CN107571097A

CN107571097A - 加工状态显示装置

Info

Publication number: CN107571097A
Application number: CN201710534389.1A
Authority: CN
Inventors: 河合谦吾; 大野胜彦; 西川静雄; 阪本将隆; 秀田守弘; 饭山浩司
Original assignee: DMG Mori Seiki Co Ltd
Current assignee: DMG Mori Co Ltd
Priority date: 2016-07-04
Filing date: 2017-07-03
Publication date: 2018-01-12
Anticipated expiration: 2037-07-03
Also published as: JP2018008364A; JP6802054B2; CN107571097B

Abstract

本发明提供一种加工状态显示装置、一种计算机程序及一种记录介质，该加工状态显示装置除了显示稳定极限线图外还显示除此以外的加工相关信息。本发明提供的加工状态显示装置具备：显示装置，具有显示用画面；稳定极限画面制作部，根据所使用的工具的规格，制作用来显示主轴旋转速度与产生再生颤振的工具的极限切入深度的关联线图即稳定极限线图的显示画面数据；第1加工信息画面制作部，根据所设定的加工条件，制作用来显示除再生颤振以外的加工相关信息的显示画面数据；以及显示控制部，基于分别由稳定极限画面制作部及所述第1加工信息画面制作部制作的显示画面数据，使稳定极限线图及加工相关信息以相互重叠的状态显示在显示装置的显示用画面。

Description

加工状态显示装置

技术领域

本发明涉及一种显示由工作机械执行的加工的状态的装置，更详细来说，涉及一种显示在以预先设定的加工条件执行加工的情况下假定的加工状态的装置。

背景技术

在使用工作机械进行加工领域中，追求高效率地对被加工物(工件)进行加工、以及减少加工成本作为永久持续的课题。另一方面，对机械加工所要求的加工精度日益增高，在对工件进行加工时，必须设定满足这些加工效率、加工成本及加工精度等各要素所要求的基准的加工条件。

而且，以往已知有如下显示装置，所述显示装置着眼于所述加工精度的要素内的再生颤振，从而对表示使工具或工件旋转的主轴的旋转速度与产生再生颤振的工具的极限切入深度的关联的稳定极限线图进行画面显示(参照下述专利文献1)。

根据该显示装置，对表示主轴旋转速度与产生再生颤振的工具的极限切入深度的关联的稳定极限线图进行画面显示，因而操作员能够瞬间从视觉上识别出不产生再生颤振的主轴旋转速度与工具的切入深度的关系，从而能够使该再生颤振不会产生并且适当设定加工效率佳的加工条件。

例如，能够在基于经验性的见解考虑切削阻力等的基础上，在不产生再生颤振的区域中设定能够进行切削的最快的主轴旋转速度与最深的切入深度。

这样根据该以往的显示装置，操作员能够通过以显示装置所显示的稳定极限线图为基准，从而在不产生再生颤振的范围内设定效率佳的加工条件。

[背景技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2012-200848号公报

发明内容

[发明要解决的问题]

另外，为了设定适当的加工条件，对于如上所述关系到加工效率、加工成本及加工精度的各要素，必须对这些要素综合地进行判断。

然而，在所述以往的显示装置中，由于只显示表示主轴旋转速度与产生再生颤振的工具的极限切入深度的关联的稳定极限线图，因而对于关系到加工效率、加工成本及加工精度的要素且除再生颤振以外的其他要素的评价，不得不依赖于操作员的经验性的见解，因此，从所述综合判断的观点来看，存在如下问题，即，只通过稳定极限线图未必能够设定适当的加工条件。另一方面，即便在此种状况下也必须设定适当的加工条件，为此，对于与所述加工效率、加工成本及加工精度有关的其他要素也需要充分进行研究的时间，因而无法迅速设定该加工条件。

因此，如果除对于所述稳定极限线图进行画面显示外，且对于除此以外的关系到所述加工效率、加工成本及加工精度的其他要素的信息(加工相关信息)也能够进行画面显示，那么操作员能够根据所显示的信息迅速掌握适当的加工条件，从而极其便利。

本发明鉴于以上实际情况而完成，其目的在于提供一种除显示所述稳定极限线图外也能够显示除此以外的加工相关信息的加工状态显示装置等。

[解决问题的手段]

用来解决所述问题的本发明涉及一种加工状态显示装置，构成为设置有：显示装置，具有显示用画面；

稳定极限画面制作部，根据所使用的工具的规格，获取主轴旋转速度与产生再生颤振的工具的极限切入深度的关联所涉及的第1关联数据，并基于所获取的第1关联数据，制作用来显示所述主轴旋转速度与极限切入深度的关联线图即稳定极限线图的显示画面数据；

第1加工信息画面制作部，获取与所设定的加工条件相对应的除所述再生颤振以外的加工相关信息，并制作用来显示所获取的加工相关信息的显示画面数据；以及

显示控制部，基于分别由所述稳定极限画面制作部及所述第1加工信息画面制作部制作的显示画面数据，使所述稳定极限线图及所述加工相关信息以相互重叠的状态显示在所述显示装置的显示用画面。

根据该加工状态显示装置，首先，在稳定极限画面制作部中，根据所使用的工具的规格，获取主轴旋转速度与产生再生颤振的工具的极限切入深度的关联所涉及的第1关联数据，并基于获取的第1关联数据，制作用来显示所述主轴旋转速度与极限切入深度的关联线图即稳定极限线图的显示画面数据，此外，在第1加工信息画面制作部中，根据所设定的加工条件，制作用来显示除所述再生颤振以外的加工相关信息的显示画面数据。

而且，通过所述显示控制部，基于分别由所述稳定极限画面制作部及第1加工信息画面制作部制作的显示画面数据，使所述稳定极限线图及加工相关信息以相互重叠的状态显示在所述显示装置的显示用画面。

此处，所述加工相关信息是关系到所述加工效率、加工成本及加工精度的信息并且是除再生颤振以外的信息。

这样，根据该加工状态显示装置，将稳定极限线图及加工相关信息以相互重叠的状态显示，因而操作员能够通过观察这些信息，从而迅速识别综合判断稳定极限线图及除此以外的加工相关信息所得的良好的加工条件。

另外，在该加工状态显示装置中，也可以为，所述第1加工信息画面制作部以如下方式构成，即，获取选自作为所述加工相关信息的切削效率所涉及的信息、所使用的工具的寿命所涉及的信息、所使用的工具在达到寿命前能够切削的总切削量所涉及的信息、以及作用于主轴电动机的负载所涉及的信息中的一个以上的信息，并制作用来显示所获取的各选择信息且与各选择信息对应的一个以上的显示画面数据，并且所述显示控制部以如下方式构成，即，使所述稳定极限线图及所述各选择信息以相互重叠的状态显示在所述显示装置的显示用画面。

在以此方式构成时，将选自切削效率所涉及的信息、所使用的工具的寿命所涉及的信息、所使用的工具在达到寿命前能够切削的总切削量所涉及的信息及作用于主轴电动机的负载所涉及的信息中的一个以上的信息，与所述稳定极限线图以相互重叠的状态显示在所述显示装置的显示用画面，因而操作员能够通过观察这些信息而迅速识别综合判断所述稳定极限线图及所述所选择的加工信息所得的良好的加工条件。

此外，也可以为，本发明提供的加工状态显示装置还具备第2加工信息画面制作部，所述第2加工信息画面制作部基于由所述稳定极限画面制作部获取的所述第1关联数据及由所述第1加工信息画面制作部获取的加工相关信息，或者基于由所述稳定极限画面制作部制作的稳定极限线图的显示画面数据及由所述第1加工信息画面制作部制作的加工相关信息的显示画面数据，获取以所述极限切入深度进行加工时的所述主轴旋转速度与所述加工相关信息的关联所涉及的第2关联数据，并基于所获取的第2关联数据，制作用来显示所述主轴旋转速度与所述加工相关信息的关联所涉及的线图的显示画面数据，并且

所述显示控制部进而以如下方式构成，即，基于由所述第2加工信息画面制作部制作的显示画面数据，使所述主轴旋转速度与加工相关信息的关联线图显示在所述显示装置的显示用画面。

在以此方式构成时，通过第2加工信息画面制作部，制作用来显示以极限切入深度进行加工时的主轴旋转速度与加工相关信息的关联线图的显示画面数据，并且通过显示控制部，将以极限切入深度进行加工时的主轴旋转速度与加工相关信息的关联线图显示在所述显示装置的显示用画面。该关联线图是例如主轴旋转速度与切削效率的关联线图、主轴旋转速度与工具在达到寿命前能够切削的总切削量的关联线图、主轴旋转速度与作用于主轴电动机的负载的关联线图等，操作员能够通过观察这些关联线图，从而瞬间从视觉上，换句话说，直观地识别在不产生再生颤振的范围内在哪一主轴旋转速度时能够获得最优选的加工状态。

例如，在观察主轴旋转速度与切削效率的关联线图时，能够直观地识别在不产生再生颤振的范围内在哪一主轴旋转速度时能够实现切削效率最高的加工。此外，在观察主轴旋转速度与总切削量的关联线图时，能够直观地识别在不产生再生颤振的范围内在哪一主轴旋转速度时能够实现达到加工效率与工具成本的平衡的加工。

此外，本发明提供的加工状态显示装置能够通过具备显示器的计算机而实现，在此情况下，所述稳定极限画面制作部、加工信息画面制作部及显示控制部通过分别在所述计算机上动作的计算机程序而实现。而且，此种计算机程序能够适当存储在能够由计算机读取的记录介质，通过使适当计算机从该记录介质读取所述计算机程序，并使所述计算机程序在该计算机上动作，计算机作为所述加工状态显示装置发挥功能。

或者，所述计算机程序能够从供给该计算机程序的适当服务器经由互联网等适当网络下载到适当计算机，通过在下载了该计算机程序的计算机中使该计算机程序动作，该计算机作为所述加工状态显示装置发挥功能。

[发明的效果]

如以上说明，根据本发明提供的加工状态显示装置等，将稳定极限线图及加工相关信息以相互重叠的状态显示，因而操作员能够通过观察这些信息，从而迅速识别综合判断稳定极限线图及除此以外的加工相关信息所得的良好的加工条件。

此外，由于显示以极限切入深度进行加工时的主轴旋转速度与加工相关信息的关联线图，因而操作员能够通过观察该关联线图，从而直观地识别在不产生再生颤振的范围内在哪一主轴旋转速度时能够获得最优选的加工状态。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的加工状态显示装置的概略构成的框图；

图2是用来对存储在本实施方式的工具信息存储部的工具信息进行说明的说明图；

图3是用来对存储在本实施方式的工件信息存储部的工件信息进行说明的说明图；

图4是用来对存储在本实施方式的寿命系数存储部的寿命系数进行说明的说明图；

图5是用来对存储在本实施方式的寿命系数存储部的寿命系数进行说明的说明图；

图6是表示本实施方式的显示装置所显示的显示画面的一例的说明图；

图7是表示本实施方式的显示装置所显示的显示画面的一例的说明图；

图8是表示本实施方式的显示装置所显示的显示画面的一例的说明图；

图9是表示本实施方式的显示装置所显示的显示画面的一例的说明图；

图10是表示本实施方式的显示装置所显示的显示画面的一例的说明图；

图11是表示本实施方式的显示装置所显示的显示画面的一例的说明图；

图12是表示本实施方式的显示装置所显示的显示画面的一例的说明图；

图13是表示本实施方式的显示装置所显示的显示画面的一例的说明图；

图14是表示本实施方式的显示装置所显示的显示画面的一例的说明图；

图15是表示本实施方式的显示装置所显示的显示画面的一例的说明图；

图16是表示二自由度系统的切削模型的说明图；

图17是用来说明阻尼比的计算的说明图；

图18是表示本实施方式的显示装置所显示的显示画面的一例的说明图；

图19是表示本实施方式的显示装置所显示的显示画面的一例的说明图；

图20是表示在本发明的另一实施方式中显示装置所显示的显示画面的一例的说明图；

图21是表示本实施方式中的记录介质的俯视图。

附图标记说明：1-加工状态显示装置；2-运算装置；3-稳定极限画面制作部；4-第1加工信息画面制作部；5-工具信息存储部；6-工件信息存储部；7-寿命系数存储部；8-电动机负载信息存储部；9-第2加工信息画面制作部；10-显示控制部；11-输入控制部；12-显示装置；13-输入装置。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对本发明的具体实施方式进行说明。图1是表示本实施方式的加工状态显示装置的框图。

如图1所示，本例的加工状态显示装置1除了具备运算装置2以外还具备显示装置12及输入装置13，所述运算装置2具有稳定极限画面制作部3、第1加工信息画面制作部4、工具信息存储部5、工件信息存储部6、寿命系数存储部7、电动机负载信息存储部8、第2加工信息画面制作部9、显示控制部10及输入控制部11。

另外，所述运算装置2能够组装到工作机械的控制装置，此外，所述显示装置12能够由设置在工作机械的操作盘的显示器构成，所述输入装置13能够由同样设置在工作机械的操作盘的键盘或适当输入输出接口构成。或者，所述显示装置12及输入装置13能够由同样设置在工作机械的操作盘的触控面板构成。

此外，所述运算装置2也能够由具备显示器作为外部装置的计算机构成。在此情况下，所述输入装置13由设置在计算机的键盘或适当输入输出接口等构成，所述显示装置12由作为外部装置的显示器构成。

这样，运算装置2能够由工作机械的控制装置或计算机等实现，所述工具信息存储部5、工件信息存储部6、寿命系数存储部7及电动机负载信息存储部8由设置在所述控制装置或计算机的RAM(Random Access Memory，随机访问存储器)或硬盘等能够读写的记录介质构成，所述稳定极限画面制作部3、第1加工信息画面制作部4、第2加工信息画面制作部9、显示控制部10及输入控制部11由在所述控制装置或计算机上动作的计算机程序构成。

而且，该计算机程序能够适当存储在如图21所示的能够由计算机读取的CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory，只读光盘)(20)等记录介质，通过使所述计算机程序从该记录介质读取到所述控制装置或计算机，并在该控制装置或计算机上动作，该控制装置或计算机作为运算装置2发挥功能。

或者，所述计算机程序能够从供给该计算机程序的适当服务器经由互联网等适当网络下载到所述控制装置或计算机，通过在下载了该计算机程序的控制装置或计算机中使该计算机程序动作，该控制装置或计算机作为运算装置2发挥功能。

此外，对所述工具信息存储部5、工件信息存储部6、寿命系数存储部7及电动机负载信息存储部8，分别经由所述输入装置13输入并存储必要的信息(数据)。

以下，对各部分的详细情况进行说明。

所述工具信息存储部5是存储与在工作机械中使用的工具有关的信息的功能部，具体而言，将立铣刀或铣刀等工具的种类、CBN(Cubic Boron Nitride，立方氮化硼)或氮化钛涂层等工具的材质、工具的刃数、工具直径D[mm]、工具的固有振动频率ω(ω_x、ω_y)[rad/sec]、工具的阻尼比ζ(ζ_x、ζ_y)[％]、工具的等效质量m(m_x、m_y)[kg]所涉及的信息从所述输入装置13输入，并例如以如图2所示的数据表的形式存储在该工具信息存储部5。另外，将工具的材质i符号化而存储，例如，在图2中，「1」意指氮化钛涂层，「2」意指碳化钛涂层，「3」意指CBN。此外，对于工具的固有振动频率、阻尼比及等效质量，存储对该工具预先通过试加工等测得的数据。

所述工件信息存储部6是存储与由工作机械加工的工件有关的信息的功能部，具体而言，预先通过试加工等测定与工件的材质j相对应的主分力的单位切削阻力K_tj[N/m²]及主分力与背向分力的比K_rj[％]，将所获得的数据经由所述输入装置13以如图3所示的数据表的形式存储在该工件信息存储部6。另外，将工具的材质j符号化而存储，例如，在图3中，「1」意指FC150，「2」意指FC250，「3」意指S45C，「4」意指S60C。

所述寿命系数存储部7是存储与工具材质i、工件材质j及磨耗极限h相对应的寿命系数n_i、j、h及寿命系数C_i、j、h的功能部，从所述输入装置13输入，例如以如图4及图5所示的数据表的形式存储在该寿命系数存储部7。

另外，磨耗极限h表示刀尖的后退量，在图4及图5中，将这些磨耗极限符号化，例如，「1」意指0.3mm，「2」意指0.4mm，「3」意指0.5mm。

此外，寿命系数n_i、j、h及C_i、j、h是用来计算工具寿命t[min]的系数，工具寿命t通过以下通式(数式1)计算。其中，V是切削速度[m/min]。

(数式1)

tⁿ＝C/V

此处，n＝n_i、j、h、C＝C_i、j、h。

所述电动机负载信息存储部8是存储作用于主轴电动机的负载的极限与主轴旋转速度n[min^-1]及切入深度a_p[mm]的关联所涉及的信息(电动机负载信息)的功能部，该电动机负载信息从所述输入装置13输入并存储在该电动机负载信息存储部8。另外，在本例中，作为负载极限，设定连续额定、15分钟额定及25％ED。连续额定意指能够连续运转特定时间的电动机输出，15分钟额定意指能够连续运转15分钟的电动机输出，25％ED意指电动机的工作时间后25％为运转时间75％为停止时间。

所述稳定极限画面制作部3是如下功能部，即，根据所使用的工具的规格，获取(计算)主轴旋转速度与产生再生颤振的工具的极限切入深度的关联所涉及的第1关联数据，并基于计算出的第1关联数据，制作用来显示所述主轴旋转速度与极限切入深度的关联线图即稳定极限线图的显示画面数据。另外，本例的稳定极限线图是依据所谓稳定凹穴(pocket)理论的线图。

首先，对主轴旋转速度与产生再生颤振的工具的极限切入深度的关联所涉及的第1关联数据的计算、即用来制作稳定极限线图的基本原理进行说明。图16所示的模型是以使工具T与工件W在x轴及y轴2个进给轴方向上相对移动的方式构成的二自由度系统的物理模型。根据该模型，使用Y·Altintas研究出的解析方法求出产生再生颤振的条件。

在该模型中，工具T的运动方程分别由以下数式2及数式3表示。

(数式2)

x"+2ζ_xω_xx'+ω_x ²x＝F_x/m_x

(数式3)

y"+2ζ_yω_yy'+ω_y ²y＝F_y/m_y

此处，ω_x是工具T的x轴方向的固有振动频率[rad/sec]，ω_y是工具T的y轴方向的固有振动频率[rad/sec]，ζ_x是x轴方向(进给方向)的阻尼比[％]，ζ_y是y轴方向(切入方向)的阻尼比[％]。此外，m_x是x轴方向的等效质量[kg]，m_y是y轴方向的等效质量[kg]，F_x是作用于工具T的x轴方向的切削动力[N]，F_y是作用于工具T的y轴方向的切削动力[N]。此外，x"及y"分别表示时间的二阶微分，x'及y'分别表示时间的一阶微分。

当将切削刃切取工件W的厚度设为将切入深度设为a_p[mm]，将主分力的单位切削阻力设为K_t[N/m²]，将主分力与背向分力的比设为K_r[％]时，切削动力F_x、F_y能够通过下式数式4及数式5而计算。

(数式4)

(数式5)

切削动力F_x、F_y由于根据工具T的旋转角而变化，因而通过在开始切削的角度与结束切削的角度之间对切削动力F_x、F_y积分求出其平均值而获得。此外，角度及角度能够根据工具T的直径D[mm]、切入宽度Ae[mm]、进给方向、向上切削还是向下切削而几何学地求出。

当将颤振的振动频率设为ω_c时，所述数式2及数式3所涉及的固有值Λ由下式数式6表示。

(数式6)

Λ＝-(a₁±(a₁ ²－4a₀)^1/2)/2a₀

其中，

a₀＝Φ_xx(iω_c)Φ_yy(iω_c)(α_xxα_yy－α_xyα_yx)

a₁＝α_xxΦ_xx(iω_c)+α_yyΦ_yy(iω_c)

Φ_xx(iω_c)＝1/(m_x(-ω_c ²+2iζ_xω_cω_x+ω_x ²))

Φ_yy(iω_c)＝1/(m_y(-ω_c ²+2iζ_yω_cω_y+ω_y ²))

而且，当将所述固有值Λ的实部设为Λ_R，将虚部设为Λ_I时，稳定极限中的切入深度a_plim及主轴的旋转速度n_lim分别由以下数式7及数式8表示。

(数式7)

a_plim＝2πΛ_R(1+(Λ_I/Λ_R)²)/(NK_t)

(数式8)

n_lim＝60ω_c/(N(2kπ+π－2tan^-1(Λ_I/Λ_R)))

其中，N是工具T的刃数，k是整数。

而且，通过使用所述数式7及数式8，一边使该ω_c及k的值任意变化一边计算此时的极限切入深度a_plim及主轴的旋转速度n_lim，能够制作稳定极限曲线。

这样基于所述固有振动频率ω_x、ω_y、主分力的单位切削阻力K_t、主分力与背向分力的比K_r、阻尼比ζ_x、ζ_y及等效质量m_x、m_y，并依据所述数式6，计算固有值Λ的实部Λ_R及虚部Λ_I，接着，使用数式7及数式8，一边使该ω_c及k的值任意变化一边计算此时的极限切入深度a_plim及主轴的旋转速度n_lim，由此能够制作稳定极限曲线。

具体而言，所述稳定极限画面制作部3接收从所述输入装置13输入的处理开始信号而开始处理。接着，操作员基于所输入的工具信息(例如所述工具编号)及工件信息(例如涉及所述工件材质)，从存储在所述工具信息存储部5的信息中读出所符合的工具编号的刃数、工具直径D、固有振动频率ω_x、ω_y、阻尼比ζ_x、ζ_y及等效质量m_x、m_y所涉及的数据，并且从存储在所述工件信息存储部的信息中读出与所符合的工件材质相对应的主分力的单位切削阻力K_t及主分力与背向分力的比K_r所涉及的数据。

接着，稳定极限画面制作部3基于所读出的刃数、工具直径D、固有振动频率ω_x、ω_y、主分力的单位切削阻力K_t、主分力与背向分力的比K_r、阻尼比ζ_x、ζ_y及等效质量m_x、m_y，并依据所述数式6，计算固有值Λ的实部Λ_R及虚部Λ_I，接着，使用数式7及数式8，一边使该ω_c及k的值任意变化一边计算此时的极限切入深度a_plim及主轴的旋转速度n_lim，即，计算极限切入深度a_plim与主轴旋转速度n_lim的关联所涉及的第1关联数据，并制作用来显示主轴旋转速度n_lim与产生再生颤振的工具的极限切入深度a_plim的关联线图即稳定极限线图的显示画面数据。

另外，当将工具T的x轴方向的固有振动频率设为ω_x，将y轴方向的固有振动频率设为ω_y时，存储在所述工具信息存储部5的阻尼比ζ_x及ζ_y例如能够通过以下数式9及数式10而计算。

(数式9)

ζ_x＝(ω_1x－ω_2x)/2ω_x

(数式10)

ζ_y＝(ω_1y－ω_2y)/2ω_y

其中，如图17所示，在x轴方向及y轴方向的各依从性(位移(＝输出)/切削动力(＝输入))的最大值为G_x及G_y时，ω_1x、ω_1y及ω_2x、ω_2y是相当于G_x/2^1/2、G_y/2^1/2的振动频率，依从性取最大值G_x、G_y时的振动频率是该工具T的固有振动频率ω_x、ω_y。

此外，等效质量m_x、m_y能够通过以下数式11及数式12而计算。

(数式11)

m_x＝1/(2G_xζ_xω_x ²)

(数式12)

m_y＝1/(2G_yζ_yω_y ²)

所述第1加工信息画面制作部4是制作用来显示切削效率所涉及的信息、所使用的工具的寿命所涉及的信息、所使用的工具在达到寿命前能够切削的总切削量所涉及的信息及作用于主轴电动机的负载信息的显示画面数据的功能部，接收从所述输入装置13输入的处理开始信号开始处理，并根据从所述输入装置13输入的选择信号，对于选自所述各信息的信息，制作用来显示该信息的显示画面数据。

具体而言，例如，对于所述切削效率，基于经由所述输入装置13输入的工具的每一刃的进给量f[mm]及工具的切入宽度Ae[mm]，依据下式数式13，计算(获取)与主轴旋转速度n[min^-1]及切入深度a_p[mm]相对应的切削效率E[cc/min]，并且制作用来显示其线图的显示画面数据。另外，该切削效率是有关于与由所述稳定极限画面制作部3制作的稳定极限线图所涉及的工具相同的工具的切削效率，对于下述工具的刃数，从所述工具信息存储部5读出。

(数式13)

E＝f×Ae×(工具的刃数)×n×a_p

此外，关于工具寿命，也是有关于与由所述稳定极限画面制作部3制作的稳定极限线图所涉及的工具相同的工具的工具寿命，第1加工信息画面制作部4此时基于经由所述输入装置13输入的工具编号，从存储在所述工具信息存储部5的信息中获取有关于所符合的工具编号的材质i的信息，并且基于所获取的工具材质i及从所述输入装置13输入的工件材质j所涉及的信息、进而对这些信息添加而从所述输入装置13输入的磨耗极限h所涉及的信息，从存储在所述寿命系数存储部7的信息中读出所符合的寿命系数n_i、j、h、C_i、j、h，依据上述数式1，计算(获取)以特定主轴旋转速度进行加工的情况下该工具的寿命t[min]，并且制作用来显示所获取的寿命t与主轴旋转速度n的关系的显示画面数据。

另外，数式1中的切削速度V[m/min]根据所符合的工具(编号)的工具直径D[mm]及主轴旋转速度n[min^-1]而计算。而且，计算式如下。

(数式14)

V＝π×D×n/1000

此外，对于工具在达到寿命前能够切削的总切削量C_v[cc]，所述第1加工信息画面制作部4依据所述数式13计算(获取)切削效率E[cc/min]，并且依据所述数式1计算(获取)寿命t[min]，基于所获取的切削效率E及寿命t，依据下式数式15，制作表示主轴旋转速度n[min^-1]及切入深度a_p[mm]与总切削量C_v[cc]的关联的线图，并且制作用来显示该线图的显示画面数据。

(数式15)

C_v＝E×t

另外，对于用来计算切削效率E[cc/min]的工具的每一刃的进给量f[mm]及工具的切入宽度Ae[mm]，与所述同样地经由所述输入装置13输入。此外，对于工具刃数，基于当由所述稳定极限画面制作部3制作稳定极限线图时输入的工具编号，从所述工具信息存储部5读出。此外，用来计算工具寿命t的寿命系数n_i、j、h、C_i、j、h是基于与基于该工具编号从所述工具信息存储部5获取的该工具的材质i有关的信息及从所述输入装置13输入的工件材质j所涉及的信息、以及同样从所述输入装置13输入的磨耗极限h所涉及的信息，从存储在所述寿命系数存储部7的信息中读出。此外，切削速度V[m/min]是基于该工具(编号)的工具直径D[mm]及主轴旋转速度n[min^-1]并依据所述数式14而计算。

此外，对于主轴电动机的负载所涉及的信息，所述第1加工信息画面制作部4参照(获取)存储在所述电动机负载信息存储部8的信息，制作表示作用于主轴电动机的负载极限与主轴旋转速度n[min^-1]及切入深度a_p[mm]的关联的线图，并且制作用来显示该线图的显示画面数据。另外，在本例中，设定连续额定、15分钟额定及25％ED作为负载极限。

所述第2加工信息画面制作部9是功能部，其基于由所述稳定极限画面制作部3获取的所述第1关联数据及由所述第1加工信息画面制作部4获取的加工相关信息，获取(计算)以所述极限切入深度进行加工时的所述主轴旋转速度与所述加工相关信息的关联所涉及的第2关联数据，并基于所获取的第2关联数据，制作用来显示所述主轴旋转速度与所述加工相关信息的关联所涉及的线图的显示画面数据。

所述显示控制部10进行如下处理：基于分别由所述稳定极限画面制作部3及所述第1加工信息画面制作部4制作的显示画面数据，使由所述稳定极限画面制作部3制作的所述稳定极限线图所涉及的显示画面与由所述第1加工信息画面制作部4制作的所述加工相关信息所涉及的显示画面以相互重叠的状态显示在所述显示装置12的显示用画面；以及基于由所述第2加工信息画面制作部制作的显示画面数据，使所述主轴旋转速度与加工相关信息的关联线图显示在所述显示装置12的显示用画面。

此外，所述输入控制部11控制从所述输入装置13的输入，进行将从输入装置13输入的数据分别发送到所述稳定极限画面制作部3、第1加工信息画面制作部4、工具信息存储部5、工件信息存储部6、寿命信息存储部7及电动机负载信息存储部8的处理。

根据具备以上构成的本例的加工状态显示装置1，在从所述输入装置13输入处理开始信号时，开始由所述稳定极限画面制作部3及第1加工信息画面制作部4分别制作显示画面数据的处理。

接着，所述稳定极限画面制作部3基于与进一步从所述输入装置13输入的工具编号及工件材质有关的信息，从存储在所述工具信息存储部5的信息中读出所符合的工具编号的刃数、工具直径D、固有振动频率ω_x、ω_y、阻尼比ζ_x、ζ_y及等效质量m_x、m_y所涉及的数据，并且从存储在所述工件信息存储部的信息中读出与所符合的工件材质相对应的主分力的单位切削阻力K_t及主分力与背向分力的比K_r所涉及的数据，并基于所读出的刃数、工具直径D、固有振动频率ω_x、ω_y、主分力的单位切削阻力K_t、主分力与背向分力的比K_r、阻尼比ζ_x、ζ_y及等效质量m_x、m_y，依据所述数式6，计算固有值Λ的实部Λ_R及虚部Λ_I，接着，使用数式7及数式8，一边使该ω_c及k的值任意变化一边计算此时的极限切入深度a_plim及主轴的旋转速度n_lim，即，计算极限切入深度a_plim与主轴旋转速度n_lim的关联所涉及的第1关联数据，并制作用来显示主轴旋转速度n_lim与产生再生颤振的工具的极限切入深度a_plim的关联线图即稳定极限线图的显示画面数据。

另一方面，所述第1加工信息画面制作部4对于经由所述输入装置13选择的一个以上的信息，制作用来显示该信息的显示画面数据。能够制作的显示画面数据是切削效率E所涉及的显示画面数据、工具寿命t所涉及的显示画面数据、总切削量C_v所涉及的显示画面数据及主轴电动机的负载所涉及的显示画面数据，第1加工信息画面制作部4对于操作员经由所述输入装置13选择的一个以上的信息，制作其显示画面数据。

此时，当制作切削效率E所涉及的显示画面数据时，从所述输入装置13输入工具的每一刃的进给量f及工具的切入宽度Ae，此外，当制作工具寿命t所涉及的显示画面数据时，从所述输入装置13输入磨耗极限h，进而，当制作总切削量C_v所涉及的显示画面时，也视需要从所述输入装置13输入工具的每一刃的进给量f、工具的切入宽度Ae及磨耗极限h。

接着，当利用所述稳定极限画面制作部3及第1加工信息画面制作部4分别制作显示画面数据时，将该显示画面数据发送到所述显示控制部10，利用该显示控制部10，将各显示画面以相互重叠的状态显示在所述显示装置12的显示用画面。

这样将所述显示装置12的显示用画面所显示的画面的示例示于图6～图15。另外，图6～图15的显示画面通过操作员适当选择而分别显示在显示装置12。

图6是将稳定极限线图(粗实线所示的波形的线图)与切削效率所涉及的线图相互重叠地显示的图。另外，关于切削效率，以细实线表示获得50[cc/min]的切削效率的主轴旋转速度与切入深度的关系，同样地，以细虚线表示切削效率为100[cc/min]的情况，以细单点链线表示150[cc/min]的情况，以细二点链线表示200[cc/min]的情况，以细点线表示250[cc/min]的情况。操作员通过观察该显示画面，能够迅速识别在不产生再生颤振的范围内(比粗实线所示的波形的线图更靠下侧的区域内)切削效率变得最高的主轴旋转速度与切入深度。

图7是除显示图6所示的稳定极限线图(粗实线所示的波形的线图)及切削效率所涉及的线图外，且重叠显示工具寿命所涉及的线图的图。另外，工具寿命所涉及的线图具有如下构成，即，在对应于工具寿命成为30[min]、20[min]、10[min]的各主轴旋转速度的位置分别配置竖线，并且在对应的竖线的附近分别配置着工具寿命所涉及的数值。操作员通过观察该显示画面，能够识别再生颤振与切削效率与工具寿命的关联，从而例如能够迅速识别在不产生再生颤振的范围内获得适度的工具寿命并且获得良好的切削效率的主轴旋转速度与切入深度。

图8是与图7同样地，除显示图6所示的稳定极限线图(粗实线所示的波形的线图)及切削效率所涉及的线图外，且重叠显示表示工具寿命与主轴旋转速度的关系的表的图。根据该显示画面，操作员也能够识别再生颤振与切削效率与工具寿命的关联，从而例如能够识别在不产生再生颤振的范围内获得适度的工具寿命并且获得良好的切削效率的主轴旋转速度与切入深度。

图9是除显示图6所示的稳定极限线图(粗实线所示的波形的线图)及切削效率所涉及的线图外，且重叠显示表示作用于主轴电动机的负载极限与主轴旋转速度及切入深度的关联的线图的图。另外，以粗实线表示将作用于主轴电动机的负载设为连续额定的情况下的主轴旋转速度与切入深度的关系，同样地，以粗虚线表示设为15分钟额定的情况，以粗单点链线表示设为25％ED的情况。操作员通过观察该显示画面，能够识别再生颤振与切削效率与主轴电动机的负载的关联，从而例如能够迅速识别在不产生再生颤振的范围且在主轴电动机的负载状态成为特定状态(例如成为连续额定以下的状态)的范围内获得良好的切削效率的主轴旋转速度与切入深度。

图10是除显示图7所示的稳定极限线图(粗实线所示的波形的线图)、切削效率所涉及的线图及工具寿命所涉及的线图外，且重叠显示表示作用于主轴电动机的负载极限与主轴旋转速度及切入深度的关联的线图的图。操作员通过观察该显示画面，能够识别再生颤振与切削效率与工具寿命与主轴电动机的负载的关联，从而能够迅速识别在不产生再生颤振的范围内且在主轴电动机的负载状态成为特定状态(例如成为连续额定以下的状态)的范围内获得适度的工具寿命并且获得更良好的切削效率的主轴旋转速度与切入深度。

例如，在将切入深度设定为10[mm]而进行加工的情况下，操作员通过观察所显示的稳定极限线图，能够识别在将切入深度设定为10[mm]的状态下能够稳定地进行加工的主轴旋转速度为1500[min^-1]、1720[min^-1]、或2000[min^-1]附近中的哪一速度。然而，操作员只通过该稳定极限线图无法识别这些主轴旋转速度中哪一主轴旋转速度最佳。

因此，操作员基于重叠显示在该图10的表示切削效率与主轴旋转速度及切入深度的关联的线图、表示工具寿命与主轴旋转速度的关联的线图、以及表示作用于主轴电动机的负载极限与主轴旋转速度及切入深度的关联的线图，识别最佳的主轴旋转速度。

即，例如操作员首先将范围缩小到如电动机负载不超过连续额定(粗实线)的主轴旋转速度。具体而言，由于以所述方式选定的主轴旋转速度中2000[min^-1]超过连续额定，因而将其排除而选出1500[min^-1]及1720[min^-1]的主轴旋转速度。

接着，操作员基于切削效率及工具寿命所涉及的线图，比较考量其是否合适，决定判断为从切削效率及工具寿命的方面来看最佳的主轴旋转速度。例如，如果从切削效率方面来看，那么主轴旋转速度为1500[min^-1]的情况下的切削效率为145[cc/min]，主轴旋转速度为1720[min^-1]的情况下的切削效率为170[cc/min]。另一方面，如果从工具寿命的方面来看，那么主轴旋转速度为1500[min^-1]的情况下的工具寿命为35[min]，主轴旋转速度为1720[min^-1]的情况下的工具寿命为20[min]。根据该结果，操作员当重视切削效率时，选定1720[min^-1]作为最佳的主轴旋转速度，另一方面，当重视工具寿命时，选定1500[min^-1]作为最佳的主轴旋转速度。

以如上方式，操作员根据图10所示的线图能够在自身假定的加工条件中识别最佳的主轴旋转速度。

此外，图11是将稳定极限线图(粗实线所示的波形的线图)与总切削量所涉及的线图相互重叠而显示的图。另外，关于总切削量，以细实线表示获得1000[cc]的总切削量的主轴旋转速度与切入深度的关系，同样地，以细虚线表示总切削量为2000[cc]的情况，以细单点链线表示3000[cc]的情况，以细二点链线表示4000[cc]的情况，以细点线表示5000[cc]的情况。操作员通过观察该显示画面，能够迅速识别在不产生再生颤振的范围内获得良好的总切削量的主轴旋转速度与切入深度。

图12是除显示图11所示的稳定极限线图(粗实线所示的波形的线图)及总切削量所涉及的线图外，且重叠显示工具寿命所涉及的线图的图。工具寿命所涉及的线图与图7所示的线图同样地具有如下构成，即，在对应于工具寿命成为30[min]、20[min]、10[min]的各主轴旋转速度的位置分别配置竖线，并且在对应的竖线的附近分别配置着工具寿命所涉及的数值。操作员通过观察该显示画面，能够识别再生颤振与总切削量与工具寿命的关联，从而例如能够迅速识别在不产生再生颤振的范围内获得适度的工具寿命并且获得良好的总切削量的主轴旋转速度与切入深度。

图13是与图12同样地，除显示图11所示的稳定极限线图(粗实线所示的波形的线图)及总切削量所涉及的线图外，且重叠显示表示工具寿命与主轴旋转速度的关系的表的图。根据该显示画面，操作员也能够识别再生颤振与总切削量与工具寿命的关联，从而例如能够迅速识别在不产生再生颤振的范围内获得适度的工具寿命并且获得良好的总切削量的主轴旋转速度与切入深度。

图14是除显示图11所示的稳定极限线图(粗实线所示的波形的线图)及总切削量所涉及的线图外，且重叠显示表示作用于主轴电动机的负载极限与主轴旋转速度及切入深度的关联的线图的图。另外，以粗实线表示将作用于主轴电动机的负载设为连续额定的情况下的主轴旋转速度与切入深度的关系，同样地，以粗虚线表示设为15分钟额定的情况，以粗单点链线表示设为25％ED的情况。操作员通过观察该显示画面，能够识别再生颤振与总切削量与主轴电动机的负载的关联，从而例如能够迅速识别在不产生再生颤振的范围内且在主轴电动机的负载状态成为特定状态(例如成为连续额定以下的状态)的范围内获得良好的总切削量的主轴旋转速度与切入深度。

图15是除显示图11所示的稳定极限线图(粗实线所示的波形的线图)、总切削量所涉及的线图及工具寿命所涉及的线图外，且重叠显示表示作用于主轴电动机的负载极限与主轴旋转速度及切入深度的关联的线图的图。操作员通过观察该显示画面，能够识别再生颤振与总切削量与工具寿命与主轴电动机的负载的关联，从而能够迅速识别在不产生再生颤振的范围内且在主轴电动机的负载状态成为特定状态(例如成为连续额定以下的状态)的范围内获得适度的工具寿命并且获得更良好的切削效率的主轴旋转速度与切入深度。

以如上方式，根据本例的加工状态显示装置1，稳定极限线图、以及除此以外的切削效率、总切削量、工具寿命及主轴电动机的负载所涉及的加工相关信息以重叠的状态显示，因而操作员通过目视确认这些信息，从而能够迅速识别综合判断稳定极限线图及所显示的加工相关信息所得的良好的加工条件。此外，操作员通过对从显示画面掌握的加工状态加上自身所持见解而进行更综合的判断，能够设定更综合地判定加工效率、加工成本及加工精度所得的更良好的加工条件。

此外，通过所述第2加工信息画面制作部9，基于由所述稳定极限画面制作部3获取的所述第1关联数据及由所述第1加工信息画面制作部4获取的加工相关信息，计算以极限切入深度进行加工时的主轴旋转速度与加工相关信息的关联所涉及的第2关联数据，并基于计算出的第2关联数据，制作用来显示主轴旋转速度与加工相关信息的关联所涉及的线图的显示画面数据。而且，当通过第2加工信息画面制作部9制作显示画面数据时，将该显示画面数据发送到所述显示控制部10，并在利用显示控制部10进行的控制下将主轴旋转速度与加工相关信息的关联所涉及的线图显示在所述显示装置12的显示用画面。

这样将所述显示装置12所显示的主轴旋转速度与加工相关信息的关联线图的示例示于图18及图19。另外，图18及图19的显示画面也通过操作员适当选择而分别显示在显示装置12。

图18是表示以极限切入深度进行加工时的主轴旋转速度[min^-1]与切削效率[cc/min]的关联的线图，通过在上述图6中计算各主轴旋转速度下的极限切入深度时的切削效率，能够计算该关联所涉及的第2关联数据。例如，在图6中，主轴旋转速度为1500[min^-1]时的极限切入深度时的切削效率为150[cc]，此外，主轴旋转速度为1600[min^-1]时的极限切入深度时的切削效率为100[cc]。第2加工信息画面制作部9以此方式计算以极限切入深度进行加工时的主轴旋转速度与切削效率的关联所涉及的第2关联数据，并基于计算出的第2关联数据，制作如图18所示的关联线图所涉及的显示画面数据。

此外，图19是表示以极限切入深度进行加工时的主轴旋转速度[min^-1]与总切削量[cc]的关联的线图，通过在上述图11中计算各主轴旋转速度下的极限切入深度时的总切削量，能够计算该关联所涉及的第2关联数据。例如，在图11中，主轴旋转速度为1600[min^-1]时的极限切入深度时的总切削量为2800[cc]，此外，主轴旋转速度为1700[min^-1]时的极限切入深度时的总切削量为3800[cc]。第2加工信息画面制作部9以此方式计算以极限切入深度进行加工时的主轴旋转速度与总切削量的关联所涉及的第2关联数据，并基于计算出的第2关联数据，制作如图19所示的关联线图所涉及的显示画面数据。

这样，操作员通过观察显示装置12的显示用画面所显示的以极限切入深度进行加工时的主轴旋转速度与加工相关信息的关联线图，能够直观地识别在不产生再生颤振的范围内在哪一主轴旋转速度时能够获得最优选的加工状态。

例如，操作员如果观察如图18所示的主轴旋转速度与切削效率的关联线图，那么能够直观地识别在不产生再生颤振的范围内在哪一主轴旋转速度时能够实现切削效率最高的加工。此外，操作员如果观察如图19所示的主轴旋转速度与总切削量的关联线图，那么能够直观地识别在不产生再生颤振的范围内在哪一主轴旋转速度时能够实现达到加工效率与工具成本的平衡的加工。

以上，对本发明的具体实施方式进行了说明，但本发明能够采取的态样并不受此任何限定。

例如，在上例中，例示了图6～图15所示的显示画面，但显示画面的态样并不受此任何限定，也可以是其他显示态样。所显示的信息也可以进一步显示其他信息，此外，在图6～图10中，也可以进一步显示总切削量所涉及的信息，或者，在图11～图15中，也可以进一步显示切削效率所涉及的信息。

此外，在本例中，将稳定极限画面制作部3所制作的稳定极限线图设为依据所谓稳定凹穴理论的线图，但并不限于此，也可以设为如图20所示在依据稳定凹穴理论的线图中添加考虑过程阻尼的线图所得的稳定极限线图。其原因在于：依据稳定凹穴理论的稳定极限线图适合主轴旋转速度相对较高速的区域，另一方面，在主轴旋转速度相对较低速的区域中，显现被称为过程阻尼的振动抑制作用，因而在该低速区域中，考虑过程阻尼的稳定极限线图较合适。根据此种考虑过程阻尼的稳定极限线图，能够在从主轴旋转速度的低速区域到高速区域的整个区域中表示精确的稳定极限。

考虑该过程阻尼的线图部分能够例如通过以下计算式计算。其中，a_plim'是考虑过程阻尼的极限切入深度[mm]，a_plim是依据稳定理论的极限切入深度[mm]，n_lim是主轴的旋转速度[min^-1]，n_as是临界主轴旋转速度[min^-1]。临界主轴旋转速度意指只要主轴旋转速度为其以下那么在任何切入深度下均不会颤振的成为临界的主轴旋转速度。

(数式16)

a_plim'＝a_plim/(1－(n_as/n_lim))

另外，图20是对应于图6的图，应用考虑过程阻尼的稳定极限线图代替图6所示的稳定极限线图。同样地，在图7～图15中，能够应用考虑过程阻尼的稳定极限线图代替依据稳定凹穴理论的稳定极限线图。

此外，所述第2加工信息画面制作部9也可以基于由所述稳定极限画面制作部3制作的稳定极限线图的显示画面数据及由所述第1加工信息画面制作部4制作的加工相关信息的显示画面数据，计算所述第2关联数据。所述第2关联数据也能够根据这些显示画面数据计算。

Claims

1.一种加工状态显示装置，其特征在于，由如下设置而构成：

显示装置，具有显示用画面；

稳定极限画面制作部，根据所使用的工具规格，获取主轴旋转速度与产生再生颤振的工具的极限切入深度的关联所涉及的第1关联数据，并基于所获取的第1关联数据，制作用来显示所述主轴旋转速度与极限切入深度的关联线图即稳定极限线图的显示画面数据；

2.根据权利要求1所述的加工状态显示装置，其特征在于：

所述第1加工信息画面制作部以如下方式构成：即获取选自作为所述加工相关信息的切削效率所涉及的信息、所使用工具的寿命所涉及的信息、所使用工具在达到寿命前能够切削的总切削量所涉及的信息以及作用于主轴电动机的负载所涉及的信息中的一个以上的信息，并制作用来显示所获取的各选择信息且与该各选择信息对应的一个以上的显示画面数据，并且

所述显示控制部以如下方式构成：使所述稳定极限线图及所述各选择信息以相互重叠的状态显示在所述显示装置的显示用画面。

3.根据权利要求1所述的加工状态显示装置，其特征在于：

还具备第2加工信息画面制作部，所述第2加工信息画面制作部基于由所述稳定极限画面制作部获取的所述第1关联数据及由所述第1加工信息画面制作部获取的加工相关信息，或者基于由所述稳定极限画面制作部制作的稳定极限线图的显示画面数据及由所述第1加工信息画面制作部制作的加工相关信息的显示画面数据，获取以所述极限切入深度进行加工时的所述主轴旋转速度与所述加工相关信息的关联所涉及的第2关联数据，并基于所获取的第2关联数据，制作用来显示所述主轴旋转速度与所述加工相关信息的关联所涉及的线图的显示画面数据，并且

所述显示控制部进而以如下方式构成：基于由所述第2加工信息画面制作部制作的显示画面数据，使所述主轴旋转速度与加工相关信息的关联线图显示在所述显示装置的显示用画面。

4.根据权利要求2所述的加工状态显示装置，其特征在于：

5.一种计算机程序，其特征在于，用来使计算机作为如下部分发挥功能：

稳定极限画面制作部，根据所使用的工具的规格，获取主轴旋转速度与产生再生颤振的工具的极限切入深度的关联所涉及的第1关联数据，并基于所获取的第1关联数据，制作用来显示所述主轴旋转速度与极限切入深度的关联线图，即稳定极限线图的显示画面数据；

显示控制部，基于分别由所述稳定极限画面制作部及所述第1加工信息画面制作部制作的显示画面数据，使所述稳定极限线图及所述加工相关信息以相互重叠的状态显示在显示装置的显示用画面。

6.根据权利要求5所述的计算机程序，其特征在于：

所述第1加工信息画面制作部以如下方式发挥功能：获取选自作为所述加工相关信息的切削效率所涉及的信息、所使用的工具的寿命所涉及的信息、所使用的工具在达到寿命前能够切削的总切削量所涉及的信息以及作用于主轴电动机的负载所涉及的信息中的一个以上的信息，并制作用来显示所获取的各选择信息且与该各选择信息对应的一个以上的显示画面数据，并且

所述显示控制部以如下方式发挥功能：使所述稳定极限线图及所述各选择信息以相互重叠的状态显示在所述显示装置的显示用画面。

7.根据权利要求5所述的计算机程序，其特征在于：

使所述计算机进而作为第2加工信息画面制作部发挥功能，所述第2加工信息画面制作部基于由所述稳定极限画面制作部获取的所述第1关联数据及由所述第1加工信息画面制作部获取的加工相关信息，或者基于由所述稳定极限画面制作部制作的稳定极限线图的显示画面数据及由所述第1加工信息画面制作部制作的加工相关信息的显示画面数据，获取以所述极限切入深度进行加工时的所述主轴旋转速度与所述加工相关信息的关联所涉及的第2关联数据，并基于所获取的第2关联数据，制作用来显示所述主轴旋转速度与所述加工相关信息的关联所涉及的线图的显示画面数据，并且

所述显示控制部进而以如下方式发挥功能：基于由所述第2加工信息画面制作部制作的显示画面数据，使所述主轴旋转速度与加工相关信息的关联线图显示在所述显示装置的显示用画面。

8.根据权利要求6所述的计算机程序，其特征在于：

9.一种记录介质，其特征在于：存储着如权利要求5至8中任一项所述的计算机程序且能够由计算机读取。