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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überwachungsverfahren und eine Überwachungseinrichtung zum Überwachen eines Bearbeitungszustand bezüglich einer Schwingung in einer Werkzeugmaschine, die eine Bearbeitung durchführt während sie ein auf einer Hauptspindel montiertes Werkzeug oder Werkstück rotiert, und eine Werkzeugmaschine, die die Überwachungseinrichtung enthält.
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In einer Werkzeugmaschine, wie einem Bearbeitungszentrum, die eine Bearbeitung ausführt während sie ein auf einer Hauptspindel montiertes Werkzeug oder ein Werkstück rotiert, tritt herkömmlicherweise entsprechend Bearbeitungsbedingungen, wie einer Drehzahl und einer Zuführgeschwindigkeit der Hauptspindel, eine Ratterschwingung auf. Als ein Ergebnis wird eine bearbeitete Oberfläche verschlechtert und das Werkzeug wird beschädigt, so dass sich eine Lebensdauer des Werkzeugs reduziert.
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Wenn eine Bearbeitung das erste Mal ausgeführt wird, muss jedoch eine Bearbeitungsbedingung, so wie eine Drehzahl, basierend auf Experimenten durch Versuch und Irrtum gefunden werden. Ein Bediener zeichnet die Bearbeitungsbedingung während des Versuch-und-Irrtum-Prozesses auf und bestimmt eine optimale Bearbeitungsbedingung durch Wiedereinrichten der Bedingung. Dementsprechend wird eine Ratterschwingung gleichermaßen durch Versuch und Irrtum durch Verändern der Drehzahl eliminiert oder reduziert, wenn die Ratterschwingung auftritt.
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Eine Überwachungsvorrichtung, die einen Bearbeitungszustand einer Werkzeugmaschine bezüglich einer Ratterschwingung überwacht und eine Bearbeitungsbedingung angibt, bei der die Ratterschwingung eliminiert werden kann, wurde vorgeschlagen. Zum Beispiel offenbart die Offenlegungsschrift der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2009-274179 (
JP-A-2009-274179 ) eine Erfindung zum Einzeichnen von Bereichen von Eigenschwingungen eines Werkstücks vor einer Bearbeitung und nach einer Bearbeitung und einer Schwingungskomponente, die während des Durchgangs einer Werkzeugspannut auf einem Campbell-Diagramm erzeugt wird (eine Frequenz auf der Ordinate, eine Drehzahl auf der Abszisse und eine Rotationsordnung auf einer Schrägachse anzeigend), so dass eine Drehzahl, bei der die Schwingungskomponente des Werkzeugs in den Bereichen der Eigenschwingung des Werkstücks vor der Bearbeitung und nach der Bearbeitung nicht vorhanden ist, unter Verwendung des Campbell-Diagramms einfach erkannt werden kann.
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Indessen offenbart ”Inverse identification of a transfer function with experimental results in end milling”, Proceedings of 2008 Spring Meeting of the Japan and Society for Precision Engineering Spring Meeting” ein Verfahren zum Bestimmen eines Stabilitätsgrenzdiagramms durch eine umgekehrte Bestimmung einer Übertragungsfunktion von der Frequenz einer während einer Bearbeitung gemessenen Ratterschwingung und einer kritischen Schnitttiefe. Das Stabilitätsgrenzdiagramm kann auch unter Verwendung eines Verfahrens des Messens einer Übertragungsfunktion einer Maschinenstruktur entsprechend eines Impulsreaktionsverfahrens bestimmt werden, aber während einer aktuellen Bearbeitung verändert sich eine Übertragungscharakteristik der Maschinenstruktur ständig, und daher stimmt ein solches Stabilitätsgrenzdiagramm nicht mit der aktuellen Stabilitätsgrenze überein. Wenn das zuvor genannte Verfahren verwendet wird, kann das Stabilitätsgrenzdiagramm mit einem hohen Genauigkeitsgrad, selbst in Bezug auf eine Maschinenstruktur, die eine Übertragungscharakteristik hat, die sich während einer Rotation ändert, bestimmt werden, und auf der Basis des Stabilitätsgrenzdiagramms kann eine Drehzahl, bei der eine Ratterschwingung vermieden wird, ausgewählt werden.
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Jedoch wird die in
JP-A-2009-274179 beschriebene vorliegende Erfindung verwendet, um ein durch eine Frequenzeingabe entsprechend einer Rotationsfrequenz des Werkzeugs x einer Anzahl von Werkzeugspannuten x einer positiven Ganzzahl verursachtes erzwungenes Rattern zu vermeiden, und ist nicht in der Lage, mit einem regenerativen Rattern umzugehen.
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Des weiteren drückt ein Campbell-Diagramm typischerweise eine Amplitude der Schwingung als eine Größe eines Kreises aus, und drückt eine Ratterfrequenz und eine Größe der Schwingung bei einer beliebigen Drehzahl aus, aber in
JP-A-2009-274179 wird dieser Typ einer derzeitigen Schwingungsinformation nicht verwendet. Zum Beispiel kann eine impulsartige Kraft von dem Werkzeug auf das Werkstück ausgeübt werden, wenn das Werkzeug verschlissen wird, und als ein Ergebnis kann Rattern bei einer Eigenfrequenz des Werkstücks bei allen Drehzahlen auftreten. Daher müssen aktuelle Messwerte der Bearbeitung auch auf dem Campbell-Diagramm angezeigt werden, um eine Ratterbedingung zu bestimmen, und daher kann ein Zusammenhang zwischen der Drehzahl und der Größe der Schwingung, usw. nicht einfach zu verstehen sein, wenn die Drehzahl überprüft wird.
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Unterdessen nimmt das Verfahren von ”
"Inverse Identification of a transfer function with experimental results in end milling", Proceedings of 2008 Spring Meeting of The Japan Society for Precision Engineering” an, dass Rattern in einem Stirnfräswerkzeug in einer absolute identischen Weise auftritt, und daher kann mit diesem Verfahren die Stabilitätsgrenze des regenerativen Ratterns nicht immer unter allen Bearbeitungsbedingungen mit einem hohen Genauigkeitsgrad berechnet werden, obwohl es hinsichtlich regenerativen Rattern wirksam ist. Jedoch kann ein Bediener, der ein geringes Wissen von Rattern hat, die aktuellen Bearbeitungsbedingungen, unter denen es unwahrscheinlich ist, dass die Stabilitätsgrenzdiagramme mit der Stabilitätsgrenze von regenerativem Rattern übereinstimmen, nicht einfach durch Betrachten der Stabilitätsgrenzdiagramme bestimmen.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Überwachungsverfahren und eine Überwachungseinrichtung für eine Werkzeugmaschine, mit denen ein Bearbeitungszustand bezüglich einer Schwingung schnell und einfach erfasst werden kann und eine optimale Bearbeitungsbedingung effektiv abgeleitet werden kann, und eine Werkzeugmaschine bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 und Anspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, enthält, entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ein Überwachungsverfahren für eine Werkzeugmaschine die Schritte eines Erfassens einer die Bearbeitung begleitende Schwingung, eines Erfassen einer Drehzahl einer Hauptspindel, eines Erzeugens eines Stabilitätsgrenzdiagramms, das ein Verhältnis zwischen der Drehzahl und einer Stabilitätsgrenze der Bearbeitung auf der Basis von in dem Schwingungserfassungsschritt erhaltenen Schwingungsinformation und einer in dem Rotationserfassungsschritt erfassten Drehzahl darstellt, und eines Anzeigens des erzeugten Stabilitätsgrenzdiagramms auf einer Anzeigeeinheit, und eines Anzeigens einer derzeitigen Drehzahl auf dem Stabilitätsdiagramm in der Form einer geraden Linie, die rechtwinklig zu einer Drehzahlachse ist.
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Entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird, in der Konfiguration entsprechend dem ersten Aspekt, in dem Diagrammzeichen-und-Anzeigeschritt ein Schwingungsverteilungsdiagramm, das ein Verhältnis zwischen der Drehzahl und der Schwingung darstellt, zusätzlich zu dem Stabilitätsgrenzdiagramm so erzeugt, dass eine Intervall-Länge und eine Länge der Drehzahlachse des Stabilitätsgrenzdiagramms identisch mit denen der Drehzahlachse des Schwingungsverteilungsdiagramms sind, und in dem Derzeitige-Geschwindigkeit-Anzeigeschritt, die gerade Linie so angezeigt wird, dass sie das Stabilitätsgrenzdiagramm und das Schwingungsverteilungsdiagramm überspannet.
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Entsprechend einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält, in der Konfiguration entsprechend dem ersten oder zweiten Aspekt, das Verfahren weiterhin den Schritt eines Aufzeichnens der erzeugen Diagramme zusammen mit einer Information bezüglich des verwendeten Werkzeugs.
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Um die oben beschriebene Aufgabe zu lösen, enthält, entsprechend einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Überwachungseinrichtung für eine Werkzeugmaschine eine Schwingungserfassungseinheit, die eine eine Bearbeitung begleitende Schwingung erfasst, eine Rotationserfassungseinheit, die eine Drehzahl einer Hauptspindel erfasst, eine Diagrammzeichen-und-Anzeigeeinheit, die ein Stabilitätsgrenzdiagramm, das ein Verhältnis zwischen der Drehzahl und einer Stabilitätsgrenze der Bearbeitung auf der Basis einer durch die Schwingungserfassungseinheit erhaltenen Schwingungsinformation und der durch die Rotationserfassungseinheit erfassten Drehzahl darstellt, erzeugt und das erzeugte Stabilitätsgrenzdiagramm auf dem Anzeigeabschnitt anzeigt, und eine Derzeitige-Geschwindigkeit-Anzeigeeinheit, die eine derzeitige Drehzahl auf dem Stabilitätsgrenzdiagramm in der Form einer geraden Linie, die rechtwinklig zu der Drehzahlachse ist, anzeigt.
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Entsprechend einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung erzeugt, in der Konfiguration entsprechend dem vierten Aspekt, die Diagrammzeichen-und-Anzeigeeinheit ein Schwingungsverteilungsdiagramm, das ein Verhältnis zwischen der Drehzahl und der Schwingung zusätzlich zu dem Stabilitätsgrenzdiagramm so anzeigt, dass eine Intervall-Länge und eine Länge der Drehzahlachse des Stabilitätsgrenzdiagramms identisch mit denen der Drehzahlachse des Schwingungsverteilungsdiagramms sind, und die Derzeitige-Geschwindigkeit-Anzeigeeinheit die gerade Linie so anzeigt, dass sie das Stabilitätsgrenzdiagramm und das Schwingungsverteilungsdiagramm überspannt.
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Entsprechend einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält, in der Konfiguration gemäß dem vierten oder fünften Aspekt, die Einrichtung darüber hinaus eine Aufzeichnungseinheit, die die erzeugten Diagramme zusammen mit einer Information bezüglich des verwendeten Werkzeugs aufzeichnet.
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Um die oben beschriebene Aufgabe zu erfüllen, enthält, entsprechend einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Werkzeugmaschine, die eine Bearbeitung durch Rotieren eines auf einer Hauptspindel montierten Werkzeugs oder Werkstücks ausführt, die Überwachungseinrichtung gemäß einem von dem vierten bis sechsten Aspekt.
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Entsprechend dem ersten, dem vierten und dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung, kann ein derzeitiger Bearbeitungszustand einfach und zuverlässig visuell überprüft werden, und als ein Ergebnis kann eine optimale Drehzahl einfach angegeben werden.
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Entsprechend dem zweiten und dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung werden zusätzlich zu den oben beschriebenen Effekten, das aus der aktuellen Bearbeitung bestimmte Stabilitätsgrenzdiagramm und das Schwingungsverteilungsdiagramm für jede Geschwindigkeit zur selben Zeit wie die derzeitige Drehzahl angezeigt, und daher kann der derzeitige Bearbeitungszustand bezüglich Schwingung schnell und einfach erfasst werden. Als ein Ergebnis kann eine optimale Bearbeitungsbedingung effektiv abgeleitet werden.
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Entsprechend dem dritten und sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zusätzlich zu den oben beschriebenen Effekten eine Information bezüglich des verwendeten Werkzeugs zusammen mit den erzeugten Diagrammen aufgezeichnet, und daher können die Diagramme mit Hilfe einer Werkzeuginformation gesucht und einfach zugeordnet werden, wenn eine Bearbeitung nachfolgend an einem unterschiedlichen Werkstück unter Verwendung eines identischen Werkzeugs ausgeführt wird.
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1 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration eines Vertikal-Bearbeitungszentrums zeigt.
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2 ist eine seitliche Ansicht eines Hauptspindelgehäuses.
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3 ist eine Vorderansicht des Hauptspindelgehäuses (gesehen aus einer axialen Richtung).
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4 ist ein Ablaufdiagramm eines Überwachungsverfahrens.
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5 ist eine darstellende Ansicht, die ein Beispiel einer Schwingungsinformation zeigt.
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6 ist eine darstellende Ansicht, die eine Anzeige eines Stabilitätsgrenzdiagramms und eines Schwingungsverteilungsdiagramms auf einem Monitor zeigt.
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Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend auf der Basis der Zeichnungen beschrieben.
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1 ist eine schematische Darstellung, die eine Konfiguration eines Vertikal-Bearbeitungszentrums, das als ein Beispiel einer Werkzeugmaschine dient, zeigt. Ein Vertikal-Bearbeitungszentrum 1 hat eine konventionelle Konfiguration, wobei eine Hauptspindel 3 auf einem Spindelkopf 2, der in einem oberen Abschnitt angeordnet ist, angeordnet ist, um frei zu sein, um eine C-Achse herum zu rotieren, und ein auf einem in einem unteren Abschnitt angeordneten Bearbeitungstisch 5 platziertes Werkstück 6 durch ein auf der Hauptspindel 3 montiertes Werkzeug 5 bearbeitet wird. In dem Vertikal-Bearbeitungszentrum 1 steuert eine in einer Überwachungseinrichtung 10, die nachstehend beschrieben wird, vorgesehene Numerischer-Wert-Steuerungsvorrichtung 12 eine Rotation der Hauptspindel 3 entsprechend einem NC-Programm, und das Werkzeug 4 kann unter Verwendung einer automatischen Werkzeugwechselvorrichtung, die in den Zeichnungen nicht gezeigt ist, ausgewechselt werden.
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Die Überwachungseinrichtung 10 ist mit einer FFT-Berechnungsvorrichtung 11 und der Numerischer-Wert-Steuerungsvorrichtung 12 versehen. Schwingungssensoren 7a bis 7c, die als eine Schwingungserfassungseinheit zum Messen einer Schwingung dienen, sind auf dem Spindelkopf 2 vorgesehen und mit der FFT-Berechnungsvorrichtung 11 verbunden. Die Schwingungssensoren 7a bis 7c erfassen eine Zeitbereich-Schwingung (Schwingung auf einer Zeitachse), die auftritt, wenn die Hauptspindel 3 rotiert, und, wie in den 2 und 3 gezeigt, sind sie auf dem Spindelkopf 2 montiert, um in der Lage zu sein, eine Zeitbereich-Schwingungsinformation in zueinander rechtwinkligen X-, Y- und Z-Achsrichtungen zu erfassen. Die FFT-Berechnungseinheit 11 führt eine Fourier-Analyse auf der Basis der durch die Schwingungssensoren 7a bis 7c erfassten Schwingung aus.
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Weiterhin enthält die Numerischer-Wert-Steuerungsvorrichtung 12 einen Schwingungsbestimmungsabschnitt 13, der auf der Basis eines durch einen Bediener eingegebenen Schwellwerts bestimmt, ob Ratterschwingung auftritt, und einen Rotationserfassungsabschnitt 14, der von einer Ausgabe eines auf dem Spindelkopf vorgesehenen Rotationsdetektors 8 eine Drehzahl der Hauptspindel 3 erfasst. Der Rotationsdetektor 8 und der Rotationserfassungsabschnitt 14 bilden eine Rotationserfassungseinheit.
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Der Schwingungsbestimmungsabschnitt 13 vergleicht eine durch die FFT-Berechnungsvorrichtung 11 in einen Frequenzbereich umgewandelte Schwingung mit einem Schwellwert, und wenn die Schwingung den Schwellwert überschreitet, überträgt der Schwingungsbestimmungsabschnitt 13 die Schwingung und die Frequenz davon zu einem Speicherabschnitt 15 und gibt eine Anweisung aus, die durch den Rotationserfassungsabschnitt 14 erfasste Drehzahl der Hauptspindel 3 zu dem Speicherabschnitt 15 zu übertragen. Die Schwingungsinformation, die die Schwingung, die Frequenz und die zu dem Speicherabschnitt 15 übertragene Drehzahl enthält, wird in Verbindung mit einer Anzahl von Werkzeugspannuten und einer Werkzeugnummer, die durch den Bediener eingegeben werden, aufgezeichnet.
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Bezugszeichen 16 bezeichnet einen Stabilitäts-Grenz-und-Schwingungsverteilungsberechnungsabschnitt, der als eine Diagrammzeichen-und-Anzeigeeinheit dient. Hier berechnet der Stabilitäts-Grenz-und-Schwingungsverteilungsberechnungsabschnitt 16 unter Verwendung der in dem Speicherabschnitt 15 aufgezeichneten Schwingungsinformation eine Stabilitätsgrenze und ordnet Schwingungsverteilungen an jeweiligen Geschwindigkeiten an. Der Stabilitäts-Grenz-und-Schwingungsverteilungsberechnungsabschnitt 16 erzeugt dann ein Stabilitätsgrenzdiagramm und ein Schwingungsverteilungsdiagramm, zeigt die beiden Diagramme auf einem Monitor 17, der standardmäßig in der Numerischer-Wert-Steuerungsvorrichtung 12 als ein Anzeigeabschnitt zum Anzeigen des NC-Programms, einer derzeitigen Maschinenposition, usw. vorgesehen ist, an, und zeichnet das erhaltene Stabilitätsgrenzdiagramm und Schwingungsverteilungsdiagramm in einem Werkzeuginformationsspeicherabschnitt 18, der bezüglich jeder Werkzeugnummer als eine Speichereinheit dient, auf.
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Ein durch die Überwachungseinrichtung 10 des Vertikal-Bearbeitungszentrums 1 ausgeführtes Überwachungsverfahren, das die obige Konfiguration hat, um einen Bearbeitungszustand bezüglich Schwingung zu überwachen, wird nun auf der Basis eines in 4 gezeigten Ablaufdiagramms beschrieben.
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Wenn eine Bearbeitung in S1 beginnt, erhält zuerst die Numerischer-Wert-Steuerungsvorrichtung 12 über die FFT-Berechnungsvorrichtung 11 in S2 (Schwingungserfassungsschritt) eine derzeitige Schwingungsinformation von den Schwingungssensoren 7a bis 7c, wohingegen der Rotationserfassungsabschnitt 14 die Drehzahl der Hauptspindel 3 von dem Rotationsdetektor 8 erfasst (Rotationserfassungsschritt). In S3 vergleicht der Schwingungsbestimmmungsabschnitt 13 die Zeitbereich-Schwingung mit einem im Voraus durch den Bediener eingestellten Schwellwert. Wenn bestimmt wird, dass die erfasste Schwingung gleich oder kleiner als der Schwellwert ist, kehrt die Routine zu S2 zurück, wo eine Beschaffung der Schwingungsinformation fortgeführt wird. Wenn die erfasste Schwingung größer als der Schwellwert ist, wird andererseits die Schwingungsinformation, die Drehzahl, die Anzahl von Werkzeugspannuten, die Werkzeugnummer und das Datum und Zeit in S4 in dem Speicherabschnitt 15 aufgezeichnet. Wenn in S5 bestimmt wird, dass die Bearbeitung nicht zu beenden ist, wird die Bearbeitung von S2 aus fortschreitend fortgesetzt.
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Als ein Ergebnis werden, wie in 5 gezeigt, ein Datenelement 1, ein Datenelement 2, ... erhalten. Jeder Datensatz 1, 2, ... wird durch das Datum, die Zeit, die Werkzeugnummer, die Drehzahl, eine Schwingungsfrequenz und die Schwingung gebildet.
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Wenn nachfolgend durch den Bediener ein Befehl eingegeben wird, das Stabilitätsgrenzdiagramm und das Schwingungsverteilungsdiagramm anzuzeigen, berechnet der Stabilitäts-Grenz-und-Schwingungsverteilungsberechnungsabschnitt 16 unter Verwendung des Datenelements 1, Datenelements 2, ..., die, wie in 5 gezeigt, aufgezeichnet wurden, die Stabilitätsgrenze, erzeugt ein Stabilitätsgrenzdiagramm F1 und ein Schwingungsverteilungsdiagramm F2 wie in 6 gezeigt, d. h. so, dass das Stabilitätsgrenzdiagramm F1 oben angeordnet ist, das Schwingungsverteilungsdiagramm F2 unten angeordnet ist, und eine Intervall-Länge und eine Länge der Hauptspindeldrehzahl, die als die Abszisse in dem Stabilitätsgrenzdiagramm F1 dient, identisch zu denen in dem Schwingungsverteilungsdiagramm F2 eingestellt werden, und zeigt die Diagramme auf dem Monitor 17 (Diagrammzeichen-und-Anzeigeschritt) an. Weiterhin zeigt der Stabilitäts-Grenz-und-Schwingungsverteilungsberechnungsabschnitt 16, der ebenso als eine Derzeitige-Geschwindigkeit-Anzeigeeinheit dient, die derzeitige Spindeldrehzahl als eine gerade Linie L an, die das Stabilitätsgrenzdiagramm F1 und das Schwingungsverteilungsdiagramm F2 rechtwinklig zu der Drehzahlachse überspannt (Derzeitige-Geschwindigkeit-Anzeigeschritt). Die gerade Linie L, die die derzeitige Drehzahl angibt, bewegt sich entsprechend einer Veränderung der Geschwindigkeit der Hauptspindel 3 in einer Links-Rechts-Richtung. Die Nummer des bei der Bearbeitung verwendeten Werkzeugs wird in einer oberen linken Ecke des Monitors 17 angezeigt. Das Stabilitätsgrenzdiagramm F1 und das Schwingungsverteilungsdiagramm F2 können in dem Werkzeug-Information-Speicherabschnitt 18 als Reaktion auf einen durch den Bediener eingegebenen Befehl aufgezeichnet werden.
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Somit kann der Bediener die Zuverlässigkeit des Stabilitätsgrenzdiagramms einfach überprüfen. Spezieller kann der Bediener das Stabilitätsgrenzdiagramm verwenden, wenn das Stabilitätsgrenzdiagramm bestimmt ist, zuverlässig zu sein, und wenn die Zuverlässigkeit bestimmt ist, gering zu sein, kann der Bediener das Schwingungsverteilungsdiagramm verwenden. In beiden Fällen kann eine optimale Drehzahl ausgewählt werden, und daher kann eine optimale Bearbeitungsbedingung effektiv gefunden werden. Daher kann selbst in dem Fall von erzwungener Schwingung, wenn das Stabilitätsdiagramm nicht verwendet kann, eine Drehzahl, bei der eine Schwingung klein ist, die Bearbeitungsbedingung unter Verwendung des Schwingungsverteilungsdiagramms eingestellt werden.
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Insbesondere wird die derzeitige Drehzahl zur selben Zeit auf dem Stabilitätsgrenzdiagramm und dem Schwingungsverteilungsdiagramm angezeigt, und daher kann, selbst wenn ein numerischer Wert der Drehzahl in einem stabilen Bereich nicht gelesen wird, die Drehzahl, einfach durch Ausrichten eines stabilen auf den Diagrammen angezeigten Bereichs und der geraden Linie der derzeitigen Geschwindigkeit, auf die stabile Drehzahl geändert werden, während zum Beispiel die Hauptspindelgeschwindigkeit von Hand geändert wird anstatt das Programm zu modifizieren. Dabei ist es möglich, sich schnell und einfach zu der optimalen Drehzahl zu bewegen.
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Daher enthält die Überwachungseinrichtung 10 für das Vertikal-Bearbeitungszentrum 1 entsprechend der oben beschriebenen Ausführungsform die Schwingungssensoren 7a bis 7c, die eine die Bearbeitung begleitende Schwingung erfassen, den Rotationsdetektor 8 und einen Rotationserfassungsabschnitt 14, die eine Rotation der Hauptspindel 3 erfassen, die Diagrammzeichen-und-Anzeigeeinheit (den Stabilitäts-Grenz-und-Schwingungsverteilungsberechnungsabschnitt 16), die das Stabilitätsgrenzdiagramm, das das Verhältnis zwischen der Drehzahl und der Stabilitätsgrenze der Bearbeitung auf der Basis von einer durch die Schwingungssensoren 7a bis 7c erhaltenen Schwingungsinformation und der durch den Rotationsdetektor 8 und dem Rotationserfassungsabschnitt 14 erfassten Drehzahl der Hauptspindel 3 erzeugt, und das erzeugte Stabilitätsgrenzdiagramm auf dem Monitor 17 anzeigt, und die Derzeitige-Geschwindigkeit-Anzeigeeinheit (der Stabilitäts-Grenz-und-Schwingungsverteilungsberechnungsabschnitt 16), die die derzeitige Drehzahl auf dem Stabilitätsgrenzdiagramm in der Form der geraden Linie L, die rechtwinklig zu der Drehzahlachse ist, anzeigt. Mit der Überwachungseinrichtung 10 kann der derzeitige Bearbeitungszustand visuell einfach und zuverlässig durch Ausführen des durch die jeweiligen oben beschrittenen Schritte gebildeten Überwachungsverfahrens überprüft werden, und als ein Ergebnis kann eine optimale Drehzahl einfach angegeben werden.
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In diesem Fall erzeugt der Stabilitäts-Grenz-und-Schwingungsverteilungsberechnungsabschnitt 16 insbesondere das Schwingungsverteilungsdiagramm, das zusätzlich zu dem Stabilitätsdiagramm das Verhältnis zwischen der Drehzahl und der Schwingung anzeigt, stellt die Intervall-Länge und die Länge der Drehzahlachse ein, sowohl in dem Stabilitätsgrenzdiagramm als auch in dem Schwingungsverteilungsdiagramm identisch zu sein, und zeigt die gerade Linie L so an, dass sie das Stabilitätsgrenzdiagramm und das Schwingungsverteilungsdiagramm überspannt. Daher kann der derzeitige Bearbeitungszustand bezüglich Schwingung schnell und einfach erfasst werden, und als ein Ergebnis kann eine optimale Bearbeitungsbedingung effektiv abgeleitet werden.
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Weiterhin können durch Vorsehen der Aufzeichnungseinheit (der Werkzeug-Information-Speicherabschnitt 18) zum Aufzeichnen der erzeugen Diagramme zusammen mit der Information bezüglich des verwendeten Werkzeugs, die Diagramme durch die Werkzeuginformation gesucht, und sich darauf bezogen werden, wenn eine Bearbeitung eines unterschiedlichen Werkstücks unter Verwendung eines identischen Werkzeugs nachfolgend ausgeführt wird.
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Zu beachten ist in der obigen Ausführungsform, dass die derzeitige Drehzahl auf dem Monitor in der Form einer geraden Linie, die rechtwinklig zu der Drehzahlachse ist, angezeigt wird, und das Stabilitätsgrenzdiagramm und das Schwingungsverteilungsdiagramm überspannt. Jedoch kann die derzeitige Drehzahl in der Form von separaten geraden Linien auf den jeweiligen Diagrammen angezeigt werden, und eine Anzeige eines numerischen Werts kann zu der geraden Linie hinzugefügt werden. Weiterhin kann das spezifische Layout der Diagramme durch Umkehren der vertikalen Anordnung der zwei Diagramme, Anordnung der zwei Diagramme in der Links-Rechts-Richtung, so dass die Drehzahlachse auf der Ordinate eingestellt ist und die kritische Schnitttiefe und Schwingung auf der Abszisse eingestellt sind, usw., in geeigneter Weise modifiziert werden.
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Weiterhin wählt und modifiziert der Bediener in dem oben beschriebenen Beispiel die Drehzahl auf der Basis des angezeigten Stabilitätsgrenzdiagramms und Schwingungsverteilungsdiagramms. Jedoch kann die vorliegende Erfindung in einer Werkzeugmaschine, die mit einer Numerischer-Wert-Steuerungsvorrichtung, die in der Lage ist, die Drehzahl der Hauptspindel automatisch so zu verändern, dass die Drehzahl der Hauptspindel automatisch auf der Basis eines berechneten Werts der Stabilitätsgrenze geändert wird, ausgeführt werden.
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Weiterhin werden in der obigen Ausführungsform das Stabilitätsgrenzdiagramm und das Schwingungsverteilungsdiagramm in einer beliebigen Zeiteinteilung nach Berechnen der Stabilitätsgrenze unter Verwendung der aufgezeichneten Schwingungsinformation dargestellt. Jedoch kann die Berechnung jederzeit wenn die Schwingungsinformation abgefragt wird ausgeführt werden, so dass das Stabilitätsgrenzdiagramm und das Schwingungsverteilungsdiagramm durchgängig in Echtzeit auf dem Monitor dargestellt werden.
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Weiterhin ist der Stabilitätsgrenz-und-Schwingungsverteilungsberechnungsabschnitt als eine Diagrammzeichen-und-Anzeigeeinheit und eine Derzeitige-Geschwindigkeit-Anzeigeeinheit zweifach verwendet, aber die Diagrammzeichen-und-Anzeigeeinheit und die Derzeitige-Geschwindigkeit-Anzeigeeinheit können separat vorgesehen sein.
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In der obigen Ausführungsform werden das Stabilitätsgrenzdiagramm und das Schwingungsverteilungsdiagramm erzeugt und Seite an Seite auf dem Monitor angezeigt, aber das Stabilitätsgrenzdiagramm kann alleine erzeugt werden, und zusammen mit der geraden Linie rechtwinklig zu der Drehzahlachse angezeigt werden. In diesem Fall kann der derzeitige Bearbeitungszustand auch einfach und zuverlässig visuell überprüft werden, so dass eine optimale Drehzahl einfach angegeben werden kann.
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Indessen kann die Schwingung unter Verwendung eines Mikrofons, eines Positions-/Rotationsdetektors, oder eines Stroms eines Hauptspindel-/Zuführspindel-Motors als die Schwingungserfassungseinheit anstelle der Schwingungssensoren erfasst werden.
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Weiterhin ist in der obigen Ausführungsform die Überwachungseinrichtung unter Verwendung einer Numerischer-Wert-Steuerungsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine ausgelegt, aber die Schwingungsinformation kann zu einem Computer, der außerhalb der Werkzeugmaschine vorgesehen ist und eine Eingabeeinheit und einen Monitor hat, die über ein Netzwerk mit einer Numerischer-Wert-Steuerungsvorrichtung verbunden sind, übertragen werden, so dass das Stabilitätsgrenzdiagramm und das Schwingungsverteilungsdiagramm auf dem externen Computer erzeugt werden und zusammen mit der derzeitigen Drehzahl angezeigt werden. Dadurch kann eine Mehrzahl von Werkzeugmaschinen in einer konzentrierten Weise von einer einzigen Stelle aus verwaltet werden.
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Weiterhin ist die Werkzeugmaschine nicht auf ein Vertikal-Bearbeitungszentrum beschränkt, und die vorliegenden Erfindung kann auf eine andere Werkzeugmaschine, so wie eine NC-Drehmaschine, die eine Bearbeitung durch Rotieren eines auf einer Hauptspindel montierten Werkstücks ausführt, angewendet werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2009-274179 [0004]
- JP 2009-274179 A [0004, 0006, 0007]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ”Inverse Identification of a transfer function with experimental results in end milling”, Proceedings of 2008 Spring Meeting of The Japan Society for Precision Engineering [0008]
