CN117062689A - 机床及显示控制装置 - Google Patents

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CN117062689A CN202280020658.1A CN202280020658A CN117062689A CN 117062689 A CN117062689 A CN 117062689A CN 202280020658 A CN202280020658 A CN 202280020658A CN 117062689 A CN117062689 A CN 117062689A
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榎本润次郎
大矢惠美
香田信平
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Abstract

一种显示控制装置，用于控制机床状态的显示，所述机床包括：(i)安装部，其能安装工具；(ii)数控单元，用于根据加工程序控制(a)所述安装部的移动和(b)所述工具的转速；以及(iii)振动检测单元，用于检测所述工具的振动，所述显示控制装置包括：显示控制单元，用于控制时间序列数据的显示，所述时间序列数据指示(i)由所述振动检测单元检测到的振动水平的变更和(ii)所述工具的转速的变更；其中，在接收到所述转速的变更指令后，所述显示控制单元控制所述显示，以在所述时间序列数据上叠加指示所述变更指令的标记。

Description

机床及显示控制装置
技术领域
本发明涉及一种支持用于机床颤振发生的对策的显示控制技术。
背景技术
机床中的颤振会导致工件加工表面质量的恶化，因此抑制颤振发生是非常重要的。发生颤振的原因有很多，振动源可能是工具或工件。在很多情况下，操作员根据自身经验采取措施来查找并消除原因。例如，操作员通过聆听振动声音和观察工件的加工表面来推测颤振发生的原因，然后调整主轴转速、主轴进给率或工具切割的深度或宽度。当上述调整后颤振仍未收敛时，操作员会尝试变更工件的固定方式或更换工具。所述对策的选取基于其自身的经验和知识。
颤振有多种类，主要种类是因振动使得加工表面起伏而导致工具的切割厚度发生的变化所引起的再生颤振；以及是因固有频率的共振所引起的强迫颤振。一种技术已被提出来支持操作员在颤振发生时进行收敛颤振操作(参见专利文献1)。
专利文献1：JP6456434A
发明内容
操作员最好详细记录操作，以便能够事后确定操作员对颤振所采取的对抗措施是否有效，并且事后了解在对策有效时执行了何种操作。这种记录可以有效地使后续的颤振更容易收敛。然而，在操作机床的同时，记录操作对操作员来说并不容易。特别地，由于颤振的特征值如幅度和频率等在加工过程中时时刻刻在改变，因此在操作员手动记录操作的方法中，在操作内容和操作时间之间可能出现时间滞后。
本发明的一实施例是一种显示控制装置，用于控制机床状态的显示，所述机床包括(i)安装部，其能安装工具；(ii)数控单元，用于根据加工程序控制(a)安装部的移动和(b)所述工具的转速；以及(iii)振动检测单元，用于检测所述工具的振动，所述显示控制装置包括：显示控制单元，用于控制时间序列数据的显示，所述时间序列数据指示(i)由所述振动检测单元检测到的振动水平的变更和(ii)所述工具的所述转速的变更；其中，在接收到所述转速的变更指令后，所述显示控制单元控制所述显示，以在所述时间序列数据上叠加指示所述变更指令的标记。
本发明的另一实施例是一种机床，包括：输入单元，用于接收操作员的操作输入；安装部，其能安装工具；数控单元，用于根据加工程序控制安装部的移动和所述工具的转速；振动检测单元，用于检测所述工具的振动；和显示控制单元，用于控制时间序列数据的显示，所述时间序列数据指示由所述振动检测单元检测到的振动水平的变更和所述工具的所述转速的变更；其中，在从所述输入单元接收到所述转速的变更指令后，所述显示控制单元显示指示所述变更指令的定时的标记，以使所述标记在所述时间序列数据上叠加。
根据本发明，可提供显示来支持操作员在使用机床期间所采取的用于颤振的对策。
附图说明
[图1]图1是根据一实施例的机床示意性配置的透视图。
[图2]图2是颤振检测涉及的功能单元的电气结构的示意图。
[图3]图3是控制单元的功能框图。
[图4]图4是通过控制装置来管理控制状态的管理屏幕的示意图。
[图5]图5A和5B是调谐屏幕和状态屏幕的示意图。
[图6]图6A和6B是屏幕切换后的状态屏幕的示意图。
[图7]图7是可在振动控制过程中显示的屏幕示例的示意图。
[图8]图8是可在振动控制过程中显示的屏幕示例的示意图。
[图9]图9是振动控制过程的流程图。
[图10]图10是图9中S22处的主轴转速调节过程的流程图。
[图11]图11是可在振动控制过程中显示的状态屏幕示例的示意图。
[图12]图12是根据修改的状态屏幕的示意图。
具体实施方式
下面将参考附图介绍本发明的实施例。
图1是根据一实施例的机床示意性配置的透视图。在此，当从前侧观察机床1时，左右方向、上下方向和前后方向分别被称为X轴方向、Y轴方向和Z轴方向。
机床1是卧式加工中心，包括加工设备2和控制单元4。壳体(未示出)被设置用于覆盖加工设备2。控制台被设置在壳体的一侧表面上。控制台包括触摸面板(稍后描述)，其可由操作员操作。
加工设备2包括床身10，设置在床身10上的立柱12，活动地设置在立柱12的前表面侧面的主轴头14，以及活动地设置在床身10上的工作台16。主轴头14在Z轴方向具有轴，其支撑主轴18以允许主轴18绕着该轴旋转。主轴头14配备有主轴电机，用于旋转驱动主轴18。主轴18起“安装部”的作用，以使由工具架20所固定的工具T可同轴安装。工件W通过夹具(未图示)固定在工作台16上。
导轨22被设置在立柱12的前表面，鞍座24被导轨22支撑，可在X轴方向上移动。鞍座24在其前表面上设有导轨26，以用使主轴头14能在Y轴方向上移动的方式支撑主轴头14。鞍座24和主轴头14的移动是通过进给机构和驱动进给机构的伺服电机(两者均未示出)实现的。举例来说，进给机构可以是使用滚珠丝杠的螺旋进给机构。鞍座24和主轴头14受驱动沿X轴和Y轴方向移动主轴18。主轴头14有装在其中的加速度传感器(加速度计)30。加速度传感器30用于检测工具T的颤振，将在下文详细介绍。
同时，导轨32设在床身10的上表面。鞍座34由导轨32支撑，以在Z轴方向上可移动。工作台16固定在鞍座34上。鞍座34的移动是通过进给机构和驱动进给机构的伺服电机(两者均未图示)来实现的。例如，进给机构是使用滚珠丝杠的螺旋进给机构。鞍座34受驱动沿Z轴方向移动工件W。即，上述配置可对工件W和工具T相互之间的相对位置进行三维调整。
图2是颤振检测涉及的功能单元的电气结构的示意图。如上所述，主轴头14有装在其中的加速度传感器30。加速度传感器30在工件W的加工期间检测工具T中发生的振动，并根据该振动输出信号。由加速度传感器30检测到的加速度(更详细地说，代表加速度的电信号)被输入到信号处理装置40。
信号处理装置40由安装在专用板上的A/D转换器42和频率分析装置44配置。对于加速度传感器30输出的信号，其AD转换由A/D转换器42执行，其FFT(快速傅里叶变换)由频率分析装置44执行。结果信息被输出到控制单元4。
控制单元4包括控制装置50和振动处理装置52。控制单元4连接有显示装置54。显示装置54是设在控制台上的触摸面板，显示了指示机床1的控制状态的屏幕和由操作员操作的操作屏幕。
振动处理装置52从控制装置50接收指示控制状态的信息，并根据操作员向控制装置50输入的操作来输出控制指令。基于从信号处理装置40接收到的信号和从控制装置50接收到的信号，振动处理装置52执行与颤振有关的预定处理。
根据从信号处理装置40输入的信号，振动处理装置52产生指示主轴18的振动状态(即工具T的振动状态)的屏幕(状态屏幕)，并确定颤振是否发生。一旦确定颤振已经发生，振动处理装置52将使用于使颤振收敛的操作屏幕(调谐屏幕)被显示。上述过程将在后文详述。
控制装置50根据手动或自动创建的加工程序(NC程序)控制执行器(如电机)。当对工件W进行车削时，控制装置50通过驱动电路56来驱动伺服电机以进给驱动主轴头14。控制装置50还通过驱动电路56来驱动主轴电机，使主轴18旋转。
图3是控制单元4的功能框图。控制单元4的组件由硬件实现，其包括：计算单元，如中央处理单元(CPU)和各种计算机处理器；存储装置，如内存和存储器；有线或无线通信线路，以连接这些单元和装置；以及软件，存储在存储装置中并向计算单元提供处理指令。计算机程序可以由设备驱动程序、操作系统、其上层的各种应用程序以及为这些程序提供公共功能的库构成。下面所述的块不是指以硬件为单位的配置，而是指以功能为单位的块。
控制单元4包括：用户界面处理单元110、数据处理单元112、数据存储单元114和检测单元116。用户界面处理单元110执行涉及用户界面的操作，如接收操作员输入的操作、显示图像和输出音频。数据处理单元112基于用户界面处理单元110获得的数据、检测单元116检测到的信息以及数据存储单元114中存储的数据执行各种处理。数据处理单元112也作为用户界面处理单元110、检测单元116和数据存储单元114的接口。数据存储单元114在其中存储各种程序和设定数据。
用户界面处理单元110包括：输入单元120和输出单元122。输入单元120接收操作员通过触摸面板或硬件装置(如手柄)所做的输入。输入单元120包括变更接收单元124。变更接收单元124接收操作员的变更指令，例如，变更主轴18的转速或进给速度的指令。
输出单元122通过图像显示或音频输出向操作员提供各种信息。输出单元122包括显示单元126。显示单元126可使面板(键盘和机器操作面板)在显示装置54上显示操作屏幕。显示单元126显示状态屏幕指示主轴18的状态(控制状态和振动状态)，并且，在颤振发生时，显示上述调谐屏幕(后文将详述)。
检测单元116包括：振动检测单元130和转速检测单元132。振动检测单元130基于加速度传感器30的传感器输出来检测主轴18的振动(即工具T的振动)，并获取信号处理装置40输出的信息。转速检测单元132根据安装在主轴18上的旋转编码器(未示出)的传感器输出，来检测主轴18的转速(即工具T的转速)。
数据存储单元114包括：NC程序存储单元140、工具数据存储单元142和显示数据存储单元144。NC程序存储单元140在其中存储了加工程序(NC程序)。工具数据存储单元142在其中存储了与工具ID相关联的用于机床1的工具T上的信息(工具信息)。工具信息可包括如工具类型、工具直径和切削刃数量等信息。可由振动处理装置52调节的主轴转速的范围(以下简称“可调范围”)也与工具信息相关联。显示数据存储单元144在其中存储了：将由显示单元126显示的屏幕数据，以及将在屏幕上显示的包括软键、对话框等在内的各种图像数据。
数据处理单元112包括：数控单元150、工具信息管理单元152、振动处理单元154、推荐转速计算单元156和显示控制单元158。数控单元150包括控制装置50的功能。数控单元150基于来自输入单元120的命令输入，根据存储在数据存储单元114中的加工程序来控制加工设备2。
数控单元150还依次传输指示控制装置50的当前控制状态的信息(控制信息)到振动处理单元154。例如，数控单元150传输主轴转速的控制命令值(以下也称“控制命令主轴转速”)。
工具信息管理单元152管理存储在工具数据存储单元142中的与工具ID关联的工具T上的信息(工具信息)。
振动处理单元154包括功能等同于振动处理装置52的颤振检测单元160。上述频率分析装置44接收加速度传感器30连续输出的信号，并以预定的采样间隔通过傅里叶分析(频率分析)分析该信号，从而计算发生在工具T中的振动频率(“振动频率”)和振动幅度(也称为“振动级别”)。颤振检测单元160获取振动级别和振动频率的信息，并且，当振动级别超过预定阈值时确定颤振发生。振动级别超过阈值时，控制命令主轴转速相当于“第二转速”。
在本实施例中，虽已有介绍将频率分析装置44设在信号处理装置40中以与控制单元4分离的配置示例，但频率分析装置44的功能还可能作为“频率分析单元”被包括在振动处理单元154中以进行修改。此外，信号处理装置40还可能作为控制单元4的一部分被包括在控制单元4中。
当颤振发生时，推荐转速计算单元156计算优选转速(也称“推荐转速”)，以将主轴转速变更到该转速来使颤振收敛。推荐转速对应于“第一转速”，可通过如JP2018-176296A中所述的方法进行计算。
具体地，当检测到的颤振为再生颤振时，推荐转速SS(推荐值)可根据当前的振动频率ω0(颤振频率)和工具刃口个数T，通过下面表达式(1)计算。
SS＝(60×ω0)/(n×k)…(1)
其中，k是给定的大于或等于1的整数。
推荐转速SS为稳定性极限图中k阶稳定袋对应的转速。可通过调整主轴转速到推荐转速SS消除颤振。例如将k设为2时，由式(1)得到的推荐转速SS，其相对于颤振发生时的主轴转速S0处于稳定区域，可通过将主轴转速从S0调整为SS消除颤振。
工具T的切削刃数n可根据当前使用的工具T的工具ID获取。基于工具ID，工具信息管理单元152访问工具数据存储单元142，并获取n个工具刃数。推荐转速计算单元156计算高于当前控制命令主轴转速的第一推荐值和低于当前控制命令主轴转速的第二推荐值，以作为推荐转速提供给操作员。
显示控制单元158通过显示单元126控制显示。显示控制单元158使显示单元126显示用于指示控制装置50的控制状态的屏幕(状态屏幕等)和用于监测颤振发生的屏幕(调谐屏幕等)。
振动处理单元154、推荐转速计算单元156、显示控制单元158、变更接收单元124以及显示单元126作为“显示控制装置”，控制机床1的运行状态的显示。
接下来，将具体介绍检测颤振发生和抑制颤振所涉及的处理。
图4是通过控制装置50来管理控制状态的管理屏幕的示意图。
运行的NC程序显示在该管理屏幕的右侧区域。状态界面显示在左上方区域。调优界面显示在左下方区域。上述显示使用的数据存储在显示数据存储单元144中。
图5A和5B是调谐屏幕和状态屏幕的示意图。图5A示出调谐屏幕的示例，图5B示出状态屏幕的示例。
如图5A所示，覆盖条180用于指示主轴转速，其显示在调谐屏幕的中心区域。覆盖条180是在屏幕上向左右延伸的刻度对象(具有刻度功能的对象)。覆盖条180的中心表示的位置是程序命令主轴转速为100％的位置。在此，“程序命令主轴转速”是指加工程序指定的主轴转速。程序命令主轴转速在程序命令新值前不会变更。当前控制命令主轴转速(示例中为2500min-1)显示在覆盖栏180上方。控制命令主轴转速是由PLC控制的主轴转速。
在调谐屏幕开始时，由于程序命令主轴转速与控制命令主轴转速相等，因此控制命令主轴转速显示在覆盖条180中心上方。当主轴转速被振动处理装置52变更时，控制命令主轴转速的显示位置将根据变更的比率进行变化。当执行正常控制时，上述旋转编码器所检测的实际主轴转速(也称为“真实主轴转速”)实质上一致于控制命令主轴转速。
覆盖条180右端是指示程序命令主轴转速的150％(即+50％)的位置，其左端是指示程序命令主轴转速50％(即-50％)的位置。也就是说，覆盖条180相当于“比率显示单元”，其指示的是控制命令主轴转速与当前程序命令主轴转速的变更的比率。
当前检测的振动级别和峰值频率显示在调谐屏幕上方区域。“峰值频率”是指当前振动级别最高的振动频率。示例中显示的振动级别为68(dB)，峰值频率为1152(Hz)。此外，由于颤振已被确定从该振动级别发生，因此提示所述发生的字符串“颤振发生”将被显示。
当颤振被检测到时，推荐转速计算单元156计算如上所述的两个推荐转速(第一推荐值和第二推荐值)，以用于使颤振收敛。显示控制单元158会将计算出的两个推荐值显示在调谐屏幕上。在示例中，“2878min-1”和“2466min-1”分别作为第一推荐值和第二推荐值显示在刻度下方。
符号▼指示的位置是控制命令主轴转速位置及其数值(2500min-1)，其显示在对应于覆盖条180中控制命令主轴转速与程序命令主轴转速的比率的位置。符号▲指示的是第一推荐值及其数值(2878min-1)的位置，其显示在对应于覆盖条180中第一推荐值与程序命令主轴转速的比率的位置。类似的，符号▲指示的位置是第二推荐值及其数值(2466min-1)，其显示在对应于覆盖条180中第二推荐值与程序命令主轴转速的比率的位置。
每个主轴转速下的数值(m/min)表示工具的圆周速度(m/min)，其计算可由下式(2)得到。
圆周转速[m/min]＝主轴转速[min-1]×π×(工具直径[mm]/1000)…(2)
该“圆周速度”是工具负载的指标。
然而，由于第一和第二推荐值的其中一个被设为可通过操作员预设为可选择的(如后文所述)，因此不可选择的推荐值将被置灰。预设推荐值可通过切换选择按钮182a和182b来实现(将在后文介绍)。有关切换的详细描述将略去。
调谐屏幕是具有触控面板功能的操作屏幕，其上显示可由操作员选择的多种按钮。选择按钮182a和182b用于选择设置推荐值的方法，分别显示在覆盖条180左右两端的稍下方。复位按钮184和调节按钮186显示在调谐屏幕的下方区域。调节按钮186作为“指令输入单元”，接收用于主轴转速的变速命令。复位按钮184作为“复位命令输入单元”，接收将控制命令主轴转速复位为程序命令主轴转速的命令。
然而，对于复位按钮184和调节按钮186中的每一个按钮，确定是否显示该按钮是由振动处理单元154在处理过程中决定的。当按钮是可选择的，其将正常显示(也称为“显示为激活状态”)。当按钮是不可选择的，其将被置为灰色。当所选推荐值在预设的可调范围内，调节按钮186显示为激活状态。
在示例中，第一推荐值在预设中选取，选择按钮182a显示为激活状态。由于颤振已经在此状态下发生，第二推荐值被置为灰色。另外，由于选取的第一推荐值在可调范围内，调节按钮186显示为激活状态。
在此状态下，操作员可通过点击(选择)调节按钮186发出指令，变更控制命令主轴转速(2500min-1)为推荐转速(第一推荐值：2878min-1)。
如本实施例的图5A所示，主轴转速的可调范围所设置的范围是程序命令主轴转速的50％～150％范围(即±50％内)。所述设置防止主轴18的转速(控制状态)发生操作员未预料的快速变化。
响应于操作员所做的输入，振动处理单元154输出变更主轴转速的指令到数控单元150。响应于所述变更指令，数控单元150变更主轴转速的控制命令值(即控制命令主轴转速)。
图5B中的状态屏幕示出了，根据图5A中的调谐屏幕所显示的推荐转速得到的控制命令主轴转速的变更结果的示例。该状态屏幕是默认状态屏幕(第一状态屏幕)。采样屏幕170显示在状态屏幕中央，其中横轴表示经过时间，纵轴表示振动水平和主轴转速。采样屏幕170是实时图表，实时显示振动水平的变化和主轴转速的变化。实线表示振动水平(dB)的变化，虚线表示主轴转速的控制命令值(min-1)的变化。图表中的符号▼是标记，标示根据操作者的操作(变更指令)的输入来切换控制命令主轴转速的时间。
所述状态屏幕也是触摸面板功能的操作屏幕，其允许选择采样屏幕170中的横轴比例最长为10分钟的模式，或选择该横轴比例最长为1分钟(60秒)的模式。示例中选取的是后一种模式。当前时间在屏幕右端用“0秒”表示。先前采样历史连续显示在左侧。通过打开屏幕左上方位置的采集数据按钮172，可实时显示出采样屏幕170。
显示控制单元158控制时间序列数据的显示，其表示了由振动检测单元130检测到的振动水平的变化和该状态屏幕上的主轴转速(即，工具T的转速)的变化。在接收到由操作员的操作输入的用于变更主轴转速的指令后，显示控制单元158将使得标示变更指令时间的标记▼以叠加方式显示在在时间序列数据上。
在所示示例中，在当前时间前约48秒机床空转状态后，以2500min-1的控制命令主轴转速开始在预定块中的加工。启动后紧接着产生颤振，振动水平因而迅速增加到约60db。因此，在当前时间前约45秒处，控制命令主轴转速根据操作员基于调谐屏幕显示所做的操作，从2500min-1变更为大约2878min-1。结果是，颤振在当前约40秒处收敛，在振动水平降低到40dB左右的状态下继续加工。所述块的加工结束于当前时间前约26秒。
图6A和6B是屏幕切换后的状态屏幕的示意图。图6A和6B分别示出第二状态屏幕和第三状态屏幕。
图6A中的虚线表示加工程序的块号。通过利用设置屏幕(未示出)，操作员可切换图5B中的屏幕为图6A中的第二状态屏幕。响应于由操作员的操作所输入的选择指令，显示控制单元158使块号(命令主轴转速外的参数)以时间序列数据显示。
从第二状态屏幕中，可确定在哪个块发生了颤振并已由操作员切换了控制命令主轴转速。在所示示例中，可发现在加工程序的第50块中，发生了颤振并且操作员已执行了操作输入。
尽管控制命令主轴转速本身显示在第一状态屏幕上而没有显示在第二状态屏幕上，但控制命令主轴转速的变更指令时间(标记▼)的显示被保留了。因而，显然可通过查看第二状态屏幕找到由操作员切换过控制命令主轴转速的块。
图6B中的虚线表示按时间顺序的峰值频率。“峰值频率”是指每次提供最高振动水平的振动频率。因此，颤振发生时刻处的峰值频率代表了颤振本身的频率(也称为“颤振频率”)。
通过使用设置屏幕(未示出)，如下拉菜单，操作员可将图5B或图6A中的屏幕切换到图6B中的第三状态屏幕。响应于由操作员的操作所输入的选择指令，显示控制单元158使峰值频率(仍是另一个参数)以时间序列数据显示。
从第三状态屏幕上，可以确定颤振发生后紧邻操作员切换控制命令主轴转速之前的峰值频率(即，可以确定颤振的因素的频率)。在所示示例中，可知颤振频率约为1200Hz。
尽管控制命令主轴转速本身显示在第一状态屏幕上而没有显示在第三状态屏幕上，但控制命令主轴转速的变更指令时间(标记▼)的显示被保留了。因此，可通过查看第三状态屏幕来确定紧邻操作员切换控制命令主轴转速之前的峰值频率(即，颤振发生时的峰值频率)。
作为控制历史数据，第一至第三状态屏幕上显示的振动水平、控制命令主轴转速、变更指令时间(标记)以及包括块号和峰值频率在内的时间序列数据被存储在数据存储单元114中。由此，操作员可用追溯的方式查阅每个状态屏幕。
图7和8是可在振动控制过程中显示的屏幕示例的示意图。
在本示例中，如图7所示，在操作员对控制命令主轴转速的调整执行两次后，每个指示变更时间的两个标记▼叠加显示在状态屏幕上的时间序列数据上。由于调整执行两次后颤振仍未收敛，第三推荐转速被显示在调谐屏幕上。
操作员根据第三次显示变更了控制命令主轴转速。因此，如图8所示，每个指示变更时间的三个标记▼叠加显示在状态屏幕上的时间序列数据上。由于调整执行三次后颤振仍未收敛，第四推荐转速被显示在调谐屏幕上。
如上所述，当控制命令主轴转速的切换被执行多次时，显示在调谐屏幕上的推荐转速在每次切换时都将被变更。与操作员输入操作相关联的振动水平的变更和控制命令主轴转速的变更的历史都将随时更新在状态屏幕上。
接下来，将介绍抑制颤振的具体处理。
图9是振动控制过程的流程图。图10是图9中S22处的主轴转速调节过程的流程图。图11是可在振动控制过程中显示的状态屏幕示例的示意图。
如图9所示，在振动控制过程中，振动处理单元154通过检测单元116(S10)获取主轴18的振动数据。显示控制单元158根据振动数据(S12)更新状态屏幕和调谐屏幕。
状态屏幕和调谐屏幕也在没有颤振发生时显示。当振动水平超过阈值且颤振检测单元160检测到颤振(S14处“是”)时，推荐转速计算单元156计算推荐转速(S16)。其后执行推荐值展示过程(S18)。
在所述推荐值展示过程中，当计算出的第一推荐值和第二推荐值均在可调范围内(本实施例中，为程序命令主轴转速±50％范围内)时，显示控制单元158将使两个推荐值都进行显示(参见图5A)。在此情况下，操作员可通过点击(选择)调节按钮186发出指令，变更控制命令主轴转速为第一推荐值。
同时，当只有一个被选取的推荐值(所选推荐值)在可调范围内时，显示控制单元158仅显示所选推荐值，并启用调节按钮186。同样在此情况下，操作员通过点击调节按钮186，控制命令主轴转速将变更为第一推荐值。
当只有一个未被选择的推荐值(未选推荐值)在可调范围内时，显示控制单元158仅显示未被选择的推荐值，但禁用调节按钮186。即，在该状态下，操作员无法变更主轴转速。通过切换选择按钮182a和182b来改变所选择的推荐值，能够使主轴转速改变。
当第一推荐值和第二推荐值都不在可调范围内时，显示控制单元158隐藏两推荐值，并禁用调节按钮186。在所述状态下，操作员无法变更主轴转速。
当调节按钮186因操作员的输入而被点击时(S20处“是”)，主轴转速调节过程将被执行(S22)。
如图10所示，在主轴转速调整过程中，振动处理单元154输出指令，来变更为所选的推荐转速(S62)。数控单元150变更控制命令主轴转速为所选推荐转速并控制主轴18。显示控制单元158更新状态屏幕和调谐屏幕(S63)。此时，状态屏幕上增加了标示控制命令主轴转速的切换时机的符号▼，并且，调谐屏幕上更新了控制命令主轴转速的显示位置。进一步，复位按钮184被启用，因此操作员可随时复位控制。当程序命令主轴转速与控制命令主轴转速不同时，复位按钮184将启用。
振动处理单元154通过检测单元116(S64)，获取主轴18的振动数据。此时，当预定的结束条件未被满足时(S66处“否”)，推荐转速计算单元156重新计算推荐转速(S68)。本实施例设置的“结束条件”可有如：停止按钮187被点击，颤振已收敛，颤振变得比调整前大，颤振类型已变更，颤振频率已变更。在调整过程中，上述所有条件并非都被设为结束条件，而是可将其中任意条件设为结束条件。在此重新计算期间，显示控制单元158保留停止按钮187的显示。
当计算出的推荐值在可调范围内时(S70处“是”)，流程返回S62。当结束条件满足时(S66处“是”)，步骤S68和S70被跳过。显示控制单元158隐藏推荐值(S72)，并通过置灰来禁用调节按钮186(S74)。另外，当计算出的推荐值不在可调范围内时(S70处“否”)，显示控制单元158隐藏推荐值(S72)，并置灰调节按钮186以禁用它(S74)。
返回参照图9，当调节按钮186未被点击时(S20处“否”)，S22处步骤被跳过。当没有颤振被检测到时(S14处“否”)，S16到S22处步骤被跳过。此后，当系统关闭时，如机床1的操作停止(S24处“是”)，系列步骤结束。当系统未关闭时(S24处“否”)，流程返回到S10。
当在上述过程中获得图11所示时间序列数据时，前半段的振动水平的表现与后半段的振动水平的表现彼此相似。然而，由于标记▼仅显示在后半段，因此发现仅在后半段被识别出操作员的参与。也就是说，可发觉前半部分是基于加工程序的命令所得出的结果，后半部分是基于操作员操作输入的命令所得出的结果。
上文根据本实施例已介绍了机床1。
根据本实施例，用于对颤振所采取的对策的信息，即，主轴转速的变更及其变更时间、与该变更时间相对应的部分程序等，被自动记录在机床1上并被以叠加方式显示。因此，操作机床1的操作员省去了麻烦。由于机床1始终记录时间序列数据，包括控制命令主轴转速的变更时间、变更细节、变更时的控制状态等的数据可以在这些数据彼此完全同步的情况下提供给操作员。
将加工条件(主轴转速)叠加显示在振动水平的时间序列数据上，可使操作员能方便地查阅其自身改变的加工条件。进一步，在主轴转速多次变更的情况下，抑制颤振最有效的加工条件可以容易地被查阅出。
此外，通过在振动水平的时间序列数据上，叠加显示加工条件(主轴转速)的变更点(标记)和峰值频率，颤振频率可被轻松识别。也可通过利用专利文献1中所述技术来识别颤振发生的位置。因此，即使在只改变控制命令主轴转速而未使颤振收敛的情况下，也可很容易地确定工具、工具架和工件固定方法中的哪一个需要被变更。
此外，通过在振动水平的时间序列数据上，叠加显示加工条件(主轴转速)的变更点(标记)和程序的块号，可被轻松识别程序中的一部分。此外，可以轻松识别颤振变得特别大的程序块部分。即使主轴转速的显示被关闭，也能通过显示标记容易地确认变更点。
另外，当颤振发生时，机床将在内部计算出使颤振收敛的控制命令主轴转速的推荐变更值(推荐转速)，操作员只需决定是否同意推荐。因此，操作员可轻松做出快速反应。即使操作员是无经验和没有直觉的，其也能轻松采取行动。本实施例可在提示进行机床1颤振的抑制操作时，给操作员提供易于使用的显示屏。
<修改>
图12是根据修改的状态屏幕的示意图。
在本修改中，变更应用屏幕190，其上以数值显示加工条件中的变更内容，其与采样屏幕170一起被包含于状态屏幕中。显示控制单元158基于操作员的操作使变更应用屏幕190显示。在所示示例中，操作员对控制命令主轴转速的调整已执行四次，每个指示变更时间的四个标记▼被显示叠加在时间序列数据上。
变更应用屏幕190上显示：调整的总次数、调整数、主轴转速的变更、进给速度的变更、程序名称和程序行(块号)。“调整总次数”表示使颤振收敛的控制命令值的变更次数。
“调整数”表示操作员想要查阅的调整数量，其在多次变更主轴转速的情况下可选择性选择。在所示示例中，可输入由4个标记▼所标示的从1到4选取的任意编号。即，显示控制单元158使标记显示为接收由操作员选择输入的输入对象，并且，当任意标记被选中时，使与所选标记相关联的变更显示为变更应用屏幕190。操作员可通过+按钮或-按钮增加它或减少它来确认调整编号。在本例中，调整编号1已被选择，因此相关关联的标记显示为激活状态，其他标记被置灰。
因此，变更应用屏幕190由第一次调整显示如下内容，即，“控制命令主轴转速已从2458min-1变更为2558min-1”、“进给速度已从880mm/min变更为1013mm/min”、“这些变更已在块号为10的块中进行”等。在图12所示示例中，颤振未通过第一次调整而收敛，而是通过第四次调整而收敛。因此，使颤振收敛的命令主轴转速可通过指定调整编号为4来查阅。
根据本修改，通过在加工后显示变更应用屏幕190，可将发生颤振时应用的加工条件和振动变更作为数值以用追溯方式清楚地查阅。
在上述实施例中，控制命令主轴转速被描述为控制命令值的一个示例。除了或代替控制命令主轴转速外，主轴进给率(命令进给率)的命令值也可包含在时间序列数据中。所述时间序列数据可以使得确定主轴转速和主轴进给率中的哪一个是颤振的主要因素。
在上述实施例中，介绍了一个示例，其中，在关闭命令主轴转速的显示的同时，另一个参数(例如块号或峰值频率)被显示在时间序列数据中作为第二或第三状态屏幕。在修改中，可以在保持控制命令主轴转速的显示的同时，以叠加的方式显示另一参数。
在上述实施例，所描述的一示例中(如图8所示)主轴转速的可调范围被设置为控制命令主轴转速的50％至150％范围(即在±50％范围内)。在本修改中，可调范围的设置可由操作员的决定来变更。
例如，操作员可将可调范围设置为范围从50％到150％(即±50％以内)或从80％到120％(即±20％以内)。此外，对于控制命令主轴转速，还允许其正侧的可调比(％)和其负侧的可调比(％)被设置为互不相同的。例如，可进行恰当设置，将负侧可调范围作为相对安全侧设置得更大。该设置可通过切换调谐屏幕到设置屏幕来执行。所述设置允许通过操作员的决定来设置可调范围的上限和下限，从而使得操作符合每个操作员的感觉。
在上述实施例中，介绍了一个示例，其中，调谐屏幕被显示，并且当发生颤振时在机床内部计算主轴转速的推荐变更值。在修改中，操作员可根据自己的感觉进行变更。在这种情况下，可以省略调谐屏幕。这种情况的具体示例包括了操作员手动操作机床控制台上提供的超控开关以改变控制命令值的情况。在这种情况下，对颤振的响应信息被自动记录在机床上，其以叠加的方式显示，从而允许操作员反映对颤振振动的后续对策的信息。
在上述实施例中，所描述的一示例中当前控制命令主轴转速显示于覆盖条180上方。在修改中，实际主轴转速可以显示在当前控制命令主轴转速的位置。这是因为当前控制命令主轴转速近似等于实际主轴转速。在该情况下，“实际主轴转速”对应着“第二转速”。推荐转速计算单元156计算高于实际主轴转速的第一推荐值和低于实际主轴转速的第二推荐值，作为推荐转速显示给操作员。
在上述实施例中，已将卧式加工中心作为机床1的一示例进行了描述。所述机床1在修改中可以是立式加工中心。可选地，机床1可以是车削中心，也可是兼有加工中心和车削中心功能的组合机床。上述用于抑制颤振的显示控制可应用于这些机床。
本发明不限于上述实施例及其修改，其任何组成部分都可在不脱离本发明范围的情况下进行修改和实施。实施例和修改中描述的组件可以根据需要组合形成各种实施例。在本实施例和修改中所呈现的组件中，部分组件可被省略。
本申请要求2021年6月28日提交的第2021-106226号日本专利申请的优先权，其全部内容通过在此引用以此并入本文。

Claims (6)

1.一种显示控制装置，用于控制机床状态的显示，所述机床包括：(i)安装部，其能安装工具；(ii)数控单元，用于根据加工程序控制(a)所述安装部的移动和(b)所述工具的转速；以及(iii)振动检测单元，用于检测所述工具的振动，所述显示控制装置包括：
显示控制单元，用于控制时间序列数据的显示，所述时间序列数据指示(i)由所述振动检测单元检测到的振动水平的变更和(ii)所述工具的所述转速的变更；
其中，在接收到所述转速的变更指令后，所述显示控制单元控制所述显示，以在所述时间序列数据上叠加指示所述变更指令的标记。
2.根据权利要求1所述的显示控制装置，其中，响应于由操作员的操作输入的选择指令，所述显示控制单元除了所述工具的所述转速的所述变更之外，或代替所述工具的所述转速的所述变更，将另一参数的变更作为所述时间序列数据来显示。
3.根据权利要求2所述的显示控制装置，其中，待选择的所述参数包括所述加工程序中的块号和振动水平最高处的峰值频率中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的显示控制装置，其中，所述显示控制单元显示变更应用屏幕，其上响应于所述变更指令的变更显示为数值。
5.根据权利要求4所述的显示控制装置，其中，所述显示控制单元将所述标记显示为输入对象以接收操作员输入的选择，
当有标记被选择时，所述显示控制单元，作为所述变更应用屏幕，显示与被选择的所述标记相关联的变更。
6.一种机床，包括：
输入单元，用于接收操作员的操作输入；
安装部，其能安装工具；
数控单元，用于根据加工程序控制安装部的移动和所述工具的转速；
振动检测单元，用于检测所述工具的振动；和
显示控制单元，用于控制时间序列数据的显示，所述时间序列数据指示由所述振动检测单元检测到的振动水平的变更和所述工具的所述转速的变更；
其中，在从所述输入单元接收到所述转速的变更指令后，所述显示控制单元显示指示所述变更指令的定时的标记，以使所述标记在所述时间序列数据上叠加。
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