CN103079757A - 颤动检测方法及颤动避免方法、以及工作机械 - Google Patents

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Abstract

以规定的取样周期（Δt）取得工件加工时的工具（4）的振动数据，根据取得的按时序的振动数据，计算在切削刃（4a、4b）多次接触工件（W）所需要的时间上的自相关系数（Rxx’），并且，计算所计算出来的自相关系数（Rxx’）的特性的周期（Tx），在切削刃（4a、4b）接触工件（W）时的接触周期（T1）不是计算出的周期（Tx）的整数倍时，判定为发生颤动。

Description

颤动检测方法及颤动避免方法、以及工作机械
技术领域
本发明涉及检测在加工工件时发生的颤动、特别是检测称之为再生颤动的颤动的颤动检测方法及避免颤动的颤动避免方法、以及工作机械。
背景技术
过去，已知在使安装在旋转主轴上的工具相对于工件相对移动以对工件进行加工的工作机械中，抑制在加工中发生的颤动的装置（例如，参照专利文献1）。在该专利文献1记载的装置中，在FFT运算装置中进行振动加速度的傅立叶分析，对通过傅立叶分析计算出的各个最大速度和预先设定的基准值进行比较，在任一个最大加速度超过基准值的情况下，判定为发生应当抑制的颤动。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本特开2008－290164号公报
发明内容
但是，上述专利文献1记载的装置，为了通过进行傅立叶分析来判定颤动的发生，需要大量的数据。因此，需要例如一秒钟长的数据取样时间，难以即时检测及避免加工中的颤动。
本发明是为了解决该问题而做出的，本发明的目的是基本上实时地检测颤动，迅速地避免该颤动。
本发明是一种颤动检测方法，所述颤动检测方法检测将具有切削刃的工具安装到旋转主轴上、使工具相对于工件相对移动来加工工件时发生的颤动，其特征在于，包括：数据取得步骤，在所述数据取得步骤，以规定的取样周期取得具有与工件加工时工具的振动的相关关系的振动数据；计算步骤，在所述计算步骤，根据由数据取得步骤取得的按照时序的振动数据，计算在切削刃多次接触工件所需时间上的自相关函数，并且，计算所计算出的自相关函数的特性的周期或振动频率；判定步骤，在所述判定步骤，当切削刃与工件接触的接触周期不是由计算步骤计算出的周期的整数倍时，或者，由计算步骤计算出的振动频率不是工具的切削刃数与旋转主轴的旋转速度的乘积的整数倍时，判定为发生颤动。
另外，根据本发明的颤动避免方法，其特征在于，包括旋转速度增减步骤，在所述旋转速度增减步骤，在由上述判定步骤判定为发生颤动时，计算由切削刃的接触周期和利用计算步骤计算出的周期求出的相位差、或者由工具的切削刃数及旋转主轴的旋转速度的乘积和利用计算步骤计算出的振动频率求出的相位差，根据计算出的相位差，以规定的比例增减旋转主轴的旋转速度，重复旋转主轴的旋转速度的增减，直到计算出的相位差基本上为0为止。
进而，本发明是一种工作机械，所述工作机械将具有切削刃的工具安装到旋转主轴上，使该工具相对于工件相对移动，对工件进行加工，其特征在于，包括：数据取得机构，所述数据取得机构以规定的取样周期取得具有与在工件加工时的工具的振动的相关关系的振动数据；计算机构，所述计算机构根据利用数据取得机构取得的按时序的振动数据，计算在切削刃与工件多次接触所需时间上的自相关函数，并且，计算所计算出的自相关函数的特性的周期或者振动频率；判定机构，当切削刃与工件接触的接触周期不是由计算机构计算出的周期的整数倍时，或者由计算机构计算出的振动频率不是工具的切削刃数与旋转主轴的旋转速度的乘积的整数倍时，所述判定机构判定为发生颤动。
附图说明
图1是表示根据本发明的实施方式的工作机械的概略结构的图示。
图2A是表示稳定极限线图的一个例子的图示。
图2B是表示稳定极限线图的一个例子的图示。
图3是示意地表示切削过程中的工件加工面的图示。
图4是表示图1的工作机械的控制结构的框图。
图5A是表示未发生颤动的情况下的振动数据的波形的一个例子的图示。
图5B是表示发生颤动的情况下的振动数据的波形的一个例子的图示。
图6是表示由图5B的振动数据得到的自相关系数的图示。
图7是表示利用图4的控制装置实施的处理的一个例子的流程图。
图8是说明相位差的其它计算方法的图示。
具体实施方式
下面，参照图1～图8说明本发明的实施方式。图1是表示根据本发明的实施方式的工作机械10的概略结构的图示，作为一个例子表示为立式加工中心。
在基座1上竖立设置立柱2，在立柱2上经由直线进给机构可在上下方向（Z方向）上升降地支承着主轴箱3。在主轴箱3上经由旋转主轴朝下安装着切削用工具4。工具4例如是在周向方向对称位置具有两个切削刃（第一切削刃4a和第二切削刃4b）的立铣刀，由主轴箱3内的主轴电机旋转驱动。床鞍5经由直线进给机构可在水平方向（Y方向）上移动地支承在基座1上，工作台6经由直线进给机构可在与Y方向正交的水平方向（X方向）上移动地支承在床鞍5上。X方向、Y方向及Z方向的直线进给机构，例如，分别由滚珠丝杠和旋转驱动滚珠丝杠的伺服电机构成。
借助上述结构，工具14在X、Y、Z方向上相对于工件W相对移动，对工件W进行加工。另外，下面，分别将主轴箱3内的主轴电机称为主轴用电机，使主轴箱3在Z方向上移动的电机称为Z轴用电机，使床鞍5在Y方向上移动的电机称为Y轴用电机，将使工作台在X方向上移动的电机称为X轴用电动机。所述各个电机由设置在工作机械10上的后面描述的控制装置30控制。
在这种工作机械10中，当加大对工件W的进刀量时，在加工中发生颤动，不仅加工面的品质降低，而且存在着对旋转主轴或工具4的耐久性等产生恶劣影响的担忧。作为颤动的代表性的例子，有在工具4和工件W之间产生的作为自激振动的一种的再生颤动、和具有工具4的工作机械10成为振动源的强制颤动。其中，特别是再生颤动，如果由主轴的旋转速度S和进刀深度z决定的动作点存在于由工作机械10和工具的组合决定的稳定极限线图的下侧，则可以抑制。
图2A、图2B是表示稳定极限线图的一个例子的图示。图中，在稳定极限线图的下侧是稳定区域，上侧是不稳定区域。如图所示，在稳定极限线图中，存在着稳定极限部分地变高的多个峰值区域（稳定窝）。从而，在动作点处于不稳定区域的情况下，如果变更主轴的旋转速度S或者进刀深度z，使动作点移动到稳定窝的内侧，则可以既抑制颤动的产生又高效率地加工工件W。例如，在动作点是图2A的P2的情况下，如果将进刀深度保持在设定值z1，并且将主轴的旋转速度增速，使动作点移到P2’，则可以没有颤动且不降低加工效率地良好地加工工件W。
另外，对于颤动的检测，有对振动数据进行傅立叶分析，计算出颤动的频率的方法。但是，在这种方法中，为了提高频率分辨率，需要长的取样时间。例如，在主轴旋转速度为30000min－1时进行振动分析的情况下，若作为主轴旋转速度的分辨率最低需要60min－1，则频率分辨率为1Hz，需要1秒钟的取样时间。因此，到检测并避免颤动为止，最低要花1秒钟的时间，在此期间的加工动作使工件加工面的品质受到损害。为了防止这种情况，有必要缩短取样时间，尽可能快地检测出颤动。
这里，对于颤动的发生机理进行说明。图3是示意地表示切削中的工件加工面的图示，在图的右侧，分别表示没有颤动的情况下和有颤动的情况下的A部分的放大图。图中，Wa是第一切削刃4a的移动轨迹，Wb是第二切削刃4b的移动轨迹，Wa与Wb之间的厚度相当于由第一切削刃4a进行切削之后，由第二切削刃4B切削的切削厚度h。
各个切削刃4a、4b的移动轨迹Wa、Wb，从微观上看，凹凸地变动。因此，如果在移动轨迹Wa、Wb的波形中没有相位差，则切削厚度h是恒定的。在这种情况下，由于切削负荷是恒定的，所以，不发生颤动。与此相对，若移动轨迹Wa、Wb的波形中存在相位差，则由于切削厚度h变化，因而切削负荷变动，从而发生颤动。如果有切削刃接触工件加工面4次的振动数据，则可以求出相位差。考虑到这一点，在本实施方式中，如下面所述，能够以少的数据取样数在短时间内检测出颤动。
图4是表示实施根据本实施方式的颤动检测方法及颤动避免方法的工作机械10的控制机构的框图。在控制装置30上，连接有输入与工件加工有关的各种信息的输入装置21、和检测主轴的径向方向的轴位移的位移传感器22。在控制装置30中，读取来自于这些输入装置21及位移传感器22的信号，实施预定的规定的加工程序，控制设置在工作机械10上的主轴用电机25、X轴用电机26、Y轴用电机27及Z轴用电机28。
输入装置21由操作面板及键盘等构成，经由输入装置21输入进刀深度的设定值z1及主轴旋转速度S的设定值S1、数据取样周期、工件W的加工开始指令等，位移传感器22，例如，由检测主轴在X方向上的轴位移dx及Y方向上的轴位移dy的两个涡电流式位移传感器构成。
图5A、图5B分别是作为使工具4相对于工件W在X方向上相对移动时，由位移传感器22获得的X方向的轴位移dx的一个例子，是表示按时序的振动数据的特性的图示。特别是，图5A表示在未发生颤动的情况下的振动数据的波形，图5B表示在发生颤动的情况下的振动数据的波形。图中，T0是主轴的旋转周期，T0内的振动数据相当于第一切削刃4a和第二切削刃4a各与工件W接触一次时获得的振动数据。
图5A、图5B所示的振动数据与图3的移动轨迹Wa、Wb对应地周期性地变动。该振动数据的周期性可以通过利用自相关函数运算现在时刻的振动数据和将该振动数据错开了延迟时间τ的振动数据的相关值（自相关函数Rxx）来进行评价。图6是表示由图5B的振动数据求出的自相关函数Rxx的特性的图示。另外，在图中，为了容易进行数据的处理，利用标准偏差对自相关函数Rxx进行平均、分散化处理，在－1和＋1之间，以包含全部数据的方式，变换成自相关系数Rxx’。
在延迟时间τ为0时，自相关系数Rxx’为1，伴随着延迟时间τ的增加而反复增减，形成具有极大值和极小值的周期Tx的波形（下面，将其称为自相关波形g）。图中，T1是主轴旋转速度S和工具刀刃数C（这里为2）的乘积的倒数（1/C·S），即，刀刃接触工件W的周期T1（＝T0/C）。这里，在假定自相关波形g的极大值与接触周期T1相一致的情况下，所发生的是由于切削刃与工件W接触而产生的强制振动，不发生再生颤动。
与此相对，在自相关波形g的极大值与接触周期T1之间产生如图所述的偏移（相位差ε）时，切削厚度h发生波动，产生颤动。在这种情况下，如图2A所示，如果进刀深度z在稳定窝的极大值以下，则通过增减主轴旋转速度S以使相位差ε变成0，可以抑制颤动的发生。考虑到以上这一点，在本实施方式中，构成图4的控制装置30。
控制装置30包括具有CPU、ROM、RAM、其它外围电路等的运算处理装置，作为功能结构，具有数据取得部31、计算部32、判定部33、和电机控制部34。在数据取得部31，以规定的取样周期取得来自于位移传感器22的振动数据。在计算部32，由在数据取得部31取得的按时序的振动数据计算出自相关系数Rxx’，计算出其自相关波形g的周期Tx。在判定部33，利用在计算部32计算出来的周期Tx，计算出相位差ε，根据相位差ε，判定有没有发生颤动。在电机控制部34，在判定部33判定为发生颤动时，以相位差ε变成0的方式控制主轴用电动机25及X轴用电机26。
下面，对于控制装置30的具体的处理进行说明。图7是表示用控制装置30实施的处理的一个例子的流程图。例如，当从输入装置21输入工件W的加工开始指令时，开始该流程图中所示的处理。在控制装置30中，预先设定主轴旋转速度的设定值S1、进刀深度的设定值z1、取样周期Δt、和数据取样数N等。另外，N是对于颤动的判定而言必要的数据取样数，切削刃与工件W接触4次的取样数是必要的。如本实施方式所示，如果工具刀刃数C是2，则只要主轴转动两圈的振动数据即可。在控制装置30中，存储预先计测的主轴无负荷旋转时的振动数据。
在步骤S1，向电机25～29输出控制信号，在预定的设定条件下开始工件的加工。即，以设定的旋转速度S1使主轴旋转，并且，从设定的进刀深度z1的加工开始位置起，在X方向上以由加工程序设定的进给速度V使工具4相对移动。
在步骤S2，读取来自于位移传感器22的信号，以规定的取样周期Δt取得振动数据。在步骤S3，从该振动数据中减去预先存储的主轴的无负荷旋转时的振动数据，修正振动数据。通过进行该修正，消除主轴的振动引起的振动成分，提高以后的运算结果的可靠性。
在步骤S4，利用自相关函数，由下面的公式（I）计算出对于修正后的现在的振动数据的自相关函数Rxx。
Rxx ( m ) = 1 N Σ n = 0 N - 1 x ( n ) x ( n + m ) . . . ( I )
上式（I），是表示作为离散函数的自相关函数的公式，m表示运算自相关函数时的移位时间，相当于连续函数的延迟时间τ（图6）。
在步骤S5，利用下述公式（II），用标准偏差对自相关函数Rxx进行平均、分散化处理，将Rxx变换成自相关系数Rxx’。
Rx x ′ ( m ) = 1 N Σ n = 0 N - 1 x ′ ( n ) x ′ ( n + m ) 1 N Σ n = 0 N - 1 x ′ ( n ) 2 1 N Σ n = 0 N - 1 x ′ ( n + m ) 2
= Σ n = 0 N - 1 x ′ ( n ) x ′ ( n + m ) Σ n = 0 N - 1 x ′ ( n ) 2 Σ n = 0 N - 1 x ′ ( n + m ) 2 . . . ( II )
其中， x ′ ( n ) = x ( n ) - 1 N Σ n = 0 N - 1 x ( n )
在步骤S6，计算出自相关系数Rxx’的自相关波形g的周期Tx。在这种情况下，可以提取出在相关系数Rxx’在规定值Ra（例如，0.5）以上的峰值点（极大值），计算出从Rxx’＝1的起始点起的时间间隔（图6），或者计算出峰值点之间的时间间隔。另外，规定值Ra预先通过实验等决定，也可以为0.6或0.7。
在步骤S7，利用下面的公式（III）计算出接触周期T1和周期Tx的相位差ε（图6）。
ε＝360·（1/（C·S·Tx）－int（1/C·S·Tx））－1）    （III）
即，从将接触周期T1（＝1/C·S）除以Tx所得的值（1/（C·S·Tx））中减去其整数部分，进而减去1，再乘以360。这里计算出的相位差ε总是成为负的角度（deg）。
在步骤S8，根据相位差ε，判定是否发生通过步骤S9以后的主轴旋转速度的增减能够避免的颤动。即，判定相位差ε是否几乎为0°或者基本上为－360°。更具体地说，在ε在规定值ε0（例如－5°）以下，或者规定值ε1（例如，－355°）以上时，认为发生再生颤动，进入步骤S9。关于ε0或ε1的值，由实验求出恰当的值。
在步骤S9，判定相位差ε是否在－180°以上。当步骤S9为肯定时，进入步骤S10，为否定时进入步骤S12。
在步骤S10，向主轴用电机25输出控制信号，使主轴的旋转速度S减速。借此，接触周期增加，相位差ε接近于0°。在这种情况下，优选地，根据相位差ε改变旋转速度S的减速量。例如，在相位差ε在－180°以上不足－150°时，减速设定速度S1的5％，在相位差ε在－150°以上并且不足－5°时，减速设定速度的3％。之所以这样根据相位差ε的大小改变主轴旋转速度的变化率，是为了收敛到能够迅速避免颤动的主轴旋转速度。
在步骤S11，向X轴用电机26输出控制信号，伴随着旋转速度S的减速，使进给速度V也减速，以便在旋转速度S减速的前后，切削刃1的每刃的进给成为恒定。当步骤S11结束时，返回步骤S2，重复同样的处理。
另一方面，在步骤S12，向主轴用电机25输出控制信号，使主轴的旋转速度S增速。借此，接触周期T1减少，相位差ε接近－360°。在这种情况下，优选地，根据相位差ε改变旋转速度S的增速量。例如，当相位差ε在－210°以上并且不足－180°时，增速设定旋转速度S1的5％，在相位差ε在－355°以上并且不足－210°时，增速设定速度的3％。
在步骤S13，向X轴用电机26输出控制信号，伴随着旋转速度S的增速使进给速度也增速，以使得在旋转速度S增速前后，切削刃的每刃的进给成为恒定。当步骤S13结束时，返回步骤S2，重复同样的处理。
当在步骤S8中判定为没有发生通过主轴旋转速度的增减能够避免的再生颤动时，进入步骤S14。在步骤S14，判定是否发生强制颤动、或者通过主轴旋转速度的增减不能避免的再生颤动。例如，在位移传感器22检测出的位移超过规定值的情况下，判定为发生强制颤动、或者通过主轴旋转速度的增减不能避免的再生颤动。当步骤S14为肯定时，进入步骤S15，当为否定时，返回步骤S2。
在步骤S15，X轴用电机26输出控制信号，保持旋转速度S不变，只使进给速度V减速规定的量。借此，减少切削负荷，即，减少起振力，避免强制颤动，或者避免通过主轴旋转速度的增减不能避免的再生颤动。当步骤S15结束时，返回步骤S2，重复进行同样的处理。
综合以上控制装置30中的动作，如下面所述。首先，以规定的取样周期Δt取得在工件加工时来自位移传感器22的信号（步骤S2）。接着，利用主轴的无负荷旋转时的振动数据修正所取得的按时序的振动数据（步骤S3），根据修正后的振动数据，计算在切削刃与工件W接触4次所需要的时间T0上的自相关函数Rxx（步骤S4）。即，为了评价振动数据的周期性，利用取样数N的振动数据，计算出相对于现在的振动数据的自相关函数Rxx。
进而，为了使自相关函数Rxx的处理变得容易，对自相关函数Rxx进行平均、分散化处理，以全部数据包含在－1～＋1之间的方式将Rxx变换成在相关系数Rxx’之后（步骤S5），计算出该自相关系数Rxx’的特性（图6的自相关波形g）的周期Tx（步骤S6）。接着，在－360°～0°的范围计算出切削刃的接触周期T1与周期Tx的相位差ε（步骤S7）。
在相位差ε基本上为0°或者－360°时，判定为未发生再生颤动或者发生通过主轴旋转速度的增减不能避免的再生颤动。与此相对，在相位差ε从0°及－360°例如偏离5°以上时，判定为发生通过主轴旋转速度的增减能够避免的再生颤动。在这种情况下，在相位差ε在－180°以上时，将主轴的旋转速度S减速。借此，如图2A所示，动作点P1移动到P1’（步骤S10）。当相位差ε比－180°小时，将主轴的旋转速度S增速。借此，如图2A所示，动作点P2移动到P2’（步骤S12）。这样，由于通过使主轴的旋转速度S增减，动作点移动到稳定极限线图的稳定区域，所以，可以抑制再生颤动，可以进行稳定的工件加工动作。这时，伴随着主轴的旋转速度S的变更，将进给速度V减速或者增速，以使每刃的进给成为恒定（步骤S11、步骤S13）。从而，由于切削负荷成为恒定，所以，对于工件W的加工面的品质及工具4来说，良好的加工动作成为可能。
另一方面，在进刀深度的设定值z1过大的情况下，例如，当动作点是图2B的P3时，认为发生通过主轴旋转速度的增减不能避免的再生颤动或者发生强制的颤动，不改变更主轴的旋转速度S而将进给速度减速（步骤S15）。借此，由于工具4的负荷降低，所以，具有和减小进刀深度z同样的效果，动作点P3移动到P3’。之后，主轴的旋转速度S增速（步骤S12），动作点P3’移动到P3”。借此，在稳定区域，能够既抑制颤动又对工件W进行加工。
根据本实施方式，可以起到下面的作用效果。
（1）在控制装置30中，以规定的取样周期取得工件加工时的振动数据（数据取得步骤），根据该取得的按时序的振动数据，计算出在切削刃多次接触工件W所需要的时间上的自相关系数Rxx’，并且，计算出该自相关系数Rxx’的特性的周期Tx（计算步骤），当切削刃接触工件W时的接触周期T1不是周期Tx的整数倍时，判定为发生通过主轴旋转速度的增减能够避免的再生颤动（判定步骤）。借此，利用少的取样数N能够进行颤动的判定，能够在颤动发生后立即检测出颤动。在这种情况下，由于在判定步骤中的整数倍并不是严格意义上的整数倍，在相位差ε大致为0°或者大致为－360°时（例如，包括在±5°的范围内时），作为整数倍，因此，控制是稳定的。例如，在主轴旋转速度为30000min－1、工具刀刃数为2、取样周期为0.1m秒（毫秒）的情况下，切削刃接触四次工件W所需要的时间（旋转主轴旋转两圈的时间）为4m秒，其间的取样数为40个。当忽略自相关系数Rxx’的计算、颤动的判定、避免颤动的主轴旋转速度增减的计算等的运算时间时，基本上可以实时（4m秒）检测出颤动，开始其避免步骤。与过去的傅立叶分析方式相比，可以迅速地避免颤动。
（2）在控制装置30中，在判定为颤动的发生时，以相位差ε变成0的方式，即，以接触周期T1变成根据自相关系数的周期Tx的整数倍的方式，增减主轴的旋转速度S（旋转速度增减步骤）。由于该主轴旋转速度的增减采取重复进行根据计算出的相位差每次以规定的比例增减的动作，直到相位差基本上变成0为止的方法，所以，即使不预先求出机械的稳定极限线图，也可以立即避免颤动，可以抑制工件加工面的品质的降低。
（3）由于以自相关函数Rxx包括在从－1到1的范围内的方式将Rxx变换成Rxx’，所以，能够容易地把握自相关系数Rxx’的特性，可以高精度地计算出周期Tx。
（4）在增减主轴的旋转速度S时，以切削刃的每刃的进给成为恒定的方式，根据旋转速度S的增减来增减工具4的进给速度，所以，可以使切削负荷恒定，能够提高工件W的加工面的品质及延长工具4的寿命。
（5）由于利用主轴的无负荷旋转时的振动数据修正由位移传感器22获得的振动数据，所以，能够高精度地判定再生颤动的发生。
另外，在上述实施方式中，利用（III）式计算相位差ε，但是，也可以代之以利用（IV）式计算相位差ε。
ε＝360·（δ/Tx－1）    （IV）
这里，如图8所示，δ相当于在自相关系数Rxx’的特性中，对于接触周期T1的自相关系数Rxx’的峰值点的延迟时间。
在上述实施方式中，利用数据取得部31读取工件加工时来自于位移传感器22的振动，取得振动数据，但是，只要在规定的取样周期Δt取得与工具4的振动有相关关系的振动数据，数据取得机构可以是任意的。例如，可以检测主轴的振动加速度或切削负荷，或者检测加工声音，将其检测值作为振动数据。在计算部32，计算出按时序的振动数据的自相关函数Rxx，并且，利用规定的变换式（II）变换该自相关函数Rxx，计算出变换后的自相关系数Rxx’的自相关波形g的周期Tx，但是，也可以不采用变换式（II）而计算周期Tx，计算机构的结构并不局限于上述结构。
在判定部33，在切削刃接触工件W时的接触周期T1不是用自相关系数Rxx’求出的周期Tx的整数倍时，判定为发生颤动，但是，判定机构的结构并不局限于此。例如，也可以在计算部32计算出自相关系数Rxx’的振动频率f，在该振动频率f不是工具刀刃数C和主轴的旋转速度S的乘积的整数倍时，在判定部33判定为发生颤动。在判定为发生颤动时，通过从电动机控制部34向主轴用电机25输出控制信号，以接触周期T1成为周期Tx的整数倍的方式增减主轴的旋转速度S，但是，也可以使自相关系数Rxx’的振动频率f成为工具刀刃数C和主轴的旋转速度S的乘积的整数倍的方式增减主轴的旋转速度S，旋转速度增减机构的结构并不局限于上述结构。
上面，作为工作机械10使用立式加工中心，实现颤动检测方法及颤动避免方法，但是，也可以利用卧式加工中心或其它加工机械实现根据本发明的颤动检测方法及颤动避免方法。
根据本发明，利用振动数据的自相关函数判定颤动的发生，能够立即检测以及避免加工中的颤动的发生。借此，可以提高工件的加工面的品质，另外，可以防止工作机械的旋转主轴及工具的损耗。
附图标记说明
4     工具
4a    第一切削刃
4b    第二切削刃
10    工作机械
22    位移传感器
25    主轴用电机
26    X轴用电机
30    控制装置
31    数据取得部
32    计算部
33    判定部
34    电机控制部

Claims (8)

1.一种颤动检测方法，检测将具有切削刃的工具安装到旋转主轴上、使该工具相对于工件相对移动以便对工件进行加工时发生的颤动，其特征在于，包括：
数据取得步骤，在所述数据取得步骤，以规定的取样周期取得与工件加工时的所述工具的振动具有相关关系的振动数据；
计算步骤，在所述计算步骤，根据由所述数据取得步骤取得的按时序的振动数据，计算在切削刃多次接触工件所需要的时间上的自相关函数，并且，计算所计算出的自相关函数的特性的周期或振动频率；
判定步骤，在所述判定步骤，在切削刃与工件接触的接触周期不是由所述计算步骤计算出的周期的整数倍时，或者，由所述计算步骤计算出的振动频率不是所述工具的切削刃数与所述旋转主轴的旋转速度的乘积的整数倍时，判定为发生颤动。
2.一种颤动避免方法，避免将具有切削刃的工具安装到旋转主轴上、使该工具相对于工件相对移动以对工件进行加工时发生的颤动，其特征在于，包括：
数据取得步骤，在所述数据取得步骤，以规定的取样周期取得与工件加工时的所述工具的振动具有相关关系的振动数据；
计算步骤，在所述计算步骤，根据由所述数据取得步骤取得的按时序的振动数据，计算在切削刃多次接触工件所需要的时间上的自相关函数，并且，计算所计算出的自相关函数的特性的周期或振动频率，
判定步骤，在所述判定步骤，在切削刃与工件接触的接触周期不是由所述计算步骤计算出的周期的整数倍时，或者，由所述计算步骤计算出的振动频率不是所述工具的切削刃数与所述旋转主轴的旋转速度的乘积的整数倍时，判定为发生颤动，
旋转速度增减步骤，在所述旋转速度增减步骤，当由所述判定步骤判定为发生颤动时，计算由切削刃的接触周期和利用所述计算步骤计算出的周期求出的相位差、或者由所述工具的切削刃数及所述旋转主轴的旋转速度的乘积和利用所述计算步骤计算出的振动频率求出的相位差，根据计算出的相位差，以规定的比例增减所述旋转主轴的旋转速度，重复所述旋转主轴的旋转速度的增减，直到计算出的所述相位差基本上为0为止。
3.如权利要求2所述的颤动避免方法，其中，
在所述计算步骤中，利用标准偏差将自相关函数变换成自相关系数，计算变换后的自相关系数的特性的周期或振动频率。
4.如权利要求2所述的颤动避免方法，其中，
在所述旋转速度增减步骤中，以切削刃的每刃的进给成为恒定的方式，根据所述旋转主轴的旋转速度的增减，使所述工具的进给速度增减。
5.如权利要求2所述的颤动避免方法，其中，
利用所述旋转速度增减步骤，计算出的所述相位差基本上变成0，但所述振动数据超过规定值时，降低所述工具的进给速度。
6.如权利要求2所述的颤动避免方法，其中，
在所述计算步骤，通过从利用所述数据取得步骤取得的振动数据中减去预先存储的所述旋转主轴的无负荷旋转时的振动数据，修正振动数据，根据该修正后的振动数据，推导出所述自相关函数的特性。
7.一种工作机械，所述工作机械，将具有切削刃的工具安装在旋转主轴上，使该工具相对于工件相对移动，对工件进行加工，其特征在于，所述工作机械包括：
数据取得机构，所述数据取得机构以规定的取样周期取得与在工件加工时的所述工具的振动具有相关关系的振动数据；
计算机构，所述计算机构根据利用所述数据取得机构取得的按时序的振动数据，计算在切削刃与工件多次接触所需要的时间上的自相关函数，并且，计算所计算出的自相关函数的特性的周期或者振动频率，
判定机构，在切削刃与工件接触的接触周期不是由所述计算机构计算出的周期的整数倍时，或者在由所述计算机构计算出的振动频率不是所述工具的切削刃数与所述旋转主轴的旋转速度的乘积的整数倍时，所述判定机构判定为发生颤动。
8.如权利要求7所述的工作机械，其中，
还包括旋转速度增减机构，所述旋转速度增减机构，在由所述判定机构判定为发生颤动时，计算从切削刃的接触周期和利用所述计算机构计算出的周期求出的相位差、或者从所述工具的刀刃数及所述旋转主轴的旋转速度的乘积和利用所述计算机构计算出的振动频率求出的相位差，根据计算出的相位差，以规定的比例增减所述旋转主轴的旋转速度，反复增减所述旋转主轴的旋转速度，直到计算出的所述相位差基本上变成0为止。
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