DE112019007355T5 - NUMERIC CONTROL DEVICE - Google Patents
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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.
Entgegenhaltungslistecitation list
Patentliteraturpatent literature
Patentliteratur 1:
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
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
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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. 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.8th -
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
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
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
Die
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.
Obwohl die
Obwohl die
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
[Formel 1]
fc: Schneidkraft, fd: Störkraft, mt: äquivalente Masse, x: relative Verschiebung des Werkstückendes in Vibrationsrichtung in Bezug auf den Tisch
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.
[Formula 1]
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
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
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]
fc: Schneidkraft, Kc: spezifische Schneidkraft,
Kce: Kantenkraft, a: Axialschneidbetrag des Werkzeugs
h: Werkstückschneiddicke
φ: Drehwinkel des Werkzeugs, t: Zeit
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 : 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
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
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]
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
[Formula 3]
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]
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
[Formula 4]
C: Feed amount per edge
Als ein anderes Beispiel kann eine Schneiddicke auch unter Verwendung der Formel (5) berechnet werden.
[Formel 5]
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]
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
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
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
[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
[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
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]
[Formula 6]
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
[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
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
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
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
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
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
Unter erneuter Bezugnahme auf
Ein Beispiel für den Betrieb der numerischen Steuervorrichtung 1 gemäß der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf
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
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
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
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
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
Als Nächstes wird eine Hardwarekonfiguration der numerischen Steuervorrichtung 1 beschrieben. Jede Einheit der in
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
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
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
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
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]
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
[Formula 7]
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]
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
[Formula 8]
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
Wie in
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
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
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
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
Ein Beispiel für den Betrieb der numerischen Steuervorrichtung 1a gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf
In den Schritten S22 bis S25 werden ähnliche Prozesse wie in den Schritten S12 bis S15 in
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
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
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
Dritte AusführungsformThird embodiment
Wie in
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
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
Wie in
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
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
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
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
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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