DE112019007355T5 - NUMERIC CONTROL DEVICE - Google Patents

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Kazuki TAKAHEI
Norikazu Suzuki
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National Univ Corp Tokai National Higher Education And Research System
Mitsubishi Electric Corp
Tokai National Higher Education and Research System NUC
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National Univ Corp Tokai National Higher Education And Research System
Mitsubishi Electric Corp
Tokai National Higher Education and Research System NUC
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Abstract

Eine numerische Steuervorrichtung (1) gemäß der vorliegenden Erfindung steuert den Betrieb einer Werkzeugmaschine (2), die ein Werkstück mit einem Werkzeug bearbeitet, wobei die numerische Steuervorrichtung Folgendes beinhaltet: eine Identifikationsbetriebserzeugungseinheit (14), die einen Identifikationsbetriebsbefehl zum unabhängigen und kontinuierlichen Ändern einer Spindeldrehgeschwindigkeit und einer Vorschubgeschwindigkeit erzeugt; eine Datenerfassungseinheit (16), die ein Steuersignal zum Steuern der Werkzeugmaschine mit einem Betriebszustandssignal synchronisiert und die synchronisierten Signale als Identifikationsdaten ausgibt, wobei das Steuersignal auf der Grundlage des Identifikationsbetriebsbefehls erzeugt wird, wobei das Betriebszustandssignal einen entsprechenden Betriebszustand der Werkzeugmaschine (2) angibt; eine Vibrationsbestimmungseinheit (12), die auf der Grundlage der Identifikationsdaten bestimmt, ob ein Vibrationszustand der Werkzeugmaschine (2) eine stabile Bearbeitung, eine Rattervibration oder eine erzwungene Vibration ist; und eine Identifikationseinheit (13), die auf der Grundlage eines Bestimmungsergebnisses der Vibrationsbestimmungseinheit (12) einen identifizierbaren charakteristischen Bearbeitungsparameter als einen ausgewählten Parameter aus charakteristischen Bearbeitungsparametern auswählt, die Merkmale eines Bearbeitungsphänomens zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück darstellen, und die Identifikation des ausgewählten Parameters unter Verwendung der Identifikationsdaten durchführt.A numerical control device (1) according to the present invention controls the operation of a machine tool (2) which machines a workpiece with a tool, the numerical control device including: an identification operation generating unit (14) which issues an identification operation command for independently and continuously changing a spindle rotating speed and a feed rate; a data acquisition unit (16) which synchronizes a control signal for controlling the machine tool with an operation condition signal and outputs the synchronized signals as identification data, the control signal being generated based on the identification operation command, the operation condition signal indicating a corresponding operation condition of the machine tool (2); a vibration determination unit (12) that determines whether a vibration state of the machine tool (2) is stable machining, chatter vibration, or forced vibration based on the identification data; and an identification unit (13) that selects, based on a determination result of the vibration determination unit (12), an identifiable characteristic machining parameter as a selected parameter from characteristic machining parameters representing features of a machining phenomenon between the tool and the workpiece, and the identification of the selected parameter among using the identification data.

Description

Gebietarea

Die vorliegende Erfindung betrifft eine numerische Steuervorrichtung, die eine Werkzeugmaschine steuert.The present invention relates to a numerical control device that controls a machine tool.

Allgemeiner Stand der TechnikGeneral state of the art

Werkzeugmaschinen sind Bearbeitungsvorrichtungen, die abtragende Bearbeitungen durchführen, d. h. Bearbeitungen, bei denen nicht benötigte Abschnitte von einem Werkstück entfernt werden, indem Kraft oder Energie unter Verwendung eines Werkzeugs auf das Werkstück angewendet wird. Insbesondere ist das Schneiden ein Typ der abtragenden Bearbeitung, bei der nicht benötigte Abschnitte eines Werkstücks abgeschabt werden, indem die Schneidkante eines Werkzeugs mit hoher Geschwindigkeit in Kontakt mit dem Werkstück gebracht wird, um einen Scherbruch auf der Werkstückoberfläche zu verursachen.Machine tools are machining devices that carry out machining operations, i. H. Machining in which unneeded portions are removed from a workpiece by applying force or energy to the workpiece using a tool. In particular, cutting is a type of machining in which unnecessary portions of a workpiece are shaved off by bringing the cutting edge of a tool into contact with the workpiece at high speed to cause shear fracture on the workpiece surface.

Da das Schneiden ein physisches Phänomen ist, bei dem sich ein Bearbeitungsprozess und die mechanische Dynamik gegenseitig beeinflussen, ist es wünschenswert, den Bearbeitungsprozess und die mechanische Dynamik gleichzeitig zu steuern, um den Bearbeitungszustand zu verwalten. Der Bearbeitungsprozess stellt eine Reihe von Schritten dar, bei denen die Werkzeugschneidkante in das Werkstück bewegt wird, um eine bearbeitete Oberfläche zu bilden und dabei auch Späne zu erzeugen. Die mechanische Dynamik stellt das Verhalten von mechanischen Strukturen dar, wenn Strukturen der Maschine durch eine Vibrationsquelle innerhalb oder außerhalb der Maschine in Vibration versetzt werden. Im Allgemeinen ist das Schneiden ein Phänomen, bei dem sich verschiedene physische Phänomene, einschließlich des oben beschriebenen Bearbeitungsprozesses und der mechanischen Dynamik, auf komplizierte Weise gegenseitig beeinflussen, und somit wird eine integrierte Analyse des Schneidens als schwierig betrachtet. Aus diesem Grund bewerten die Produktionsstandorte eine begrenzte Anzahl von Zielen, wodurch eine Bearbeitungsverwaltung erreicht wird, die ihren Zweck erfüllt.Since cutting is a physical phenomenon in which a machining process and mechanical dynamics affect each other, it is desirable to control the machining process and mechanical dynamics at the same time in order to manage the machining state. The machining process is a series of steps in which the tool cutting edge is moved into the workpiece to form a machined surface and also to create chips in the process. Mechanical dynamics represent the behavior of mechanical structures when structures of the machine are vibrated by a vibration source inside or outside the machine. In general, cutting is a phenomenon in which various physical phenomena including the above-described machining process and mechanical dynamics affect each other in a complicated manner, and thus an integrated analysis of cutting is considered difficult. For this reason, the production sites evaluate a limited number of objectives, achieving a machining management that serves its purpose.

Da sich, wie oben beschrieben, die mechanische Dynamik und ein Bearbeitungsprozess während des Schneidens gegenseitig beeinflussen, unterscheiden sich der Zustand der Werkzeugmaschine vor oder nach der Bearbeitung und der Zustand der Werkzeugmaschine während der Bearbeitung voneinander. Das heißt, vor oder nach dem Durchführen der Bearbeitung ist es nicht möglich, den Zustand der Werkzeugmaschine während der Bearbeitung genau zu schätzen. Es ist daher wünschenswert, die mechanische Dynamik und den Bearbeitungsprozess unter Verwendung von während der Bearbeitung erhaltenen Informationen zu identifizieren. Die Verwendung des Ergebnisses der Identifikation der mechanischen Dynamik und des Bearbeitungsprozesses ermöglicht es den Bedienern am Produktionsstandort, Verbesserungsarbeiten effizient durchzuführen, wie zum Beispiel die Verwaltung der Werkzeugstandzeit, die Festlegung hocheffizienter Bearbeitungsbedingungen und die Änderung der Konstruktion von Fixiervorrichtungen. Infolgedessen ist eine Verbesserung der Produktivität zu erwarten.As described above, since mechanical dynamics and a machining process influence each other during cutting, the state of the machine tool before or after machining and the state of the machine tool during machining are different from each other. That is, before or after machining is performed, it is not possible to accurately estimate the state of the machine tool during machining. It is therefore desirable to identify the mechanical dynamics and machining process using information obtained during machining. Using the result of identifying the mechanical dynamics and machining process enables operators at the production site to efficiently carry out improvement work, such as managing tool life, setting high-efficiency machining conditions, and changing the design of fixing devices. As a result, an improvement in productivity can be expected.

Die Patentliteratur 1 erörtert ein Verfahren zum Durchführen von Parameteridentifikation anhand von Informationen, die durch sequentielles Ändern von Bearbeitungsbedingungen während der tatsächlichen Bearbeitung erhalten werden. Das in der Patentliteratur 1 beschriebene Verfahren beinhaltet das Berechnen von Nachgiebigkeitsspektren aus Verschiebung und Kraft, die zum Zeitpunkt der Bearbeitung mit einer Vielzahl von Spindeldrehgeschwindigkeiten erzeugt werden, und das Berechnen der Eigenfrequenz des Werkzeugs anhand der Spitzen, die durch das Kombinieren der Nachgiebigkeitsspektren der verschiedenen Spindeldrehgeschwindigkeiten erhalten werden. Dieses Verfahren veranlasst die Werkzeugmaschine, einen Bearbeitungsbetrieb durchzuführen, um die Spindeldrehgeschwindigkeit während des unabhängigen Betriebs jeder Vorschubwelle oder des kooperativen Betriebs von Vorschubwellen stufenweise zu ändern, und die Nachgiebigkeitsspektren werden unter Verwendung des Ergebnisses der Detektion der Verschiebung und Kraft während der Bearbeitung berechnet.Patent Literature 1 discusses a method of performing parameter identification based on information obtained by sequentially changing machining conditions during actual machining. The method described in Patent Literature 1 involves calculating compliance spectra from displacement and force generated at the time of machining at a variety of spindle rotation speeds, and calculating the natural frequency of the tool from the peaks obtained by combining the compliance spectra of the different spindle rotation speeds be obtained. This method causes the machine tool to perform a machining operation to gradually change the spindle rotating speed during the independent operation of each feed shaft or the cooperative operation of feed shafts, and the compliance spectra are calculated using the result of detection of displacement and force during machining.

Entgegenhaltungslistecitation list

Patentliteraturpatent literature

Patentliteratur 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2017-94463 Patent Literature 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-94463

Kurzdarstellungabstract

Technisches ProblemTechnical problem

Bei dem in der Patentliteratur 1 beschriebenen Verfahren wird ein Schneidbetrag auf ein solches Ausmaß festgelegt, dass keine Rattervibration auftritt, und wird die Spindeldrehgeschwindigkeit stufenweise so verändert, dass verschiedene Nachgiebigkeitsspektren erhalten werden, um dadurch die Eigenfrequenz zu berechnen. Ein Problem mit dem in der Patentliteratur 1 beschriebenen Verfahren besteht also darin, dass dieses Verfahren nur die Eigenfrequenz identifizieren kann und keine charakteristischen Bearbeitungsparameter, wie zum Beispiel eine spezifische Schneidkraft, identifizieren kann. Darüber hinaus erfordert das in der Patentliteratur 1 beschriebene Verfahren einen anderen Identifikationsbetrieb, um andere Parameter als die Eigenfrequenz zu identifizieren. Da die Spindeldrehgeschwindigkeit bei dem in der Patentliteratur 1 beschriebenen Verfahren nur in einer Vielzahl von vorbestimmten Stufen geändert wird, ist es außerdem zeitaufwendig, Parameter zu erfassen, die den verschiedenen Spindeldrehgeschwindigkeiten entsprechen.In the method described in Patent Literature 1, a cutting amount is set to such an extent that chatter vibration does not occur, and the spindle rotation speed is changed stepwise so that various compliance spectra are obtained, to thereby calculate the natural frequency. Thus, a problem with the method described in Patent Literature 1 is that this method can only identify the natural frequency and cannot identify characteristic machining parameters such as a specific cutting force. In addition, that requires in the patent lite The method described in structure 1 uses a different identification operation to identify parameters other than the natural frequency. In addition, since the spindle rotation speed is changed only in a plurality of predetermined stages in the method described in Patent Literature 1, it is time-consuming to acquire parameters corresponding to the various spindle rotation speeds.

Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Ausführungen gemacht und eine Aufgabe davon besteht darin, eine numerische Steuervorrichtung zu erhalten, die in der Lage ist, die charakteristischen Bearbeitungsparameter in kurzer Zeit effizient zu identifizieren.The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain a numerical control device capable of efficiently identifying the characteristic machining parameters in a short time.

Lösung des Problemsthe solution of the problem

Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen und die Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine numerische Steuervorrichtung zum Steuern des Betriebs einer Werkzeugmaschine bereit, die eine Spindel und eine Vorschubwelle beinhaltet, wobei die Werkzeugmaschine ein Werkstück mit einem Werkzeug bearbeitet. Die numerische Steuervorrichtung umfasst eine Identifikationsbetriebserzeugungseinheit zum Erzeugen eines Identifikationsbetriebsbefehls zum unabhängigen und kontinuierlichen Ändern einer Drehgeschwindigkeit der Spindel und einer Vorschubgeschwindigkeit. Die numerische Steuervorrichtung umfasst zudem Folgendes: eine Datenerfassungseinheit zum Synchronisieren eines Steuersignals zum Steuern der Werkzeugmaschine mit einem Betriebszustandssignal und zum Ausgeben der synchronisierten Signale als Identifikationsdaten, wobei das Steuersignal auf der Grundlage des Identifikationsbetriebsbefehls erzeugt wird, wobei das Betriebszustandssignal einen Betriebszustand der Werkzeugmaschine angibt, die auf der Grundlage des Steuersignals betrieben wird; und eine Vibrationsbestimmungseinheit zum Bestimmen, auf der Grundlage der Identifikationsdaten, ob ein Vibrationszustand der Werkzeugmaschine eine stabile Bearbeitung, eine Rattervibration oder eine erzwungene Vibration ist. Die numerische Steuervorrichtung umfasst ferner eine Identifikationseinheit zum Auswählen, auf der Grundlage eines Bestimmungsergebnisses der Vibrationsbestimmungseinheit, eines identifizierbaren charakteristischen Bearbeitungsparameters als einen ausgewählten Parameter aus charakteristischen Bearbeitungsparametern, die Merkmale eines Bearbeitungsphänomens zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück darstellen, und zum Durchführen der Identifikation des ausgewählten Parameters unter Verwendung der Identifikationsdaten.In order to solve the problems described above and achieve the object, the present invention provides a numerical control device for controlling the operation of a machine tool including a spindle and a feed shaft, the machine tool machining a workpiece with a tool. The numerical control device includes an identification operation generation unit for generating an identification operation command for independently and continuously changing a rotation speed of the spindle and a feed speed. The numerical control device also includes: a data acquisition unit for synchronizing a control signal for controlling the machine tool with an operation condition signal and for outputting the synchronized signals as identification data, the control signal being generated based on the identification operation command, the operation condition signal indicating an operation condition of the machine tool which operates based on the control signal; and a vibration determination unit for determining, based on the identification data, whether a vibration state of the machine tool is stable machining, chatter vibration, or forced vibration. The numerical control device further includes an identification unit for selecting, based on a determination result of the vibration determination unit, an identifiable characteristic machining parameter as a selected parameter from characteristic machining parameters representing features of a machining phenomenon between the tool and the workpiece, and performing identification of the selected parameter using the identification data.

Vorteilhafte Effekte der ErfindungAdvantageous Effects of the Invention

Die numerische Steuervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann den Effekt der effizienten Identifikation der charakteristischen Bearbeitungsparameter in kurzer Zeit erreichen.The numerical control device according to the present invention can achieve the effect of identifying the characteristic machining parameters efficiently in a short time.

Figurenlistecharacter list

  • 1 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulicht. 1 14 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of a numerical control device according to a first embodiment.
  • 2 ist ein Diagramm, das ein beispielhaftes Muster eines Identifikationsbetriebsbefehls veranschaulicht, der von einer Identifikationsbetriebserzeugungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform erzeugt wird. 2 12 is a diagram illustrating an example pattern of an identification operation command generated by an identification operation generation unit according to the first embodiment.
  • 3 ist ein Diagramm, das ein beispielhaftes Muster eines Identifikationsbetriebsbefehls veranschaulicht, der von der Identifikationsbetriebserzeugungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform erzeugt wird. 3 12 is a diagram illustrating an example pattern of an identification operation command generated by the identification operation generation unit according to the first embodiment.
  • 4 ist ein Diagramm, das ein beispielhaftes Muster eines Identifikationsbetriebsbefehls veranschaulicht, der von der Identifikationsbetriebserzeugungseinheit gemäß der ersten Ausführungsform erzeugt wird. 4 12 is a diagram illustrating an example pattern of an identification operation command generated by the identification operation generation unit according to the first embodiment.
  • 5 ist eine schematische Darstellung, welche die Übertragung von Störkräften auf einen Tisch in dem Fall veranschaulicht, in dem das an dem Tisch fixierte Werkstück durch die Schneidkraft in der ersten Ausführungsform in Vibration versetzt wird. 5 Fig. 12 is a diagram showing transmission of disturbance forces to a table in the case where the workpiece fixed to the table is vibrated by the cutting force in the first embodiment.
  • 6 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften Drehwinkel eines Werkzeugs, bei dem die Werkzeugschneidkante mit dem Werkstück in Kontakt ist, gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 6 14 is a diagram illustrating an example rotation angle of a tool at which the tool cutting edge is in contact with the workpiece according to the first embodiment.
  • 7 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften Drehwinkel eines Werkzeugs, bei dem die Werkzeugschneidkante nicht mit dem Werkstück in Kontakt ist, gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 7 14 is a diagram illustrating an example rotating angle of a tool where the tool cutting edge is not in contact with the workpiece according to the first embodiment.
  • 8 ist ein Diagramm, welches das Schneiden mit einer ersten Schneidkante veranschaulicht, wenn ein Abweichungsbetrag zwischen der Mitte der Werkzeugmitte und der Mitte der Spindel in der ersten Ausführungsform vorhanden ist. 8th 14 is a diagram illustrating cutting with a first cutting edge when there is a deviation amount between the center of the tool center and the center of the spindle in the first embodiment.
  • 9 ist ein Diagramm, welches das Schneiden mit einer zweiten Schneidkante veranschaulicht, wenn ein Abweichungsbetrag zwischen der Mitte der Werkzeugmitte und dem Drehpunkt der Spindel in der ersten Ausführungsform vorhanden ist. 9 14 is a diagram illustrating cutting with a second cutting edge when there is a deviation amount between the center of the tool center and the fulcrum of the spindle in the first embodiment.
  • 10 ist ein Ablaufdiagramm, das eine beispielhafte Identifikationsprozedur in einer Identifikationseinheit gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht, wenn eine Vibrationsbestimmungseinheit ein Vibrationsbestimmungsergebnis einer Rattervibration bereitstellt. 10 14 is a flowchart illustrating an exemplary identification procedure in an identification unit according to the first embodiment when a vibration determination unit provides a vibration determination result of a chatter vibration.
  • 11 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb der numerischen Steuervorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 11 14 is a flowchart illustrating an example of operation of the numerical controller according to the first embodiment.
  • 12 ist eine Darstellung, die eine beispielhafte Konfiguration einer Verarbeitungsschaltung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 12 12 is a diagram illustrating an example configuration of a processing circuit according to the first embodiment.
  • 13 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht. 13 14 is a block diagram illustrating an example configuration of a numerical control device according to a second embodiment.
  • 14 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb der numerischen Steuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. 14 14 is a flowchart illustrating an example of operation of the numerical controller according to the second embodiment.
  • 15 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht. 15 14 is a block diagram illustrating an example configuration of a numerical control device according to a third embodiment.
  • 16 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer numerischen Steuervorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform veranschaulicht. 16 14 is a block diagram illustrating an example configuration of a numerical control device according to a fourth embodiment.

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

Nachfolgend wird hierin eine numerische Steuervorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auf Grundlage der Zeichnungen detailliert beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.Hereinafter, a numerical control device according to embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.

Erste AusführungsformFirst embodiment

1 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer numerischen Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die numerische Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform steuert den Betrieb einer Werkzeugmaschine 2, indem sie ein Steuersignal an die Werkzeugmaschine 2 überträgt und von einem Sensor (nicht veranschaulicht) ein Betriebszustandssignal empfängt, das den Betriebszustand der Werkzeugmaschine 2 angibt. 1 14 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of a numerical control device 1 according to the first embodiment of the present invention. The numerical controller 1 according to the first embodiment controls the operation of a machine tool 2 by transmitting a control signal to the machine tool 2 and receiving an operation state signal indicating the operation state of the machine tool 2 from a sensor (not illustrated).

Die Werkzeugmaschine 2 beinhaltet eine Spindel und eine Vorschubwelle und bearbeitet ein Werkstück mit einem Werkzeug. Insbesondere schneidet die Werkzeugmaschine 2 das Werkstück, indem mindestens eines von dem Werkzeug und dem Werkstück betrieben wird. Die Werkzeugmaschine 2 beinhaltet beispielsweise eine Spindel, die dem Werkzeug oder dem Werkstück eine Drehbewegung vermittelt, und eine Vorschubwelle, bei der es sich um eine Servowelle handelt, die dem Werkzeug oder dem Werkstück eine Position vermittelt. Die Spindel und die Vorschubwelle beinhalten jeweils einen Motor.The machine tool 2 includes a spindle and a feed shaft, and machines a workpiece with a tool. Specifically, the machine tool 2 cuts the workpiece by operating at least one of the tool and the workpiece. The machine tool 2 includes, for example, a spindle that imparts rotary motion to the tool or workpiece, and a feed shaft that is a servo shaft that imparts a position to the tool or workpiece. The spindle and the feed shaft each contain a motor.

Die Werkzeugmaschine 2 beinhaltet einen Sensor, der den Betriebszustand der Werkzeugmaschine 2 detektiert und das Detektionsergebnis als ein Betriebszustandssignal ausgibt. Zu den in der Werkzeugmaschine 2 bereitgestellten Sensoren gehört ein Sensor, der in der Lage ist, Vibrationen von mindestens einem von dem Werkzeug und dem Werkstück zu detektieren. Der Sensor, der in der Lage ist, die Vibration von mindestens einem von dem Werkzeug und dem Werkstück zu detektieren, ist zum Beispiel ein Linearcodierer und ein Stromsensor, der in die Werkzeugmaschine 2 eingebaut ist, zur Rückkopplungssteuerung jedes Motors der Werkzeugmaschine 2. Der Linearcodierer detektiert die Position jeder Welle der Werkzeugmaschine 2 und der Stromsensor detektiert den Motorstrom durch den Motor jeder Welle. Andere Beispiele für Sensoren sind ein Beschleunigungssensor, ein Positionssensor, ein Kraftsensor oder ein Mikrofon. Die in der Werkzeugmaschine 2 bereitgestellten Sensoren werden nachfolgend beispielhaft als ein Linearcodierer, ein Stromsensor und ein Kraftsensor beschrieben. Der Kraftsensor ist zum Beispiel an oder in einer Struktur, wie etwa einem Tisch, installiert, welche die Vorschubwelle bereitstellt. Die Installationsposition des Kraftsensors ist nicht darauf beschränkt und der Kraftsensor kann an einer beliebigen Position installiert sein, an der Kraft zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück detektiert werden kann.The machine tool 2 includes a sensor that detects the operating state of the machine tool 2 and outputs the detection result as an operating state signal. The sensors provided in the machine tool 2 include a sensor capable of detecting vibrations of at least one of the tool and the workpiece. The sensor capable of detecting the vibration of at least one of the tool and the workpiece is, for example, a linear encoder and a current sensor built in the machine tool 2 for feedback control of each motor of the machine tool 2. The linear encoder detects the position of each shaft of the machine tool 2 and the current sensor detects the motor current through the motor of each shaft. Other examples of sensors are an acceleration sensor, a position sensor, a force sensor, or a microphone. The sensors provided in the machine tool 2 are described below as a linear encoder, a current sensor, and a force sensor, for example. For example, the force sensor is installed on or in a structure, such as a table, that provides the feed shaft. The installation position of the force sensor is not limited to this, and the force sensor can be installed at any position where force between the tool and the workpiece can be detected.

Wie in 1 veranschaulicht, beinhaltet die numerische Steuervorrichtung 1 eine Korrektureinheit 11, eine Vibrationsbestimmungseinheit 12, eine Identifikationseinheit 13, eine Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14, eine Antriebssteuereinheit 15 und eine Datenerfassungseinheit 16. Der Betrieb jeder Einheit der numerischen Steuervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden ersten Ausführungsform wird beschrieben.As in 1 As illustrated, the numerical control device 1 includes a correction unit 11, a vibration determination unit 12, an identification unit 13, an identification operation generation unit 14, a drive control unit 15 and a data acquisition unit 16. The operation of each unit of the numerical control device 1 according to the present first embodiment will be described.

Die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14 erzeugt einen Identifikationsbetriebsbefehl zum unabhängigen und kontinuierlichen Ändern der Spindeldrehgeschwindigkeit und der Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine 2 und gibt den Identifikationsbetriebsbefehl an die Antriebssteuereinheit 15 aus. Die Spindeldrehgeschwindigkeit, bei der es sich um die Drehgeschwindigkeit der Spindel handelt, gibt an, wie oft sich die Spindel pro Zeiteinheit dreht. Der Identifikationsbetrieb ist der Betrieb, bei dem die Antriebssteuereinheit 15 und die Werkzeugmaschine 2 veranlasst werden, ein Steuersignal bzw. ein Betriebszustandssignal zu erzeugen, damit die Identifikationseinheit 13 Identifikationsdaten erfassen kann, d. h. Daten, welche die Identifikationseinheit 13 bei der Ausführung der Identifikationsverarbeitung (später beschrieben) verwendet. Der Identifikationsbetriebsbefehl, bei dem es sich um einen Befehl handelt, der für den Identifikationsbetrieb erzeugt wird, beinhaltet einen Befehl für die Spindeldrehgeschwindigkeit und einen Befehl für die Vorschubgeschwindigkeit.The identification operation generation unit 14 generates an identification operation command for independently and continuously changing the spindle rotating speed and the feed speed of the machine tool 2 and outputs the identification operation command to the drive control unit 15 . The spindle rotation speed, which is the rotational speed of the spindle, indicates the number of times the spindle rotates per unit time turns. The identification operation is the operation in which the drive control unit 15 and the machine tool 2 are caused to generate a control signal and an operation status signal, respectively, to enable the identification unit 13 to acquire identification data, that is, data which the identification unit 13 performs identification processing (described later ) used. The identification operation command, which is a command generated for the identification operation, includes a spindle rotating speed command and a feed speed command.

Die 2 bis 4 sind Diagramme, die beispielhafte Muster von Identifikationsbetriebsbefehlen veranschaulichen, die von der Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14 gemäß der ersten Ausführungsform erzeugt werden. Ein Muster eines Identifikationsbetriebsbefehls wird nachfolgend auch als ein Befehlsmuster bezeichnet. Die 2 bis 4 stellen Befehlsmuster dar, bei denen sich die Spindeldrehgeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit zwischen dem Identifikationsbetriebsstartzeitpunkt t1 und dem Identifikationsbetriebsendzeitpunkt t2 kontinuierlich ändern. In den 2 bis 4 stellt die horizontale Achse die Zeit (Zeitpunkte) dar, stellt die obere vertikale Achse die Spindeldrehgeschwindigkeit dar und stellt die untere vertikale Achse die Vorschubgeschwindigkeit dar. Die Spindeldrehgeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit werden nachfolgend als S bzw. F bezeichnet.the 2 until 4 12 are diagrams illustrating exemplary patterns of identification operation commands generated by the identification operation generation unit 14 according to the first embodiment. A pattern of an identification operation command is hereinafter also referred to as a command pattern. the 2 until 4 12 represent command patterns in which the spindle rotating speed and the feed speed continuously change between the identification operation start time t1 and the identification operation end time t2. In the 2 until 4 the horizontal axis represents time (points in time), the upper vertical axis represents spindle rotation speed, and the lower vertical axis represents feedrate. Spindle rotation speed and feedrate are hereinafter referred to as S and F, respectively.

S0 ist eine Referenz-Spindeldrehgeschwindigkeit, d. h. die Spindeldrehgeschwindigkeit vor dem Identifikationsbetrieb, und S1 ist der Maximalwert der Spindeldrehgeschwindigkeit während des Identifikationsbetriebs. T1 ist eine Zeitkonstante, in der die Spindeldrehgeschwindigkeit von S0 auf S1 ansteigt. T2 ist eine Zeitkonstante, in der die Vorschubgeschwindigkeit von F0 auf F1 ansteigt. 2 stellt ein Befehlsmuster dar, bei dem die Spindeldrehgeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit getrennt beschleunigt und verlangsamt werden. In dem in 2 veranschaulichten Beispiel erhöht sich die Spindeldrehgeschwindigkeit in der Zeitkonstanten T1 auf S1, danach verringert sich die Spindeldrehgeschwindigkeit. Nach der Verringerung auf S0 bleibt die Spindeldrehgeschwindigkeit bei S0. Sobald sich die Spindeldrehgeschwindigkeit auf S0 verringert hat, steigt die Vorschubgeschwindigkeit mit der Zeitkonstanten T2 auf F1 an. Bei Erreichen von F1 verringert sich die Vorschubgeschwindigkeit danach.S0 is a reference spindle speed, ie, the spindle speed before the identification operation, and S1 is the maximum value of the spindle speed during the identification operation. T1 is a time constant in which the spindle rotation speed increases from S0 to S1. T2 is a time constant in which the feedrate increases from F0 to F1. 2 represents a command pattern in which the spindle rotation speed and the feedrate are accelerated and decelerated separately. in the in 2 In the example illustrated, the spindle rotation speed increases to S1 in the time constant T1, after which the spindle rotation speed decreases. After reducing to S0, the spindle rotation speed remains at S0. Once the spindle rotation speed has decreased to S0, the feedrate increases to F1 with the time constant T2. When F1 is reached, the feed rate then decreases.

3 stellt ein Befehlsmuster dar, bei dem nach einer Erhöhung der Spindeldrehgeschwindigkeit die Vorschubgeschwindigkeit ansteigt und sich dann verringert und sich anschließend die Spindeldrehgeschwindigkeit verringert. 4 stellt ein Befehlsmuster dar, bei dem die Spindeldrehgeschwindigkeit ansteigt und sich dann verringert, wobei während der Änderung der Spindeldrehgeschwindigkeit die Vorschubgeschwindigkeit wiederholt ansteigt und sich verringert. 3 Figure 12 illustrates a command pattern in which, after an increase in spindle rotation speed, the feedrate increases and then decreases, and then the spindle rotation speed decreases. 4 Fig. 12 illustrates a command pattern in which the spindle rotation speed increases and then decreases, with the feed rate repeatedly increasing and decreasing as the spindle rotation speed changes.

Obwohl die 2 bis 4 Beispiele zeigen, in denen sich die Spindeldrehgeschwindigkeit zwischen S0 und S1 ändert, wobei S1 als der Maximalwert der Spindeldrehgeschwindigkeit während des Identifikationsbetriebs definiert ist, kann die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14 den Minimalwert S2 der Spindeldrehgeschwindigkeit während des Identifikationsbetriebs festlegen und ein Befehlsmuster erzeugen, in dem sich die Spindeldrehgeschwindigkeit innerhalb des Bereichs von S0 bis S2 ändert. Dasselbe gilt für die Vorschubgeschwindigkeit und der Minimalwert F2 der Vorschubgeschwindigkeit während des Identifikationsbetriebs kann festgelegt werden und es kann ein Befehlsmuster erzeugt werden, in dem sich die Vorschubgeschwindigkeit zwischen F0 und F2 ändert.Although the 2 until 4 Showing examples where the spindle rotating speed changes between S0 and S1, where S1 is defined as the maximum value of the spindle rotating speed during the identification operation, the identification operation generating unit 14 can set the minimum value S2 of the spindle rotating speed during the identifying operation and generate a command pattern in which the spindle rotating speed changes varies within the range from S0 to S2. The same applies to the feedrate, and the minimum value F2 of the feedrate during the identification operation can be set, and a command pattern in which the feedrate changes between F0 and F2 can be generated.

Obwohl die 2 bis 4 die dreieckförmigen Befehlsmuster des Anstiegs und der Verringerung veranschaulichen, kann die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14 ein beliebiges Befehlsmuster erzeugen, in dem die Spindeldrehgeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit kontinuierlich ansteigen und sich verringern. Beispielsweise kann die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14 anstelle der dreieckförmigen Befehlsmuster ein sinusförmiges oder S-kurvenförmiges Befehlsmuster für die Änderung erzeugen.Although the 2 until 4 Illustrating the triangular command patterns of increase and decrease, the identification operation generating unit 14 can generate an arbitrary command pattern in which the spindle rotating speed and the feed speed continuously increase and decrease. For example, the identification operation generating unit 14 may generate a sinusoidal or S-curve command pattern for the change instead of the triangular command pattern.

Die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14 kann einen Identifikationsbetrieb erzeugen, der verschiedene Kombinationen der Spindeldrehgeschwindigkeit und der Vorschubgeschwindigkeit beinhaltet, indem die Spindeldrehgeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit unabhängig voneinander auf die oben beschriebene Weise geändert werden.The identification operation generation unit 14 can generate an identification operation including various combinations of the spindle rotation speed and the feedrate by changing the spindle rotation speed and the feedrate independently of each other in the manner described above.

Es ist bekannt, dass die Größe der Schneidkraft, die erzeugt wird, wenn das Werkzeug das Werkstück schneidet, hauptsächlich von dem Vorschubbetrag pro Kante abhängt und die Vibrationsperiode der Schneidkraft hauptsächlich von der Spindeldrehgeschwindigkeit abhängt. Aus diesem Grund werden die Spindeldrehgeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit im Allgemeinen im gleichen Verhältnis geändert. Folglich bleibt die auf die Werkzeugschneidkante ausgeübte Last konstant und somit ändert sich die Größe der pro Werkzeugkante erzeugten Schneidkraft nicht. Da die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14 die Spindeldrehgeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit unabhängig voneinander ändert, können die Größe und die Amplitude der Schneidkraft verschiedene Änderungen erfahren und können verschiedene Typen von Vibrationen der Werkzeugmaschine 2 während des Identifikationsbetriebs erzeugt werden, wie später beschrieben wird.It is known that the magnitude of the cutting force generated when the tool cuts the workpiece mainly depends on the feed amount per edge, and the vibration period of the cutting force mainly depends on the spindle rotating speed. For this reason, the spindle rotating speed and the feed speed are generally changed at the same ratio. Consequently, the load applied to the tool cutting edge remains constant and thus the magnitude of the cutting force generated per tool edge does not change. Since the identification operation generating unit 14 changes the spindle rotating speed and the feed speed independently, the magnitude and amplitude of the cutting force can be different Changes and various types of vibrations of the machine tool 2 can be generated during the identification operation, as will be described later.

Auf der Grundlage des von der Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14 erzeugten Identifikationsbetriebsbefehls erzeugt die Antriebssteuereinheit 15 ein Steuersignal zur Steuerung der Werkzeugmaschine 2, sodass die Spindel und die Vorschubwelle der Werkzeugmaschine 2 wie durch den Identifikationsbetriebsbefehl spezifiziert betrieben werden. Das Steuersignal ist ein Befehl für die Spindel und die Vorschubwelle der Werkzeugmaschine 2 und beinhaltet mindestens einen von einem Positionsbefehl, einen Geschwindigkeitsbefehl und einem Strombefehl für jeden Motor der Spindel und der Vorschubwelle. Es ist anzumerken, dass die Antriebssteuereinheit 15 ein Steuersignal für die Werkzeugmaschine 2 auf der Grundlage eines Bearbeitungspfads und einer Referenz-Spindeldrehgeschwindigkeit und einer Referenz-Vorschubgeschwindigkeit für den Bearbeitungspfad erzeugt, wenn kein Identifikationsbetriebsbefehl von der Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14 eingegeben wird, das heißt, während des normalen Bearbeitungsbetriebs. Darüber hinaus erfasst die Antriebssteuereinheit 15 ein Korrektursignal von der Korrektureinheit 11, wie später beschrieben, korrigiert das Steuersignal für die Werkzeugmaschine 2 auf der Grundlage des Korrektursignals und gibt das korrigierte Steuersignal an die Werkzeugmaschine 2 aus.Based on the identification operation command generated by the identification operation generation unit 14, the drive control unit 15 generates a control signal for controlling the machine tool 2 so that the spindle and the feed shaft of the machine tool 2 are operated as specified by the identification operation command. The control signal is a command for the spindle and the feed shaft of the machine tool 2, and includes at least one of a position command, a speed command, and a current command for each motor of the spindle and the feed shaft. It should be noted that the drive control unit 15 generates a control signal for the machine tool 2 based on a machining path and a reference spindle rotational speed and a reference feedrate for the machining path when no identification operation command is input from the identification operation generation unit 14, that is, during the normal machining operation. In addition, the drive control unit 15 acquires a correction signal from the correction unit 11 as described later, corrects the control signal for the machine tool 2 based on the correction signal, and outputs the corrected control signal to the machine tool 2 .

In der Antriebssteuereinheit 15 werden ein Bearbeitungspfad sowie die Referenz-Spindeldrehgeschwindigkeit und eine Referenz-Vorschubgeschwindigkeit für den Bearbeitungspfad im Voraus festgelegt. Ein Bearbeitungspfad sowie eine Referenz-Spindeldrehgeschwindigkeit und eine Referenz-Vorschubgeschwindigkeit für den Bearbeitungspfad können durch ein numerisches Steuerprogramm gegeben sein. Selbst wenn ein Identifikationsbetriebsbefehl von der Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14 eingegeben wird, ändert die Antriebssteuereinheit 15 den festgelegten Bearbeitungspfad nicht, sondern erzeugt ein Steuersignal, um nur die Spindeldrehgeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit gemäß dem Identifikationsbetriebsbefehl zu ändern. Jede Welle der Werkzeugmaschine 2 beinhaltet einen Motor und eine Motorsteuervorrichtung und jede Motorsteuervorrichtung steuert den Motor auf der Grundlage eines von der Antriebssteuereinheit 15 empfangenen Steuersignals und eines Rückkopplungssignals über zum Beispiel die Position, die Geschwindigkeit oder den Motorstrom. Rückkopplungssignale über die Position und die Geschwindigkeit werden auf der Grundlage der vom Linearcodierer detektierten Position berechnet und Rückkopplungssignale über den Motorstrom werden anhand des Ergebnisses der Detektion durch den Stromsensor berechnet. Rückkopplungssignale über die Position, die Geschwindigkeit und den Motorstrom werden nachfolgend auch als Positionsrückkopplungssignale, Geschwindigkeitsrückkopplungssignale bzw. Stromrückkopplungssignale bezeichnet.In the drive control unit 15, a machining path and the reference spindle rotating speed and a reference feed rate for the machining path are set in advance. A machining path and a reference spindle rotational speed and a reference feed rate for the machining path can be given by a numerical control program. Even if an identification operation command is inputted from the identification operation generation unit 14, the drive control unit 15 does not change the set machining path but generates a control signal to change only the spindle rotating speed and the feed speed according to the identification operation command. Each shaft of the machine tool 2 includes a motor and a motor controller, and each motor controller controls the motor based on a control signal received from the drive control unit 15 and a feedback signal about, for example, position, speed, or motor current. Position and speed feedback signals are calculated based on the position detected by the linear encoder, and motor current feedback signals are calculated based on the result of detection by the current sensor. Feedback signals about the position, the speed and the motor current are also referred to below as position feedback signals, speed feedback signals and current feedback signals, respectively.

Die Datenerfassungseinheit 16 synchronisiert ein von der Antriebssteuereinheit 15 ausgegebenes Steuersignal mit einem Betriebszustandssignal, das den Betriebszustand der auf der Grundlage des Steuersignals betriebenen Werkzeugmaschine 2 angibt, und gibt die so synchronisierten Signale als Identifikationsdaten aus. Insbesondere synchronisiert die Datenerfassungseinheit 16 unter Verwendung des von der Antriebssteuereinheit 15 ausgegebenen Steuersignals und des von den Sensoren der Werkzeugmaschine 2 ausgegebenen Betriebszustandssignals die in diesen Signalen enthaltenen Daten zeitlich und gibt die so synchronisierten Daten als Synchronisationsdaten an die Vibrationsbestimmungseinheit 12 und die Identifikationseinheit 13 aus. Das Betriebszustandssignal ist, wie oben beschrieben, ein Signal, das den Betriebszustand der Werkzeugmaschine 2 angibt, und beinhaltet ein Signal, aus dem die Vibration von mindestens einem von dem Werkzeug und dem Werkstück detektiert werden kann. Da die Werkzeugmaschine den Linearcodierer, den Stromsensor und den Kraftsensor als die Sensoren beinhaltet, wie oben erörtert, kann die Datenerfassungseinheit 16 als das Betriebszustandssignal Rückkopplungssignale über die Position und die Geschwindigkeit der Spindel und der Vorschubwelle, ein Rückkopplungssignal über den Strom und die Kraft oder das Drehmoment, wie durch den Kraftsensor detektiert, erfassen. Die tatsächlichen Messwerte der Kraft oder des Drehmoments, wie durch den Kraftsensor detektiert, werden nachfolgend auch als Kraftinformationen bezeichnet. Da das Betriebszustandssignal erzeugt wird, nachdem die Werkzeugmaschine das Steuersignal empfangen hat, ist das Betriebszustandssignal gegenüber dem entsprechenden Steuersignal zeitlich verzögert, was auf den Einfluss von zum Beispiel der Zeit, die für die Kommunikation benötigt wird, zurückzuführen ist. Die Datenerfassungseinheit 16 kompensiert die zeitliche Abweichung zwischen dem Betriebszustandssignal und dem Steuersignal, indem sie die im Betriebszustandssignal enthaltenen Daten oder die im Steuersignal enthaltenen Daten um die Zeit verschiebt, die der Differenz von zum Beispiel der Kommunikationszeit entspricht. Die Datenerfassungseinheit 16 sammelt die Daten mit der gesammelten zeitlichen Abweichung, d. h. die synchronisierten Daten, in Identifikationsdaten, und gibt die Identifikationsdaten an die Vibrationsbestimmungseinheit 12 und die Identifikationseinheit 13 aus.The data acquisition unit 16 synchronizes a control signal output from the drive control unit 15 with an operational state signal indicating the operational state of the machine tool 2 operated based on the control signal, and outputs the thus synchronized signals as identification data. In particular, the data acquisition unit 16 synchronizes the data contained in these signals in time using the control signal output by the drive control unit 15 and the operating state signal output by the sensors of the machine tool 2 and outputs the data thus synchronized as synchronization data to the vibration determination unit 12 and the identification unit 13. As described above, the operational state signal is a signal indicative of the operational state of the machine tool 2 and includes a signal from which the vibration of at least one of the tool and the workpiece can be detected. Since the machine tool includes the linear encoder, the current sensor, and the force sensor as the sensors, as discussed above, the data acquisition unit 16 can use, as the operating condition signal, feedback signals about the position and speed of the spindle and feed shaft, a feedback signal about the current and force, or the Record torque as detected by the force sensor. The actual readings of force or torque as detected by the force sensor are also referred to hereinafter as force information. Since the operation status signal is generated after the machine tool receives the control signal, the operation status signal is delayed in time from the corresponding control signal due to the influence of, for example, the time required for communication. The data acquisition unit 16 compensates for the time deviation between the operating status signal and the control signal by shifting the data contained in the operating status signal or the data contained in the control signal by the time that corresponds to the difference in, for example, the communication time. The data acquisition unit 16 collects the data with the accumulated time deviation, i. H. the synchronized data into identification data, and outputs the identification data to the vibration determination unit 12 and the identification unit 13 .

Die Vibrationsbestimmungseinheit 12 bestimmt unter Verwendung der Identifikationsdaten, ob in der Werkzeugmaschine 2 Vibrationen aufgetreten sind. Wenn bestimmt wird, dass Vibrationen aufgetreten sind, bestimmt die Vibrationsbestimmungseinheit 12 den Typ der Vibrationen und gibt das Bestimmungsergebnis an die Identifikationseinheit 13 aus. Details über die Vibrationsbestimmungseinheit 12 werden nachstehend beschrieben. Es ist anzumerken, dass der Begriff „Vibration“ eine Vibration bezeichnet, die eine größere Amplitude aufweist als die Vibrationskomponente, die von der Schneidkraft aufgrund des Werkzeugs und des Werkstücks stammt, und die Vibrationsbestimmungseinheit 12 bestimmt, ob die Vibration mit dieser Bedeutung aufgetreten ist.The vibration determination unit 12 determines whether vibration has occurred in the machine tool 2 using the identification data. When it is determined that vibration has occurred, the vibration determination unit 12 determines the type of vibration and outputs the determination result to the identification unit 13 . Details about the vibration determination unit 12 will be described below. Note that the term “vibration” means a vibration that has a larger amplitude than the vibration component derived from the cutting force due to the tool and the workpiece, and the vibration determination unit 12 determines whether the vibration of that importance has occurred.

Die Bestimmung des Auftretens von Vibrationen in der Vibrationsbestimmungseinheit 12 wird unter Verwendung eines bekannten Mittels ausgeführt. So wird beispielsweise bestimmt, dass eine Vibration aufgetreten ist, wenn eine Kraft oder ein Drehmoment, wie durch die vom Kraftsensor ausgegebenen Kraftinformationen angegeben, eine vorbestimmte Amplitude in einem Zeitbereich überschreiten. Der Typ des Signals, der für die Vibrationsbestimmung verwendet wird, ist nicht auf die Kraftinformationen beschränkt und beispielsweise kann die Vibrationsbestimmungseinheit 12 unter Verwendung eines im Betriebszustandssignal enthaltenen Stromrückkopplungssignals bestimmen, ob eine Vibration aufgetreten ist. Alternativ kann die Vibrationsbestimmungseinheit 12 ein Signal, das zum Bestimmen, ob eine Vibration aufgetreten ist, verwendet werden soll, in ein Signal im Frequenzbereich umwandeln und bestimmen, dass eine Vibration aufgetreten ist, wenn die Vibrationskomponente mit einer maximalen Amplitude im Frequenzbereich eine vorbestimmte Amplitude überschreitet.The determination of the occurrence of vibrations in the vibration determination unit 12 is carried out using a known means. For example, it is determined that vibration has occurred when a force or torque, as indicated by the force information output from the force sensor, exceeds a predetermined amplitude in a time range. The type of signal used for the vibration determination is not limited to the force information, and for example, the vibration determination unit 12 may determine whether vibration has occurred using a current feedback signal included in the operating condition signal. Alternatively, the vibration determination unit 12 may convert a signal to be used for determining whether vibration has occurred into a signal in the frequency domain and determine that vibration has occurred when the vibration component having a maximum amplitude in the frequency domain exceeds a predetermined amplitude .

Zu den Vibrationsphänomenen gehören derweil erzwungene Vibrationen und selbsterregte Vibrationen und Rattervibrationen sind ein Typ von selbsterregten Vibrationen. Erzwungene Vibrationen sind Vibrationsphänomene, bei denen die Schneidkraft als eine Quelle der Erregungsquelle dient, um eine Struktur zu erregen, die sich in der Nähe des Werkzeugs oder Werkstücks befindet. Es ist bekannt, dass aufgrund dieser Eigenschaft die Vibrationsfrequenz der erzwungenen Vibration ein ganzzahliges Vielfaches der Grundschneidfrequenz ist. Auf der anderen Seite ist die Rattervibration, die eine selbsterregte Vibration ist, ein Vibrationsphänomen, das auftritt, wenn ein System, das durch die Verschiebung der Struktur und die Schneidkraft definiert ist, instabil wird. Es ist bekannt, dass aufgrund dieser Eigenschaft die Vibrationsfrequenz der Rattervibration ein nicht ganzzahliges Vielfaches der Grundschneidfrequenz ist. Die wie oben verwendete Grundschneidfrequenz ist eine Frequenz, die sich aus der Multiplikation der Spindeldrehgeschwindigkeit mit der Anzahl der Werkzeugklingen ergibt.Meanwhile, the vibration phenomena include forced vibration and self-excited vibration, and chatter vibration is a type of self-excited vibration. Forced vibrations are vibration phenomena in which the cutting force serves as a source of excitation source to excite a structure located near the tool or workpiece. It is known that due to this property, the vibration frequency of the forced vibration is an integral multiple of the fundamental cutting frequency. On the other hand, chatter vibration, which is a self-excited vibration, is a vibration phenomenon that occurs when a system defined by the displacement of the structure and the cutting force becomes unstable. It is known that due to this property, the vibration frequency of chatter vibration is a non-integer multiple of the fundamental cutting frequency. The basic cutting frequency, as used above, is a frequency obtained by multiplying the spindle rotation speed by the number of tool blades.

Nachdem bestimmt wurde, dass eine Vibration aufgetreten ist, bestimmt die Vibrationsbestimmungseinheit 12 den Typ der Vibration. Insbesondere bestimmt die Vibrationsbestimmungseinheit 12, ob es sich bei der auftretenden Vibration um eine erzwungene Vibration oder um eine Rattervibration handelt, um dadurch den Typ der Vibration zu bestimmen. Der Typ der Vibration wird auf der Grundlage dessen bestimmt, ob die bestimmte Vibrationsfrequenz ein ganzzahliges Vielfaches der Grundschneidfrequenz ist. Das heißt, die Vibrationsbestimmungseinheit 12 bestimmt, dass die Vibration eine erzwungene Vibration ist, wenn die Vibrationsfrequenz ein ganzzahliges Vielfaches der Grundschneidfrequenz ist, und bestimmt, dass die Vibration eine Rattervibration ist, wenn die Frequenz ein nicht ganzzahliges Vielfaches der Grundschneidfrequenz ist.After determining that vibration has occurred, the vibration determination unit 12 determines the type of vibration. Specifically, the vibration determination unit 12 determines whether the vibration occurring is forced vibration or chatter vibration, thereby determining the type of vibration. The type of vibration is determined based on whether the determined vibration frequency is an integer multiple of the fundamental cutting frequency. That is, the vibration determination unit 12 determines that the vibration is forced vibration when the vibration frequency is an integral multiple of the fundamental cutting frequency, and determines that the vibration is chatter vibration when the frequency is a non-integer multiple of the fundamental cutting frequency.

Es ist anzumerken, dass die Vibrationsbestimmungseinheit 12 nach dem Bestimmen, dass keine Vibration aufgetreten ist, bestimmt, dass der Zustand eine stabile Bearbeitung ist. Die stabile Bearbeitung ist ein Bearbeitungszustand, bei dem nur die Vibrationskomponente, die von der Schneidkraft des Werkzeugs und des Werkstücks stammt, ohne Vibrationsanregung ungefähr bei der Eigenfrequenz der Struktur auftritt.Note that the vibration determination unit 12 determines that the state is stable machining after determining that vibration has not occurred. The stable machining is a machining state in which only the vibration component derived from the cutting force of the tool and the workpiece occurs without vibration excitation around the natural frequency of the structure.

Die Vibrationsbestimmungseinheit 12 führt die obige Verarbeitung konstant aus, um zu bestimmen, ob die Identifikationsdaten, die mit jedem Zeitpunkt verbunden sind, eine stabile Bearbeitung, eine erzwungene Vibration oder eine Rattervibration angeben, und gibt das Bestimmungsergebnis an die Identifikationseinheit 13 als Vibrationsbestimmungsergebnis aus. Das heißt, die Vibrationsbestimmungseinheit 12 bestimmt auf der Grundlage der Identifikationsdaten, ob der Vibrationszustand der Werkzeugmaschine 2 eine stabile Bearbeitung, eine erzwungene Vibration oder eine Rattervibration ist.The vibration determination unit 12 constantly performs the above processing to determine whether the identification data associated with each point in time indicates stable machining, forced vibration, or chatter vibration, and outputs the determination result to the identification unit 13 as a vibration determination result. That is, the vibration determination unit 12 determines whether the vibration state of the machine tool 2 is stable machining, forced vibration, or chatter vibration based on the identification data.

Auf der Grundlage des Ergebnisses der Bestimmung durch die Vibrationsbestimmungseinheit 12 wählt die Identifikationseinheit 13 einen identifizierbaren charakteristischen Bearbeitungsparameter als einen ausgewählten Parameter aus charakteristischen Bearbeitungsparametern aus und identifiziert den ausgewählten Parameter unter Verwendung der von der Datenerfassungseinheit 16 eingegebenen Identifikationsdaten. Auf der Grundlage des Bestimmungsergebnisses der Vibrationsbestimmungseinheit 12 wählt die Identifikationseinheit 13 darüber hinaus einen identifizierbaren charakteristischen Dynamikparameter als einen ausgewählten Parameter aus charakteristischen Dynamikparametern aus. Ausgewählte Parameter werden nachfolgend auch als identifizierbare Parameter bezeichnet. Die Identifikationseinheit 13 gibt das Ergebnis der Identifikationsverarbeitung an die Korrektureinheit 11 aus. Die Identifikationsverarbeitung wird unter Verwendung von Identifikationsdaten und Informationen über die Bearbeitungsbedingungen ausgeführt. Informationen über die Bearbeitungsbedingungen, bei welchen es sich um Informationen handelt, die Bearbeitungsbedingungen im Identifikationsbetrieb angeben, sind in der Identifikationseinheit 13 voreingestellt. Zu den Informationen über die Bearbeitungsbedingungen gehören beispielsweise ein Werkzeugdurchmesser, die Anzahl der Werkzeugschneidkanten, ein Werkzeugschrägungswinkel, Axialschneidbetrag des Werkzeugs, ein Radialschneidbetrag des Werkzeugs und ein Bearbeitungsmodus, der das Aufwärts- oder Abwärtsschneiden darstellt.Based on the result of determination by the vibration determination unit 12 , the identification unit 13 selects an identifiable characteristic machining parameter as a selected one of characteristic machining parameters and identifies the selected parameter using the identification data inputted from the data acquisition unit 16 . Furthermore, based on the determination result of the vibration determination unit 12, the identification unit 13 selects an identifiable characteristic dynamics parameter as a selected one of characteristic dynamics parameters. Selected parameters are listed below gend also referred to as identifiable parameters. The identification unit 13 outputs the result of the identification processing to the correction unit 11 . The identification processing is performed using identification data and information about the processing conditions. Machining condition information, which is information indicating machining conditions in the identification operation, is preset in the identification unit 13 . The information about the machining conditions includes, for example, a tool diameter, the number of tool cutting edges, a tool helix angle, an axial cutting amount of the tool, a radial cutting amount of the tool, and a machining mode representing up-cutting or down-cutting.

Es ist anzumerken, dass in der folgenden Beschreibung ein Beispiel angeführt wird, bei dem die Identifikationseinheit 13 sowohl charakteristische Dynamikparameter als auch charakteristische Bearbeitungsparameter identifiziert, aber die Identifikationseinheit 13 entweder charakteristische Dynamikparameter oder charakteristische Bearbeitungsparameter identifizieren kann. Beispielsweise wählt die Identifikationseinheit 13 auf der Grundlage des Ergebnisses der Bestimmung durch die Vibrationsbestimmungseinheit 12 einen identifizierbaren charakteristischen Bearbeitungsparameter als einen ausgewählten Parameter aus den charakteristischen Bearbeitungsparametern aus und identifiziert den ausgewählten Parameter unter Verwendung der Identifikationsdaten.It should be noted that in the following description, an example is given in which the identification unit 13 identifies both characteristic dynamics parameters and characteristic machining parameters, but the identification unit 13 can identify either characteristic dynamics parameters or characteristic machining parameters. For example, based on the result of the determination by the vibration determination unit 12, the identification unit 13 selects an identifiable characteristic machining parameter as a selected one of the characteristic machining parameters and identifies the selected parameter using the identification data.

Im Allgemeinen sind die Spindeldrehgeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit während der Bearbeitung als konstante Werte spezifiziert. In diesem Fall kann die Identifikationseinheit 13 nur Identifikationsdaten für die Bearbeitung mit einem einzelnen Satz von Spindeldrehgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit erfassen. Da die Identifikationsdaten ein Bewegungszustandssignal enthalten, das von den Sensoren der Werkzeugmaschine 2 detektiert wird, wie oben beschrieben, kann die Identifikationseinheit 13 nur ein Bewegungszustandssignal für die Bearbeitung mit einem einzelnen Satz von Spindeldrehgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit erfassen. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform erzeugt die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14 Befehle, die eine kontinuierliche Änderung von jeder der Spindeldrehgeschwindigkeit und der Vorschubgeschwindigkeit ermöglichen, sodass die Identifikationseinheit 13 Bewegungszustandssignale für die Bearbeitung mit verschiedenen Kombinationen von Spindeldrehgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit zu verschiedenen Zeitpunkten erhalten kann.In general, the spindle rotation speed and feedrate are specified as constant values during machining. In this case, the identification unit 13 can acquire only identification data for machining with a single set of spindle rotation speed and feedrate. Since the identification data includes a movement state signal detected by the sensors of the machine tool 2 as described above, the identification unit 13 can only acquire a movement state signal for machining with a single set of spindle rotation speed and feed speed. According to the present embodiment, the identification operation generation unit 14 generates commands that allow each of the spindle rotation speed and the feed speed to be continuously changed, so that the identification unit 13 can obtain moving state signals for machining with different combinations of spindle rotation speed and feed speed at different timings.

Nun werden charakteristische Dynamikparameter und charakteristische Bearbeitungsparameter beschrieben. Charakteristische Dynamikparameter, bei welchen es sich um Parameter handelt, welche die Merkmale eines Dynamikmodells (das später beschrieben wird) darstellen, stellen die Vibrationsmerkmale der Werkzeugmaschine 2 dar. Charakteristische Dynamikparameter sind zum Beispiel eine äquivalente Masse, ein Dämpfungskoeffizient und eine Eigenfrequenz. Charakteristische Bearbeitungsparameter, bei denen es sich um Parameter handelt, welche die Merkmale eines Bearbeitungsprozessmodells (das später beschrieben wird) darstellen, stellen die Merkmale eines Bearbeitungsphänomens zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück dar. Charakteristische Bearbeitungsparameter sind zum Beispiel ein spezifischer Schneidwiderstand, eine Kantenkraft, eine Werkzeugexzentrizität und eine Werkzeugabtragungsbreite.Characteristic dynamics parameters and characteristic processing parameters will now be described. Characteristic dynamics parameters, which are parameters representing the characteristics of a dynamics model (described later), represent the vibration characteristics of the machine tool 2. Characteristic dynamics parameters are, for example, an equivalent mass, a damping coefficient, and a natural frequency. Characteristic machining parameters, which are parameters representing the characteristics of a machining process model (described later), represent the characteristics of a machining phenomenon between the tool and the workpiece. Characteristic machining parameters are, for example, a specific cutting resistance, an edge force, a tool eccentricity and a tool removal width.

Ein Dynamikmodell ist ein mathematisches Modell, das die Dynamik der mechanischen Strukturen innerhalb der Werkzeugmaschine 2, des Werkzeugs und des Werkstücks beschreibt. Ein Beispiel für ein Dynamikmodell wird nachstehend beschrieben. 5 ist eine schematische Darstellung, welche die Übertragung von Störkräften auf einen Tisch in dem Fall veranschaulicht, in dem das an dem Tisch fixierte Werkstück durch die Schneidkraft in der ersten Ausführungsform in Vibration versetzt wird. 5 veranschaulicht ein Beispiel, bei dem die Werkzeugmaschine 2 Fräsen durch die Drehung eines Werkzeugs 33 durchführt. Das in 5 veranschaulichte Beispiel basiert auf der Annahme, dass ein Werkstück 32 auf einem Tisch 31 platziert ist, wobei eine Antriebswelle und ein Werkzeugsystem 34 bereitgestellt werden, die eine Spindel bereitstellen, die das Werkzeug 33 hält. In 5 gibt eine relative Verschiebung 35 eine relative Verschiebung des Werkstückendes in der Vibrationsrichtung relativ zum Tisch 31 an, gibt eine Schneidkraft 36 die Schneidkraft auf das Werkstück 32 an und gibt eine Störkraft 37 die auf den Tisch 31 übertragene Störkraft an. In diesem Fall kann die Beziehung zwischen der Schneidkraft 36, der Störkraft 37 und der relativen Verschiebung 35 durch die nachstehende Formel (1) ausgedrückt werden. Das durch die Formel (1) dargestellte Dynamikmodell ist ein mathematisches Modell zum Berechnen: der Störkraft 37, die durch die mechanische Struktur einschließlich des Werkzeugs 33 oder des Werkstücks 32 auf die Vorschubwelle übertragen wird, wenn die Schneidkraft 36 erzeugt wird; und der Positionsabweichung, die an jeder Vorschubwelle durch die mechanische Struktur auftritt, wenn die Schneidkraft 36 erzeugt wird.
[Formel 1] f c = m t x ¨ + c t x ˙ + k t x f d = c t x ˙ + k t x }

Figure DE112019007355T5_0001
wobei
fc: Schneidkraft, fd: Störkraft, mt: äquivalente Masse, x: relative Verschiebung des Werkstückendes in Vibrationsrichtung in Bezug auf den Tisch c t = 2 m t ζ ω n , k t = m t ω n 2 ,
Figure DE112019007355T5_0002

ζ: Dämpfungskoeffizient t, ωn: EigenfrequenzA dynamic model is a mathematical model that describes the dynamics of the mechanical structures within the machine tool 2, the tool and the workpiece. An example of a dynamics model is described below. 5 Fig. 12 is a diagram showing transmission of disturbance forces to a table in the case where the workpiece fixed to the table is vibrated by the cutting force in the first embodiment. 5 12 illustrates an example in which the machine tool 2 performs milling by rotating a tool 33 . This in 5 The illustrated example is based on the assumption that a workpiece 32 is placed on a table 31, a drive shaft and a tooling system 34 are provided, which provide a spindle that holds the tool 33. In 5 a relative displacement 35 indicates a relative displacement of the workpiece end in the vibration direction relative to the table 31, a cutting force 36 indicates the cutting force on the workpiece 32, and a disturbance force 37 indicates the disturbance force transmitted to the table 31. In this case, the relationship among the cutting force 36, the disturbing force 37 and the relative displacement 35 can be expressed by the formula (1) below. The dynamics model represented by the formula (1) is a mathematical model for calculating: the disturbance force 37 transmitted to the feed shaft through the mechanical structure including the tool 33 or the workpiece 32 when the cutting force 36 is generated; and the positional deviation occurring at each feed shaft by the mechanical structure when the cutting force 36 is generated.
[Formula 1] f c = m t x ¨ + c t x ˙ + k t x f i.e = c t x ˙ + k t x }
Figure DE112019007355T5_0001
whereby
f c : cutting force, f d : disturbing force, m t : equivalent mass, x: relative displacement of the workpiece end in the vibration direction with respect to the table c t = 2 m t ζ ω n , k t = m t ω n 2 ,
Figure DE112019007355T5_0002

ζ: damping coefficient t, ω n : natural frequency

Das durch die Formel (1) dargestellte Dynamikmodell, bei dem es sich um ein Modell mit dem Werkstück 32 auf dem Tisch 31 handelt und als ein Vibrationssystem mit einem einzelnen Freiheitsgrad beschrieben ist, ist ein nicht einschränkendes Beispiel für ein Dynamikmodell. Das Dynamikmodell kann beispielsweise ein Vibrationssystem mit mehreren Freiheitsgraden bereitstellen, das als den Tisch 31 und eine Fixierung, die das Werkstück 32 fixiert, beinhaltend beschrieben ist. Darüber hinaus kann ein Dynamikmodell bezüglich einer werkzeugseitigen Struktur, die das Werkzeug 33, das Werkzeugsystem 34 und den Spindelmotor beinhaltet, festgelegt sein. Darüber hinaus kann ein Dynamikmodell als ein Vibrationssystem festgelegt sein, das durch eine Kombination aus einer werkzeugseitigen Struktur und einer werkstückseitigen Struktur, einschließlich einer Fixierung, die das Werkstück 32 und den Tisch 31 fixiert, bereitgestellt ist.The dynamics model represented by formula (1), which is a model with the workpiece 32 on the table 31 and is described as a single degree of freedom vibration system, is a non-limiting example of a dynamics model. For example, the dynamics model may provide a multi-degree-of-freedom vibration system described as including the table 31 and a fixture that fixes the workpiece 32 . In addition, a dynamic model can be defined with regard to a tool-side structure that contains the tool 33, the tool system 34 and the spindle motor. Furthermore, a dynamics model can be set as a vibration system provided by a combination of a tool-side structure and a work-side structure including a fixation that fixes the work 32 and the table 31 .

Ein Bearbeitungsprozessmodell ist ein mathematisches Modell, das einen Schneidprozess zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück beschreibt. Ein Beispiel für ein Bearbeitungsprozessmodell wird durch die nachstehende Formel (2) ausgedrückt.
[Formel 2] f c = ( K c ah ( φ ( t ) ) + K ce ) g ( φ ( t ) )

Figure DE112019007355T5_0003

fc: Schneidkraft, Kc: spezifische Schneidkraft,
Kce: Kantenkraft, a: Axialschneidbetrag des Werkzeugs
h: Werkstückschneiddicke
φ: Drehwinkel des Werkzeugs, t: Zeit g ( φ ( t ) ) = { 1 ( φ s φ ( t ) φ f ) 0 ( φ ( t ) φ s , φ f φ ( t ) )
Figure DE112019007355T5_0004

φs: Werkzeugeingriffswinkel, φf: WerkzeugfreigabewinkelA machining process model is a mathematical model that describes a cutting process between the tool and the workpiece. An example of a machining process model is expressed by Formula (2) below.
[Formula 2] f c = ( K c Ah ( φ ( t ) ) + K c.e ) G ( φ ( t ) )
Figure DE112019007355T5_0003

f c : cutting force, K c : specific cutting force,
K ce : edge force, a: axial cutting amount of the tool
h: workpiece cutting thickness
φ: angle of rotation of the tool, t: time G ( φ ( t ) ) = { 1 ( φ s φ ( t ) φ f ) 0 ( φ ( t ) φ s , φ f φ ( t ) )
Figure DE112019007355T5_0004

φ s : tool pressure angle, φ f : tool release angle

Formel (2) ist ein mathematischer Ausdruck zur Berechnung der vom Werkzeug 33 auf das Werkstück 32 ausgeübten Schneidkraft, ausgehend von einer dem Drehwinkel des Werkzeugs 33 zu jedem Zeitpunkt entsprechenden Schneiddicke. Die Schneiddicke bezieht sich auf die Dicke, um die eine Werkzeugschneidkante, wobei es sich um eine Schneidkante des Werkzeugs 33 handelt, das Werkstück 32 schneidet, wenn sie durch das Werkstück 32 hindurchgeht. Eine Schneidkraft wird als ein Wert größer als oder gleich null berechnet, wenn sich die Werkzeugschneidkante in einem solchen Winkel befindet, dass die Werkzeugschneidkante mit dem Werkstück 32 in Kontakt ist, wie in den 6 und 7 veranschaulicht. Die Schneidkraft wird jedoch als null berechnet, wenn sich die Werkzeugschneidkante in einem solchen Winkel befindet, dass die Werkzeugschneidkante keinen Kontakt mit dem Werkstück 32 aufweist. 6 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften Drehwinkel des Werkzeugs 33, bei dem die Werkzeugschneidkante mit dem Werkstück 32 in Kontakt ist, gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. 7 ist ein Diagramm, das einen beispielhaften Drehwinkel des Werkzeugs 33, bei dem die Werkzeugschneidkante nicht mit dem Werkstück 32 in Kontakt ist, veranschaulicht. Das heißt, auf der Grundlage der Positionsabweichung wird bestimmt, ob die Werkzeugschneidkante bei jedem Drehwinkel des Werkzeugs 33 oder zu jedem Zeitpunkt mit dem Werkstück in Kontakt ist. Wenn die Werkzeugschneidkante das Werkstück 32 berührt, wird die Schneiddicke berechnet. Wenn die Werkzeugschneidkante das Werkstück 32 nicht berührt, wird die Schneiddicke als null berechnet.Formula (2) is a mathematical expression for calculating the cutting force exerted by the tool 33 on the workpiece 32, based on a cutting thickness corresponding to the angle of rotation of the tool 33 at each time. Cutting thickness refers to the thickness by which a tool cutting edge, which is a cutting edge of tool 33 , cuts workpiece 32 as it passes through workpiece 32 . A cutting force is calculated as a value greater than or equal to zero when the tool cutting edge is at an angle such that the tool cutting edge is in contact with the workpiece 32, as in FIGS 6 and 7 illustrated. However, the cutting force is calculated as zero when the tool cutting edge is at an angle such that the tool cutting edge is not in contact with the workpiece 32 . 6 14 is a diagram illustrating an example rotation angle of the tool 33 at which the tool cutting edge is in contact with the workpiece 32 according to the first embodiment. 7 12 is a diagram illustrating an example rotation angle of the tool 33 where the tool cutting edge is not in contact with the workpiece 32. FIG. That is, based on the positional deviation, it is determined whether the tool cutting edge is in contact with the workpiece at each rotation angle of the tool 33 or at each time point. When the tool cutting edge touches the workpiece 32, the cutting thickness is calculated. If the tool cutting edge does not touch the workpiece 32, the cutting thickness is calculated as zero.

Die durch Formel (2) dargestellte Berechnung wird für die drei Richtungen, die tangentiale Richtung, die radiale Richtung und die axiale Richtung des Werkzeugs, durchgeführt, wodurch die Schneidkraft in den drei Richtungen bereitgestellt wird. Im Bearbeitungsprozessmodell wird durch eine Koordinatentransformation, bei der die Schneidkraft, die Komponenten in den obigen drei Richtungen aufweist, mit einer Rotationsmatrix multipliziert wird, die dem Werkzeugdrehwinkel entspricht, d. h. dem Drehwinkel des Werkzeugs 33, die Schneidkraft im Werkzeugreferenz-Koordinatensystem berechnet. Ein Beispiel für eine Koordinatentransformation wird durch Formel (3) ausgedrückt.
[Formel 3] [ f cx f cy f cz ] = [ cos φ ( t ) sin φ ( t ) 0 sin φ ( t ) cos φ ( t ) 0 0 0 1 ] [ f ct f cr f ca ]

Figure DE112019007355T5_0005

fcx: X-Achsenschneidkraft, fcy: Y-Achsenschneidkraft, fcz:
Z-Achsenschneidkraft, fct: Werkzeugtangentialschneidkraft,
fcr: Werkzeugradialschneidkraft, fca: WerkzeugaxialschneidkraftThe calculation represented by formula (2) is performed for the three directions, the tangential direction, the radial direction and the axial direction of the tool, thereby providing the cutting force in the three directions. In the machining process model, by a coordinate transformation in which the cutting force having components in the above three directions is multiplied by a rotation matrix corresponding to the tool rotation angle, that is, the rotation angle of the tool 33, the cutting force is calculated in the tool reference coordinate system. An example of a coordinate transformation is expressed by formula (3).
[Formula 3] [ f cx f cy f cz ] = [ cos φ ( t ) sin φ ( t ) 0 sin φ ( t ) cos φ ( t ) 0 0 0 1 ] [ f ct f cr f approx ]
Figure DE112019007355T5_0005

f cx : X-axis cutting force, f cy : Y-axis cutting force, f cz :
Z axis cutting force, fct: tool tangential cutting force,
f cr : tool radial cutting force, fca: tool axial cutting force

Die durch die Formeln (2) und (3) dargestellten Berechnungen werden entsprechend der Anzahl der Werkzeugschneidkanten ausgeführt, die Berechnungsergebnisse werden hinzugefügt und ergeben so den resultierenden Wert, der die vom gesamten Werkzeug erzeugte Schneidkraft darstellt. Das durch Formel (2) dargestellte Bearbeitungsprozessmodell ist ein mathematisches Modell zur Berechnung einer Schneiddicke auf der Grundlage des Werkzeugdrehwinkels und der relativen Position zwischen der Werkzeugschneidkante und dem durch das Werkzeug 33 zu bearbeitenden Werkstück 32 sowie zur Berechnung der zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück erzeugten Schneidkraft auf der Grundlage der Schneiddicke. Die Schneiddicke in Formel (2) kann anhand von Formel (4) unter Verwendung des Werkzeugdrehwinkels und des Vorschubbetrags pro Kante berechnet werden.
[Formel 4] h ( φ ( t ) ) = c sin φ ( t )

Figure DE112019007355T5_0006

C: Vorschubbetrag pro KanteThe calculations represented by the formulas (2) and (3) are performed according to the number of tool cutting edges, the calculation results are added and yield so the resulting value representing the cutting force generated by the entire tool. The machining process model represented by Formula (2) is a mathematical model for calculating a cutting thickness based on the tool rotation angle and the relative position between the tool cutting edge and the workpiece 32 to be machined by the tool 33, and for calculating the cutting force generated between the tool and the workpiece based on the cutting thickness. The cutting thickness in Formula (2) can be calculated from Formula (4) using the tool rotation angle and the feed amount per edge.
[Formula 4] H ( φ ( t ) ) = c sin φ ( t )
Figure DE112019007355T5_0006

C: Feed amount per edge

Als ein anderes Beispiel kann eine Schneiddicke auch unter Verwendung der Formel (5) berechnet werden.
[Formel 5] h ( φ ( t ) ) = c sin φ ( t ) + { v ( φ , t ) w ( φ , t ) } + Δ r ( φ , t , N tooth )

Figure DE112019007355T5_0007

v: Verschiebungsbetrag der Werkzeugmitte in der Werkzeugradialrichtung,
w: Verschiebungsbetrag der vorher bearbeiteten Oberfläche in der Werkzeugradialrichtung,
Δr: Korrekturbetrag, der jeder Werkzeugschneidkante entspricht,
Ntooth: Nummer der WerkzeugschneidkanteAs another example, a cutting thickness can also be calculated using formula (5).
[Formula 5] H ( φ ( t ) ) = c sin φ ( t ) + { v ( φ , t ) w ( φ , t ) } + Δ right ( φ , t , N tooth )
Figure DE112019007355T5_0007

v: shift amount of the tool center in the tool radial direction,
w: shift amount of the previously machined surface in the tool radial direction,
Δr: correction amount corresponding to each tool cutting edge,
N tooth : Tool cutting edge number

Formel (5) ist eine Formel zur Berechnung der Schneiddicke. Formel (5) ist Formel (4), zu der ein Variationsbetrag und ein Korrekturbetrag hinzugefügt werden. Der Variationsbetrag wird anhand der Differenz zwischen der aktuellen Werkzeugverschiebung und der zuvor bearbeiteten Oberfläche berechnet, d. h. der bearbeiteten Oberfläche, die von der vorherigen Werkzeugschneidkante bereitgestellt wird, das heißt eine Kante vorher. Der Korrekturbetrag entspricht der jeweiligen Werkzeugschneidkante. Unter dem Verschiebungsbetrag der aktuellen Werkzeugschneidkante und dem Verschiebungsbetrag der einen oder mehreren Werkzeugschneidkanten, die eine oder mehrere Schneidkanten vorher sind, ist ein Verschiebungsbetrag, der die Form der bearbeiteten Oberflächen beeinflusst. Die durch Formel (5) dargestellte Berechnung modifiziert die Schneiddicke mit der Differenz zwischen dem Verschiebungsbetrag der aktuellen Werkzeugschneidkante und dem Verschiebungsbetrag, der die Form der bearbeiteten Oberfläche beeinflusst. Das heißt, dass unter der einen oder den mehreren Werkzeugschneidkanten, die eine oder mehrere Kanten vor der aktuellen Werkzeugschneidkante sind, eine Werkzeugschneidkante ist, welche die Form der bearbeiteten Oberfläche beeinflusst. Die Schneiddicke wird auf der Grundlage der Differenz zwischen der Trajektorie der aktuellen Werkzeugschneidkante, die an dem Schneidbetrieb beteiligt ist, und der Trajektorie der Werkzeugschneidkante, welche die Form der bearbeiteten Oberfläche beeinflusst, berechnet.Formula (5) is a formula for calculating the cutting thickness. Formula (5) is Formula (4) to which a variation amount and a correction amount are added. The amount of variation is calculated using the difference between the current tool offset and the previously machined surface, i.e. H. the machined surface provided by the previous tool cutting edge, i.e. one edge before. The correction amount corresponds to the respective tool cutting edge. Among the shift amount of the current tool cutting edge and the shift amount of the one or more tool cutting edges that are one or more cutting edges before is a shift amount that affects the shape of the machined surfaces. The calculation represented by Formula (5) modifies the cutting thickness with the difference between the shift amount of the current tool cutting edge and the shift amount affecting the shape of the machined surface. That is, under the one or more tool cutting edges that are one or more edges before the current tool cutting edge, there is a tool cutting edge that affects the shape of the machined surface. The cutting thickness is calculated based on the difference between the trajectory of the actual tool cutting edge involved in the cutting operation and the trajectory of the tool cutting edge affecting the shape of the machined surface.

Die relative Verschiebung x der Formel (1) beinhaltet eine Komponente in der Richtung von der Werkzeugmitte zur Werkzeugschneidkante und der Verschiebungsbetrag v der Werkzeugmitte ist ein Verschiebungsbetrag, der dieser Komponente entspricht. Darüber hinaus ist der Verschiebungsbetrag w der zuvor bearbeiteten Oberfläche ein Verschiebungsbetrag, der in der bearbeiteten Oberfläche durch die relative Verschiebung x zum Zeitpunkt des Schneidens mit der einen oder den mehreren Werkzeugschneidkanten, die eine oder mehrere Kanten vorher sind, erzeugt wird. Es ist anzumerken, dass „die eine oder die mehreren Werkzeugschneidkanten, die eine oder mehrere Kanten vorher sind“, die Werkzeugschneidkanten sind, die zu Zeitpunkten vor dem Zeitpunkt, zu dem die Referenzwerkzeugschneidkante am Schneiden beteiligt ist, an Schneidvorgängen beteiligt sind. Es sei zum Beispiel angenommen, dass das Werkzeug zwei Kanten aufweist und die Werkzeugschneidkante, die gerade einen Schneidbetrieb ausführt, eine zweite Schneidkante ist. Eine „Werkzeugschneidkante, die eine Kante vorher ist“, ist eine erste Kante, die um 180 Grad hinter der zweiten Kante liegt. Eine „Werkzeugschneidkante, die zweite Kanten vorher ist“, ist eine zweite Kante, die um 360 Grad hinter der zweiten Kante liegt. Eine „Werkzeugschneidkante, die drei Kanten vorher ist“, ist eine erste Kante, die um 540 Grad hinter der zweiten Kante liegt. Die Schneidkante entfernt sich vorübergehend vom Werkstück 32 aufgrund der Verschiebung des Werkzeugs während eines Schneidbetriebs, wobei in diesem Fall die aktuelle Werkzeugschneidkante nicht nur die zuvor bearbeitete Oberfläche schneidet, die von der Werkzeugschneidkante erzeugt wurde, die eine Kante vorher ist, sondern auch die zuvor bearbeitete Oberfläche, die von der Werkzeugschneidkante erzeugt wurde, die zwei oder mehr Kanten vorher ist.The relative displacement x of the formula (1) includes a component in the direction from the tool center to the tool cutting edge, and the displacement amount v of the tool center is a displacement amount corresponding to this component. Moreover, the displacement amount w of the previously machined surface is a displacement amount generated in the machined surface by the relative displacement x at the time of cutting with the one or more tool cutting edges that are one or more edges before. It should be noted that “the one or more tool cutting edges that are one or more edges before” are the tool cutting edges that are involved in cutting operations at times before the time when the reference tool cutting edge is involved in cutting. For example, assume that the tool has two edges and the tool cutting edge that is performing a cutting operation is a second cutting edge. A "tool cutting edge that is one edge ahead" is a first edge that is 180 degrees behind the second edge. A "tool cutting edge that is second edges before" is a second edge that is 360 degrees behind the second edge. A "tool cutting edge that is three edges ahead" is a first edge that is 540 degrees behind the second edge. The cutting edge temporarily moves away from the workpiece 32 due to the displacement of the tool during a cutting operation, in which case the current tool cutting edge intersects not only the previously machined surface created by the tool cutting edge, which is one edge before, but also the previously machined Surface created by the tool cutting edge that is two or more edges before.

Die durch Formel (5) dargestellte Berechnung modifiziert ferner die Schneiddicke mit einem Korrekturbetrag, der dem Werkzeugdrehwinkel und einer Werkzeugschneidkantenzahl, d. h. einer Zahl, welche die Werkzeugschneidkante angibt, entspricht. In Formel (5) wird der Korrekturbetrag zum Modifizieren einer Variation der Schneiddicke eingeführt, wobei die Variation aufgrund von Schneidbetrieben mit verschiedenen Drehradien für verschiedene Werkzeugschneidkanten auftritt. Die Korrekturbeträge müssen in den nachstehend erörterten Situationen in Formel (5) eingeführt werden. Wenn zum Beispiel an einer konkreten Schneidkante Abtragung oder Abblätterung oder dergleichen auftritt, ist der Drehradius dieser Werkzeugschneidkante kürzer als der einer anderen Werkzeugschneidkante. In einem solchen Fall sollte ein Korrekturbetrag, welcher der Abtragungsbreite, der Abblätterungsbreite oder dergleichen entspricht, hinzugefügt werden. Alternativ beinhaltet ein Werkzeug mit auswechselbaren Schneidkanten einen Fehler bei der Befestigung einer Werkzeugschneidkante, wobei in diesem Fall ein diesem Befestigungsfehler entsprechender Korrekturbetrag hinzugefügt werden sollte. Alternativ stimmt der Drehpunkt der Spindel nicht mit der Mitte des Werkzeugs überein, das heißt, dass eine Werkzeugexzentrizität vorhanden ist, wobei in diesem Fall der einem Werkzeugexzentrizitätsbetrag entsprechende Korrekturbetrag hinzugefügt werden sollte. Es ist anzumerken, dass die Werkzeugmitte der Mittelpunkt des Umkreises des Werkzeugs ist.The calculation represented by Formula (5) further modifies the cutting thickness with a correction amount corresponding to the tool rotation angle and a tool edge number, ie, a number indicating the tool edge. In formula (5), the correction amount for modifying a variation in cutting thickness, the variation occurring due to cutting operations with different turning radii for different tool cutting edges, is introduced. The correction amounts must be introduced in formula (5) in the situations discussed below. When For example, when chipping or peeling or the like occurs at a specific cutting edge, the radius of rotation of that tool cutting edge is shorter than that of another tool cutting edge. In such a case, a correction amount corresponding to the cut width, the exfoliation width, or the like should be added. Alternatively, a tool with replaceable cutting edges involves an error in attachment of a tool cutting edge, in which case an amount of correction corresponding to this attachment error should be added. Alternatively, the fulcrum of the spindle does not coincide with the center of the tool, that is, there is tool eccentricity, in which case the correction amount corresponding to a tool eccentricity amount should be added. Note that the tool center is the center of the tool's perimeter.

Der Werkzeugexzentrizitätsbetrag ist ein Betrag, um den sich der Drehradius jeder Werkzeugschneidkante vergrößert oder verkleinert, um dadurch die Schneiddicke zu modifizieren, wenn ein Abweichungsbetrag zwischen der Mitte der Werkzeugmitte und dem Drehpunkt der Spindel vorhanden ist, wie in den 8 und 9 veranschaulicht. 8 ist ein Diagramm, welches das Schneiden mit einer ersten Schneidkante veranschaulicht, wenn ein Abweichungsbetrag zwischen der Mitte der Werkzeugmitte und dem Drehpunkt der Spindeldrehung in der ersten Ausführungsform vorhanden ist. 9 ist ein Diagramm, welches das Schneiden mit einer zweiten Schneidkante veranschaulicht, wenn ein Abweichungsbetrag zwischen der Mitte der Werkzeugmitte und dem Drehpunkt der Spindel vorhanden ist. Die erste Schneidkante 43 und die zweite Schneidkante 44 sind die Schneidkanten des Werkzeugs. In den Beispielen, die in den 8 und 9 veranschaulicht sind, ist eine Abweichung zwischen einer Mitte 41 des Werkzeugs und einem Drehpunkt 42 der Spindel vorhanden. In einem solchen Fall ist es notwendig, die Schneiddicke zu modifizieren, falls keine Abweichung vorhanden ist, und gibt der Werkzeugexzentrizitätsbetrag einen Modifikationsbetrag an, mit dem diese Schneiddicke zu modifizieren ist. Das heißt, der Werkzeugexzentrizitätsbetrag, der vom Drehwinkel des Werkzeugs 33 abhängt, wird zur Schneiddicke addiert oder von ihr subtrahiert. Die oben genannten Fälle, in denen die Schneiddicke mit einem Modifikationsbetrag modifiziert wird, sind nicht einschränkende Beispiele und der Modifikationsbetrag kann gemäß einem Phänomen, das an der Werkzeugschneidkante auftritt, entsprechend geändert werden.The tool eccentricity amount is an amount by which the radius of rotation of each tool cutting edge increases or decreases to thereby modify the cutting thickness when there is a deviation amount between the center of the tool center and the fulcrum of the spindle, as in FIGS 8th and 9 illustrated. 8th 14 is a diagram illustrating cutting with a first cutting edge when there is a deviation amount between the center of the tool center and the fulcrum of spindle rotation in the first embodiment. 9 14 is a diagram illustrating cutting with a second cutting edge when there is an amount of deviation between the center of the tool center and the fulcrum of the spindle. The first cutting edge 43 and the second cutting edge 44 are the cutting edges of the tool. In the examples given in the 8th and 9 4, there is a deviation between a center 41 of the tool and a pivot point 42 of the spindle. In such a case, it is necessary to modify the cutting thickness if there is no deviation, and the tool eccentricity amount indicates a modification amount by which to modify this cutting thickness. That is, the amount of tool eccentricity, which depends on the rotation angle of the tool 33, is added to or subtracted from the cutting thickness. The above cases where the cutting thickness is modified with a modification amount are non-limiting examples, and the modification amount can be changed appropriately according to a phenomenon occurring at the tool cutting edge.

Es ist anzumerken, dass das Bearbeitungsprozessmodell der Formel (2) ein nicht einschränkendes Beispiel ist. Zum Beispiel kann die Formel (2) verwendet werden, um verschiedene Werte einer spezifischen Schneidkraft in verschiedenen Fällen bereitzustellen, wobei: die Schneidgeschwindigkeit größer als ein Schwellenwert ist oder diesem entspricht; und die Schneidgeschwindigkeit kleiner als der Schwellenwert ist. Darüber hinaus kann auf der rechten Seite der Formel (2) eine Prozessdämpfungskraft hinzugefügt werden. Die Prozessdämpfungskraft ist die Kraft, die durch den Kontakt der Freifläche der Werkzeugschneidkante mit dem Werkstück entsteht. Die Prozessdämpfung kann zum Beispiel als ein Wert ausgedrückt werden, der sich aus der Multiplikation des Freiflächenkontaktbereichs mit einem Prozessdämpfungskoeffizienten ergibt. In diesem Fall dient der Prozessdämpfungskoeffizient als einer der charakteristischen Bearbeitungsparameter.Note that the machining process model of formula (2) is a non-limiting example. For example, formula (2) can be used to provide different values of specific cutting force in different cases where: the cutting speed is greater than or equal to a threshold; and the cutting speed is less than the threshold. In addition, a process damping force can be added to the right side of formula (2). The process damping force is the force created by the contact of the flank of the tool cutting edge with the workpiece. For example, the process loss can be expressed as a value obtained by multiplying the flank contact area by a process loss coefficient. In this case, the process damping coefficient serves as one of the characteristic machining parameters.

Alternativ kann auch ein Bearbeitungsprozessmodell für ein Werkzeug mit einem Schrägungswinkel verwendet werden. Insbesondere kann ein solches Modell das Werkzeug in Werkzeuge unterteilen, die jeweils eine winzige Dicke in der axialen Richtung aufweisen, die Schneidkraft in jedem unterteilten Werkzeug mit der winzigen Dicke berechnen und die so berechneten Schneidkräfte in der axialen Richtung des Werkzeugs addieren, um dadurch die endgültige Schneidkraft bereitzustellen. Ein anderes Beispiel für ein Modell kann die Schneiddicke und die Schneidkraft durch Finite-Elemente-Analyse berechnen.Alternatively, a machining process model for a tool with a helix angle can also be used. In particular, such a model can divide the tool into tools each having a minute thickness in the axial direction, calculate the cutting force in each divided tool with the minute thickness, and add the cutting forces thus calculated in the axial direction of the tool to thereby obtain the final provide cutting power. Another example of a model can calculate cutting thickness and cutting force through finite element analysis.

Nachfolgend wird eine Verarbeitung beschrieben, die Formel (1) und Formel (2) als ein Dynamikmodell bzw. ein Bearbeitungsprozessmodell verwendet, identifizierbare Parameter aus einem Vibrationsbestimmungsergebnis bestimmt und diese Parameter identifiziert. Es ist anzumerken, dass Kandidaten für die nachstehend beschrieben identifizierbaren Parameter eine äquivalente Masse, ein Dämpfungskoeffizient und eine Eigenfrequenz sowie eine spezifische Schneidkraft, eine Kantenkraft und ein Werkzeugexzentrizitätswert sind. Die äquivalente Masse, der Dämpfungskoeffizient und die Eigenfrequenz sind charakteristische Dynamikparameter. Die spezifische Schneidkraft, die Kantenkraft und der Werkzeugexzentrizitätsbetrag sind charakteristische Bearbeitungsparameter.A processing that uses Formula (1) and Formula (2) as a dynamics model and a machining process model, respectively, determines identifiable parameters from a vibration determination result, and identifies these parameters will be described below. Note that candidates for the identifiable parameters described below are an equivalent mass, a damping coefficient, and a natural frequency, as well as a specific cutting force, an edge force, and a tool eccentricity value. The equivalent mass, the damping coefficient and the natural frequency are characteristic dynamic parameters. The specific cutting force, the edge force and the amount of tool eccentricity are characteristic machining parameters.

Nach dem Empfangen einer Eingabe eines Vibrationsbestimmungsergebnisses, das eine stabile Bearbeitung, eine erzwungene Vibration oder eine Rattervibration angibt, von der Vibrationsbestimmungseinheit 12 führt die Identifikationseinheit 13 die folgende Verarbeitung gemäß dem Vibrationsbestimmungsergebnis durch. Es ist anzumerken, dass es in einem seltenen Fall, bei dem eine erzwungene Vibration und eine Rattervibration gleichzeitig auftreten, bestimmt wird, dass die Rattervibration auftritt, und die Identifikation durchgeführt wird.Upon receiving an input of a vibration determination result indicating stable machining, forced vibration, or chatter vibration from the vibration determination unit 12, the identification unit 13 performs the following processing according to the vibration determination result. Note that in a rare case where forced vibration and chatter vibration occur simultaneously, it is determined that chatter vibration occurs and identification is performed.

[Fall, bei dem das Bestimmungsergebnis eine stabile Bearbeitung ist][Case where the determination result is stable machining]

Die Identifikationseinheit 13 wählt als identifizierbare Parameter eine spezifische Schneidkraft und eine Kantenkraft aus, wobei die Kräfte charakteristische Bearbeitungsparameter sind. Darüber hinaus identifiziert die Identifikationseinheit 13 die spezifische Schneidkraft und die Kantenkraft durch die folgende Verarbeitung. Die Identifikationseinheit 13 berechnet den spezifischen Schneidwiderstand und die Kantenkraft gemäß den Formeln (2) bis (4) unter Verwendung der vom Kraftsensor ausgegebenen Kraftinformationen und der im Voraus in der Identifikationseinheit 13 aufgezeichneten Bearbeitungsbedingungen. Das heißt, dass die spezifische Schneidkraft und die Kantenkraft in Formel (2) so berechnet werden, dass der Wert der Kraft in jeder axialen Richtung, anhand von Formel (3) mit den darin eingesetzten Formeln (2) und (4) berechnet, im Wesentlichen dem tatsächlichen Messwert der vom Kraftsensor detektierten Kraft entspricht. Für die Berechnung der spezifischen Schneidkraft und der Kantenkraft kann ein beliebiges bekanntes Optimierungsverfahren oder eine beliebige bekannte numerische Simulation verwendet werden. Zum Beispiel kann eine Methode der kleinsten Quadrate oder ein Gradientenverfahren verwendet werden.The identification unit 13 selects a specific cutting force and an edge force as identifiable parameters, the forces being characteristic machining parameters. In addition, the identification unit 13 identifies the specific cutting force and the edge force through the following processing. The identification unit 13 calculates the specific cutting resistance and the edge force according to the formulas (2) to (4) using the force information output from the force sensor and the machining conditions recorded in the identification unit 13 in advance. That is, the specific cutting force and the edge force are calculated in Formula (2) so that the value of the force in each axial direction calculated from Formula (3) with Formulas (2) and (4) inserted therein is im Essentially corresponds to the actual measured value of the force detected by the force sensor. Any known optimization method or numerical simulation can be used for the calculation of the specific cutting force and the edge force. For example, a least squares method or a gradient method can be used.

[Fall, bei dem das Bestimmungsergebnis eine erzwungene Vibration ist][Case where the determination result is forced vibration]

Die Identifikationseinheit 13 wählt als identifizierbare Parameter einen Dämpfungskoeffizienten, eine Eigenfrequenz, eine spezifische Schneidkraft und eine Kantenkraft aus. Der Dämpfungskoeffizient und die Eigenfrequenz sind charakteristische Dynamikparameter. Die spezifische Schneidkraft und die Kantenkraft sind charakteristische Bearbeitungsparameter. Darüber hinaus identifiziert die Identifikationseinheit 13 den Dämpfungskoeffizienten, die Eigenfrequenz, die spezifische Schneidkraft und die Kantenkraft durch die folgende Verarbeitung.The identification unit 13 selects a damping coefficient, a natural frequency, a specific cutting force and an edge force as identifiable parameters. The damping coefficient and the natural frequency are characteristic dynamic parameters. The specific cutting force and the edge force are characteristic machining parameters. In addition, the identification unit 13 identifies the damping coefficient, the natural frequency, the specific cutting force, and the edge force through the following processing.

Die Identifikationseinheit 13 identifiziert den Dämpfungskoeffizienten, die Eigenfrequenz, den spezifischen Schneidwiderstand und die Kantenkraft gemäß den Formeln (1) bis (4) unter Verwendung der vom Kraftsensor ausgegebenen Kraftinformationen und der im Voraus in der Identifikationseinheit 13 aufgezeichneten Bearbeitungsbedingungen. Insbesondere wird der tatsächliche Messwert der vom Kraftsensor detektierten Kraft in fd in der nachstehenden Formel (6) eingesetzt, wobei Formel (6) eine modifizierte Formel (1) ist.
[Formel 6] f ¨ d = 2 ζ ω n ( f ˙ c f ˙ d ) + ω n 2 ( f c f d )

Figure DE112019007355T5_0008
The identification unit 13 identifies the damping coefficient, natural frequency, specific cutting resistance, and edge force according to the formulas (1) to (4) using the force information output from the force sensor and the machining conditions recorded in the identification unit 13 in advance. Specifically, the actual measured value of the force detected by the force sensor in f d is substituted into Formula (6) below, where Formula (6) is a modified Formula (1).
[Formula 6] f ¨ i.e = 2 ζ ω n ( f ˙ c f ˙ i.e ) + ω n 2 ( f c f i.e )
Figure DE112019007355T5_0008

Darüber hinaus wird der Wert der Kraft in jeder axialen Richtung, der anhand von Formel (3) mit den darin ersetzten Formeln (2) und (4) berechnet wurde, in fc der Formel (6) eingesetzt. Zu diesem Zeitpunkt ist eine Kombination aus einem Dämpfungskoeffizienten und einer Eigenfrequenz sowie eine Kombination aus einer spezifischen Schneidkraft und einer Kantenkraft vorhanden, wobei diese Kombinationen für die Formel (6) gelten. Die Identifikationseinheit 13 berechnet eine Kombination aus einem Dämpfungskoeffizienten und einer Eigenfrequenz sowie eine Kombination aus einer spezifischen Schneidkraft und einer Kantenkraft, sodass die berechneten Kombinationen die Formel (6) erfüllen. Insbesondere sucht die Identifikationseinheit 13 nach dem Dämpfungskoeffizienten, der Eigenfrequenz, der spezifischen Schneidkraft und der Kantenkraft unter Verwendung eines Gradientenverfahrens, sodass der Fehler zwischen den beiden Seiten der Formel (6) minimiert wird. Alternativ können der Dämpfungskoeffizient, die Eigenfrequenz, die spezifische Schneidkraft und die Kantenkraft unter Verwendung einer Methode der kleinsten Quadrate berechnet werden.In addition, the value of the force in each axial direction calculated from Formula (3) with Formulas (2) and (4) substituted therein is substituted into f c of Formula (6). At this time, there is a combination of a damping coefficient and a natural frequency, and a combination of a specific cutting force and an edge force, and these combinations apply to the formula (6). The identification unit 13 calculates a combination of a damping coefficient and a natural frequency, and a combination of a specific cutting force and an edge force so that the calculated combinations satisfy the formula (6). Specifically, the identification unit 13 searches for the damping coefficient, the natural frequency, the specific cutting force, and the edge force using a gradient method, so that the error between the two sides of the formula (6) is minimized. Alternatively, the damping coefficient, natural frequency, specific cutting force, and edge force can be calculated using a least squares method.

[Fall, bei dem das Bestimmungsergebnis eine Rattervibration ist][Case where the determination result is chatter vibration]

Die Identifikationseinheit 13 wählt als identifizierbare Parameter eine äquivalente Masse, einen Dämpfungskoeffizienten, eine Eigenfrequenz, eine spezifische Schneidkraft, eine Kantenkraft und einen Werkzeugexzentrizitätsbetrag aus. Die äquivalente Masse, der Dämpfungskoeffizient und die Eigenfrequenz sind charakteristische Dynamikparameter. Die spezifische Schneidkraft, die Kantenkraft und der Werkzeugexzentrizitätsbetrag sind charakteristische Bearbeitungsparameter. Darüber hinaus identifiziert die Identifikationseinheit 13 die äquivalente Masse, den Dämpfungskoeffizienten, die Eigenfrequenz, den spezifische Schneidwiderstand, die Kantenkraft und den Werkzeugexzentrizitätsbetrag durch die folgende Verarbeitung.The identification unit 13 selects an equivalent mass, a damping coefficient, a natural frequency, a specific cutting force, an edge force, and a tool eccentricity amount as identifiable parameters. The equivalent mass, the damping coefficient and the natural frequency are characteristic dynamic parameters. The specific cutting force, the edge force and the amount of tool eccentricity are characteristic machining parameters. In addition, the identification unit 13 identifies the equivalent mass, damping coefficient, natural frequency, specific cutting resistance, edge force, and tool eccentricity amount through the following processing.

Die Identifikationseinheit 13 identifiziert die äquivalente Masse, den Dämpfungskoeffizienten, die Eigenfrequenz, die spezifische Schneidkraft, die Kantenkraft und den Werkzeugexzentrizitätsbetrag gemäß den Formeln (1), (2), (3) und (5) unter Verwendung der vom Kraftsensor ausgegebenen Kraftinformationen und der im Voraus in der Identifikationseinheit 13 aufgezeichneten Bearbeitungsbedingungen. Insbesondere können die äquivalente Masse, der Dämpfungskoeffizient, die Eigenfrequenz, die spezifische Schneidkraft, die Kantenkraft und der Werkzeugexzentrizitätsbetrag gemäß der in 10 veranschaulichten Prozedur identifiziert werden.The identification unit 13 identifies the equivalent mass, damping coefficient, natural frequency, specific cutting force, edge force, and tool eccentricity amount according to the formulas (1), (2), (3), and (5) using the force information output from the force sensor and the machining conditions recorded in the identification unit 13 in advance. Specifically, the equivalent mass, damping coefficient, natural frequency, specific cutting force, edge force, and tool eccentricity amount can be calculated according to the in 10 illustrated procedure.

10 ist ein Ablaufdiagramm, das eine beispielhafte Identifikationsprozedur in der Identifikationseinheit 13 gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht, wenn die Vibrationsbestimmungseinheit 12 ein Vibrationsbestimmungsergebnis einer Rattervibration bereitstellt. Zunächst legt die Identifikationseinheit 13 in Schritt S1 Anfangswerte für einen Satz von Parametern fest. Dieser Satz von Parametern setzt sich aus einer Kombination von charakteristischen Dynamikparametern und einer Kombination von charakteristischen Bearbeitungsparametern zusammen. Die charakteristischen Dynamikparameter sind eine äquivalente Masse, ein Dämpfungskoeffizient und eine Eigenfrequenz und die charakteristischen Bearbeitungsparameter sind eine spezifische Schneidkraft, eine Kantenkraft und ein Werkzeugexzentrizitätsbetrag. 10 14 is a flowchart illustrating an exemplary identification procedure in the identification unit 13 according to the first embodiment when the vibration determination unit 12 provides a vibration determination result of a chatter vibration. First, in step S1, the identification unit 13 defines initial values for a set of parameters. This set of parameters is made up of a combination of characteristic dynamic parameters and a combination of characteristic processing parameters. The dynamics characteristic parameters are an equivalent mass, a damping coefficient, and a natural frequency, and the machining characteristic parameters are a specific cutting force, an edge force, and a tool eccentricity amount.

In Schritt S2 berechnet die Identifikationseinheit 13 Verschiebungsbeträge, die das Dynamikmodell und das Bearbeitungsprozessmodell gleichzeitig erfüllen. Zum Beispiel berechnet die Identifikationseinheit 13 einen Verschiebungsbetrag, der die Formel (1), bei der es sich um das Dynamikmodell handelt, und die Formeln (2) und (5), bei denen es sich um die Bearbeitungsprozessmodelle handelt, gleichzeitig erfüllt. Die Verschiebungsbeträge sind die relative Verschiebung x der Formel (1) und v und w der Formel (5).In step S2, the identification unit 13 calculates shift amounts that satisfy the dynamics model and the machining process model at the same time. For example, the identification unit 13 calculates a shift amount that satisfies the formula (1) that is the dynamic model and the formulas (2) and (5) that are the machining process models at the same time. The shift amounts are the relative shift x of formula (1) and v and w of formula (5).

In Schritt S3 berechnet die Identifikationseinheit 13 die Störkraft mit dem Dynamikmodell unter Berücksichtigung des Verschiebungsbetrags. Beispielsweise berechnet die Identifikationseinheit 13 die Störkraft fd, indem sie den in Schritt S2 berechneten Verschiebungsbetrag in die Formel (1) einsetzt, bei der es sich um das Dynamikmodell handelt.In step S3, the identification unit 13 calculates the disturbance force with the dynamic model considering the displacement amount. For example, the identification unit 13 calculates the disturbance force f d by substituting the shift amount calculated in step S2 into the formula (1) which is the dynamic model.

In Schritt S4 bestimmt die Identifikationseinheit 13, ob der Fehler zwischen dem tatsächlichen Messwert der vom Kraftsensor detektierten Kraft und dem in Schritt S3 berechneten Wert der Kraft kleiner als ein zulässiger Wert ist oder diesem entspricht. Wenn der Fehler kleiner als der zulässige Wert ist oder diesem entspricht (Ja in Schritt S4), betrachtet die Identifikationseinheit 13 die Werte des Satzes von Parametern zu diesem Zeitpunkt als ein Identifikationsergebnis und beendet die Identifikationsverarbeitung. Wenn der Fehler den zulässigen Wert überschreitet (Nein in Schritt S4), aktualisiert die Identifikationseinheit 13 die Werte des Satzes von Parametern in Schritt S5 und kehrt zu Schritt S2 zurück.In step S4, the identification unit 13 determines whether the error between the actual measured value of the force detected by the force sensor and the value of the force calculated in step S3 is less than or equal to an allowable value. If the error is less than or equal to the allowable value (Yes in step S4), the identification unit 13 regards the values of the set of parameters at that time as an identification result and ends the identification processing. If the error exceeds the allowable value (No in step S4), the identification unit 13 updates the values of the set of parameters in step S5 and returns to step S2.

Das Verfahren zum Aktualisieren der Parameter in Schritt S5 kann zum Beispiel das Erhöhen oder Verringern jedes Parameters um einen vorbestimmten Betrag beinhalten. Es ist anzumerken, dass die Identifikationsverarbeitung in der Identifikationseinheit 13, wenn die Vibrationsbestimmungseinheit 12 ein Vibrationsbestimmungsergebnis einer Rattervibration bereitstellt, nicht auf die oben beschriebene Prozedur der Schritte S1 bis S5 beschränkt ist. Beispielsweise können die Formeln (1), (2), (3) und (5) als ein Satz von gleichzeitigen Gleichungen behandelt werden und kann jeder Parameter unter Verwendung einer Methode der kleinsten Quadrate berechnet werden.The method of updating the parameters in step S5 may include, for example, increasing or decreasing each parameter by a predetermined amount. It should be noted that the identification processing in the identification unit 13 when the vibration determination unit 12 provides a vibration determination result of a chatter vibration is not limited to the procedure of steps S1 to S5 described above. For example, formulas (1), (2), (3) and (5) can be treated as a set of simultaneous equations and each parameter can be calculated using a least squares method.

Unter erneuter Bezugnahme auf 1 empfängt die Korrektureinheit 11 empfängt die charakteristischen Dynamikparameter und die charakteristischen Bearbeitungsparameter, die ein Identifikationsergebnis von der Identifikationseinheit 13 sind. Auf der Grundlage des Identifikationsergebnisses gibt die Korrektureinheit 11 ein Korrektursignal zum Korrigieren des Betriebs der Werkzeugmaschine 2 an die Antriebssteuereinheit 15 aus. Insbesondere wird in der Korrektureinheit 11 eine Simulation bezüglich der mechanischen Dynamik und des Bearbeitungsprozesses ausgeführt und wird eine Kombination aus einer Spindeldrehgeschwindigkeit und einer Vorschubgeschwindigkeit berechnet, bei der die Vibrationsamplitude der Werkzeugschneidkante kleiner als ein spezifizierter Wert ist oder diesem entspricht. Die Korrektureinheit 11 erzeugt ein Korrektursignal zum Korrigieren der Spindeldrehgeschwindigkeit und der Vorschubgeschwindigkeit auf der Grundlage der berechneten Spindeldrehgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit und gibt das Korrektursignal an die Antriebssteuereinheit 15 aus. Der spezifizierte Wert ist ein vorbestimmter Wert in der Korrektureinheit 11, sodass das Bearbeitungsergebnis eine gegebene dimensionale Schnittmenge erfüllt. Es ist anzumerken, dass die zu korrigierenden Ziele neben der Spindeldrehgeschwindigkeit und der Vorschubgeschwindigkeit auch den Schneidbetrag in der axialen Richtung des Werkzeugs oder der radialen Richtung des Werkzeugs beinhalten können.Referring again to 1 the correction unit 11 receives the dynamics characteristic parameters and the machining characteristic parameters, which are an identification result from the identification unit 13 . Based on the identification result, the correction unit 11 outputs a correction signal for correcting the operation of the machine tool 2 to the drive control unit 15 . Specifically, in the correction unit 11, a simulation is performed on the mechanical dynamics and the machining process, and a combination of a spindle rotating speed and a feed speed at which the vibration amplitude of the tool cutting edge is less than or equal to a specified value is calculated. The correction unit 11 generates a correction signal for correcting the spindle rotation speed and the feedrate based on the calculated spindle rotation speed and feedrate, and outputs the correction signal to the drive control unit 15 . The specified value is a predetermined value in the correction unit 11 so that the machining result satisfies a given dimensional intersection. Note that the targets to be corrected may include the cutting amount in the tool axial direction or the tool radial direction in addition to the spindle rotating speed and the feed speed.

Ein Beispiel für den Betrieb der numerischen Steuervorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 11 beschrieben. 11 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb der numerischen Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. In Schritt S11 startet die numerische Steuervorrichtung 1 einen Identifikationsbetrieb. Insbesondere erzeugt die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14 einen Identifikationsbetriebsbefehl und gibt die Antriebssteuereinheit 15 ein Steuersignal an die Werkzeugmaschine 2 aus, sodass die Werkzeugmaschine 2 den durch den Identifikationsbetrieb spezifizierten Betrieb ausführt.An example of the operation of the numerical control device 1 according to the first embodiment described above is explained with reference to FIG 11 described. 11 14 is a flowchart illustrating an example of operation of the numerical controller 1 according to the first embodiment. In step S11, the numerical control device 1 starts an identification operation. Specifically, the identification operation generation unit 14 generates an identification operation command, and the drive control unit 15 outputs a control signal to the machine tool 2 so that the machine tool 2 performs the operation specified by the identification operation.

In Schritt S12 erfasst die Vibrationsbestimmungseinheit 12 Identifikationsdaten. Insbesondere erfasst die Datenerfassungseinheit 16 das Steuersignal von der Antriebssteuereinheit 15, erfasst ein Betriebszustandssignal von den Sensoren der Werkzeugmaschine 2, erzeugt Identifikationsdaten, bei denen die zeitliche Abweichung zwischen den beiden Signalen kompensiert ist, und gibt die Identifikationsdaten an die Vibrationsbestimmungseinheit 12 und die Identifikationseinheit 13 aus.In step S12, the vibration determination unit 12 acquires identification data. Specifically, the data acquisition unit 16 acquires the control signal from the drive control unit 15, acquires a operating condition signal from the sensors of the machine tool 2, generates identification data in which the time deviation between the two signals is compensated, and outputs the identification data to the vibration determination unit 12 and the identification unit 13.

In Schritt S13 bestimmt die Vibrationsbestimmungseinheit 12 den Vibrationszustand auf der Grundlage der Identifikationsdaten. Insbesondere bestimmt die Vibrationsbestimmungseinheit 12 auf der Grundlage des Bewegungszustandssignals der Identifikationsdaten, ob eine Vibration aufgetreten ist, und wenn bestimmt wird, dass keine Vibration aufgetreten ist, bestimmt sie, dass der Vibrationszustand eine stabile Bearbeitung ist. Wenn bestimmt wird, dass eine Vibration aufgetreten ist, bestimmt die Vibrationsbestimmungseinheit 12 auf der Grundlage der Frequenz der Vibration, ob es sich bei der Vibration um eine erzwungene Vibration oder eine Rattervibration handelt. Die Vibrationsbestimmungseinheit 12 gibt das Bestimmungsergebnis über den Vibrationszustand als ein Vibrationsbestimmungsergebnis an die Identifikationseinheit 13 aus.In step S13, the vibration determination unit 12 determines the vibration state based on the identification data. Specifically, the vibration determination unit 12 determines whether vibration has occurred based on the movement state signal of the identification data, and when determining that vibration has not occurred, determines that the vibration state is stable machining. When it is determined that vibration has occurred, the vibration determination unit 12 determines whether the vibration is forced vibration or chatter vibration based on the frequency of the vibration. The vibration determination unit 12 outputs the determination result on the vibration state to the identification unit 13 as a vibration determination result.

In Schritt S14 wählt die Identifikationseinheit 13 identifizierbare Parameter auf der Grundlage der Identifikationsdaten und des Vibrationsbestimmungsergebnisses aus. Insbesondere wählt die Identifikationseinheit 13 identifizierbare Parameter aus den charakteristischen Dynamikparametern und den charakteristischen Bearbeitungsparameter gemäß dem Vibrationsbestimmungsergebnis aus.In step S14, the identification unit 13 selects identifiable parameters based on the identification data and the vibration determination result. Specifically, the identification unit 13 selects identifiable parameters from the dynamics characteristic parameters and the machining characteristic parameter according to the vibration determination result.

In Schritt S15 identifiziert die Identifikationseinheit 13 unter Verwendung der Identifikationsdaten die in Schritt S14 ausgewählten identifizierbaren Parameter. Nach dem Ende des Identifikationsbetriebs in Schritt S15, das heißt im normalen Bearbeitungsbetrieb, korrigiert die numerische Steuervorrichtung 1 in Schritt S16 den Betrieb der Werkzeugmaschine 2 auf der Grundlage des Identifikationsergebnisses. Insbesondere erzeugt die Korrektureinheit 11 ein Korrektursignal zum Korrigieren des Betriebs der Werkzeugmaschine 2 auf der Grundlage des Identifikationsergebnisses, das durch die Identifikationseinheit 13 berechnet wurde, und gibt das Korrektursignal an die Antriebssteuereinheit 15 aus. Die Antriebssteuereinheit 15 erzeugt auf der Grundlage des Bearbeitungspfads, der Referenz-Spindeldrehgeschwindigkeit und der Referenz-Vorschubgeschwindigkeit für den Bearbeitungspfad sowie des Korrektursignals ein Steuersignal und gibt das Steuersignal an die Werkzeugmaschine 2 aus.In step S15, the identification unit 13 identifies the identifiable parameters selected in step S14 using the identification data. After the end of the identification operation in step S15, that is, in the normal machining operation, the numerical controller 1 corrects the operation of the machine tool 2 based on the identification result in step S16. Specifically, the correction unit 11 generates a correction signal for correcting the operation of the machine tool 2 based on the identification result calculated by the identification unit 13 and outputs the correction signal to the drive control unit 15 . The drive control unit 15 generates a control signal based on the machining path, the reference spindle rotational speed and the reference feedrate for the machining path, and the correction signal, and outputs the control signal to the machine tool 2 .

Die numerische Steuervorrichtung 1 kann eine Parameteridentifikation durchführen, indem sie die Reihe von Prozessen von Schritt S11 bis Schritt S15 in Echtzeit während der Bearbeitung ausführt. Darüber hinaus wird nach dem Identifikationsbetrieb der Schritt S16 durchgeführt, sodass der Bearbeitungszustand unter Verwendung des Identifikationsergebnisses verbessert werden kann.The numerical control device 1 can perform parameter identification by executing the series of processes from step S11 to step S15 in real time during machining. In addition, after the identification operation, step S16 is performed so that the processing state can be improved using the identification result.

Als Nächstes wird eine Hardwarekonfiguration der numerischen Steuervorrichtung 1 beschrieben. Jede Einheit der in 1 veranschaulichten numerischen Steuervorrichtung 1 ist durch eine Verarbeitungsschaltung umgesetzt. Bei der Verarbeitungsschaltung kann es sich um eine Schaltung handeln, die einen Prozessor oder dedizierte Hardware beinhaltet.Next, a hardware configuration of the numerical control device 1 will be described. Each unit of the 1 The illustrated numerical controller 1 is implemented by a processing circuit. The processing circuitry may be circuitry that includes a processor or dedicated hardware.

In einem Fall, bei dem die Verarbeitungsschaltung eine Schaltung ist, die einen Prozessor beinhaltet, handelt es sich bei der Verarbeitungsschaltung zum Beispiel um eine Verarbeitungsschaltung mit der in 12 veranschaulichten Konfiguration. 12 ist eine Darstellung, die eine beispielhafte Konfiguration einer Verarbeitungsschaltung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. Die Verarbeitungsschaltung 200 beinhaltet einen Prozessor 201 und einen Speicher 202. In einem Fall, bei dem jede Einheit der numerischen Steuervorrichtung 1 durch die in 12 veranschaulichte Verarbeitungsschaltung 200 umgesetzt ist, liest der Prozessor 201 ein im Speicher 202 gespeichertes Programm und führt es aus, wodurch diese umgesetzt werden. Das heißt, in einem Fall, bei dem jede Einheit der numerischen Steuervorrichtung 1 durch die in 12 veranschaulichte Verarbeitungsschaltung 200 umgesetzt ist, werden diese Funktionen unter Verwendung eines Programms umgesetzt, bei dem es sich um Software handelt. Der Speicher 202 wird auch als ein Arbeitsbereich des Prozessors 201 verwendet. Der Prozessor 201 ist eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) oder dergleichen. Der Speicher 202 ist beispielsweise ein nicht flüchtiger oder flüchtiger Halbleiterspeicher, wie zum Beispiel ein Direktzugriffsspeicher (AM), ein Festwertspeicher (ROM) oder ein Flash-Speicher, eine Magnetplatte oder dergleichen.In a case where the processing circuit is a circuit including a processor, the processing circuit is, for example, a processing circuit of FIG 12 illustrated configuration. 12 12 is a diagram illustrating an example configuration of a processing circuit according to the first embodiment. The processing circuit 200 includes a processor 201 and a memory 202. In a case where each unit of the numerical control device 1 is represented by the FIG 12 Illustrated processing circuit 200 is implemented, the processor 201 reads and executes a program stored in the memory 202, thereby converting them. That is, in a case where each unit of the numerical control device 1 is represented by the in 12 Illustrated processing circuit 200 is implemented, these functions are implemented using a program that is software. The memory 202 is also used as a work area of the processor 201 . The processor 201 is a central processing unit (CPU) or the like. The memory 202 is, for example, non-volatile or volatile semiconductor memory such as random access memory (AM), read-only memory (ROM), or flash memory, magnetic disk, or the like.

In einem Fall, bei dem die Verarbeitungsschaltung, die jede Einheit der numerischen Steuervorrichtung 1 umsetzt, dedizierte Hardware ist, handelt es sich bei der Verarbeitungsschaltung beispielsweise um eine feldprogrammierbare Gate-Anordnung (FPGA) oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC). Es ist anzumerken, dass jede Einheit der numerischen Steuervorrichtung 1 durch eine Kombination aus einer Verarbeitungsschaltung, die einen Prozessor beinhaltet, und dedizierter Hardware umgesetzt sein kann. Jede Einheit der numerischen Steuervorrichtung 1 kann durch eine Vielzahl von Verarbeitungsschaltungen umgesetzt sein.In a case where the processing circuit that implements each unit of the numerical controller 1 is dedicated hardware, the processing circuit is, for example, a field programmable gate array (FPGA) or an application specific integrated circuit (ASIC). It is noted that each unit of the numerical controller 1 may be implemented by a combination of a processing circuit including a processor and dedicated hardware. Each unit of the numerical controller 1 can be implemented by a variety of processing circuits.

Wie oben beschrieben, erzeugt die numerische Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform einen Befehl zum kontinuierlichen Ändern der Geschwindigkeiten der Spindel und der Vorschubwelle und gibt den Befehl an die Spindel und die Vorschubwelle getrennt aus, wodurch die Werkzeugmaschine veranlasst wird, einen Identifikationsbetrieb auszuführen. Dann bestimmt die numerische Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform den Vibrationszustand der Werkzeugmaschine 2 anhand von durch den Identifikationsbetrieb gesammelten Identifikationsdaten und identifiziert identifizierbare charakteristische Bearbeitungsparameter gemäß dem Bestimmungsergebnis. Die numerische Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform kann somit charakteristische Bearbeitungsparameter effizient und in kurzer Zeit identifizieren. Darüber hinaus kann die numerische Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform auch identifizierbare charakteristische Dynamikparameter gemäß dem Bestimmungsergebnis bezüglich des Vibrationszustandes identifizieren. Da die numerische Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform mehrere Typen von Vibrationszuständen der Werkzeugmaschine 2 während eines einzelnen Identifikationsbetriebs reproduzieren kann, ist es darüber hinaus möglich, die Identifikation in kurzer Zeit effizient durchzuführen, ohne dass der Bediener die Bearbeitungsbedingungen sequentiell ändern muss. Darüber hinaus ermöglicht die Reproduktion eines Rattervibrationszustandes die gleichzeitige Schätzung von charakteristischen Dynamikparametern und charakteristischen Bearbeitungsparametern. Infolgedessen kann die numerische Steuervorrichtung 1 gemäß der ersten Ausführungsform das Steuersignal für die Werkzeugmaschine auf der Grundlage des Identifikationsergebnisses korrigieren, sodass die Bearbeitung fortgesetzt werden kann, ohne Bearbeitungsmängel zu verursachen. Wenn die Identifikation durch schrittweises Ändern der Spindeldrehgeschwindigkeit durchgeführt wird, können Spitzenwerte, die Kandidaten für die Eigenfrequenz sind, nur diskret gesucht werden. Auf der anderen Seite erzeugt die vorliegende Ausführungsform einen Befehl zum kontinuierlichen Ändern der Drehgeschwindigkeiten der Spindel und der Vorschubwelle wie oben beschrieben, wodurch es möglich ist, charakteristische Dynamikparameter und charakteristische Bearbeitungsparameter mit höherer Genauigkeit zu identifizieren, als wenn die Spindeldrehgeschwindigkeit schrittweise geändert wird.As described above, the numerical controller 1 according to the first embodiment generates a command to continuously change the speeds of the spindle and the feed shaft, and outputs the command to the spindle and the feed shaft separately, causing the machine tool to perform an identification operation. Then, the numerical control device 1 according to the first embodiment determines the vibration state of the machine tool 2 based on identification data collected through the identification operation, and identifies identifiable machining characteristic parameters according to the determination result. The numerical control device 1 according to the first embodiment can thus identify characteristic machining parameters efficiently and in a short time. In addition, the numerical control device 1 according to the first embodiment can also identify identifiable dynamic characteristic parameters according to the determination result on the vibration state. Moreover, since the numerical control device 1 according to the first embodiment can reproduce multiple types of vibration states of the machine tool 2 during a single identification operation, it is possible to efficiently perform the identification in a short time without requiring the operator to sequentially change the machining conditions. In addition, the reproduction of a chatter vibration state enables the simultaneous estimation of characteristic dynamic parameters and characteristic machining parameters. As a result, the numerical control device 1 according to the first embodiment can correct the control signal for the machine tool based on the identification result, so that machining can be continued without causing machining defects. If the identification is performed by changing the spindle rotation speed step by step, peak values that are candidates for the natural frequency can be searched only discretely. On the other hand, the present embodiment generates a command for continuously changing the rotational speeds of the spindle and the feed shaft as described above, thereby making it possible to identify characteristic dynamic parameters and machining characteristic parameters with higher accuracy than when the spindle rotational speed is changed stepwise.

Es ist anzumerken, dass das Dynamikmodell und das Modell des Bearbeitungsprozesses in den Formeln (1) und (2) nicht einschränkende Beispiele sind und in Abhängigkeit von der Maschinenstruktur und dem Bearbeitungsverfahren entsprechend geändert werden können. Die charakteristischen Dynamikparameter sind daher nicht auf die äquivalente Masse, den Dämpfungskoeffizienten und die Eigenfrequenz beschränkt. Gleichermaßen sind die charakteristischen Bearbeitungsparameter nicht auf den spezifischen Schneidkraftwiderstand, die Kantenkraft und den Werkzeugexzentrizitätsbetrag beschränkt. Die charakteristischen Dynamikparameter und die charakteristischen Bearbeitungsparameter können in Abhängigkeit von dem Dynamikmodell und dem Bearbeitungsprozessmodell entsprechend geändert werden, wobei auch in diesem Fall Effekte erzielt werden können, die denen der vorliegenden ersten Ausführungsform entsprechen.Note that the dynamic model and the machining process model in the formulas (1) and (2) are non-limiting examples and can be changed appropriately depending on the machine structure and the machining method. The characteristic dynamics parameters are therefore not limited to the equivalent mass, damping coefficient and natural frequency. Likewise, the characteristic machining parameters are not limited to specific cutting force resistance, edge force, and tool eccentricity amount. The dynamics characteristic parameters and the machining characteristic parameters can be changed accordingly depending on the dynamics model and the machining process model, and also in this case, effects similar to those of the present first embodiment can be obtained.

Obwohl die erste Ausführungsform die Konfiguration beschreibt, in der eine Werkzeugmaschine 2 von einer numerischen Steuervorrichtung 1 gesteuert wird, können zwei oder mehr Werkzeugmaschinen mit der numerischen Steuervorrichtung 1 verbunden sein. So wird beispielsweise für die erste Werkzeugmaschine ein Befehl zur Änderung der Spindeldrehgeschwindigkeit erzeugt, wird ein Befehl zur Änderung der Vorschubgeschwindigkeit für die zweite Werkzeugmaschine erzeugt und werden die Betriebsbefehle gleichzeitig an diese Werkzeugmaschinen ausgegeben. In diesem Fall kann der Effekt des Abschließens der Identifikation in einer kürzeren Zeit, als wenn eine einzelne Werkzeugmaschine betrieben wird, erzielt werden. Obwohl die erste Ausführungsform die Werkzeugmaschine 2 beschreibt, die das Fräsen durch Drehung des Werkzeugs durchführt, ist die vorliegende Erfindung auch auf eine Werkzeugmaschine anwendbar, die das Drehen durch Drehung des Werkstücks durchführt.Although the first embodiment describes the configuration in which one machine tool 2 is controlled by one numerical control device 1, two or more machine tools may be connected to the numerical control device 1. For example, a spindle rotating speed change command is generated for the first machine tool, a feed rate change command is generated for the second machine tool, and the operation commands are simultaneously issued to these machine tools. In this case, the effect of completing the identification can be obtained in a shorter time than when a single machine tool is operated. Although the first embodiment describes the machine tool 2 that performs milling by rotating the tool, the present invention is also applicable to a machine tool that performs turning by rotating the workpiece.

Obwohl die vorliegende erste Ausführungsform die Konfiguration beschreibt, bei der die Kraft direkt durch den Kraftsensor detektiert wird, kann die Kraft indirekt unter Verwendung eines anderen Sensors geschätzt werden, wobei auch in diesem Fall ähnliche Effekte wie die der ersten Ausführungsform erzielt werden können. Beispielsweise kann die Datenerfassungseinheit 16 oder die Identifikationseinheit 13 unter Verwendung eines Referenzmotorstroms, das heißt eines Motorstrombefehls, und einer durch den Linearcodierer detektierten Position die Kraft anhand der nachstehenden Formel (7) berechnen.
[Formel 7] f est = K T I ref M u ¨

Figure DE112019007355T5_0009

Fest: Störkraft der Servoachse, KT: Drehmomentkoeffizient, Iref: Referenzmotorstrom, M: äquivalente Masse der Vorschubachse,
u: Detektionsposition des LinearcodierersAlthough the present first embodiment describes the configuration in which the force is directly detected by the force sensor, the force can be indirectly estimated using another sensor, and also in this case, effects similar to those of the first embodiment can be obtained. For example, using a reference motor current, that is, a motor current command, and a position detected by the linear encoder, the data acquisition unit 16 or the identification unit 13 can calculate the force from the formula (7) below.
[Formula 7] f est = K T I ref M and ¨
Figure DE112019007355T5_0009

Fixed: servo axis disturbance force, K T : torque coefficient, Iref: reference motor current, M: feed axis equivalent mass,
u: detection position of the linear encoder

Alternativ kann auf ähnliche Weise ein Beschleunigungssensor zur Berechnung der Kraft verwendet werden. In diesem Fall kann die Datenerfassungseinheit 16 oder die Identifikationseinheit 13 unter Verwendung einer vom Beschleunigungssensor detektierten Beschleunigung die Kraft anhand der folgenden Formel (8) berechnen.
[Formel 8] f est = K T I ref M α

Figure DE112019007355T5_0010

α: Detektionsbetrag des Beschleunigungssensors
Die Formeln (7) und (8) sind
Kraftberechnungsformeln, in denen die Vorschubwelle als eine Masse mit einzelner Trägheit betrachtet wird, aber eine Berechnungsformel, in der die Vorschubwelle als eine Masse mit mehreren Trägheiten betrachtet wird, kann gemäß der Struktur der Vorschubwelle entsprechend verwendet werden. Außerdem kann ein Term zur Kompensation der Reibungskraft hinzugefügt werden.Alternatively, an accelerometer can be used to calculate the force in a similar manner. In this case the datar detection unit 16 or the identification unit 13, using an acceleration detected by the acceleration sensor, calculate the force using the following formula (8).
[Formula 8] f est = K T I ref M a
Figure DE112019007355T5_0010

α: Amount of detection of the acceleration sensor
The formulas (7) and (8) are
Force calculation formulas in which the feed shaft is regarded as a single-inertia mass, but a calculation formula in which the feed shaft is regarded as a multi-inertia mass can be used appropriately according to the structure of the feed shaft. A term to compensate for the frictional force can also be added.

Zweite AusführungsformSecond embodiment

13 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer numerischen Steuervorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In der ersten Ausführungsform wurde ein Beispiel beschrieben, bei dem die Identifikationsverarbeitung anhand des Steuersignals und des Betriebszustandssignals durchgeführt wird, die während einer einzelnen Ausführung des Identifikationsbetriebs erhalten werden. In der ersten Ausführungsform können einige der charakteristischen Dynamikparameter und der charakteristischen Bearbeitungsparameter nicht identifiziert werden, wenn während eines einzelnen Identifikationsbetriebs keine Rattervibration auftritt. Die vorliegende zweite Ausführungsform beschreibt ein Beispiel, bei dem der Identifikationsbetrieb modifiziert wird, wenn während der Ausführung des Identifikationsbetriebs keine Rattervibration auftritt. Komponenten, die dieselben Funktionen wie die der ersten Ausführungsform aufweisen, werden nachfolgend mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet und redundante Beschreibungen werden weggelassen. Die folgende Beschreibung konzentriert sich hauptsächlich darauf, wie sich die zweite Ausführungsform von der ersten Ausführungsform unterscheidet. 13 14 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of a numerical control device according to the second embodiment of the present invention. In the first embodiment, an example has been described in which the identification processing is performed based on the control signal and the operation status signal obtained during a single execution of the identification operation. In the first embodiment, if chatter vibration does not occur during a single identifying operation, some of the dynamics characteristic parameters and the machining characteristic parameters cannot be identified. The present second embodiment describes an example in which the identification operation is modified when chattering vibration does not occur during execution of the identification operation. Components that have the same functions as those of the first embodiment are hereinafter denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted. The following description mainly focuses on how the second embodiment differs from the first embodiment.

Wie in 13 veranschaulicht, ist die numerische Steuervorrichtung 1a die gleiche wie diejenige gemäß der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass eine Identifikationseinheit 13a und eine Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14a anstelle der Identifikationseinheit 13 und der Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14 gemäß der ersten Ausführungsform bereitgestellt sind. Die Identifikationseinheit 13a und die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14a sind ähnlich wie die Identifikationseinheit 13 und die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14 gemäß der ersten Ausführungsform durch Verarbeitungsschaltungen umgesetzt.As in 13 1, the numerical control device 1a is the same as that according to the first embodiment except that an identification unit 13a and an identification operation generation unit 14a are provided instead of the identification unit 13 and the identification operation generation unit 14 according to the first embodiment. The identification unit 13a and the identification operation generation unit 14a are implemented by processing circuits similar to the identification unit 13 and the identification operation generation unit 14 according to the first embodiment.

Wie bei der Identifikationseinheit 13 gemäß der ersten Ausführungsform wählt die Identifikationseinheit 13a identifizierbare Parameter aus den charakteristischen Dynamikparametern und den charakteristischen Bearbeitungsparametern unter Verwendung des von der Vibrationsbestimmungseinheit 12 eingegebenen Vibrationsbestimmungsergebnisses aus. Darüber hinaus führt die Identifikationseinheit 13a, wie die Identifikationseinheit 13 gemäß der ersten Ausführungsform, eine Identifikationsverarbeitung zum Identifizieren der ausgewählten identifizierbaren Parameter auf der Grundlage der von der Datenerfassungseinheit 16 eingegebenen Identifikationsdaten aus und gibt das Ergebnis der Identifikationsverarbeitung an die Korrektureinheit 11 aus. Die Identifikationsverarbeitung wird unter Verwendung der Identifikationsdaten und der Informationen über die Bearbeitungsbedingungen auf die gleiche Weise durchgeführt, wie sie von der Identifikationseinheit 13 gemäß der ersten Ausführungsform durchgeführt wird.As with the identification unit 13 according to the first embodiment, the identification unit 13a selects identifiable parameters from the dynamics characteristic parameters and the machining characteristic parameters using the vibration determination result inputted from the vibration determination unit 12 . Furthermore, like the identification unit 13 according to the first embodiment, the identification unit 13a performs identification processing for identifying the selected identifiable parameters based on the identification data inputted from the data acquisition unit 16 and outputs the result of the identification processing to the correcting unit 11. The identification processing is performed using the identification data and the information on the processing conditions in the same manner as performed by the identification unit 13 according to the first embodiment.

Mindestens einer der charakteristischen Dynamikparameter und der charakteristischen Bearbeitungsparameter ist als ein Identifikationszielparameter in der Identifikationseinheit 13a voreingestellt. Wenn einer oder mehrere der Identifikationszielparameter nach ein- oder mehrmaliger Durchführung der Identifikationsverarbeitung unidentifiziert bleiben, gibt die Identifikationseinheit 13a ein Identifikationsbetriebsmodifikationssignal an die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14a aus (wird später beschrieben). Das Identifikationsbetriebsmodifikationssignal ist ein Signal, das angibt, dass ein unidentifizierter charakteristischer Dynamikparameter oder ein charakteristischer Bearbeitungsparameter vorhanden ist.At least one of the dynamics characteristic parameter and the machining characteristic parameter is preset as an identification target parameter in the identification unit 13a. When one or more of the identification target parameters remain unidentified after performing the identification processing one or more times, the identification unit 13a outputs an identification operation modification signal to the identification operation generation unit 14a (described later). The identification operation modification signal is a signal indicating that an unidentified characteristic dynamics parameter or a characteristic machining parameter is present.

Wie die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14 gemäß der ersten Ausführungsform erzeugt die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14a einen Identifikationsbetriebsbefehl zum Ändern der Spindeldrehgeschwindigkeit und der Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine und gibt den Identifikationsbetriebsbefehl an die Antriebssteuereinheit 15 aus.Like the identification operation generation unit 14 according to the first embodiment, the identification operation generation unit 14a generates an identification operation command for changing the spindle rotating speed and the feed speed of the machine tool and outputs the identification operation command to the drive control unit 15 .

Darüber hinaus modifiziert die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14a das Befehlsmuster für den Identifikationsbetrieb auf der Grundlage des Identifikationsbetriebsmodifikationssignals, das von der Identifikationseinheit 13a ausgegeben wird. Wie die Identifikationseinheit 13 kann die Identifikationseinheit 13a die größte Anzahl von Parametertypen identifizieren, wenn Rattervibrationen in der Werkzeugmaschine auftreten. Daher ändert die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14a den Änderungsbereich der Spindeldrehgeschwindigkeit oder der Vorschubgeschwindigkeit, um den Identifikationsbetrieb so zu modifizieren, dass während des Identifikationsbetriebs eine Rattervibration auftritt. Insbesondere erzeugt die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14a ein Identifikationsbetriebsbefehlsmuster, in dem mindestens einer von dem Maximalwert S1 und dem Minimalwert S2 der Spindeldrehgeschwindigkeit und dem Maximalwert F1 und dem Minimalwert F2 der Vorschubgeschwindigkeit, die oben beschrieben sind, in einem vorbestimmten Verhältnis geändert wird. Zum Beispiel wird insbesondere mindestens einer von dem Maximalwert S1 und dem Minimalwert S2 der Spindeldrehgeschwindigkeit und dem Maximalwert F1 und dem Minimalwert F2 der Vorschubgeschwindigkeit so geändert, dass mindestens eine von der Spindeldrehgeschwindigkeit und der Vorschubgeschwindigkeit in einem Bereich geändert wird, der sich von dem in dem vorherigen Identifikationsbetrieb festgelegten Bereich unterscheidet.Moreover, the identification operation generating unit 14a modifies the identification operation command pattern based on the identification operation modification signal output from the identification unit 13a. Like the identification unit 13, the identification unit 13a can identify the largest number of types of parameters when chatter vibration occurs in the machine tool. Therefore, the identification operation generation unit 14a changes the change range of the spindle rotation speed or the feed speed to modify the identification operation so that during the identification chattering vibration occurs during operation. Specifically, the identification operation generating unit 14a generates an identification operation command pattern in which at least one of the maximum value S1 and minimum value S2 of the spindle rotating speed and the maximum value F1 and the minimum value F2 of the feed speed described above is changed at a predetermined ratio. For example, in particular, at least one of the maximum value S1 and the minimum value S2 of the spindle rotating speed and the maximum value F1 and the minimum value F2 of the feed speed is changed so that at least one of the spindle rotating speed and the feed speed is changed in a range different from that in the range specified in the previous identification mode.

Ein Beispiel für den Betrieb der numerischen Steuervorrichtung 1a gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 14 beschrieben. 14 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Beispiel für den Betrieb der numerischen Steuervorrichtung 1a gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. In Schritt S21 startet die numerische Steuervorrichtung 1a einen Identifikationsbetrieb. Bei der anfänglichen Ausführung von Schritt S21 erzeugt die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14a einen anfänglichen Identifikationsbetriebsbefehl und gibt die Antriebssteuereinheit 15 ein Steuersignal an die Werkzeugmaschine aus, sodass die Werkzeugmaschine den durch den Identifikationsbetrieb spezifizierten Betrieb ausführt.An example of the operation of the numerical control device 1a according to the second embodiment described above is explained with reference to FIG 14 described. 14 14 is a flowchart illustrating an example of operation of the numerical controller 1a according to the second embodiment. In step S21, the numerical control device 1a starts an identification operation. In the initial execution of step S21, the identification operation generation unit 14a generates an identification operation initial command, and the drive control unit 15 outputs a control signal to the machine tool so that the machine tool executes the operation specified by the identification operation.

In den Schritten S22 bis S25 werden ähnliche Prozesse wie in den Schritten S12 bis S15 in 11, die in der ersten Ausführungsform beschrieben sind, durchgeführt. In Schritt S26 bestimmt die Identifikationseinheit 13a, ob die vorbestimmten Identifikationszielparameter identifiziert wurden, und wenn die Identifikation abgeschlossen ist (Ja in Schritt S26), geht der Betrieb der numerischen Steuervorrichtung 1a zu Schritt S28 über. Wenn einer oder mehrere der vorbestimmten Identifikationszielparameter nicht identifiziert wurden (Nein in Schritt S26), modifiziert die numerische Steuervorrichtung 1a den Identifikationsbetriebsbefehl in Schritt S27 und wiederholt die Reihe der Prozesse ab Schritt S21. Insbesondere gibt die Identifikationseinheit 13a in Schritt S27 ein Identifikationsbetriebsmodifikationssignal an die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14a aus und die Identifikationseinheit 13a modifiziert den Identifikationsbetriebsbefehl, um den Änderungsbereich von mindestens einer der Wellendrehgeschwindigkeit und der Vorschubgeschwindigkeit zu ändern, und gibt den modifizierten Identifikationsbetriebsbefehl an die Antriebssteuereinheit 15 aus. In der zweiten und den folgenden Ausführungen von Schritt S21 erzeugt die Antriebssteuereinheit 15 ein Steuersignal für die Werkzeugmaschine 2 auf der Grundlage des modifizierten Identifikationsbetriebsbefehls und gibt das Steuersignal an die Werkzeugmaschine 2 aus.In steps S22 to S25, similar processes to steps S12 to S15 in Fig 11 , which are described in the first embodiment, are performed. In step S26, the identification unit 13a determines whether the predetermined identification target parameters have been identified, and when the identification is completed (Yes in step S26), the operation of the numerical controller 1a proceeds to step S28. When one or more of the predetermined identification target parameters has not been identified (No in step S26), the numerical controller 1a modifies the identification operation command in step S27 and repeats the series of processes from step S21. Specifically, in step S27, the identification unit 13a outputs an identification operation modification signal to the identification operation generation unit 14a, and the identification unit 13a modifies the identification operation command to change the change range of at least one of the shaft rotating speed and the feed speed, and outputs the modified identification operation command to the drive control unit 15. In the second and subsequent executions of step S<b>21 , the drive control unit 15 generates a control signal for the machine tool 2 based on the modified identification operation command and outputs the control signal to the machine tool 2 .

In Schritt S28 korrigiert die numerische Steuervorrichtung 1a den Betrieb der Werkzeugmaschine 2 auf der Grundlage des Identifikationsergebnisses. Wie die Korrektureinheit 11 gemäß der ersten Ausführungsform erzeugt die Korrektureinheit 11 insbesondere ein Korrektursignal auf der Grundlage des Identifikationsergebnisses, das durch die Identifikationseinheit 13a nach dem Ende des Identifikationsbetriebs berechnet wurde, und gibt das Korrektursignal an die Antriebssteuereinheit 15 aus. Die Antriebssteuereinheit 15 erzeugt auf der Grundlage des Bearbeitungspfads, der Referenz-Spindeldrehgeschwindigkeit und der Referenz-Vorschubgeschwindigkeit für den Bearbeitungspfad sowie des Korrektursignals ein Steuersignal und gibt das Steuersignal an die Werkzeugmaschine 2 aus.In step S28, the numerical controller 1a corrects the operation of the machine tool 2 based on the identification result. Specifically, like the correction unit 11 according to the first embodiment, the correction unit 11 generates a correction signal based on the identification result calculated by the identification unit 13a after the end of the identification operation, and outputs the correction signal to the drive control unit 15 . The drive control unit 15 generates a control signal based on the machining path, the reference spindle rotational speed and the reference feedrate for the machining path, and the correction signal, and outputs the control signal to the machine tool 2 .

Die numerische Steuervorrichtung 1a führt die Reihe von Prozessen von Schritt S21 bis Schritt S27 während der Bearbeitung wiederholt aus. Das heißt, wenn einer oder mehrere der Identifikationszielparameter, nämlich die Parameter, die als zu identifizierende Ziele festgelegt sind, unidentifiziert bleiben, nachdem die Identifikation unter Verwendung der Identifikationsdaten für die Zeitspanne, die dem Identifikationsbetriebsbefehl entspricht, durchgeführt wurde, erzeugt die Identifikationseinheit 13a ein Identifikationsbetriebsmodifikationssignal, das eine Anweisung zum Ändern des Identifikationsbetriebs angibt, und gibt das Identifikationsbetriebsmodifikationssignal an die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14a aus. Dann ändert die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14a den Identifikationsbefehl, nachdem sie das Identifikationsbetriebsmodifikationssignal empfangen hat. Die Datenerfassungseinheit 16 synchronisiert das auf der Grundlage des geänderten Identifikationsbetriebsbefehls erzeugte Steuersignal mit dem Betriebszustandssignal, das den Betriebszustand der auf der Grundlage des Steuersignals betriebenen Werkzeugmaschine 2 angibt. Die Datenerfassungseinheit 16 gibt dann die so synchronisierten Signale als Identifikationsdaten an die Vibrationsbestimmungseinheit 12 und die Identifikationseinheit 13a aus. Diese Betriebe werden danach so lange wiederholt, bis die Identifikation aller Parameter, die als zu identifizierende Ziele festgelegt sind, abgeschlossen ist. Infolgedessen können alle charakteristischen Dynamikparameter und charakteristischen Bearbeitungsparameter, die als die zu identifizierenden Ziele festgelegt sind, identifiziert werden. Darüber hinaus kann die Verarbeitung von Schritt S28 unter Verwendung des Identifikationsergebnisses den Bearbeitungszustand verbessern. Es ist anzumerken, dass die oben beschriebene Prozedur für das Modifizieren des Identifikationsbetriebsbefehls nach Abschluss eines Identifikationsbetriebs gilt. Alternativ kann eine Prozedur zum Modifizieren des Identifikationsbetriebs in der Mitte des Identifikationsbetriebs verwendet werden.The numerical controller 1a repeatedly executes the series of processes from step S21 to step S27 during machining. That is, when one or more of the identification target parameters, namely, the parameters set as targets to be identified, remain unidentified after identification has been performed using the identification data for the period corresponding to the identification operation command, the identification unit 13a generates an identification operation modification signal , which indicates an instruction for changing the identification mode, and outputs the identification mode modification signal to the identification mode generation unit 14a. Then, the identification operation generating unit 14a changes the identification command after receiving the identification operation modification signal. The data acquisition unit 16 synchronizes the control signal generated based on the changed identification operation command with the operation state signal indicating the operation state of the machine tool 2 operated based on the control signal. The data acquisition unit 16 then outputs the signals thus synchronized as identification data to the vibration determination unit 12 and the identification unit 13a. These operations are repeated thereafter until identification of all parameters set as targets to be identified is completed. As a result, all the characteristic dynamics parameters and characteristic machining parameters set as the targets to be identified can be identified. In addition, the processing of step S28 using the identification result can improve the processing state. It should be noted that the above described The same procedure applies to modifying the identification operation command after completion of an identification operation. Alternatively, a procedure for modifying the identification operation can be used in the middle of the identification operation.

Wie oben beschrieben, modifiziert die numerische Steuervorrichtung 1a gemäß der zweiten Ausführungsform den Identifikationsbetrieb, wenn einer oder mehrere der vorbestimmten Identifikationszielparameter unidentifiziert bleiben, und führt den Identifikationsbetrieb erneut durch. Die numerische Steuervorrichtung 1a gemäß der zweiten Ausführungsform kann daher den Effekt erzielen, dass selbst dann, wenn ein Parameter vorhanden ist, der in dem anfänglichen Befehlsmuster für den Identifikationsbetrieb nicht identifiziert werden kann, der Identifikationsbetrieb modifiziert werden kann, um eine Rattervibration zu verursachen, sodass alle im Voraus spezifizierten Identifikationszielparameter identifiziert werden können.As described above, the numerical control device 1a according to the second embodiment modifies the identification operation when one or more of the predetermined identification target parameters remain unidentified, and performs the identification operation again. The numerical control device 1a according to the second embodiment can therefore achieve the effect that even if there is a parameter that cannot be identified in the initial command pattern for the identification operation, the identification operation can be modified to cause chatter vibration so that all identification target parameters specified in advance can be identified.

Dritte AusführungsformThird embodiment

15 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer numerischen Steuervorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In der zweiten Ausführungsform wird ein Identifikationsbetrieb so lange wiederholt, bis die Identifikation aller im Voraus intern definierten Identifikationszielparameter abgeschlossen ist. Die vorliegende dritte Ausführungsform beschreibt ein Beispiel, bei dem ein Identifikationszielparameter von außen festgelegt sein kann. Komponenten, die dieselben Funktionen wie die der zweiten Ausführungsform aufweisen, werden nachfolgend mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet und redundante Beschreibungen werden weggelassen. Die folgende Beschreibung konzentriert sich hauptsächlich darauf, wie sich die dritte Ausführungsform von der zweiten Ausführungsform unterscheidet. 15 14 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of a numerical control device according to the third embodiment of the present invention. In the second embodiment, an identification operation is repeated until identification of all identification target parameters defined internally in advance is completed. The present third embodiment describes an example in which an identification target parameter can be set from the outside. Components that have the same functions as those of the second embodiment are hereinafter denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted. The following description mainly focuses on how the third embodiment differs from the second embodiment.

Wie in 15 veranschaulicht, beinhaltet die numerische Steuervorrichtung 1b gemäß der dritten Ausführungsform zusätzlich zu den Komponenten der numerischen Steuervorrichtung 1a gemäß der zweiten Ausführungsform eine Eingabeeinheit 17. Die Eingabeeinheit 17 ist in der Lage, die Eingabe eines Identifikationszielparameters von außen zu empfangen. Die Eingabeeinheit 17 ist beispielsweise in der Lage, eine Eingabe von mindestens einem von den charakteristischen Dynamikparametern und den charakteristischen Bearbeitungsparametern als einen Identifikationszielparameter von einer externen Vorrichtung einem Bediener oder dergleichen zu empfangen. Bei der Eingabeeinheit 17 kann es sich um eine Kommunikationsschaltung handeln, die mit einer externen Vorrichtung, einer Schnittstellenschaltung eines externen Mediums, das Daten aus dem externen Medium liest, oder einem Eingabemittel, wie zum Beispiel einer Tastatur oder einer Maus, kommuniziert. In einem Fall, bei dem die Eingabeeinheit 17 eine Eingabe von einem Bediener empfängt, wird auch ein Anzeigemittel, wie zum Beispiel eine Anzeige oder ein Monitor, als die Eingabeeinheit 17 verwendet. Ein Identifikationszielparameter kann als ein numerisches Steuerprogramm in die Eingabeeinheit 17 eingegeben werden oder er kann von einem Bediener interaktiv in die Eingabeeinheit 17 eingegeben werden. Darüber hinaus kann die Eingabeeinheit 17 eine Eingabe eines Identifikationszielparameters in der Form einer interaktiven Programmierung empfangen. Die Eingabeeinheit 17 gibt den empfangenen Identifikationszielparameter an die Identifikationseinheit 13a aus. Ein Identifikationszielparameter ist von einem Bediener oder von außen spezifiziert, zum Beispiel in den folgenden möglichen zwei Fällen. Der erste Fall besteht darin, dass „jemand einen Parameter aus der Identifikation ausschließen möchte, der bereits durch ein anderes Mittel oder dergleichen identifiziert wurde“. Der zweite Fall besteht darin, dass „jemand die für die Identifikation erforderliche Zeit durch das Identifizieren von nur Identifikationszielen mit hoher Priorität reduzieren möchte“. Bezüglich des ersten Falls weisen die identifizierten Parameter beispielsweise Werte auf, die durch eine vergangene Identifikation erhalten wurden, und diese Werte werden im Voraus eingegeben und in einer Menüliste angezeigt, sodass die unidentifizierten Parameter leicht von den identifizierten Parametern unterschieden werden können. Bezüglich des zweiten Falls kann ein Identifikationszielparameter zum Beispiel mit einem Kontrollkästchen ausgewählt werden, und ein Anzeigefenster zeigt die erwartete Identifikationszeit an, die sich jedes Mal ändert, wenn ein Kontrollkästchen aktiviert wird. Durch die Bereitstellung des Kontrollkästchens und des Anzeigefensters kann der Bediener die größtmögliche Anzahl von Parametern in dem Ausmaß auswählen, dass die Identifikationszeit für diese ausgewählten Parameter innerhalb der zulässigen Identifikationszeit liegt. Die Form der interaktiven Programmierung ist nicht auf diese Beispiele beschränkt und ein beliebiges Verfahren kann verwendet werden. Das Anzeigen der Informationen, die der Bediener bei der Auswahl der Parameter berücksichtigt, wie oben erörtert, ermöglicht dem Bediener eine einfache Auswahl der Identifikationszielparameter.As in 15 1, the numerical control device 1b according to the third embodiment includes an input unit 17 in addition to the components of the numerical control device 1a according to the second embodiment. The input unit 17 is capable of receiving the input of an identification target parameter from the outside. For example, the input unit 17 is capable of receiving an input of at least one of the dynamics characteristic parameter and the machining characteristic parameter as an identification target parameter from an external device, an operator or the like. The input unit 17 may be a communication circuit that communicates with an external device, an interface circuit of an external medium that reads data from the external medium, or an input means such as a keyboard or a mouse. In a case where the input unit 17 receives an input from an operator, a display means such as a display or a monitor is also used as the input unit 17 . An identification target parameter may be input to the input unit 17 as a numerical control program, or it may be input to the input unit 17 interactively by an operator. In addition, the input unit 17 can receive an input of an identification target parameter in the form of interactive programming. The input unit 17 outputs the received identification target parameter to the identification unit 13a. An identification target parameter is specified by an operator or from the outside, for example, in the following possible two cases. The first case is that "someone wishes to exclude from identification a parameter that has already been identified by some other means or the like". The second case is that "someone wants to reduce the time required for identification by identifying only high priority identification targets". Regarding the first case, the identified parameters have, for example, values obtained through a past identification, and these values are entered in advance and displayed in a menu list so that the unidentified parameters can be easily distinguished from the identified parameters. Regarding the second case, an identification target parameter can be selected with a check box, for example, and a display window displays the expected identification time, which changes each time a check box is activated. The provision of the check box and display window allows the operator to select as many parameters as possible to the extent that the identification time for those selected parameters is within the allowable identification time. The form of the interactive programming is not limited to these examples, and any method can be used. Displaying the information that the operator considers when selecting the parameters, as discussed above, allows the operator to easily select the identification target parameters.

Die Identifikationseinheit 13a verwendet die von der Eingabeeinheit 17 eingegebenen Identifikationszielparameter anstelle von voreingestellten Identifikationszielparametern, um den gleichen Betrieb wie denjenigen durchzuführen, der durch die Identifikationseinheit 13a gemäß der zweiten Ausführungsform durchgeführt wird. Es ist anzumerken, dass die Identifikationseinheit 13a in der Lage sein kann, sowohl den Betrieb unter Verwendung voreingestellter Identifikationszielparameter als auch den Betrieb unter Verwendung der von der Eingabeeinheit 17 eingegebenen Identifikationszielparameter auszuführen. Die Identifikationseinheit 13a gibt das Ergebnis der Identifikationsverarbeitung an die Korrektureinheit 11 aus. Der Betrieb der Korrektureinheit 11 ähnelt demjenigen gemäß der ersten Ausführungsform. Es ist anzumerken, dass in dem Fall, bei dem ein Identifikationszielparameter durch ein numerisches Steuerprogramm spezifiziert ist, der Betrieb der Korrektureinheit 11 wie folgt abläuft. Numerische Steuerprogramme beschreiben im Allgemeinen Informationen, wie zum Beispiel Bearbeitungspfade, Spindeldrehgeschwindigkeiten, Vorschubgeschwindigkeiten und Werkzeugnummern. In einem Fall, bei dem der Bediener einen Identifikationszielparameter aus einem numerischen Steuerprogramm spezifiziert, werden ein Bearbeitungspfad für den Identifikationsbetrieb und ein Identifikationszielparameter im numerischen Steuerprogramm spezifiziert. Wenn die Identifikationseinheit 13a die Identifikation abgeschlossen hat, erzeugt die Korrektureinheit 11 beispielsweise weiterhin Korrektursignale, um die Vibrationsamplitude der Werkzeugschneidkante kleiner oder gleich einem spezifizierten Wert zu machen, und zwar bis zu dem Zeitpunkt, an dem die Werkzeugnummer geändert wird, oder bis zu dem Zeitpunkt, an dem ein Bearbeitungspfad mit einem anderen festgelegten Identifikationsbetrieb bearbeitet wird. Mit Ausnahme der oben beschriebenen Unterschiede entspricht der Betrieb der numerische Steuervorrichtung 1b gemäß der dritten Ausführungsform demjenigen der numerischen Steuervorrichtung 1a gemäß der zweiten Ausführungsform.The identification unit 13a uses the identification target parameters inputted from the input unit 17 instead of preset identification target parameters to perform the same operation as that performed by the identification unit 13a according to the second embodiment. It should be noted that the identification unit 13a may be able to operate using both preset identification target parameters as well as the operation using the identification target parameters input from the input unit 17 . The identification unit 13a outputs the result of the identification processing to the correction unit 11 . The operation of the correction unit 11 is similar to that according to the first embodiment. Note that in the case where an identification target parameter is specified by a numerical control program, the operation of the correcting unit 11 is as follows. Numerical control programs generally describe information such as machining paths, spindle speeds, feedrates, and tool numbers. In a case where the operator specifies an identification target parameter from a numerical control program, a machining path for the identification operation and an identification target parameter are specified in the numerical control program. For example, when the identification unit 13a completes the identification, the correction unit 11 continues to generate correction signals to make the vibration amplitude of the tool cutting edge less than or equal to a specified value until the time the tool number is changed or until the time , on which a machining path is being machined with another specified identification mode. Except for the differences described above, the operation of the numerical control device 1b according to the third embodiment is the same as that of the numerical control device 1a according to the second embodiment.

Wie oben beschrieben, modifiziert die numerische Steuervorrichtung 1b gemäß der dritten Ausführungsform den Identifikationsbetrieb in einem Fall, bei dem einer oder mehrere der Identifikationszielparameter, die durch eine Eingabe von außen festgelegt wurden, unidentifiziert bleiben, und führt den Identifikationsbetrieb erneut durch. Daher können ähnliche Effekte wie diejenigen der zweiten Ausführungsform erzielt werden und können die Identifikationszielparameter gemäß dem Wunsch des Bedieners oder dergleichen geändert werden.As described above, the numerical control device 1b according to the third embodiment modifies the identification operation in a case where one or more of the identification target parameters set by an external input remains unidentified, and performs the identification operation again. Therefore, effects similar to those of the second embodiment can be obtained, and the identification target parameters can be changed according to the operator's desire or the like.

Vierte AusführungsformFourth embodiment

16 ist ein Blockdiagramm, das eine beispielhafte Konfiguration einer numerischen Steuervorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. In der dritten Ausführungsform wurde die Konfiguration beschrieben, bei der ein Identifikationszielparameter von außen festgelegt werden kann. Die vorliegende vierte Ausführungsform beschreibt eine Konfiguration, bei der ein Befehlsmuster für den Identifikationsbetrieb auch durch eine Eingabe von außen festgelegt werden kann. Komponenten, die dieselben Funktionen wie die der dritten Ausführungsform aufweisen, werden nachfolgend mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet und redundante Beschreibungen werden weggelassen. Die folgende Beschreibung konzentriert sich hauptsächlich darauf, wie sich die vierte Ausführungsform von der dritten Ausführungsform unterscheidet. 16 14 is a block diagram illustrating an exemplary configuration of a numerical control device according to the fourth embodiment of the present invention. In the third embodiment, the configuration in which an identification target parameter can be set from the outside has been described. The present fourth embodiment describes a configuration in which a command pattern for the identification operation can also be set by an input from the outside. Components that have the same functions as those of the third embodiment are hereinafter denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted. The following description mainly focuses on how the fourth embodiment differs from the third embodiment.

Wie in 16 veranschaulicht, ist die numerische Steuervorrichtung 1c die gleiche wie die numerische Steuervorrichtung 1b gemäß der dritten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass eine Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14b und eine Eingabeeinheit 17a anstelle der Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14a und der Eingabeeinheit 17 bereitgestellt sind.As in 16 1, the numerical control device 1c is the same as the numerical control device 1b according to the third embodiment except that an identification operation generation unit 14b and an input unit 17a are provided instead of the identification operation generation unit 14a and the input unit 17.

Wie die Eingabeeinheit 17 gemäß der dritten Ausführungsform ist die Eingabeeinheit 17a in der Lage, einen Identifikationszielparameter von außen zu empfangen, und gibt den empfangenen Identifikationszielparameter an die Identifikationseinheit 13a aus. Darüber hinaus ist die Eingabeeinheit 17a in der Lage, von außen eine Eingabe von Befehlsmusterinformationen zum Bestimmen eines Befehlsmusters für den Identifikationsbetrieb zu empfangen. Die Eingabeeinheit 17a gibt die empfangenen Befehlsmusterinformationen an die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14b aus. Bei den Befehlsmusterinformationen handelt es sich zum Beispiel um Informationen, welche die Spindeldrehgeschwindigkeiten S0 und S1, die Vorschubgeschwindigkeiten F0 und F1 und die Zeitkonstanten T1 und T2 in den 2 bis 4 darstellen. Das heißt, bei den Befehlsmusterinformationen handelt es sich um Informationen, welche die Wellenformen der Spindeldrehgeschwindigkeit und der Vorschubgeschwindigkeit relativ zu der Zeit angibt, wenn die Spindeldrehgeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit durch den Identifikationsbetriebsbefehl geändert werden. Die Befehlsmusterinformationen werden in die Eingabeeinheit 17a eingegeben, zum Beispiel als ein numerisches Steuerprogramm oder interaktiv. Alternativ können die Befehlsmusterinformationen auch in der Form einer interaktiven Programmierung eingegeben werden. Die Befehlsmusterinformationen können zusätzlich die in den 2 bis 4 veranschaulichten Wellenformen oder Informationen, die Wellenformen angeben, beinhalten, sodass die Wellenformen auch von außen festgelegt werden können.Like the input unit 17 according to the third embodiment, the input unit 17a is capable of receiving an identification target parameter from the outside, and outputs the received identification target parameter to the identification unit 13a. In addition, the input unit 17a is capable of receiving an input of command pattern information for designating a command pattern for the identification operation from the outside. The input unit 17a outputs the received command pattern information to the identification operation generation unit 14b. The command pattern information is, for example, information showing the spindle rotation speeds S0 and S1, the feed speeds F0 and F1, and the time constants T1 and T2 in the 2 until 4 represent. That is, the command pattern information is information indicating the waveforms of the spindle rotation speed and the feedrate relative to the time when the spindle rotation speed and the feedrate are changed by the identification operation command. The command pattern information is entered into the input unit 17a, for example, as a numerical control program or interactively. Alternatively, the command pattern information can be entered in the form of interactive programming. The command pattern information can additionally in the 2 until 4 illustrated waveforms or information specifying waveforms, so that the waveforms can also be specified from the outside.

Ähnlich wie die Eingabeeinheit 17 kann es sich bei der Eingabeeinheit 17a um eine Kommunikationsschaltung handeln, die mit einer externen Vorrichtung, einer Schnittstellenschaltung eines externen Mediums, das Daten aus dem externen Medium liest, oder einem Eingabemittel, wie zum Beispiel einer Tastatur oder einer Maus, kommuniziert. In einem Fall, bei dem die Eingabeeinheit 17a eine Eingabe von einem Bediener empfängt, wird auch ein Anzeigemittel, wie zum Beispiel eine Anzeige oder ein Monitor, als die Eingabeeinheit 17a verwendet. Ein Identifikationszielparameter und Befehlsmusterinformationen können von einer externen Vorrichtung in der Form eines numerischen Steuerprogramms in die Eingabeeinheit 17a eingegeben werden oder sie können von einem Bediener interaktiv in die Eingabeeinheit 17a eingegeben werden. Darüber hinaus kann die Eingabeeinheit 17a ein Programm in der Form einer interaktiven Programmierung erstellen und können ein Identifikationszielparameter und Befehlsmusterinformationen durch das Programm festgelegt werden. Die Eingabeeinheit 17a gibt die empfangenen Identifikationszielparameter an die Identifikationseinheit 13a aus und gibt die empfangenen Befehlsmusterinformationen an die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14b aus. Der Betrieb der Identifikationseinheit 13a und der Korrektureinheit 11 ähneln demjenigen in der dritten Ausführungsform.Similar to the input unit 17, the input unit 17a may be a communication circuit connected to an external device, an interface circuit of an external medium that reads data from the external medium, or an input means such as a keyboard or a mouse. communicates. In a case where the input unit 17a receives an input from an operator also uses a display means such as a display or a monitor as the input unit 17a. An identification target parameter and command pattern information can be input to the input unit 17a from an external device in the form of a numerical control program, or they can be input to the input unit 17a interactively by an operator. In addition, the input unit 17a can create a program in the form of interactive programming, and an identification target parameter and command pattern information can be set by the program. The input unit 17a outputs the received identification target parameters to the identification unit 13a, and outputs the received command pattern information to the identification operation generation unit 14b. The operations of the identification unit 13a and the correction unit 11 are similar to those in the third embodiment.

Die Eingabeeinheit 17a empfängt Befehlsmusterinformationen zur Identifikation und die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14b erzeugt ein Befehlsmuster für den Identifikationsbetrieb auf der Grundlage der empfangenen Befehlsmusterinformationen für den Identifikationsbetrieb und gibt den Identifikationsbetriebsbefehl an die Antriebssteuereinheit 15 aus. Darüber hinaus modifiziert die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14b das Befehlsmuster für den Identifikationsbetrieb auf der Grundlage des Identifikationsbetriebsmodifikationssignals, das von der Identifikationseinheit 13a ausgegeben wird, wie die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit 14a gemäß der zweiten Ausführungsform. Mit Ausnahme der oben beschriebenen Unterschiede entspricht der Betrieb der numerische Steuervorrichtung 1c gemäß der vorliegenden Ausführungsform demjenigen der numerischen Steuervorrichtung 1b gemäß der dritten Ausführungsform.The input unit 17 a receives command pattern information for identification, and the identification operation generation unit 14 b generates an identification operation command pattern based on the received identification operation command pattern information and outputs the identification operation command to the drive control unit 15 . Moreover, the identification operation generation unit 14b modifies the command pattern for the identification operation based on the identification operation modification signal output from the identification unit 13a like the identification operation generation unit 14a according to the second embodiment. Except for the differences described above, the operation of the numerical control device 1c according to the present embodiment is the same as that of the numerical control device 1b according to the third embodiment.

Wie oben beschrieben, ermöglicht die numerische Steuervorrichtung 1c gemäß der vierten Ausführungsform das Festlegen eines Befehlsmusters für den Identifikationsbetrieb durch eine Eingabe von außen, zusätzlich zu einem Identifikationszielparameter, wie in der dritten Ausführungsform beschrieben. Die numerische Steuervorrichtung 1c gemäß der vierten Ausführungsform kann daher den Effekt des Berechnens eines Identifikationsergebnisses vorzugsweise für eine Kombination aus Parametern, die durch eine Eingabe von außen spezifiziert sind, erzielen.As described above, the numerical control device 1c according to the fourth embodiment enables a command pattern for the identification operation to be set by an input from the outside, in addition to an identification target parameter as described in the third embodiment. Therefore, the numerical controller 1c according to the fourth embodiment can obtain the effect of calculating an identification result preferentially for a combination of parameters specified by an input from the outside.

Die in den oben erwähnten Ausführungsformen beschriebenen Konfigurationen geben Beispiele für den Inhalt der vorliegenden Erfindung an. Die Konfigurationen können mit einer anderen hinreichend bekannten Technik kombiniert werden und einige der Konfigurationen können in einem Umfang, der nicht vom Kern der vorliegenden Erfindung abweicht, weggelassen oder verändert werden.The configurations described in the above-mentioned embodiments give examples of the content of the present invention. The configurations can be combined with another well-known technique, and some of the configurations can be omitted or changed within a range that does not depart from the gist of the present invention.

BezugszeichenlisteReference List

1, 1a, 1b, 1c1, 1a, 1b, 1c
numerische Steuervorrichtung;numerical control device;
22
Werkzeugmaschine;machine tool;
1111
Korrektureinheit;correction unit;
1212
Vibrationsbestimmungseinheit;vibration determination unit;
1313
Identifikationseinheit;identification unit;
1414
Identifikationsbetriebserzeugungseinheit;identification operation generation unit;
1515
Antriebssteuereinheit;drive control unit;
1616
Datenerfassungseinheit;data acquisition unit;
17, 17a17, 17a
Eingabeeinheit.input unit.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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  • JP 2017094463 [0006]JP 2017094463 [0006]

Claims (8)

Numerische Steuervorrichtung zum Steuern des Betriebs einer Werkzeugmaschine, die eine Spindel und eine Vorschubwelle beinhaltet, wobei die Werkzeugmaschine ein Werkstück mit einem Werkzeug bearbeitet, wobei die numerische Steuervorrichtung Folgendes umfasst: eine Identifikationsbetriebserzeugungseinheit zum Erzeugen eines Identifikationsbetriebsbefehls zum unabhängigen und kontinuierlichen Ändern einer Drehgeschwindigkeit der Spindel und einer Vorschubgeschwindigkeit; eine Datenerfassungseinheit zum Synchronisieren eines Steuersignals zum Steuern der Werkzeugmaschine mit einem Betriebszustandssignal und zum Ausgeben der synchronisierten Signale als Identifikationsdaten, wobei das Steuersignal auf der Grundlage des Identifikationsbetriebsbefehls erzeugt wird, wobei das Betriebszustandssignal einen Betriebszustand der Werkzeugmaschine angibt, die auf der Grundlage des Steuersignals betrieben wird; eine Vibrationsbestimmungseinheit zum Bestimmen, auf der Grundlage der Identifikationsdaten, ob ein Vibrationszustand der Werkzeugmaschine eine stabile Bearbeitung, eine Rattervibration oder eine erzwungene Vibration ist; und eine Identifikationseinheit zum Auswählen, auf der Grundlage eines Bestimmungsergebnisses der Vibrationsbestimmungseinheit, eines identifizierbaren charakteristischen Bearbeitungsparameters als einen ausgewählten Parameter aus charakteristischen Bearbeitungsparametern, die Merkmale eines Bearbeitungsphänomens zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück darstellen, und zum Durchführen der Identifikation des ausgewählten Parameters unter Verwendung der Identifikationsdaten.A numerical control device for controlling the operation of a machine tool including a spindle and a feed shaft, the machine tool machining a workpiece with a tool, the numerical control device comprising: an identification operation generation unit for generating an identification operation command for independently and continuously changing a rotating speed of the spindle and a feed speed; a data acquisition unit for synchronizing a control signal for controlling the machine tool with an operation condition signal and for outputting the synchronized signals as identification data, the control signal being generated based on the identification operation command, the operation condition signal indicating an operation condition of the machine tool operated on the basis of the control signal ; a vibration determination unit for determining, based on the identification data, whether a vibration state of the machine tool is stable machining, chatter vibration, or forced vibration; and an identification unit for selecting, based on a determination result of the vibration determination unit, an identifiable characteristic machining parameter as a selected parameter from characteristic machining parameters representing characteristics of a machining phenomenon between the tool and the workpiece, and performing identification of the selected parameter using the identification data. Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Identifikationseinheit auf der Grundlage des Bestimmungsergebnisses der Vibrationsbestimmungseinheit ferner einen identifizierbaren charakteristischen Dynamikparameter als den ausgewählten Parameter aus charakteristischen Dynamikparametern auswählt, die Merkmale der Vibration der Werkzeugmaschine darstellen.Numerical control device according to claim 1 wherein, based on the determination result of the vibration determination unit, the identification unit further selects an identifiable characteristic dynamics parameter as the selected parameter from characteristic dynamics parameters representing characteristics of the vibration of the machine tool. Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei wenn einer oder mehrere der Identifikationszielparameter, die Parameter sind, die als zu identifizierende Ziele festgelegt sind, unidentifiziert bleiben, nachdem die Identifikation unter Verwendung der Identifikationsdaten für eine dem Identifikationsbetriebsbefehl entsprechende Zeitspanne durchgeführt wurde, die Identifikationseinheit ein Befehlsänderungssignal erzeugt, das eine Anweisung zum Ändern des Identifikationsbetriebs angibt, und das Befehlsänderungssignal an die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit ausgibt, die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit den Identifikationsbetriebsbefehl nach Empfangen des Befehlsänderungssignals ändert, und die Datenerfassungseinheit das auf der Grundlage des geänderten Identifikationsbetriebsbefehls erzeugte Steuersignal mit einem Betriebszustandssignal synchronisiert, das einen Betriebszustand der auf der Grundlage des Steuersignals betriebenen Werkzeugmaschine angibt, und die synchronisierten Signale als die Identifikationsdaten an die Vibrationsbestimmungseinheit und die Identifikationseinheit ausgibt.Numerical control device according to claim 1 or 2 , wherein if one or more of the identification target parameters, which are parameters set as targets to be identified, remain unidentified after the identification has been performed using the identification data for a period of time corresponding to the identification operation command, the identification unit generates a command change signal instructing to indicating changing the identification operation, and outputs the command change signal to the identification operation generation unit, the identification operation generation unit changes the identification operation command after receiving the command change signal, and the data acquisition unit synchronizes the control signal generated based on the changed identification operation command with an operation state signal indicating an operation state of the operated based on the control signal Indicates machine tool, and the synchronized signals as the identification data outputs to the vibration determination unit and the identification unit. Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 3, umfassend eine Eingabeeinheit, zum Empfangen einer Eingabe der Identifikationszielparameter von außen.Numerical control device according to claim 3 comprising an input unit for receiving an input of the identification target parameters from the outside. Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Eingabeeinheit ferner eine Eingabe von Befehlsmusterinformationen von außen empfängt, wobei es sich bei den Befehlsmusterinformationen um Informationen handelt, die Wellenformen der Drehgeschwindigkeit und der Vorschubgeschwindigkeit in Bezug auf die Zeit angeben, wenn die Drehgeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit durch den Identifikationsbetriebsbefehl geändert werden, und die Identifikationsbetriebserzeugungseinheit den Identifikationsbetriebsbefehl auf der Grundlage der Befehlsmusterinformationen erzeugt.Numerical control device according to claim 4 , wherein the input unit further receives an input of command pattern information from the outside, the command pattern information being information indicating waveforms of the rotating speed and the feed speed with respect to time when the rotating speed and the feed speed are changed by the identification operation command, and the identification operation generation unit generates the identification operation command based on the command pattern information. Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Eingabeeinheit eine Eingabe von außen als ein numerisches Steuerprogramm empfängt.Numerical control device according to claim 4 or 5 , wherein the input unit receives an input from the outside as a numerical control program. Numerische Steuervorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Eingabeeinheit eine Eingabe von außen in einer Form einer interaktiven Programmierung empfängt.Numerical control device according to claim 4 or 5 wherein the input unit receives input from the outside in a form of interactive programming. Numerische Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, umfassend eine Korrektureinheit zum Erzeugen eines Korrektursignals zum Korrigieren des Betriebs der Werkzeugmaschine auf der Grundlage eines Identifikationsergebnisses.Numerical control device according to one of Claims 1 until 7 comprising a correction unit for generating a correction signal for correcting the operation of the machine tool based on an identification result.
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