有效抑制再生型的颤振的方法不同。但是，作为区别高速区域和低速区域的边界的旋转速度会受到切入量等加工条件或旋转轴系统的固有振动数等各种因子影响。因此，当在实际的加工中产生了再生型的颤振时，操作者自身难以判断当前的旋转速度是包含于高速区域还是包含于低速区域，从而采用了无效的振动抑制方法。

发明内容

因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，提供一种振动抑制方法以及振动抑制装置，其能够准确采用有效抑制颤振的抑制控制，换言之，而不会继续采用无效的抑制控制。

为了实现上述目的，本发明第一方面所记载的发明是一种振动抑制方法，其在具备用于使刀具或工件旋转的旋转轴的机床中，抑制在使上述旋转轴旋转时产生的颤振，该振动抑制方法的特征在于，执行以下步骤：第1步骤，通过振动检测单元检测颤振；第2步骤，当检测出颤振时，通过稳定旋转速度运算单元计算用于抑制该颤振的稳定旋转速度；以及第3步骤，通过判定单元对基于上述振动检测单元的检测值、预定的设定值、以及/或者根据检测值或设定值计算出的当前值与预先设定的预定的判定基准值进行比较，并且，根据其比较结果判定是否采用上述稳定旋转速度，在采用上述稳定旋转速度的情况下，将上述旋转轴的旋转速度变更为上述稳定旋转速度。

第二方面记载的发明是在第一方面记载的发明的上述第3步骤中，当不采用上述稳定旋转速度时，通过显示单元进行包含产生了颤振的意思的显示。

此外，为了实现上述目的，第三方面的发明是一种振动抑制方法，其在具备用于使刀具或工件旋转的旋转轴的机床中，抑制在使上述旋转轴旋转时产生的颤振，该振动抑制方法的特征在于，执行以下步骤：第1步骤，通过振动检测单元检测颤振；第2步骤，当检测出颤振时，通过速度变动控制单元生成用于使旋转速度根据变动参数而变动的指令，该变动参数包含输入或者预先设定的基准旋转速度、振幅以及周期；以及第3步骤，通过判定单元对基于上述振动检测单元的检测值、预定的设定值、以及/或者根据检测值或设定值计算出的当前值与预先设定的预定的判定基准值进行比较，并且，根据其比较结果判定是否采用上述指令，在采用上述指令的情况下，根据上述指令使上述旋转轴的旋转速度变动。

第四方面记载的发明是在第三方面记载的发明的上述第3步骤中，与判定是否采用上述指令分开地，判定能否在上述旋转轴中执行上述指令，在采用上述指令并且能够执行上述指令的情况下，根据上述指令使上述旋转轴的旋转速度变动。

第五方面记载的发明是在第三或第四方面记载的发明的上述第3步骤中，当不根据上述指令使上述旋转轴的旋转速度变动时，通过显示单元进行包含产生了颤振的意思的显示。

进而，为了实现上述目的，第六方面记载的发明是一种振动抑制方法，其在具备用于使刀具或工件旋转的旋转轴的机床中，抑制在使上述旋转轴旋转时产生的颤振，该振动抑制方法的特征在于，执行以下步骤：第1步骤，通过振动检测单元检测颤振；第2步骤，当检测出颤振时，通过稳定旋转速度运算单元计算用于抑制该颤振的稳定旋转速度，并且通过速度变动控制单元，生成用于使旋转速度根据变动参数而变动的指令，该变动参数包含输入或者预先设定的基准旋转速度、振幅以及周期；以及第3步骤，通过判定单元对基于上述振动检测单元的检测值、预定的设定值、以及/或者根据检测值或设定值计算出的当前值与预先设定的预定的判定基准值进行比较，并且，根据其比较结果判定是采用上述稳定旋转速度还是采用上述指令，根据其判定结果控制上述旋转轴的旋转速度。

第七方面记载的发明在第六方面记载的发明的上述第3步骤中，与判定是采用上述稳定旋转速度还是采用上述指令分开地，判定在上述旋转轴中能否执行上述指令，在采用上述指令并且能执行上述指令的情况下，根据上述指令来控制上述旋转轴的旋转速度。

第八方面记载的发明在第七方面记载的发明的上述第3步骤中，当不能执行上述指令时，通过显示单元进行包含产生了颤振的意思的显示。

第九方面记载的发明是在第一～第八方面的任意一方面所记载的发明中，其特征在于，上述判定基准值是预定的旋转速度、颤振的颤振频率、稳定临界线图中的极大值之间的间隔、因颤振而转印到切削面的波的数目、当前的旋转速度与稳定旋转速度之差、以及当前的切入量与稳定旋转速度下的切入量之差中的至少一个。

此外，为了实现上述目的，第十方面记载的发明是一种振动抑制装置，其在具备用于使刀具或工件旋转的旋转轴的机床中，抑制在使上述旋转轴旋转时产生的颤振，所述振动抑制装置的特征在于，具备：振动检测单元，其用于检测颤振；稳定旋转速度运算单元，当检测出颤振时，该稳定旋转速度运算单元计算用于抑制该颤振的稳定旋转速度；以及判定单元，其对基于上述振动检测单元的检测值、预定的设定值、以及/或者根据检测值或设定值计算出的当前值与预先设定的预定的判定基准值进行比较，并且，根据其比较结果判定是否采用上述稳定旋转速度，当采用上述稳定旋转速度时将上述旋转轴的旋转速度变更为上述稳定旋转速度。

进而，为了实现上述目的，第十一方面记载的发明是一种振动抑制装置，其在具备用于使刀具或工件旋转的旋转轴的机床中，抑制在使上述旋转轴旋转时产生的颤振，所述振动抑制装置的特征在于，具备：振动检测单元，其用于检测颤振；速度变动控制单元，当检测出颤振时，该速度变动控制单元生成用于使旋转速度根据变动参数而变动的指令，该变动参数包含输入或者预先设定的基准旋转速度、振幅以及周期；以及判定单元，其对基于上述振动检测单元的检测值、预定的设定值、以及/或者根据检测值或设定值计算出的当前值与预先设定的预定的判定基准值进行比较，并且，根据其比较结果判定是否采用上述指令，在采用上述指令的情况下，根据上述指令使上述旋转轴的旋转速度变动。

进而，此外，为了实现上述目的，第十二方面记载的发明是一种振动抑制装置，其在具备用于使刀具或工件旋转的旋转轴的机床中，抑制在使上述旋转轴旋转时产生的颤振，该振动抑制装置的特征在于，具备：振动检测单元，其用于检测颤振；稳定旋转速度运算单元，当检测出颤振时，该稳定旋转速度运算单元计算用于抑制该颤振的稳定旋转速度；速度变动控制单元，当检测出颤振时，该速度变动控制单元生成用于使旋转速度根据变动参数而变动的指令，该变动参数包含输入或者预先设定的基准旋转速度、振幅以及周期；以及判定单元，其对基于上述振动检测单元的检测值、预定的设定值、以及/或者根据检测值或设定值计算出的当前值与预先设定的预定的判定基准值进行比较，并且，根据其比较结果判定是采用上述稳定旋转速度还是采用上述指令，根据其判定结果来控制上述旋转轴的旋转速度。

第十三方面记载的发明是在第十方面～第十二方面的任意一方面所记载的发明中，其特征在于，具备：显示单元，其进行包含产生了颤振的意思的显示。

此外，为了实现上述目的，第十四方面记载的发明是一种振动抑制方法，其在具备用于使刀具或工件旋转的旋转轴的机床中，抑制在使上述旋转轴旋转时产生的颤振，该振动抑制方法的特征在于，执行以下步骤：第1步骤，通过振动检测单元检测颤振；第2步骤，当检测出颤振时，通过稳定旋转速度运算单元计算用于抑制该颤振的稳定旋转速度，并且，通过速度变动控制单元生成用于使旋转速度根据变动参数而变动的指令，该变动参数包含输入或者预先设定的基准旋转速度、振幅以及周期；以及在选择了第1控制和第2控制中的某一个控制而执行了该控制之后，当在预定时间内再次检测出颤振时，执行第1控制和第2控制中的另一个控制，该第1控制将上述旋转轴的旋转速度变更为上述稳定旋转速度，该第2控制根据上述指令来变动上述旋转轴的旋转速度。

除此之外，为了实现上述目的，第十五方面记载的发明是一种振动抑制装置，其在具备用于使刀具或工件旋转的旋转轴的机床中，抑制在使上述旋转轴旋转时产生的颤振，该振动抑制装置的特征在于，具备：振动检测单元，其用于检测颤振；稳定旋转速度运算单元，当检测出颤振时，该稳定旋转速度运算单元计算用于抑制该颤振的稳定旋转速度；速度变动控制单元，当检测出颤振时，该速度变动控制单元生成用于使旋转速度根据变动参数而变动的指令，该变动参数包含输入或者预先设定的基准旋转速度、振幅以及周期；以及判定单元，其在选择了第1控制和第2控制中的某一个控制而执行了该控制之后，当在预定时间内再次检测出颤振时，执行第1控制和第2控制中的另一个控制，该第1控制将上述旋转轴的旋转速度变更为上述稳定旋转速度，该第2控制根据上述指令来使上述旋转轴的旋转速度变动。

根据本发明，判定将旋转轴的旋转速度变更为稳定旋转速度的控制、以及/或者使旋转速度根据包含预先设定的基准旋转速度、振幅以及周期的变动参数而变动的控制是否有效，并执行有效的控制，而且，不继续执行无效的控制。因此，能够防止继续执行无法有效抑制“颤振”的振动抑制控制。

此外，通过设置显示单元，操作者能准确把握“颤振”的产生，进而能促使其采取改变切入量等对策，或者促使其重新输入变动参数。

附图说明

图1是表示第1实施方式中的振动抑制装置的框图结构的说明图。

图2是从侧面示出旋转轴壳体的说明图。

图3是轴向示出旋转轴壳体的说明图。

图4是表示稳定临界线图的一例的说明图。

图5是表示时域振动加速度的傅里叶分析结果的一例的说明图。

图6是表示使用了稳定临界线图的评估指数的一例的说明图。

图7是表示第2实施方式中的振动抑制装置的框图结构的说明图。

标号说明

1…旋转轴壳体

2a、2b、2c…振动传感器(振动检测单元)

3…旋转轴

5、21…控制装置

10、20…振动抑制装置

11…振动检测装置(振动检测单元)

12…稳定旋转速度运算装置(稳定旋转速度运算单元)

13…加工条件保存装置

14、24…判定装置(判定单元)

15…判定基准保存装置

16…旋转速度控制装置

17…显示装置(显示单元)

22…速度变动控制装置(速度变动控制单元)

23…机械特性保存装置

具体实施方式

以下，根据附图详细说明本发明的实施方式的振动抑制方法以及振动抑制装置。

(第1实施方式)

图1是表示作为第1实施方式的振动抑制装置10的框图结构的说明图。图2是从侧面示出作为振动抑制对象的旋转轴壳体1的说明图，图3是从轴方向示出旋转轴壳体1的说明图。

振动抑制装置10用于抑制产生于旋转轴3的“颤振”，该旋转轴3设于旋转轴壳体1并能够围绕C轴旋转，振动抑制装置10具有：振动传感器2a～2c，其检测作为与产生于旋转中的旋转轴3的振动相伴的特性值的时域振动加速度(表示时间轴上的振动加速度)；以及控制装置5，其对该振动传感器2a～2c的检测值进行分析，判断是否产生“颤振”，根据该判断结果来控制旋转轴3的旋转速度。

振动传感器2a～2c如图2和图3所示安装于旋转轴壳体1，一个振动传感器检测相对于另一个振动传感器垂直的方向上的时域振动加速度(例如，安装成通过振动传感器2a～2c检测彼此正交的X轴、Y轴、Z轴方向的时域振动加速度)。

另一方面，控制装置5具有：振动检测装置11，其通过进行以由振动传感器2a～2c检测出的时域振动加速度为基础的分析，求出频域振动加速度(频率轴上的振动加速度)，根据其最大值超过预定的阈值来检测“颤振”的产生；稳定旋转速度运算装置12，其在检测出“颤振”时，计算用于抑制该“颤振”的稳定旋转速度；加工条件保存装置13，其保存刀具齿数Z和切入量等各种加工条件；判定装置14，其判定是否采用计算出的稳定旋转速度，即，稳定旋转速度对抑制“颤振”是否有效；判定基准保存装置15，其保存该判定装置14中用于判定的判定基准值；旋转速度控制装置16，其控制旋转轴壳体1中的旋转轴3的旋转速度；以及显示装置17，其在计算出的稳定旋转速度无法有效抑制“颤振”时等进行警告显示。此外，加工条件保存装置13所保存的加工条件和判定基准保存装置15所保存的判定基准值在加工前由操作者预先输入。

这里，对由振动抑制装置10进行的“颤振”的振动抑制控制进行说明。

首先，将预定的判定旋转速度作为判定基准值保存在判定基准保存装置15。因为该判定旋转速度由操作者预先任意确定，所以在例如生成了稳定临界线图、得到了图4所示的稳定临界线图的情况下，将临界切入量的极大值与极小值之差充分放大获得的5000min^-1保存为判定旋转速度即可。然后，在控制装置5的控制下，旋转轴3以预定的旋转速度开始旋转，当开始加工时，振动检测装置11对在旋转时始终检测的振动传感器2a～2c的时域振动加速度进行傅里叶分析，分析如图5所示的、旋转轴3的频率与该频率时旋转轴3的频域振动加速度之间的关系，并且监视频域振动加速度的最大值(最大加速度，图5中的振动6)是否超过了预先设定的预定阈值，检测“颤振”的产生。并且，在频域振动加速度的最大值超过了阈值的情况下，视为在旋转轴3中产生了应该抑制的“颤振”，在稳定旋转速度运算装置12中，使用例如上述专利文献1或非专利文献1中记载的运算式来计算稳定旋转速度。

接着，在判定装置14中，比较稳定旋转速度运算装置12所计算出的稳定旋转速度(当前值)与判定旋转速度，判定稳定旋转速度是否在判定旋转速度以上。而且，当稳定旋转速度在判定旋转速度以上时，该稳定旋转速度包含在图4所示的稳定临界线图中右侧的临界切入量的极大值和极小值之差较大的区域。因此，该稳定旋转速度作为可有效抑制“颤振”的旋转速度而被采用，经由旋转速度控制装置16将旋转轴3的旋转速度变更为稳定旋转速度。另一方面，当稳定旋转速度小于判定旋转速度时，该稳定旋转速度包含在图4所示的稳定临界线图中左侧的临界切入量的极大值和极小值之差较小的区域。即，即使将旋转速度变更为该稳定旋转速度，也如上所述地不能有效抑制“颤振”。因此，判定装置14不采用稳定旋转速度(即，不改变旋转速度)，通过显示装置17通知发生了“颤振”，督促操作者采用诸如改变切入量等策略。

另外，在上述振动抑制控制中，列举了以5000min^-1为判定旋转速度的一个例子，但是判定旋转速度不限于该旋转速度。

此外，作为判定基准值，除了判定旋转速度之外还考虑以下值。例如，可以着眼于取得最大加速度的频率(颤振频率)。即，由于稳定旋转速度的间隔(稳定临界线图中极大值之间的间隔)不仅依赖于旋转轴3系统的固有振动数，还依赖于颤振频率，所以颤振频率越高则间隔越密(稳定临界线图中左侧区域)。因此，将预定的颤振频率作为判定频率(判定基准值)预先保存于判定基准保存装置15，在判定装置14中，也可以构成为，判定振动检测装置11中检测出的颤振频率(当前值)是否在判定频率以下，在为判定频率以下的情况下，采用稳定旋转速度运算装置12所计算出的稳定旋转速度，另一方面，在比判定频率高的情况下，可以不采用稳定旋转速度而进行警告显示等。

进而，作为判定基准值，在基于非专利文献1的情况下，还可以采用利用下述式(1)以及式(2)近似求出的稳定旋转速度的间隔ΔS。

其中，式(1)以及式(2)中的fc是颤振频率(与上述颤振频率相同)，Z是刀具齿数。此外，式(1)中的k是通过“颤振”而转印到切削面的波的数目，通过式(2)来求取。而且，式(2)中的floor()表示不超过括号内的数值的最大整数，Sc是旋转速度。

[式1]

$\mathrm{\ΔS}=\frac{60\mathrm{fc}}{Z\·k(k+1)}...\left(1\right)$

[式2]

$k=\mathrm{floor}\left(\frac{60\mathrm{fc}}{Z\·\mathrm{Sc}}\right)...\left(2\right)$

而且，使预定的间隔作为判定间隔(判定基准值)预先保存在判定基准保存装置15中，在判定装置14中，根据在振动检测装置11中检测出的颤振频率，基于上述式(1)以及式(2)计算间隔ΔS(当前值)，并且判定计算出的ΔS是否在判定间隔以上，当在判定间隔以上时，采用稳定旋转速度运算装置12中计算出的稳定旋转速度，另一方面，当小于判定间隔时，不采用稳定旋转速度而进行警告显示等。

此外，根据上述式(1)以及式(2)，间隔ΔS和波数k存在如下关系：波数k越大，则间隔ΔS就越小。因此，也可以构成为，着眼于波数k，使预定的波数作为判定波数(判定基准值)预先保存在判定基准保存装置15中，在判定装置14中，通过比较根据检测出的颤振频率等计算出的波数k(当前值)与判定波数，来决定是否采用稳定旋转速度运算装置12中计算出的稳定旋转速度(当波数k为判定波数以下时采用稳定旋转速度，当比判定波数大时不采用稳定旋转速度而进行警告显示等)。

进而，作为另一个变形例，也可以着眼于旋转轴3的当前旋转速度与计算出的稳定旋转速度之差。即，当旋转轴3的当前旋转速度与稳定旋转速度之差较小时，即使变更为稳定旋转速度，“颤振”的抑制效果也较小。因此，也可以构成为，将预定的旋转速度差作为判定旋转速度差(判定基准值)而预先保存于判定基准保存装置15，在判定装置14中，通过对稳定旋转速度运算装置12所计算出的稳定旋转速度与当前旋转速度之间的旋转速度差(当前值)、和判定旋转速度差进行比较，来决定是否采用该稳定旋转速度(当旋转速度差为判定旋转速度差以上时，采用稳定旋转速度，当小于判定旋转速度时，不采用稳定旋转速度而进行警告显示等)。

进而此外，作为另一个变形例，也可以着眼于伴随着旋转速度向稳定旋转速度的变更而发生的临界切入量的变化。即，当为再生型的“颤振”时，一般而言，由于“颤振”的大小相比于临界切入量更依赖于切入了多深，所以在使旋转速度向稳定旋转速度变更时能在多大程度上抑制“颤振”是依赖于：稳定旋转速度下的临界切入量相对于变更前的旋转速度下的临界切入量提高了多少。因此，将稳定旋转速度下的临界切入量与当前(变更前)的旋转速度下的临界切入量(该当前的旋转速度下的切入量可以根据稳定临界线图求出，在已知的情况下也可以采用已知的切入量)之差作为评估指数(在图6中表示该例)。而且，将预定评估指数作为判定评估指数(判定基准值)预先保存于判定基准保存装置15，在判定装置14中，通过对根据在稳定旋转速度运算装置12中计算出的稳定旋转速度而获得的评估指数(当前值)与判定评估指数进行比较，来决定是否采用稳定旋转速度(当评估指数在判定评估指数以上时采用稳定评估指数，当小于判定评估指数时不采用稳定旋转速度而进行警告显示等)。此外，关于求该稳定临界线图的方法，可以基于非专利文献1根据旋转轴3系统的模型参数来生成，也可以预先进行脉冲激发来求取，例如可以采用“2008年精密工学会春季大会学術講演会講演論文集「エンドミル加工にぉける実験結果を利用した伝達関数の逆同定」”等中记载的公知的方法在加工中随时生成。而且，所生成的稳定临界线图可以保存于例如判定基准保存装置15中。

除此之外，在进行判定时还可以组合上述两种以上的方法。即，基于上述评估指数的判定方法与其他方法相比较复杂但精度较高。因此，还可以构成为，在不使用评估指数的方法中进行第1判定作为简易判定，在之后使用了评估指数的方法中执行详细判定(例如，当在第1判定中判定为不采用稳定旋转速度的情况下，执行第2判定，在第2判定中也判定为不采用稳定旋转速度，则第一次进行警告显示等)。

根据执行以上振动抑制控制的振动抑制装置10，当在振动检测装置10中检测出“颤振”时，在稳定旋转速度运算装置12中计算稳定旋转速度，并且，判定在判定装置14中计算出的稳定旋转速度是否对“颤振”的抑制有效，即判定稳定旋转速度是否包含于所谓高速区域，根据其判定结果，将旋转轴3的旋转速度变更为稳定旋转速度。因此，就能防止在无法期待“颤振”的抑制效果的稳定旋转速度下继续加工的情况。

此外，当判定为稳定旋转速度对抑制“颤振”无效时，不改变旋转轴3的旋转速度，而是在显示装置17中进行包含发生了“颤振”的意思的警告显示。因此，操作者不仅能准确把握“颤振”的发生，还能促使操作者采取改变切入量等的策略。

(第2实施方式)

图7是表示第2实施方式的振动抑制装置20的框图结构的说明图。此外，关于与第1实施方式相同的构成要素，示出相同的符号，并且省略其详细说明。

振动抑制装置20用于抑制产生于旋转轴3的“颤振”，该旋转轴3设于旋转轴壳体1并能够围绕C轴旋转，振动抑制装置20具有：振动传感器2a～2c，其用于检测产生于旋转中的旋转轴3的时域振动加速度(表示时间轴上的振动加速度)；以及控制装置21，其对基于该振动传感器2a～2c的检测值进行分析，判断是否产生“颤振”，根据该判断结果来控制旋转轴3的旋转速度。而且，振动传感器2a～2c与上述第1实施方式一样，安装于旋转轴壳体1。

此外，控制装置21具备：与第1实施方式相同的振动检测装置11；稳定旋转速度运算装置22；加工条件保存装置13；判定基准保存装置15；旋转速度控制装置16；显示装置17；速度变动控制装置22，其生成使旋转轴3的旋转速度以输入的平均旋转速度为基准、按照输入的振幅及周期进行变动的指令；机械特性保存装置23，其对旋转轴壳体1中的旋转部惯量或旋转速度与额定扭矩之间的相关关系等进行保存；判定装置24，其对采用在稳定旋转速度运算装置12中计算出的稳定旋转速度、还是采用在速度变动控制装置22中生成的指令等进行判定。此外，当具有旋转轴壳体1的机床是加工中心时，保存于机械特性保存装置23的旋转部惯量是旋转轴3的转子以及安装于旋转轴3的刀具的惯量，当具有旋转轴壳体1的机床是车床时，保存于机械特性保存装置23的旋转部惯量是包含转子以及卡盘部、被加工物的惯量。

这里，说明基于振动抑制装置20的“颤振”的振动抑制控制。

首先，将第1实施方式中例示的预定的判定基准值(例如判定旋转速度等)保存于判定基准保存装置15。然后，在控制装置21的控制下，旋转轴3以预定的旋转速度开始旋转，当加工开始时，由振动检测装置11检测是否发生了“颤振”，当检测出产生了“颤振”时，在稳定旋转速度运算装置12中计算稳定旋转速度。而且，在判定装置24中，通过将预定的检测值或运算值与判定基准值进行比较，来判定是否采用计算出的稳定旋转速度，当判定为采用时，通过旋转速度控制装置16将旋转轴3的旋转速度变更为稳定旋转速度。

另一方面，当判定为不采用稳定旋转速度时，在显示装置17中促使操作者输入作为用于使旋转速度变动的基准的基准旋转速度、变动的振幅、以及变动的周期(以下统称为变动参数)。而且，当通过操作者输入了基准旋转速度、振幅以及周期时，在速度变动控制装置22中生成用于使旋转速度根据该变动参数而变动的指令，输入到判定装置24。这样，在判定装置24中，根据保存于机械特性保存装置23中的信息，判定能否根据变动参数实现变动。即，判定在根据该变动参数实现变动时，所需的电动机的扭矩是否超过了旋转轴3的电动机的扭矩最大值。而且，当所需的电动机的扭矩未超过旋转轴3的电动机的扭矩最大值时，采用在速度变动控制装置22中生成的指令，通过旋转速度控制装置16，使旋转轴3的旋转速度根据输入的变动参数进行变动。另一方面，当必要的电动机的扭矩超过了旋转轴3的电动机的扭矩最大值时，不采用在速度变动控制装置22中生成的指令，在显示装置17中再次通知产生了“颤振”，并且进行例如促使重新输入变动参数的警告显示。

另外，在上述振动抑制控制中，构成为，当判定为不采用稳定旋转速度时，使旋转速度根据输入的变动参数而变动，但是，在尽管采用了稳定旋转速度但变更到稳定旋转速度后在预定时间内不能抑制“颤振”的情况下，也可以构成为使旋转速度根据输入的变动参数来变动。

此外，构成为速度变动控制装置22根据操作者的输入来生成指令，但是也可以构成为，通过在速度变动控制装置22中预先设定基准旋转速度、振幅、周期等变动参数，在不采用稳定旋转速度的情况下，在速度变动控制装置22中自动生成指令。

进而，不进行使用了判定基准值的判定，当检测出“颤振”时，首先尝试抑制基于稳定旋转速度的“颤振”，根据例如从变更为稳定旋转速度后在预定时间内再次检测出“颤振”的事实等，判定装置24判定为基于稳定旋转速度的振动抑制没有效果，而是采用根据输入(或者是预定)的变动参数来使旋转速度变动的方法。

此外，相反地，当检测出“颤振”时，首先尝试根据输入(或者是预定)的变动参数使旋转速度变动的“颤振”抑制，例如，根据在执行该方法后在预定时间内再次检测出“颤振”的事实等，判定装置24判定为基于旋转速度的变动的方法的振动抑制没有效果，将旋转速度变更为稳定旋转速度。

除此之外，在上述第2实施方式中，不具有向稳定旋转速度的变更的技术，在判定装置24中，通过比较预定的检测值或运算值与判定基准值，判定是否仅使旋转速度根据输入(或者是预定)的变动参数而变动。

根据执行以上的振动抑制控制的振动抑制装置20，判定装置24通过比较预定的检测值或运算值与判定基准值、或执行了振动抑制控制的实际结果等，来选择对“颤振”的抑制有效的振动抑制控制，因此，能够防止继续进行无法期待“颤振”的抑制效果的振动抑制控制。

此外，在判定装置24中，在使旋转轴3的旋转速度根据输入(或者预定设定)的变动参数而发生变动时，判定该变动能否实现，当输入了(或者预先设定)不能实现的变动参数时，在显示装置17中进行促使重新输入变动参数等的警告显示，因此，就能防止在状态不发生任何变化的情况下继续进行加工的情况。

另外，本发明的振动抑制方法以及振动抑制装置不限于上述实施方式，可以在不脱离本发明的主旨的范围内根据需要适当变更与检测单元、控制装置、以及控制装置中振动抑制的控制等有关的结构。

例如，在上述实施方式中，构成为通过振动传感器检测旋转轴的振动加速度，但也可以构成为检测基于振动的旋转轴的位移或音压、根据该位移或音压计算最佳旋转速度，以旋转轴或用于传送该旋转轴的传送轴电动机的电流值为基础，检测振动加速度。

此外，在检测出颤振时，不仅使用表示频域振动加速度是最大值的波形，还使用频域振动加速度的值较大的多个(例如3个)的波形，可以进一步提高“颤振”的抑制效果。

进而，在上述实施方式中，构成为检测机床的旋转轴中的振动，但是，也可以构成为检测不旋转一侧(固定侧)的振动并计算最佳旋转速度，不限于使刀具旋转的加工中心，还可以应用于使工件旋转的车床等机床。此外，当然也可以根据机床的种类、大小等适当地变更检测单元的设置位置或设置数目等。

Claims (16)

1.一种振动抑制方法，其在具备用于使刀具或工件旋转的旋转轴的机床中，抑制在使上述旋转轴旋转时产生的颤振，该振动抑制方法的特征在于，执行以下步骤：

第1步骤，通过振动检测单元检测颤振；

第2步骤，当检测出颤振时，通过稳定旋转速度运算单元计算用于抑制该颤振的稳定旋转速度；以及

第3步骤，通过判定单元对基于上述振动检测单元的检测值、预定的设定值、以及/或者根据检测值或设定值计算出的当前值与预先设定的预定的判定基准值进行比较，并且，根据其比较结果判定是否采用上述稳定旋转速度、即判定上述稳定旋转速度是否对颤振的抑制有效，在采用上述稳定旋转速度的情况下，将上述旋转轴的旋转速度变更为上述稳定旋转速度。

2.根据权利要求1所述的振动抑制方法，其特征在于，

在上述第3步骤中，当不采用上述稳定旋转速度时，通过显示单元进行包含产生了颤振的意思的显示。

3.一种振动抑制方法，其在具备用于使刀具或工件旋转的旋转轴的机床中，抑制在使上述旋转轴旋转时产生的颤振，该振动抑制方法的特征在于，执行以下步骤：

第1步骤，通过振动检测单元检测颤振；

第2步骤，当检测出颤振时，通过速度变动控制单元生成用于使旋转速度根据变动参数而变动的指令，该变动参数包含输入或者预先设定的基准旋转速度、振幅以及周期；以及

第3步骤，通过判定单元对基于上述振动检测单元的检测值、预定的设定值、以及/或者根据检测值或设定值计算出的当前值与预先设定的预定的判定基准值进行比较，并且，根据其比较结果判定是否采用上述指令，在采用上述指令的情况下，根据上述指令使上述旋转轴的旋转速度变动。

4.根据权利要求3所述的振动抑制方法，其特征在于，

在上述第3步骤中，与判定是否采用上述指令分开地，判定能否在上述旋转轴中执行上述指令，在采用上述指令并且能够执行上述指令的情况下，根据上述指令使上述旋转轴的旋转速度变动。

5.根据权利要求3所述的振动抑制方法，其特征在于，

在上述第3步骤中，在不根据上述指令使上述旋转轴的旋转速度变动的情况下，通过显示单元进行包含产生了颤振的意思的显示。

6.根据权利要求4所述的振动抑制方法，其特征在于，

在上述第3步骤中，在不根据上述指令使上述旋转轴的旋转速度变动的情况下，通过显示单元进行包含产生了颤振的意思的显示。

7.一种振动抑制方法，其在具备用于使刀具或工件旋转的旋转轴的机床中，抑制在使上述旋转轴旋转时产生的颤振，该振动抑制方法的特征在于，执行以下步骤：

第1步骤，通过振动检测单元检测颤振；

第2步骤，当检测出颤振时，通过稳定旋转速度运算单元计算用于抑制该颤振的稳定旋转速度，并且通过速度变动控制单元，生成用于使旋转速度根据变动参数而变动的指令，该变动参数包含输入或者预先设定的基准旋转速度、振幅以及周期；以及

第3步骤，通过判定单元对基于上述振动检测单元的检测值、预定的设定值、以及/或者根据检测值或设定值计算出的当前值与预先设定的预定的判定基准值进行比较，并且，根据其比较结果判定是采用上述稳定旋转速度还是采用上述指令，根据其判定结果控制上述旋转轴的旋转速度。

8.根据权利要求7所述的振动抑制方法，其特征在于，

在上述第3步骤中，与判定是采用上述稳定旋转速度还是采用上述指令分开地，判定在上述旋转轴中能否执行上述指令，在采用上述指令并且能执行上述指令的情况下，根据上述指令来控制上述旋转轴的旋转速度。

9.根据权利要求8所述的振动抑制方法，其特征在于，

在上述第3步骤中，当不能执行上述指令时，通过显示单元进行包含产生了颤振的意思的显示。

10.根据权利要求1～9中任意一项所述的振动抑制方法，其特征在于，

上述判定基准值是预定的旋转速度、颤振的颤振频率、稳定临界线图中的极大值之间的间隔、因颤振而转印到切削面的波的数目、当前的旋转速度与稳定旋转速度之差、以及当前的切入量与稳定旋转速度下的切入量之差中的至少一个。

11.一种振动抑制装置，其在具备用于使刀具或工件旋转的旋转轴的机床中，抑制在使上述旋转轴旋转时产生的颤振，所述振动抑制装置的特征在于，具备：

振动检测单元，其用于检测颤振；

稳定旋转速度运算单元，当检测出颤振时，该稳定旋转速度运算单元计算用于抑制该颤振的稳定旋转速度；以及

判定单元，其对基于上述振动检测单元的检测值、预定的设定值、以及/或者根据检测值或设定值计算出的当前值与预先设定的预定的判定基准值进行比较，并且，根据其比较结果判定是否采用上述稳定旋转速度、即判定上述稳定旋转速度是否对颤振的抑制有效，当采用上述稳定旋转速度时将上述旋转轴的旋转速度变更为上述稳定旋转速度。

12.一种振动抑制装置，其在具备用于使刀具或工件旋转的旋转轴的机床中，抑制在使上述旋转轴旋转时产生的颤振，所述振动抑制装置的特征在于，具备：

振动检测单元，其用于检测颤振；

速度变动控制单元，当检测出颤振时，该速度变动控制单元生成用于使旋转速度根据变动参数而变动的指令，该变动参数包含输入或者预先设定的基准旋转速度、振幅以及周期；以及

判定单元，其对基于上述振动检测单元的检测值、预定的设定值、以及/或者根据检测值或设定值计算出的当前值与预先设定的预定的判定基准值进行比较，并且，根据其比较结果判定是否采用上述指令，在采用上述指令的情况下，根据上述指令使上述旋转轴的旋转速度变动。

13.一种振动抑制装置，其在具备用于使刀具或工件旋转的旋转轴的机床中，抑制在使上述旋转轴旋转时产生的颤振，该振动抑制装置的特征在于，具备：

振动检测单元，其用于检测颤振；

稳定旋转速度运算单元，当检测出颤振时，该稳定旋转速度运算单元计算用于抑制该颤振的稳定旋转速度；

速度变动控制单元，当检测出颤振时，该速度变动控制单元生成用于使旋转速度根据变动参数而变动的指令，该变动参数包含输入或者预先设定的基准旋转速度、振幅以及周期；以及

判定单元，其对基于上述振动检测单元的检测值、预定的设定值、以及/或者根据检测值或设定值计算出的当前值与预先设定的预定的判定基准值进行比较，并且，根据其比较结果判定是采用上述稳定旋转速度还是采用上述指令，根据其判定结果来控制上述旋转轴的旋转速度。

14.根据权利要求11～13中任意一项所述的振动抑制装置，其特征在于，具备：

显示单元，其进行包含产生了颤振的意思的显示。

15.一种振动抑制方法，其在具备用于使刀具或工件旋转的旋转轴的机床中，抑制在使上述旋转轴旋转时产生的颤振，该振动抑制方法的特征在于，执行以下步骤：

第1步骤，通过振动检测单元检测颤振；

第2步骤，当检测出颤振时，通过稳定旋转速度运算单元计算用于抑制该颤振的稳定旋转速度，并且，通过速度变动控制单元生成用于使旋转速度根据变动参数而变动的指令，该变动参数包含输入或者预先设定的基准旋转速度、振幅以及周期；以及

在选择了第1控制和第2控制中的某一个控制而执行了该控制之后，当在预定时间内再次检测出颤振时，执行第1控制和第2控制中的另一个控制，该第1控制将上述旋转轴的旋转速度变更为上述稳定旋转速度，该第2控制根据上述指令来变动上述旋转轴的旋转速度。

16.一种振动抑制装置，其在具备用于使刀具或工件旋转的旋转轴的机床中，抑制在使上述旋转轴旋转时产生的颤振，该振动抑制装置的特征在于，具备：

振动检测单元，其用于检测颤振；

稳定旋转速度运算单元，当检测出颤振时，该稳定旋转速度运算单元计算用于抑制该颤振的稳定旋转速度；

速度变动控制单元，当检测出颤振时，该速度变动控制单元生成用于使旋转速度根据变动参数而变动的指令，该变动参数包含输入或者预先设定的基准旋转速度、振幅以及周期；以及

判定单元，其在选择了第1控制和第2控制中的某一个控制而执行了该控制之后，当在预定时间内再次检测出颤振时，执行第1控制和第2控制中的另一个控制，该第1控制将上述旋转轴的旋转速度变更为上述稳定旋转速度，该第2控制根据上述指令来使上述旋转轴的旋转速度变动。