CN110989493A - 干扰成分确定方法和干扰成分确定装置 - Google Patents

Abstract

提供干扰成分确定方法和干扰成分确定装置。在干扰成分确定方法中，当将加工过程中的工具轴与工件轴的位置偏差、同步误差中的任一种所包含的振动频率设为fd，将以固定于工具轴的工具随着工件的旋转而从对工件上的一个齿线进行加工后到再次对同一齿线进行加工为止的时间作为采样周期时的采样频率设为Fs时，通过关系式Fa＝MIN|fd‑N×Fs|来求出齿线方向上的波纹的频率Fa，其中，N为自然数，使用关系式和工具轴的进给方向上的速度来计算振动频率fd在齿线方向上形成的波纹的节距，在计算出的波纹的节距与波纹的节距的实测值一致的情况下，判定出fd为干扰成分。

Description

干扰成分确定方法和干扰成分确定装置

技术领域

本发明涉及一种用于确定齿轮加工机中的干扰成分的干扰成分确定方法和干扰成分确定装置。

背景技术

一般来说，进行齿轮加工的机床使被电动机驱动的多个轴协调同步来进行加工。作为这种齿轮加工机的一例，已知展成齿轮加工机(日文：創成歯車加工機)。在展成齿轮加工机中，被加工物固定于旋转的工件轴，使工具以工具轴为中心进行旋转，对工件轴用电动机和工具轴电动机进行控制使得工具轴与工件轴同步地旋转。

在这种使2个轴同步来进行被加工物的加工的加工机中，有时由于干扰原因而发生振动从而给加工精度带来影响。日本专利第3986320号公报和日本专利第5308404号公报记载了对被加工物的加工精度进行测定、使用该测定结果来对砂轮的位置等进行校正。

发明内容

可以认为，影响被加工物的加工精度的干扰包括由工具轴或工件轴的位置偏差、同步误差、机构部的机械性振动等引起的成分。为了提高被加工物的加工精度，确定影响加工精度的干扰成分成为关键。

本公开的一个方式是一种干扰成分确定方法，用于确定控制装置中的干扰成分，该控制装置用于控制使工具轴与工件轴同步来进行加工的齿轮加工机，在该干扰成分确定方法中，当将加工过程中的所述工具轴与所述工件轴的位置偏差、同步误差中的任一种所包含的振动频率设为fd，将以固定于所述工具轴来进行旋转的工具随着所述工件的旋转而从对所述工件上的一个齿线进行加工后到再次对同一齿线进行加工为止的时间作为采样周期时的采样频率设为Fs时，

在振动频率fd足够大且超过采样频率Fs的奈奎斯特频率Fs/2的情况下，

通过如下的关系式来求出在多个所述齿线中分别出现的齿线方向上的波纹的频率Fa：

Fa＝MIN|fd-N×Fs|

其中，N为自然数，

使用所述关系式和所述工具轴相对于所述工件轴的进给方向上的速度来计算所述振动频率fd在齿线方向上形成的波纹的节距(pitch)，

将计算出的所述波纹的节距与加工后的所述工件的在所述齿线方向上出现的波纹的节距的实测值进行比较，

在所述比较的结果为计算出的所述波纹的节距与所述实测值一致的情况下，判定出所述振动频率fd为所述加工后的所述工件的在所述齿线方向上出现的波纹的干扰成分。

本公开的另一个方式是一种干扰成分确定装置，用于确定控制装置中的干扰成分，该控制装置用于控制使工具轴与工件轴同步来进行加工的齿轮加工机，该干扰成分确定装置具备：轴信息记录部，其记录加工过程中的所述工具轴和所述工件轴的位置偏差、同步误差中的任一种；以及干扰成分确定部，当将所述位置偏差、所述同步误差中的任一种所包含的振动频率设为fd，将以固定于所述工具轴来进行旋转的工具随着所述工件的旋转而从对所述工件上的一个齿线进行加工后到再次对同一齿线进行加工为止的时间作为采样周期时的采样频率设为Fs时，

在振动频率fd足够大且超过采样频率Fs的奈奎斯特频率Fs/2的情况下，

所述干扰成分确定部通过如下关系式来求出在多个所述齿线中分别出现的齿线方向上的波纹的频率Fa：

Fa＝MIN|fd-N×Fs|

其中，N为自然数，

所述干扰成分确定部使用所述关系式和所述工具轴相对于所述工件轴的进给方向上的速度来计算所述振动频率fd在齿线方向上形成的波纹的节距，

将计算出的所述波纹的节距与加工后的所述工件的在所述齿线方向上出现的波纹的节距的实测值进行比较，

在所述比较的结果为计算出的所述波纹的节距与所述实测值一致的情况下，所述干扰成分确定部判定出所述振动频率fd为所述加工后的所述工件的在所述齿线方向上出现的波纹的干扰成分。

附图说明

本发明的目的、特征以及优点通过与附图相关联的以下的实施方式的说明会变得更明确。在该附图中，

图1是表示包括一个实施方式所涉及的控制装置的加工机的整体结构的框图，

图2是表示加工机被构成为展成齿轮磨床(日文：創成歯車研削盤)的情况下的结构例的图，

图3是加工机中的工件附近的放大图，表示正在进行展成齿轮加工的状态，

图4是用于说明工件的齿线上的齿线方向和齿形方向的图，

图5是用于说明磨削砂轮的接触点在工件的周面上形成的轨迹、位置偏差、齿线方向的波纹(日文：うねり)的采样点等的图，

图6是沿着时间轴来表示工具轴的振动的图表，

图7是标示了各采样点处的齿线方向上的波纹的值的图表，

图8是用于说明齿线方向的波纹的采样周期的图，

图9是表示测定出的齿线方向的波纹的节距的图，

图10是表示工具轴的位置偏差数据的例子的图，

图11是表示工件轴的位置偏差数据的例子的图，

图12是表示通过固定于工具轴的工具的齿而在工件上展成出齿线的状态的图，

图13是表示单一节距误差的波纹的例子的图表，

图14是用于说明螺旋角为θ的螺旋齿轮(helical gear)中的各齿线的齿面上的波纹的振幅的图，

图15是表示干扰成分的确定方法的流程图，

图16是表示校正方法选择处理的流程图，

图17是用于选择校正方法的处理的流程图，

图18是表示各驱动轴的控制系统的结构例的图，

图19是表示控制系统的速度控制回路的频率特性的例子的图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本公开的实施方式。在所有附图中，对相应的结构要素标注相同的参照标记。为了易于理解，适当地变更了这些附图的比例尺。另外，附图所示的方式是用于实施本发明的一个例子，本发明不限定于图示的方式。

图1是表示包括一个实施方式所涉及的控制装置1的加工机100的整体结构的框图。加工机100例如是展成齿轮磨床、刮削加工机或滚齿机。如图1所示，加工机100具备控制装置1、各自具有电动机和驱动轴的n个控制轴CS1～CSn、对工件W的加工精度进行测定的测定设备20以及干扰成分确定部6。控制装置1具备位置指令制作部2、分别对控制轴CS1～CSn进行控制的控制部C1～Cn、轴信息记录部5以及校正方法选择部7。此外，干扰成分确定部6也可以设置在控制装置1内。通过位置指令制作部2将用于使各控制轴CS1～CSn旋转的位置指令P(包括n个元素的指令矢量)输入到控制部C1～Cn，按照位置指令P来控制各控制轴CS1～CSn的旋转。

控制装置1也可以具有作为具有CPU、ROM、RAM等的计算机的结构。在控制装置1中，关于控制部C1～Cn与控制轴CS1～CSn之间的控制，既可以是对主(master)轴的反馈乘以同步比来作为从(slave)轴的指令的反馈同步式的控制，也可以是对主轴的指令乘以同步比来作为从轴的指令的指令同步式的控制。图1所示的各功能块既可以通过专用的硬件来实现，或者也可以通过硬件与由CPU执行软件而起到的功能的协作来实现。

在如图1所示那样的加工机中，有时随着干扰引起的振动而出现对被加工物(下面，记作工件)W的加工精度的影响。为了恰当地校正这种干扰对加工精度造成的影响，确定干扰成分(干扰的频率、振幅等)成为关键。通过确定干扰成分，能够确定产生干扰的直接的主要原因(例如，具有某个频率峰的工具轴的位置偏差)，从而能够应用用于改善加工精度的高效的校正方法。在本实施方式所涉及的加工机100中，作为用于确定干扰成分来应用高效的校正方法的结构要素，具备测定设备20、轴信息记录部5、干扰成分确定部6以及校正方法选择部7。

轴信息记录部5记录在对工件W进行实际加工时的各轴数据。各轴数据包括同步误差和各轴的检测位置相对于指令位置的偏差即位置偏差。在此，在第一轴与第二轴同步旋转的情况下，能够使用同步比来将第一轴的位置反馈变换为与第二轴的位置反馈相当的值，获取变换后的第一轴的位置反馈与第二轴的位置反馈之差来作为同步误差。干扰成分确定部6基于通过轴信息记录部5记录的各轴数据以及通过测定设备20测定出的加工精度，来确定给工件W的加工精度带来影响的干扰成分。校正方法选择部7根据由干扰成分确定部6确定出的干扰成分，从预先存储的多个种类的校正方法中选择用于对各轴的位置偏差等进行校正的高效的校正方法。

在下面，将加工机100作为通过展成齿轮加工而形成螺旋齿轮来作为工件W的展成齿轮磨床进行说明。在图2中示出加工机100构成为展成齿轮磨床的情况的结构例。如图2所示，在该情况下，控制装置1具备工具轴控制部C1、工件轴控制部C2、进给轴控制部C3来作为控制部C1、C2、C3。控制轴CS1、CS2、CS3分别构成为工具轴CS1、工件轴CS2、进给轴CS3(未图示)。

图3是加工机100中的工件W附近的放大图，示意性地表示正在进行展成齿轮磨削的状态。在固定于工具轴CS1的工具即磨削砂轮51的表面形成有螺旋状的刀具51a。工件W是具有通过滚齿加工或刮削加工等来预先进行了粗加工的倾斜的齿线61的螺旋齿轮。工件轴CS2被设定为与Z轴平行。使磨削砂轮51绕被定位成相对于与Z轴垂直的面倾斜的工具轴CS1旋转，从而使工件W相对于工具轴CS1的旋转以规定的同步比来进行同步旋转。使磨削砂轮51一边与工件W的齿线接触，一边通过进给轴CS3的驱动来沿Z轴方向从上方向下方移动。由此，工件W的所有齿线被磨削。此外，在图3中，为了便于说明，使用实线来表示磨削砂轮51上的螺旋状的刀具51a、在工件W周面上展成的多个齿线61，另外，仅对齿线的一部分标注了附图标记。

下面，作为确定干扰成分的方法，说明：

(1)由齿线方向的波纹(齿线误差)引起的干扰成分的确定

(2)由齿形方向的波纹(齿形误差)引起的干扰成分的确定

(3)由单一节距误差引起的干扰成分的确定

(4)由位置偏差的振幅引起的干扰成分的确定。

关于在加工机100中作为干扰在工具轴CS1上产生了振动的情况下在工件W上沿齿线方向形成的波纹(齿线误差)进行研究。设工件W为螺旋角为θ的螺旋齿轮。下面，首先，说明通过计算来求出干扰在工件W的齿线方向上形成的波纹的方法。接着，测定在实际加工后的工件W中产生的齿线方向上的波纹。将通过计算来求出的齿线方向的波纹与在实际加工后的工件W中产生的齿线方向的波纹进行对比，由此来确定干扰成分。在此，齿线方向上的波纹表示如图4所示那样在工件W的周面上的齿线61的方向(齿线方向71)上的、对于工件W的表面(齿面)的深度方向上的起伏。另一方面，将与齿线方向71正交的方向上的、对于工件W的表面(齿面)的深度方向上的起伏设为齿形方向72上的波纹(齿形误差)。

如图5所示，在认为工件W为固定的情况下，磨削砂轮51与工件W的周面的接触点T(参照图3)在工件W的周面上形成的轨迹L为螺旋状。在图5中以波浪状的实线表示由于干扰而在工具轴CS1上产生的振动D1。此外，该振动D1实际上是对于齿面的深度方向上的起伏，但是在图5中为了方便而表现为如图所示的波形。使用各轴数据沿着齿线方向71对工具轴CS1的振动进行采样，由此能够通过计算来求出齿线方向上的波纹。此外，将工具轴CS1的振动的频率设为与采样的频率相比足够快。能够根据通过位置信息记录部5记录的各轴数据(来自设置于各驱动轴的位置传感器(编码器)的反馈值)来得到表示工具轴CS1的振动的数据。

图6是沿着时间轴来表示工具轴CS1的振动D1的图表。关于如图5那样沿着齿线方向的振动D1上的采样点(P0、P1、P2、…、PQ)的位置，在振动D1上的相位在每个采样点发生偏移，但是在采样点PQ处再次与振动D1的相位一致。在此，若将采样周期Ts与振动周期Td的整数倍之差的最小值设为Δt，则采样点P1、P2处的相对于振动D1的相位偏移分别为Δt、2Δt，在采样点PQ处为QΔt。采样点P0～PQ是在齿线方向上产生的波纹的一个周期。能够如下那样整理这些关系。

Δt＝|采样周期(Ts)-N×振动周期(Td)|

在此，N为自然数。

振动频率(fd)＝1/(Q×Δt)

波纹周期＝采样周期(Ts)×Q

根据上述关系式，能够如下那样定义波纹频率。

波纹频率＝MIN|振动频率(fd)-N×采样频率(Fs)|···(1)

在此，N为自然数。

图7是标示了各采样点(P0、P1、P2、…、PQ)处的齿线方向上的波纹的值的图表。能够使用通过上述内容求出的波纹周期和工具轴CS1的Z轴方向上的进给速度的齿线方向分量来如下那样求出齿线方向上的波纹的节距(长度)。

波纹节距＝波纹周期×(Z轴方向上的进给速度)/cosθ

接着，求出在将工件轴CS2的转速设为ω(rad/s)、将螺旋角设为θ时的采样周期(Ts)。在此，考虑如图8所示那样将工件W固定的坐标系。能够认为采样周期Ts是从齿线61观察到的以接触点T的移动速度绕工件一圈的时间。在此，若将工件半径设为r(mm)则工件的圆周速度为rω(mm/s)，若将Z轴方向上的工具轴的移动速度设为Vz，则从Z轴观察到的齿线61的周向上的移动速度为Vz×tanθ。即如果旋转方向为图8的方向，则从齿线61上观察到的接触点T的移动速度为rω-Vz×tanθ。如以上那样，能够如下那样求出齿线方向上的采样周期(Ts)。

如果旋转方向为图8的反方向，则采样周期(Ts)如下。

能够将采样频率(Fs)作为Ts的倒数来求出。此外，采样周期Ts是固定于工具轴CS1来进行旋转的工具随着工件W的旋转而从对工件W上的一个齿线进行加工之后到再次对同一齿线进行加工为止的时间。

如上那样能够使用各轴数据利用计算来求出齿线方向上的波纹频率。接着，测定实际加工后的工件W的齿线方向上的波纹。设为通过测定设备20测定出如图9所示那样在齿线方向上的波纹的节距为A(mm)。根据图9的测定结果，能够如下那样定义波纹频率。

(波纹频率)＝Vz/(A×cosθ)

另一方面，波纹频率已经如数式(1)那样被定义，因此得到以下的等式。

MIN|fd-N×Fs|＝Vz/(A×cosθ)···(2)

接着，考虑确定作为干扰频率的fd。由于存在多个满足上述数式(2)的干扰频率fd与自然数N的组合，因此为了确定干扰频率，参照轴信息记录部5中记录的位置偏差数据。在此，设为通过对位置偏差数据进行频率分析，关于工具轴CS1，在位置偏差数据中存在如图10所示那样的峰HA(Hz)，关于工件轴CS2，在位置偏差数据中存在如图11所示那样的2个峰HB(Hz)、HC(Hz)。在该情况下，由于干扰频率fd为HA(Hz)、HB(Hz)、HC(Hz)中的某一个，因此将它们分别代入到上述数式(2)，满足数式(2)的频率是产生节距A的齿线方向上的波纹的干扰频率。例如，在工具轴CS1的位置偏差的频率峰HA(Hz)具有满足数式(2)的自然数N、工件轴CS2的位置偏差的频率峰HB(Hz)、HC(Hz)不具有满足数式(2)的自然数N的情况下，将工具轴CS1的频率峰HA(Hz)的振动确定为产生测定出的节距A的齿线方向上的波纹的干扰成分，将该振动作为后述的校正处理的对象。

通过以上说明的方法，能够根据齿线误差的测定值与实际加工数据来确定产生齿线方向上的波纹的干扰成分。

接着，对由齿形方向上的波纹(下面记为齿形误差)引起的干扰成分的确定进行说明。设想如图12所示那样通过固定于工具轴CS1的工具151的齿在工件W上展成了齿线161的状态。在此，将工件的啮合率设为x。啮合率是指平均的与工具啮合的工件的齿的数量。在该情况下，在工件的齿从啮合到解除啮合为止的时间t内制作齿形，若将工件W的加工转速设为wc(rpm)、将工件W的齿数设为z，则该时间t由下述数式来表示。

在该时间t中测定出在齿形误差中产生了a个波纹的情况下，作为其原因的干扰成分的频率fd表示为如下那样。

接着与上述的齿线方向上的波纹的情况同样地，确认在各轴的位置偏差数据的频率分析结果中是否存在与基于上述数式(3)的干扰成分fd一致的频率峰。当在各轴的位置偏差数据中发现了与干扰成分fd一致的频率峰的情况下，能够将该频率峰确定为干扰成分。

接着，对由单一节距误差引起的干扰成分的确定进行说明。单一节距误差是指相邻的同侧的齿面的节圆(pitch circle)上的实际节距与理论节距之差。例如，设为如图13所示那样产生单一节距误差的波纹，在工件旋转一圈内单一节距误差中存在K个峰。在该情况下，作为该单一节距误差的原因的干扰频率单纯是在工件旋转一圈内振动K次的振动分量。因此，通过下述数式(4)得到干扰频率。

干扰频率＝(工件的转速)×K···(4)

在该情况下，当在轴信息记录部5中记录的实际加工时的各轴的位置偏差数据中存在具有与通过数式(4)得到的干扰频率一致的频率峰的干扰成分的情况下，能够将该干扰成分确定为单一节距误差的原因。

接着，对由位置偏差的振幅引起的干扰成分的确定进行说明。能够根据轴信息记录部5中记录的工具轴CS1与工件轴CS2的位置偏差或同步误差的振幅来求出在齿面上形成的波纹的大小。在此，设为计算振幅A1(deg)来作为齿轮分度圆上的工件圆周方向上的波纹。在该情况下，如图14所示那样的螺旋角为θ的螺旋齿轮中的各齿线的齿面上的波纹的振幅x由以下的数式(5)来表示。

设为出现了振幅A1(deg)、频率B1(Hz)的振动来作为各轴数据的位置偏差。通过上述数式(5)来计算该振动分量在齿面上形成的波纹的振幅x(mm)。接着，将该振幅x与对实际加工后的工件进行测定所得到的齿面的波纹的振幅进行比较，在两者的值接近的情况下，能够判断为上述振动分量成为齿线误差的原因的可能性高。但是，为了更准确地确定成为齿线误差的波纹的原因的干扰成分，需要通过上述的方法来根据位置偏差的频率成分B1(Hz)计算齿线方向上的波纹的节距，并验证其与对实际加工后的工件进行测定所得到的齿线方向上的波纹的节距是否一致。

以上所说明的干扰成分的确定方法能够表示为图15那样的动作流程。该处理由干扰成分确定部6执行。首先，测定实际加工后的齿轮的齿轮精度(齿线误差、齿形误差、单一节距误差、振幅等)(步骤S11)。接着，参照轴信息记录部5中记录的各轴数据(步骤S12)。接着，基于齿轮精度的测定结果和各轴数据来确定给齿轮精度带来影响的干扰成分(频率、振幅)(步骤S13)。此外，也存在确定出多个干扰成分的情况。

接着，说明根据通过以上所说明的各方法确定出的干扰成分来选择高效的校正的种类的处理。图16是校正方法选择处理的整体流程。该处理由校正方法选择部7执行。首先，在步骤S101中，将通过干扰成分确定处理(图15)确定出的干扰成分设定为变量d(i)(i＝1～n)(步骤S101)。接着对i进行初始化(步骤S102)，在满足i为n以下这一条件的期间内，执行步骤S104～S107的处理。在步骤S104中，判定干扰成分d(i)是否为工具轴CS1或工件轴CS2的旋转频率的整数倍。在干扰成分为工具轴CS1或工件轴CS2的旋转频率的整数倍的情况下，从预先存储的多个种类的校正方法1-4中选择适于这种干扰成分的校正方法1(学习控制)(步骤S105)。

在学习控制中，能够例如将工件轴旋转一圈等动作模式的周期设为学习的周期来降低位置偏差，这对于抑制在工具轴CS1或工件轴CS2的旋转频率的整数倍的频率下产生的干扰成分是有效的。作为学习控制，能够使用通过迭代学习来求出校正量直到位置偏差收敛于接近零为止的本领域公知的学习控制。例如，在学习控制中，直到位置偏差接近零为止反复执行如下学习：按每个规定的动作模式周期求出位置偏差，对该位置偏差加上一个模式周期前的校正量，对加法运算的结果进行滤波处理来计算出新的校正量，存储该新的校正数据并且使用该校正数据对位置指令进行校正。加工机中的这种学习控制的一例记载于日本专利第4043996号公报。

接着，将应用校正的轴设定为通过上述的干扰成分的确定而确定出的轴(步骤S107)。由此，在下一个加工动作中，对成为干扰的主要原因的轴应用有效的校正方法。在步骤S108中，对i加1以针对下一个干扰成分执行从步骤S103到步骤S107的处理。

另一方面，在干扰成分d(i)不是工具轴CS1或工件轴CS2的旋转频率的整数倍的情况下，在步骤S106中进行校正方法2～4的选择。图17是用于选择校正方法2～4的处理的流程图。首先，在步骤S201中，判定干扰成分d(i)的原因是否是机械共振。在此，说明判定干扰成分是否是机械共振的方法。设各驱动轴的控制系统例如像图18所示那样包括：按照速度指令和由速度传感器205检测到的实际速度来生成电流指令的速度控制器201、根据电流指令来生成电压指令的电流控制器202、对电压指令进行2相-3相变换的2相-3相变换部203以及具有速度传感器205的电动机204。设为通过测定上述速度控制回路的频率特性来得到如图19所示那样的频率特性。在作为测定结果而得到的频率特性中在如图19所示那样的A2(Hz)处存在起因于机械共振的增益的隆起的情况下，可能在加工动作中产生A2(Hz)的振动。在步骤S201中，判定干扰频率d(i)是否与事先求出的机械共振频率A2(Hz)一致。如果判定的结果是干扰频率d(i)与事先求出的机械共振频率A2(Hz)一致，则判定为干扰频率d(i)是机械共振(S201：“是”)，选择对机械共振有效的校正方法2(陷波滤波器)。

此外，作为事先求出机械共振频率的方法，还存在针对加工机100的机构进行锤击(hammering)试验等来进行调查的方法。例如，设通过锤击试验而出现的共振频率为A3(Hz)、B3(Hz)、C3(Hz)。在该情况下，在通过干扰成分确定部6确定出A3、B3、C3中的任一个干扰频率的情况下，在步骤S201中判定为该干扰频率d(i)是机械共振(S201：“是”)，选择校正方法2(陷波滤波器)(步骤S202)。

在此，陷波滤波器是指对特定频带的频率成分进行频带去除的滤波器。当在步骤S202中选择了陷波滤波器的情况下，在应用陷波滤波器的控制部Cn中，在控制系统内构成具有去除在步骤S201中确定出的机械共振频率(例如A3(Hz))的峰的滤波器特性的陷波滤波器。

另一方面，当在步骤S201中判定为干扰成分d(i)不是机械共振的情况下(S201：“否”)，判定干扰成分d(i)的频率是否为基准值1以下(步骤S203)。在此，基准值1是用于判定出干扰为比较低的频率的值即可。在干扰成分d(i)的频率为基准值1以下的情况下(S203：“是”)，选择对比较低的低频的干扰的校正有效的校正方法3。

作为校正方法3，能够使用对比较低的低频的干扰的校正有效的本领域公知的各种校正方法。校正方法3的一例是进行使反馈同步式与指令同步式组合而得的控制的方法(下面记载为组合功能)，该反馈同步式是对主轴(工具轴)的反馈乘以同步比来作为从轴(工件轴)的指令的方法，该指令同步式是对主轴的指令乘以同步比来作为从轴的指令的方法。这种组合功能例如能够通过如下方法来实现：使用同步比将主轴的位置反馈变换为从轴的位置反馈，根据换算后的主轴的位置反馈与从轴的位置反馈之差来计算同步误差，对计算出的同步误差与从轴的位置偏差之差进行滤波处理，使用滤波器输出对从轴的位置偏差进行校正。通过使用这种组合功能，例如还能够改善在加工开始时精度下降这种现象。组合功能的一例记载于日本专利第5815784号公报。校正方法3(组合功能)对于比较低的频率的干扰有效，因此例如作为能够进行伺服控制的范围也可以将150Hz左右的值设定为基准值1。

另一方面，当在步骤S203中判定为干扰成分d(i)的频率不为基准值1以下的情况下(S203：“否”)，判定干扰成分d(i)的频率是否为基准值2以上(步骤S205)。在此，基准值2为能够判定干扰频率为比较高的频率的值即可。在判定为干扰成分d(i)的频率为基准值2以上的情况下(S205：“是”)，选择在干扰频率比较高的情况下有效的校正方法4(减振控制)。

作为减振控制，能够使用本领域公知的方法。作为减振控制的一例为如下控制：在使工具轴与工件轴这2个轴以规定的速度比率一边同步一边进行加工的情况下，利用2个轴的速度差来计算用于减少振动的校正量，使用该校正量来对转矩指令进行校正，由此减少由于2个轴之间的干扰而引起的振动。这种减振控制的一例记载于日本专利第5863860号。减振控制对于抑制频率比较高的机械振动等(例如，300Hz)是有效的，因此作为基准值2，作为一例可以设定为200Hz。

在干扰成分d(i)的频率不为基准值2以上的情况下(S205：“否”)，也可以不特别地进行校正方法的选择。当图17的校正方法的选择处理结束时，处理进入图16的步骤S107。

如以上说明的那样，根据本实施方式能够确定给加工后的被加工物的精度带来影响的干扰成分。另外，由此能够恰当地选择用于改善被加工物的精度的高效的校正的种类。

以上，说明了本公开的实施方式，但是本领域技术人员应该理解，能够不脱离所附的权利要求书的公开范围地进行各种修正和变更。

在上述的实施方式中，在确定由齿线误差引起的干扰成分的情况下，将轴信息记录部5所记录的位置偏差(或同步误差)数据用作频率信息来用于计算波纹频率，但也可以在轴信息记录部5记录的信息中添加时间。在该情况下，轴信息记录部5将加工开始时间记录为基准时间，使加工过程中的时间与位置偏差或同步误差相对应。在该情况下，例如能够计算由于位置偏差而在各齿面上形成的齿线方向上的误差的形状，从而不仅能够计算波纹节距还能够计算波纹的相位等。

可以认为，有时干扰成分根据加工位置、时间而振幅发生变化或者产生多个干扰成分，由此在各齿面上出现的齿线方向上的波纹的形状也发生变化。通过记录位置偏差的基准时间，能够计算出与这种现象对应的齿线方向上的波纹的详细的形状，从而能够进行干扰成分的更详细的确定。

关于上述的实施方式，主要针对通过工具轴与工件轴同步旋转来进行展成齿轮加工的情况进行了说明，但是本实施方式所涉及的加工机也能够用于齿轮成形加工、齿轮成形磨削。例如在齿轮成形磨削的情况下，使用与齿轮的槽形状相同的切削工具，通过铣床进行加工。由于使工件轴停止来对齿轮的槽逐个地进行成形加工，因此也能够视为工具轴与工件轴以1：0的同步比进行旋转。

另外，为了解决本公开的课题，能够提供如下那样的各种的方式及其效果。此外，以下的方式的说明文中的括号内的编号与本公开的附图的参照标记对应。

本公开的第一方式是一种干扰成分确定方法，用于确定控制装置中的干扰成分，该控制装置控制使工具轴与工件轴同步来进行加工的齿轮加工机，在该干扰成分确定方法中，当将加工过程中的所述工具轴与所述工件轴的位置偏差、同步误差中的任一种所包含的振动频率设为fd，将以固定于所述工具轴来进行旋转的工具随着所述工件的旋转而从对所述工件上的一个齿线进行加工后到再次对同一齿线进行加工为止的时间作为采样周期时的采样频率设为Fs时，

在振动频率fd足够大且超过采样频率Fs的奈奎斯特频率Fs/2的情况下，

通过如下的关系式来求出在多个所述齿线中分别出现的齿线方向上的波纹的频率Fa：

Fa＝MIN|fd-N×Fs|

其中，N为自然数，

使用所述关系式和所述工具轴相对于所述工件轴的进给方向上的速度来计算所述振动频率fd在齿线方向上形成的波纹的节距，

将计算出的所述波纹的节距与加工后的所述工件的在所述齿线方向上出现的波纹的节距的实测值进行比较，

在所述比较的结果为计算出的所述波纹的节距与所述实测值一致的情况下，判定出所述振动频率fd为所述加工后的所述工件的在所述齿线方向上出现的波纹的干扰成分。

根据所述第一方式，能够确定给加工后的齿轮的齿线精度带来影响的干扰成分。另外，由此能够恰当地选择改善齿轮的齿线精度的高效的校正的种类。

另外，本公开的第二方式是一种干扰成分确定装置，用于确定控制装置中的干扰成分，该控制装置用于控制使工具轴与工件轴同步来进行加工的齿轮加工机，该干扰成分确定装置具备：轴信息记录部(5)，其记录加工过程中的所述工具轴和所述工件轴的位置偏差、同步误差中的任一种；以及干扰成分确定部(6)，当将所述位置偏差、所述同步误差中的任一种所包含的振动频率设为fd，将以固定于所述工具轴来进行旋转的工具随着所述工件的旋转而从对所述工件上的一个齿线进行加工之后到再次对同一齿线进行加工为止的时间作为采样周期时的采样频率设为Fs时，

在振动频率fd足够大且超过采样频率Fs的奈奎斯特频率Fs/2的情况下，

所述干扰成分确定部(6)通过如下关系式求出多个所述齿线中分别出现的齿线方向上的波纹的频率Fa：

Fa＝MIN|fd-N×Fs|

其中，N为自然数，

所述干扰成分确定部(6)使用所述关系式和所述工具轴相对于所述工件轴的进给方向上的速度来计算所述振动频率fd在齿线方向上形成的波纹的节距，

将计算出的所述波纹的节距与加工后的所述工件的在所述齿线方向上出现的波纹的节距的实测值进行比较，

在所述比较的结果为计算出的所述波纹的节距与所述实测值一致的情况下，所述干扰成分确定部(6)判定出所述振动频率fd为所述加工后的所述工件的在所述齿线方向上出现的波纹的干扰成分。

根据所述第二方式，能够确定给加工后的齿轮的齿线精度带来影响的干扰成分。另外，由此能够恰当地选择改善齿轮的齿线精度的高效的校正的种类。

Claims (2)

1.一种干扰成分确定方法，用于确定控制装置中的干扰成分，该控制装置用于控制使工具轴与工件轴同步来进行加工的齿轮加工机，在该干扰成分确定方法中，

当将加工过程中的所述工具轴与所述工件轴的位置偏差、同步误差中的任一种所包含的振动频率设为fd，将以固定于所述工具轴来进行旋转的工具随着所述工件的旋转而从对所述工件上的一个齿线进行加工后到再次对同一齿线进行加工为止的时间作为采样周期时的采样频率设为Fs时，

在振动频率fd足够大且超过采样频率Fs的奈奎斯特频率Fs/2的情况下，

通过如下关系式来求出在多个所述齿线中分别出现的齿线方向上的波纹的频率Fa：

Fa＝MIN|fd-N×Fs|

其中，N为自然数，

使用所述关系式和所述工具轴相对于所述工件轴的进给方向上的速度来计算所述振动频率fd在齿线方向上形成的波纹的节距，

将计算出的所述波纹的节距与加工后的所述工件的在所述齿线方向上出现的波纹的节距的实测值进行比较，

在所述比较的结果为计算出的所述波纹的节距与所述实测值一致的情况下，判定出所述振动频率fd为所述加工后的所述工件的在所述齿线方向上出现的波纹的干扰成分。

2.一种干扰成分确定装置，用于确定控制装置中的干扰成分，该控制装置用于使控制工具轴与工件轴同步来进行加工的齿轮加工机，该干扰成分确定装置具备：

轴信息记录部，其记录加工过程中的所述工具轴和所述工件轴的位置偏差、同步误差中的任一种；以及

干扰成分确定部，当将所述位置偏差、所述同步误差中的任一种所包含的振动频率设为fd，将以固定于所述工具轴来进行旋转的工具随着所述工件的旋转而从对所述工件上的一个齿线进行加工后到再次对同一齿线进行加工为止的时间作为采样周期时的采样频率设为Fs时，

在振动频率fd足够大且超过采样频率Fs的奈奎斯特频率Fs/2的情况下，

干扰成分确定部通过如下关系式来求出多个所述齿线中分别出现的齿线方向上的波纹的频率Fa：

Fa＝MIN|fd-N×Fs|

其中，N为自然数，

所述干扰成分确定部使用所述关系式和所述工具轴相对于所述工件轴的进给方向上的速度来计算所述振动频率fd在齿线方向上形成的波纹的节距，

将计算出的所述波纹的节距与加工后的所述工件的在所述齿线方向上出现的波纹的节距的实测值进行比较，

在所述比较的结果为计算出的所述波纹的节距与所述实测值一致的情况下，所述干扰成分确定部判定出所述振动频率fd为所述加工后的所述工件的在所述齿线方向上出现的波纹的干扰成分。

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