CN103522125A - 用于机床的动态特性计算设备和动态特性计算方法 - Google Patents

Abstract

一种用于机床的动态特性计算设备(100)，所述机床通过使旋转刀具(6)相对于工件(W)移动而执行断续的加工。所述设备(100)包括：检测器(102)，在所述旋转刀具(6)被激发而振动的情况下，所述检测器(102)检测由所述旋转刀具(6)的振动产生的声波或者检测能够由所述旋转刀具(6)的振动改变的磁性性能；以及计算部(103)，所述计算部(103)基于所述检测器(102)检测出的值计算振动系统中的一个或多个刀刃部(6a，6b)的固有频率，在所述振动系统中，所述旋转刀具(6)的所述一个或多个刀刃部(6a，6b)为振动体。

Description

用于机床的动态特性计算设备和动态特性计算方法

技术领域

本发明涉及一种动态特性计算设备和一种动态特性计算方法，在通过端铣刀的旋转刀具等执行加工的机床中，所述动态特性计算设备和动态特性计算方法计算振动系统中的旋转刀具的刀刃部的动态特性，在该振动系统中，旋转刀具的刀刃部是振动体。

背景技术

决定适当加工条件以识别机床的动态特性从而通过端铣刀的旋转刀具等进行高精度加工是重要的。在US2010/0305898A1的现有技术中，公开了通过检测装备在心轴上的不平衡物体的偏转量来进行心轴的动态刚性计算。在日本特开申请Tokkai-Hei11-19850的另一现有技术中，公开了借助磁体的磁性引力激发以使心轴、安装在心轴上的刀具或假刀具等的被测量目标振动，从而通过测量被测量目标的位移进行心轴的动态刚性测量。公开了位移传感器为以下传感器：涡电流位移传感器、电感位移传感器、光学位移传感器、电容位移传感器等等。

另一方面，由于试图使用具有较大的旋转刀具突出量的较小旋转刀具用于较高精度加工，所以旋转刀具的偏转量变得较大。因此，需要测量包括旋转刀具的振动系统中的动态特性，因为如现有技术中所示那样测量心轴本身的动态刚性是不够的。在现有技术中，在架刀具安装在心轴上的状态下很难获得动态特性。电涡流位移传感器应当精确地安装，因而增加了安装时间。

发明内容

基于前面提到的情况，本发明的目的是提供一种机床的动态特性计算设备和机床的动态特性计算方法，所述动态特性计算设备和动态特性计算方法容易且精确地测量包括用于实际加工的旋转刀具的振动系统中的动态特性。

需要指出的是，声波检测器或磁性性能检测器能够用来检测旋转刀具的振动状态——即使旋转刀具的振动的量小且持续时间短。

为了实现上述和其它目的，本发明的一个方面提供了一种计算机床的动态特性的动态特性计算设备，所述机床通过使具有一个或多个刀刃部的旋转刀具相对于工件移动而执行断续的加工，所述动态特性计算设备包括：检测器，在所述旋转刀具被激发而振动的情况下，所述检测器检测由所述旋转刀具的振动产生的声波或者检测能够由所述旋转刀具的所述振动改变的磁性性能；以及计算部，所述计算部基于所述检测器检测出的值计算振动系统中的所述一个或多个刀刃部的固有频率，在所述振动系统中，所述旋转刀具的所述一个或多个刀刃部为振动体。通过检测声波或磁性性能，本发明能够通过基于由于断续的加工导致的刀刃部向底部的偏转和振动时刀刃部的固有频率来决定加工条件而实现较高精度加工。由于与需要精确定位的现有技术的电容位移传感器相比，检测器可以相对自由地定位，使用可以不需要任何熟练的技术并且可以减少安装时间。

本发明的第二方面主要提供这样的激发方式：通过由人操作的锤构件使所述旋转刀具振动。由此，此方法容易在没有设备的额外设定的情况下执行。人的敲击幅度和方向不会很大程度地影响检测精度，从而敲击操作可以在不需要任何人为关注的情况下完成。由于执行敲击操作以激发实际旋转刀具本身，所以产生了高度精确的动态特性。

本发明的第三方面主要提供这样的激发方式：通过驱动所述驱动装置而使所述旋转刀具与安装在所述机床上的目标构件接触，使所述旋转刀具振动。由此，这可以在没有人力锤击的情况下使旋转刀具在旋转过程中自动振动。由于自动振动执行为敲击实际旋转刀具，所以可以产生高精度动态特性。由于在没有人力的情况下完成敲击，这是在实际加工即将开始之前执行的，由此在实际加工即将开始之前提供了动态特性。由于使旋转刀具振动的激发力的值被精确设定，所以可以确保使旋转刀具振动而被检测器检测到。

本发明的第四方面主要提供这样的激发方式：通过在所述旋转刀具沿与加工时的旋转方向相反的旋转方向旋转的过程中驱动所述驱动装置而使所述旋转刀具与所述目标构件接触，使所述旋转刀具振动。由此，由于旋转刀具沿与加工时的旋转方向相反的旋转方向旋转，所以与旋转刀具接触的目标构件不能被加工，由此减小了目标构件的磨损。

本发明的第五方面主要提供这样的激发方式：通过驱动所述驱动装置而使所述旋转刀具的非刀刃部部分与所述目标构件接触，使所述旋转刀具振动。由此，由于所述旋转刀具的所述非刀刃部部分与目标构件接触，所以刀刃部不会损坏，因此增加了刀刃部的寿命。

本发明的第六方面主要提供这样的激发方式：通过在所述旋转刀具沿与加工时的旋转方向相同的旋转方向旋转的过程中驱动所述驱动装置而使所述旋转刀具的所述非刀刃部部分与所述目标构件接触，使所述旋转刀具振动。由此，由于振动执行为敲击旋转中的实际旋转刀具，所以可以产生类似于加工中的旋转刀具的实际动态特性的高精度动态特性。

本发明的第七方面主要提供：所述一个或多个刀刃部的所述动态特性包括所述振动系统中的所述固有频率和质量系数，并且有限单元法（FEM）分析部通过执行基于所述机床的构造信息的有限单元法分析而获得所述质量系数。通过有限单元法分析能够容易地获得动态特性并且通过有限单元法分析部能够容易地获得质量系数。因为操作人员的可能的定位移位，旋转刀具在刀架上的实际安装位置与由有限单元法分析部具体设计的安装位置变得稍微不同。因此，通过有限单元法分析部的有限单元法分析与安装在刀架上的旋转刀具的实际位置的分析并不完全相同。另一方面，由于由检测器检测到的声波或磁性性能是由旋转刀具的实际振动所产生的，所以声波或磁性性能基于旋转刀具在刀架上的实际位置。由有限单元法分析部获得的固有频率不同于由计算部计算出的固有频率。因此，基于声波或磁性性能计算固有频率作为实际固有频率而不使用由有限单元法分析获得的固有频率。

本发明的第八方面主要提供：所述有限单元法分析部通过执行有限单元法分析而获得所述固有频率，并且所述检测器在基于由所述有限单元法分析部获得的所述固有频率所决定的检测条件下检测所述声波或所述磁性性能。检测器包括多个频带并且检测特定频带设定在频带的范围内的声波。作为检测器的检测条件的频带的范围被设定为包括由有限单元法分析部获得的固有频率的检测频带的范围。由此，检测器能够确定地且精准地获得包括实际固有频率的声波或磁性性能。

本发明的第九方面主要提供包括所述振动系统中的阻尼比率的所述动态特性，并且所述计算部基于所述检测器检测出的所述值计算所述阻尼比率。由于旋转刀具的安装的位置不同，阻尼比率不同于由有限单元法分析获得的阻尼比率。因此，基于由检测器检测到的声波或磁性性能计算阻尼比率以用检测到声波或磁性性能来决定加工条件，由此获得所需的加工精度。

本发明的第十方面主要提供包括所述振动系统中的阻尼比率的所述一个或多个刀刃部的所述动态特性，所述有限单元法分析部通过执行有限单元法分析获得所述阻尼比率。通过有限单元法分析容易获得阻尼比率。阻尼比率的偏移比固有频率的偏移对加工精度的破坏小。因此，通过有限单元法分析容易地获得了阻尼比率，由此获得了足够的加工精度。

附图说明

本发明的多种其他方面、特征和很多随之而来的优点将容易地被认识到，因为当结合附图考虑时，通过参照下面对优选实施例的详细描述，这些方面、特征和优点变得能够更好地理解，在附图中：

图1为示出根据本发明的第一实施方式中的机床的构造图；

图2为示出旋转刀具对工件的加工条件从而示出旋转刀具的偏转状态的示图；

图3为示出在旋转刀具中产生的阻力和旋转刀具的旋转中心的偏移量两者与经过的时间的关系的视图；

图4A为示出在t1时刻旋转刀具与工件之间的位置关系的视图；

图4B为示出在t2时刻旋转刀具与工件之间的位置关系的视图；

图4C为示出在t3时刻旋转刀具与工件之间的位置关系的视图；

图4D为示出在t4时刻旋转刀具与工件之间的位置关系的视图；

图4E为示出在t5时刻旋转刀具与工件之间的位置关系的视图；

图5为包括根据本发明的第一实施方式的机床的动态特性计算设备的加工条件判断设备的功能框图；

图6A为示出当图5所示的检测器检测到声波时激发旋转刀具振动的第一示例的视图；

图6B为示出激发旋转刀具振动的第二示例的视图；

图6C为示出激发旋转刀具振动的第三示例的视图；

图7为示出通过图5中示出的检测器的检测过程的流程图；

图8为示出加工误差与旋转刀具的旋转速度的关系的视图；以及

图9为示出旋转刀具的最大振幅与旋转刀具的旋转速度的关系的视图。

具体实施方式

在下文中论述根据本发明的用于机床的动态特性计算设备的实施方式。

“机床的机械构造”

对于本发明而言可应用的机床的一个示例为参照图1的卧式加工中心。尽管示例是卧式加工中心作为机床，但机床也可以是另一加工中心或者具有旋转刀具的另一机床。

机床包括相互垂直的三个线性轴线——X轴线、Y轴线以及Z轴线——作为驱动轴线。如图1中所示，机床包括床体1、能够在床体1上沿X轴线移动的柱2、能够在柱2的前表面上沿Y轴线移动的刀座鞍3、安装在刀座鞍3上并且具有可旋转的心轴4a的心轴装置4、通过刀架5安装在心轴4a的端侧中的旋转刀具6、以及工作台7，工作台7能够在床体1上沿Z轴线移动并且安装有工件W。机床装备了控制每一个驱动轴线的未示出的控制器。

“旋转刀具在加工时的状态”

在下文中论述在通过旋转刀具6对工件W进行加工期间旋转刀具6的状态。如图2中所示，旋转刀具6包括在旋转刀具6的顶端上的多个刀刃部6a、6b和在其相反的底部上的非刀刃部部分6c。旋转刀具6的多个刀刃部是两个刀刃部6a、6b，但是也可以是一个、三个或者其它数量的刀刃部。

当刀刃部6a、6b在旋转刀具6的加工期间接收来自工件W的加工阻力Fy时，刀刃部6a、6b具有向非刀刃部部分6c偏转的趋势。特别是在刀刃部6a、6b从非刀刃部部分6c的底部的悬伸量L与刀具直径D之比——即旋转刀具6的L/D——大的情况下，容易使由加工阻力Fy导致的旋转刀具6的顶端的偏转量大，这是因为旋转刀具6由于其窄而长的形状而刚性较低。

如果旋转刀具6中产生的加工阻力Fy是恒定的，则旋转刀具6的顶端的偏转量也是恒定的。但是，实际上，加工阻力Fy能够根据通过旋转刀具6的两个刀刃部6a、6b的断续加工而变化，这是因为加工不连续而是被不具有旋转刀具6的刀刃部的部分中断。因此，刀刃部6a、6b的偏转变形量能够沿由如图2中的双方向箭头示出的Y方向变化。

加工阻力Fy和旋转刀具6的刀刃部6a、6b的旋转中心C的偏转变形量取决于振动系统中的动态特性，在该振动系统中，旋转刀具6的刀刃部6a、6b是振动系统的振动体。下文中，动态特性称为“旋转刀具的刀刃部的动态特性”。旋转刀具6的刀刃部6a、6b的动态特性表现了对施加至刀刃部6a、6b的力的偏转运动或行为。动态特性用传递函数表示或者用根据传递函数计算的质量系数M、固有频率f、阻尼比率ζ等表示。传递函数是柔量和相位延迟。动态特性的一个示例为粘性阻尼系数C和弹簧系数K，并且这些C和K根据上文定义的M、f、ζ计算。

接下来，参照图3、4A至4E，将对旋转刀具6的刀刃部6a、6b对由旋转刀具6产生的加工阻力Fy以及对旋转刀具6的刀刃部6a、6b的旋转中心C的偏转量Ya的推移时间t的行为进行描述，其中，旋转刀具6旋转并且被进给从而断续地加工工件W。这里描述了沿着Y方向的反切割方向的加工阻力Fy和偏转量Ya。这里描述反切割方向是因为反切割方向提供对加工误差的最有影响的因素。

如图3中所示，加工阻力Fy在时刻t1从零变为较大值并且在时刻t2再次变为零。图4A和图4B分别对应于图3中的时刻t1和时刻t2。如图4A中所示，时刻t1是一个刀刃部6a开始与工件W接触的瞬间。换言之，时刻t1是刀刃部6a开始加工的瞬间。如图4B中所示，时刻t2为完成工件W的加工的瞬间。因此，一个刀刃部6a在时刻t1与时刻t2之间加工工件W。

在这之后，如图3中所示，加工阻力Fy在时刻t2与时刻t4之间保持几乎为零。如与时刻t3对应的图4C中示出，在从时刻t2至时刻t3的此时段中，刀刃部6a、6b两者都不与工件W接触。旋转刀具6如空转一样旋转从而使加工中断。

然后，如图3中所示，加工阻力Fy在时刻t4再次跳至较大量并且在时刻t5再次变为零。如图4D中所示，另一刀刃部6b在图3中的时刻t4开始与刀具W接触。这意味着此时开始由另一刀刃部6b进行加工。如与时刻t5对应的图4E中所示，加工在图3中的时刻t5完成。因此，另一刀刃部6b在时刻t4与时刻t5之间加工工件W。

从图4A至图4E中示出的加工区域可以理解，在时刻t1与t2之间以及时刻t4与t5之间，每个时刻的实际加工量是不同的。这是因为实际加工量是每一次加工的瞬时加工量并且不同于加工量的指令值。实际加工量是指瞬时加工量并且不同于加工量的指令值。实际加工量从加工的开始跳至较大量并且在达到峰值之后逐渐减小。具体地，实际加工量在前次未加工部分与前次加工过的部分之间的边界之前和之后变化。加工阻力Fy的轨迹为大致三角形并且根据实际加工量而变化，如跳至图3的较大量的部分中示出的。

如上文所述，在时刻t1至t2和t4至t5的间隔中执行加工并且在时刻t2至t4的空转中不执行加工。因此，旋转刀具6通过间隔加工接收间隔力。通过此间隔力，即，由间隔加工产生的加工阻力，旋转刀具6的旋转中心C在顶端处沿Y方向的反切割方向振动。

图3示出随着根据旋转刀具6的固有频率的振动，旋转刀具6的刀刃部6a、6b的旋转中心C的位移量Ya。特别地，在加工阻力Fy刚刚产生之后，旋转中心C的位移量Ya跳至最大值，然后衰减从而重复跳动和衰减。

“动态特性计算设备”

加工阻力Fy和旋转中心C的位移量取决于旋转刀具6的刀刃部6a、6b的动态特性。因此，确定动态特性是重要的。接下来，参照图5、图6A至6C以及图7对动态特性的计算设备进行描述。

如图5中所示，动态特性计算设备100包括有限单元法（FEM）分析部101、检测器102、计算部103、以及存储器104。有限单元法分析部101通过使用基于机床的构造信息的已知的有限单元法分析获得固有频率f、阻尼比率ζ以及质量系数M。能够通过有限单元法分析容易地获得动态特性。机床的构造信息包括每一个构造部分的形状、材料等等的信息。有限单元法分析部101将获得的固有频率f、质量系数M以及阻尼比率ζ储存在存储器104中。如下文所述，存储器104还接收由计算部103根据检测器102的结果基于来自有限单元法分析部101的粗略的固有频率f计算出的精准的固有频率f。

其中，固有频率f由下列公式（1）表示。由于阻尼比率ζ相对于公式（1）中的数字1足够小，所以公式

的值约等于一。阻尼比率ζ由下一公式（2）表示并且运动方程由再下一公式（3）表示，其中，C为线性粘性阻尼系数，K为弹簧常数，F为外力，x为位移量，x上加一点

为位移的速度值，并且x上加两点

为位移的加速度值。

$f=\frac{\sqrt{1-{\mathrm{\ζ}}^2}}{2\mathrm{\π}}\·\sqrt{\frac{K}{M}}\·\·\·\left(1\right)$

$\mathrm{\ζ}=\frac{C}{2\sqrt{K\·M}}---\left(2\right)$

$M\·\stackrel{\·\·}{x}+C\·\stackrel{\·}{x}+K\·x=F---\left(3\right)$

在此实施方式中，检测器102为声波检测器。下文中将参照图6A至6C对检测器102的应用示例进行描述。如图6A至6C中所示，检测器102与旋转刀具6的刀刃部6a、6b邻近地定位，其中，检测器102不需精确而是相对自由地定位。由于检测器102与需要精确定位的电容位移传感器相比可以相对自由地定位，所以可以不需要熟练的技术并且可以减少安装时间。

当旋转刀具6受激发而振动时，检测器102检测由旋转刀具6的振动产生的声波。如图6A中所示，旋转刀具6的激发的第一示例为由操作人员用锤子130敲击旋转刀具6的非刀刃部部分6c。此方法易于在没有设备的额外设定的情况下实现。操作人员敲击的振幅和方向不在很大程度上影响检测精度，从而在不用任何关注的情况下完成敲击操作。由于执行敲击操作以激发实际旋转刀具6本身，其产生了高度精确的动态特性。由于锤子130不敲击旋转刀具6的刀刃部6a、6b而是敲击非刀刃部部分6c，所以能够消除对刀刃部6a、6b的任何影响，由此增加了刀刃部6a、6b的寿命。

如图6B中所示，作为被激发而振动的第二示例，驱动装置装备在机床上以驱动目标构件140，从而敲击旋转刀具6的非刀刃部部分6c，由此激发旋转刀具6的振动。这使得可以在没有人力锤击的情况下，旋转刀具6在旋转过程中自动振动。由于执行自动振动从而敲击旋转中的实际旋转刀具6，所以可以产生高精度动态特性。在旋转与加工中的旋转方向相同的情况下，可以产生约等于实际加工的动态特性。另外，非刀刃部部分6c被敲击并且不敲击旋转刀具6的刀刃部6a、6b，这可以增加刀刃部6a、6b的寿命。

由于在没有人力的情况下完成敲击，这是在实际的加工正要开始之前完成的，由此在实际加工即将开始之前提供了动态特性。由于精确地设定使旋转刀具6振动的激发力值，所以可以确保使旋转刀具6振动从而由检测器102检测。虽然振动的激发在旋转刀具6的旋转时进行，但是可以在旋转刀具6不旋转的情况下激发。

作为被激发而振动的第三示例，如图6C中所示，驱动装置装备在机床上从而使旋转刀具6在旋转的反方向上旋转并且使旋转刀具6的刀刃部6a、6b与作为目标构件150的工件W接触，由此激发旋转刀具6的振动。在此情形中，目标构件150不被旋转刀具6切削，因为旋转方向为与加工时的旋转方向相反的方向。虽然刀具W用作目标构件150，但是可以使用另一目标构件150来代替工件W，由此减小目标构件150的消耗。

下文中参照图7的流程图，对通过检测器102的声波检测过程进行描述。检测器102包括多个频带并且检测特定频带设置在频带范围内的声波。作为检测器102的检测条件的频带范围设置为被检测频带的范围，该范围包括在步骤S1中由有限单元法分析部101获得的固有频率f。由此，检测器102能够确定地并准确地获得包括实际固有频率f的声波。

在步骤S2中，旋转刀具6由图6A至图6C中描述的激发方法中的一种激发。在步骤S3中，检测器102检测根据由激发导致的旋转刀具6的振动而由旋转刀具6产生的声波。

计算部103基于由检测器102检测的声波计算固有频率f。固有频率f能够根据检测到的声波的频率来计算。计算部103将由有限单元法分析部101获得的记录在存储器104中的固有频率f替代为计算出的固有频率f并将计算出的固有频率f记录在存储器104中。也就是说，记录在存储器104中的固有频率f是由计算部103计算出的固有频率f。

由于由操作人员的可能的定位移位，旋转刀具6在刀架5上的实际安装位置变得与由有限单元法分析部101具体地设计的安装位置稍微不同。因此，通过有限单元法分析部101的有限单元法分析不与安装在刀架5上的旋转刀具6的实际位置的分析完全相同。另一方面，由于由检测器102检测的声波是由旋转刀具6的实际的振动产生的声波，所以声波基于旋转刀具6在刀架5上的实际位置。由有限单元法分析部101获得的固有频率f不同于由计算部103计算出的固有频率f。记录在存储器104中的固有频率f是由计算部103计算出的固有频率f，即，旋转刀具6的刀刃部6a、6b的实际固有频率f。

“旋转刀具的旋转速度与旋转刀具的加工误差或最大振幅之间的关系”

图8示出了旋转刀具6的旋转速度S与加工误差Δy之间的关系，并且图9示出了旋转刀具6的旋转速度S与旋转刀具6的最大振幅A之间的关系。例如，在旋转速度S为大约每分钟6,500转的情况下，图8示出了加工误差Δy和最大振幅A较小。因此，加工误差Δy和最大振幅A能够根据旋转刀具6的旋转速度S的变化而变化。这是由旋转刀具6的刀刃部6a、6b的振动系统中的动态特性与旋转刀具6的刀刃部6a、6b和工件W的接触频率之间的关系的变化所导致的。动态特性不能够在旋转刀具6的振动系统中改变，但是，当刀刃部6a、6b与工件W接触时，频率能够根据旋转刀具6的旋转速度S而改变。如上文所述，加工误差Δy和最大振幅A根据动态特性与旋转刀具6的刀刃部6a、6b的旋转速度S之间的关系变大或者变小。

如果获得旋转刀具6的刀刃部6a、6b的动态特性，则能够图示图8和图9中示出的关系。在获得了旋转刀具6的刀刃部6a、6b的动态特性的情况下，发现旋转速度S能够实现小的加工误差Δy和小的最大振幅A。这教导了为了获得高加工精度，获得精确的固有频率是必要的。

“动态特性计算设备的应用示例”

下文中，参照图5对动态特性计算设备的应用示例进行描述。如图5中所示，动态特性计算设备100可以起到加工条件判断设备120的一部分的作用。加工条件判断设备120的判断部121通过使用存储器104中记录的旋转刀具6的刀刃部6a、6b的动态特性而引入如图8和图9中所示的旋转速度S与加工误差Δy或最大振幅A之间的关系。判断部121记录加工误差Δy或最大振幅A小于阈值的旋转速度S的范围。

判断部121判断包含在当前加工条件中的旋转速度S的指令值是否在旋转速度S的记录范围内。在指令值在记录范围内的情况下，判断部121判断当前加工条件良好并且由该加工条件执行加工。在指令值不在记录范围内的情况下，判断部121改变旋转速度S的指令值。

根据第一实施方式，本发明可以获得实际固有频率f，因为固有频率f是基于通过使实际旋转刀具6振动产生的声波来计算的。因此，可以决定加工条件并且加工条件实现旋转刀具6的刀刃部6a、6b抵靠旋转刀具6的底部弯曲和振动时所需的加工精度。

质量系数M和阻尼比率ζ通过有限单元法分析获得，其中，与固有频率f的偏移对加工精度的影响量相比，质量系数M和阻尼比率ζ的偏移对加工精度的影响量较小。因此，通过有限单元法分析容易获得质量系数M和阻尼比率ζ，由此获得了充分的加工精度。

虽然已经参照优选实施方式对本发明进行了更具体的描述，但是，对于本领域的普通技术人员显而易见的是，本发明不限制于本实施方式，并且本发明可以在权利要求的范围内的多个其它实施方式中得以实现。

“第二实施方式”

虽然通过有限单元法分析获得了旋转刀具6的刀刃部6a、6b的动态特性的质量系数M和阻尼比率ζ，但是本发明不限于此构型，在本发明的第二实施方式中，除了固有频率f之外。计算部103还可以通过使用由旋转刀具6的振动产生的声波来计算阻尼比率ζ。

在第二实施方式中，有限单元法分析部101通过有限单元法分析获得质量系数M和阻尼比率ζ。基于由检测器102检测到的声波，计算部103不仅计算固有频率f，而且计算阻尼比率ζ。计算部103将计算出的固有频率f和计算出的阻尼比率ζ记录在存储器104中。

本发明的第二实施方式能够通过获得与实际旋转刀具6相一致的固有频率f和阻尼比率ζ引入如图8和图9中所示的旋转速度S与加工误差Δy或最大振幅A之间的关系。由此，能够决定加工条件并且能够获得所需的高加工精度。

“其它实施方式”

虽然检测器102为声波检测器，但是本发明不限于该构型，检测器102可以是检测能够根据旋转刀具6的振动而变化的磁性的磁性传感器。因为磁性传感器的安装的高自由性，磁性传感器可以在不需要任何熟练的技术的情况下安装，由此减少了安装时间。这些其它实施方式具有与第一实施方式和第二实施方式的效果相同的效果。

Claims (13)

1.一种计算机床的动态特性的动态特性计算设备，所述机床通过使具有一个或多个刀刃部的旋转刀具相对于工件移动而执行断续的加工，所述动态特性计算设备包括：

检测器，在所述旋转刀具被激发而振动的情况下，所述检测器检测由所述旋转刀具的振动产生的声波或者检测能够由所述旋转刀具的所述振动改变的磁性性能；以及

计算部，所述计算部基于所述检测器检测出的值计算振动系统中的所述一个或多个刀刃部的固有频率，在所述振动系统中，所述旋转刀具的所述一个或多个刀刃部为振动体。

2.根据权利要求1所述的动态特性计算设备，其中，通过由人操作的锤构件使所述旋转刀具被激发而振动。

3.根据权利要求1所述的动态特性计算设备，其中，通过在无人情况下用自动操作的目标构件进行敲击使所述旋转刀具被激发而振动。

4.根据权利要求1所述的动态特性计算设备，其中：

所述机床包括驱动装置，所述驱动装置使所述旋转刀具相对于所述工件移动；以及

通过驱动所述驱动装置而使所述旋转刀具与安装在所述机床上的目标构件接触，使所述旋转刀具被激发而振动。

5.根据权利要求4所述的动态特性计算设备，其中，通过在所述旋转刀具沿与加工时的旋转方向相反的旋转方向旋转的过程中驱动所述驱动装置而使所述旋转刀具与所述目标构件接触，使所述旋转刀具被激发而振动。

6.根据权利要求4所述的动态特性计算设备，其中：

所述旋转刀具安装在刀架上，所述刀架固定在所述机床的心轴上；

所述旋转刀具包括在顶侧的所述一个或多个刀刃部以及在底侧的非刀刃部部分；以及

通过驱动所述驱动装置而使所述旋转刀具的所述非刀刃部部分与所述目标构件接触，使所述旋转刀具被激发而振动。

7.根据权利要求6所述的动态特性计算设备，其中，通过在所述旋转刀具沿与加工时的旋转方向相同的旋转方向旋转的过程中驱动所述驱动装置而使所述旋转刀具的所述非刀刃部部分与所述目标构件接触，使所述旋转刀具被激发而振动。

8.根据权利要求1所述的动态特性计算设备，其中：

所述一个或多个刀刃部的所述动态特性包括所述振动系统中的所述固有频率和质量系数；以及

所述动态特性计算设备包括有限单元法分析部，所述有限单元法分析部通过执行基于所述机床的构造信息的有限单元法分析而获得所述质量系数。

9.根据权利要求8所述的动态特性计算设备，其中：

所述有限单元法分析部通过执行有限单元法分析而获得所述固有频率；

所述检测器在基于由所述有限单元法分析部获得的所述固有频率所决定的检测条件下检测所述声波或所述磁性性能；以及

所述计算部基于所述检测器检测出的所述值计算所述固有频率、将由所述有限单元法分析部获得的所述固有频率替代为基于所述检测器检测出的所述值计算出的所述固有频率、并且记录替代后的所述固有频率。

10.根据权利要求9所述的动态特性计算设备，其中：

所述动态特性包括所述振动系统中的阻尼比率；以及

所述计算部基于所述检测器检测出的所述值计算所述阻尼比率。

11.根据权利要求8所述的动态特性计算设备，其中：

所述一个或多个刀刃部的所述动态特性包括所述振动系统中的阻尼比率；以及

所述有限单元法分析部通过执行有限单元法分析而获得所述阻尼比率。

12.一种计算机床的动态特性的动态特性计算方法，所述机床通过使具有一个或多个刀刃部的旋转刀具相对于工件移动而执行断续的加工，所述方法包括以下步骤：

在所述旋转刀具被激发而振动的情况下，检测由所述旋转刀具的振动产生的声波或者检测能够由所述旋转刀具的所述振动改变的磁性性能；以及

基于在所述检测步骤中检测出的值计算振动系统中的所述一个或多个刀刃部的固有频率，在所述振动系统中，所述旋转刀具的所述一个或多个刀刃部为振动体。

13.一种计算机床的动态特性的动态特性计算方法，所述机床通过使具有一个或多个刀刃部的旋转刀具相对于工件移动而执行断续的加工，所述方法包括以下步骤：

所述一个或多个刀刃部的所述动态特性包括振动系统中的质量系数和固有频率，在所述振动系统中，所述旋转刀具的所述一个或多个刀刃部为振动体；

通过执行基于所述机床的构造信息的有限单元法分析而获得所述质量系数；

在所述旋转刀具被激发而振动的情况下，检测由所述旋转刀具的振动产生的声波或者检测能够由所述旋转刀具的所述振动改变的磁性性能；以及

基于在所述检测步骤中检测出的值计算所述固有频率。

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