JP2000210840A - 機械加工振動判定方法及びその装置 - Google Patents
機械加工振動判定方法及びその装置Info
- Publication number
- JP2000210840A JP2000210840A JP11014790A JP1479099A JP2000210840A JP 2000210840 A JP2000210840 A JP 2000210840A JP 11014790 A JP11014790 A JP 11014790A JP 1479099 A JP1479099 A JP 1479099A JP 2000210840 A JP2000210840 A JP 2000210840A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- workpiece
- acceleration
- frequency
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
- B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
- B23Q17/0952—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining
- B23Q17/0971—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining by measuring mechanical vibrations of parts of the machine
- B23Q17/0976—Detection or control of chatter
Abstract
(57)【要約】
【課題】 被加工物のびびり振動が自励振動か強制振動
かを自動的に判定することができる機械加工振動判定装
置を提供する。 【解決手段】 加速度ピックアップ６が検出した被加工
物４の振動に伴う加速度信号をチャージアンプ７でイン
ピーダンス変換し、アナログ信号処理部１０へ入力す
る。アナログ信号処理部１０は、加速度信号を積分器１
３、１４で２回積分して変位信号を計算するとともに、
加速度信号と変位信号とをＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１１へ
出力する。ＣＰＵ１１は、加速度信号及び変位信号に基
づいて振動数を計算し、この振動数と予め記憶された工
具毎の加振周波数または工作機械からの情報による基準
周波数とによってびびり振動が強制振動か自励振動かを
判定する。
かを自動的に判定することができる機械加工振動判定装
置を提供する。 【解決手段】 加速度ピックアップ６が検出した被加工
物４の振動に伴う加速度信号をチャージアンプ７でイン
ピーダンス変換し、アナログ信号処理部１０へ入力す
る。アナログ信号処理部１０は、加速度信号を積分器１
３、１４で２回積分して変位信号を計算するとともに、
加速度信号と変位信号とをＡ／Ｄ変換してＣＰＵ１１へ
出力する。ＣＰＵ１１は、加速度信号及び変位信号に基
づいて振動数を計算し、この振動数と予め記憶された工
具毎の加振周波数または工作機械からの情報による基準
周波数とによってびびり振動が強制振動か自励振動かを
判定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、機械加工における
被加工物の振動が工具による強制振動か自励振動かを判
定する機械加工振動判定方法及びその装置に関する。
被加工物の振動が工具による強制振動か自励振動かを判
定する機械加工振動判定方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に工作機械における切削加工におい
ては、被加工物又は工具が回転され、工具の刃先が被加
工物に当接しながら被加工物の不要部分を切削してい
る。特に工具を回転させて被加工物を切削するタイプの
工作機械においては、工具の刃先が断続的に被加工物に
当接しながら被加工物を切削するので、被加工物及び工
具に加わる力も断続的となる。このため、被加工物また
は工具にびびり振動が発生することがある。びびり振動
が発生すると、工具の寿命が短くなったり、仕上面にび
びり特有の切削深さの変動が生じたりするのみならず、
びびり振動の振幅が一定レベルを超えると、加工の継続
が危険となる。
ては、被加工物又は工具が回転され、工具の刃先が被加
工物に当接しながら被加工物の不要部分を切削してい
る。特に工具を回転させて被加工物を切削するタイプの
工作機械においては、工具の刃先が断続的に被加工物に
当接しながら被加工物を切削するので、被加工物及び工
具に加わる力も断続的となる。このため、被加工物また
は工具にびびり振動が発生することがある。びびり振動
が発生すると、工具の寿命が短くなったり、仕上面にび
びり特有の切削深さの変動が生じたりするのみならず、
びびり振動の振幅が一定レベルを超えると、加工の継続
が危険となる。
【０００３】さらに被加工物のびびり振動は、工具の加
振力の周波数で被加工物が共振する強制びびりと、加振
力の周波数とは異なる周波数で振動する自励びびりとに
分類される。そして、強制びびりを抑制する処置と、自
励びびりを抑制する処置とは通常正反対の処置となるも
のである。
振力の周波数で被加工物が共振する強制びびりと、加振
力の周波数とは異なる周波数で振動する自励びびりとに
分類される。そして、強制びびりを抑制する処置と、自
励びびりを抑制する処置とは通常正反対の処置となるも
のである。
【０００４】例えば強制びびりに対する処置としては、
工作機械の主軸回転速度を１０〜２０％ダウンさせた
り、送り速度を１０〜２０％アップさせて対応する。ま
た自励びびりに対する処置としては、工作機械の主軸回
転速度を１０〜２０％アップさせたり、送り速度を１０
〜２０％ダウンさせて対応する。
工作機械の主軸回転速度を１０〜２０％ダウンさせた
り、送り速度を１０〜２０％アップさせて対応する。ま
た自励びびりに対する処置としては、工作機械の主軸回
転速度を１０〜２０％アップさせたり、送り速度を１０
〜２０％ダウンさせて対応する。
【０００５】以下、びびり振動を生じる工作機械とし
て、フライス装置を例に説明する。一般にフライス装置
は、フライスをヘッドに取付け、このフライスを回転さ
せながら被加工物の面を加工するものである。
て、フライス装置を例に説明する。一般にフライス装置
は、フライスをヘッドに取付け、このフライスを回転さ
せながら被加工物の面を加工するものである。
【０００６】まずオペレータは、治具によって被加工物
をテーブルに固定し、次に、オペレータはフライス装置
のＮＣ操作ペンダントを操作して、主軸回転速度、送り
速度等を設定した後にフライス加工をスタートさせる。
をテーブルに固定し、次に、オペレータはフライス装置
のＮＣ操作ペンダントを操作して、主軸回転速度、送り
速度等を設定した後にフライス加工をスタートさせる。
【０００７】このフライス加工中においては、被加工物
はヘッドの回転、装置の移動及び治具等の振動によって
常に振動しており、主軸回転速度、送り速度等の調整が
最適な値に調整されない場合は、ひどいびびりが生じ
る。
はヘッドの回転、装置の移動及び治具等の振動によって
常に振動しており、主軸回転速度、送り速度等の調整が
最適な値に調整されない場合は、ひどいびびりが生じ
る。
【０００８】このため、オペレータは、被加工物の加工
面を観察しながら、この面におけるびびり振動障害を極
力小さくするように、ＮＣ操作ペンダントに設けられた
主軸オーバライドボタン、送りオーバライドボタン等を
経験値に基づいて操作し、予め設定した主軸回転速度及
び送り速度をびびり振動の状況に応じて変更していた。
面を観察しながら、この面におけるびびり振動障害を極
力小さくするように、ＮＣ操作ペンダントに設けられた
主軸オーバライドボタン、送りオーバライドボタン等を
経験値に基づいて操作し、予め設定した主軸回転速度及
び送り速度をびびり振動の状況に応じて変更していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
フライス装置等で被加工物を加工する場合は、オペレー
タが加工面の状況を常に観察しながらＮＣ操作ペンダン
トの主軸オーバライドボタン、送りオーバライドボタン
等を調整して加工面が最適な仕上がりになるように、び
びり振動の状況に応じて最適なヘッドの回転速度、送り
速度等を維持させなければならないので、加工中はオペ
レータを拘束してしまうという問題点があった。
フライス装置等で被加工物を加工する場合は、オペレー
タが加工面の状況を常に観察しながらＮＣ操作ペンダン
トの主軸オーバライドボタン、送りオーバライドボタン
等を調整して加工面が最適な仕上がりになるように、び
びり振動の状況に応じて最適なヘッドの回転速度、送り
速度等を維持させなければならないので、加工中はオペ
レータを拘束してしまうという問題点があった。
【００１０】また、従来の機械加工においては、オペレ
ータの経験に基づいてびびり振動に対する処置を行って
いたので、びびり振動の種類が強制振動か自励振動かの
判断ができない場合があり、例えば強制振動に対する処
置を行っても、振幅が低下しない場合には、自励振動に
対する処置を行う等の試行錯誤を行う場合があった。
ータの経験に基づいてびびり振動に対する処置を行って
いたので、びびり振動の種類が強制振動か自励振動かの
判断ができない場合があり、例えば強制振動に対する処
置を行っても、振幅が低下しない場合には、自励振動に
対する処置を行う等の試行錯誤を行う場合があった。
【００１１】このため、最適なびびり振動に対する処置
が完了するまでに時間を要したり、また最初の処置動作
が不適切であると、かえってびびり振動を増幅させると
いう問題点があった。また、経験的な調整値というのは
オペレータによっても相違するので、被加工物の加工面
における仕上がりも相違し、製品毎の仕上がりにばらつ
きが生じるという問題点があった。
が完了するまでに時間を要したり、また最初の処置動作
が不適切であると、かえってびびり振動を増幅させると
いう問題点があった。また、経験的な調整値というのは
オペレータによっても相違するので、被加工物の加工面
における仕上がりも相違し、製品毎の仕上がりにばらつ
きが生じるという問題点があった。
【００１２】以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、機
械加工における被加工物の振動が強制振動か自励振動か
を自動的に判定することができる機械加工振動判定方法
及びその装置を提供することである。
械加工における被加工物の振動が強制振動か自励振動か
を自動的に判定することができる機械加工振動判定方法
及びその装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、工作機械により加工される被加工物の振動
の種類を判定する機械加工振動判定方法であって、被加
工物に加わる加速度を検出する加速度検出工程と、前記
検出された加速度に基づいて被加工物の変位を計算する
変位計算工程と、前記加速度及び前記変位に基づいて被
加工物の振動数を計算する振動数計算工程と、該振動数
に基づいて被加工物の振動が自励振動か強制振動かを判
定する判定工程と、を備えたことを要旨とする機械加工
振動判定方法である。
に本発明は、工作機械により加工される被加工物の振動
の種類を判定する機械加工振動判定方法であって、被加
工物に加わる加速度を検出する加速度検出工程と、前記
検出された加速度に基づいて被加工物の変位を計算する
変位計算工程と、前記加速度及び前記変位に基づいて被
加工物の振動数を計算する振動数計算工程と、該振動数
に基づいて被加工物の振動が自励振動か強制振動かを判
定する判定工程と、を備えたことを要旨とする機械加工
振動判定方法である。
【００１４】また本発明においては、前記変位計算工程
は、前記加速度を２回積分して得ることができる。また
本発明においては、前記判定工程は、予め記憶された工
具毎の加振周波数または前記工作機械からの情報による
基準周波数と前記被加工物の振動数とによって前記判定
を行うことができる。
は、前記加速度を２回積分して得ることができる。また
本発明においては、前記判定工程は、予め記憶された工
具毎の加振周波数または前記工作機械からの情報による
基準周波数と前記被加工物の振動数とによって前記判定
を行うことができる。
【００１５】また上記目的を達成するために本発明は、
工作機械により加工される被加工物の振動を判定する機
械加工振動判定装置であって、被加工物に加わる加速度
を示す加速度信号を入力する加速度信号入力手段と、前
記入力された加速度信号に基づいて被加工物の変位信号
を計算する変位信号計算手段と、前記加速度信号及び前
記変位信号に基づいて被加工物の振動数を計算する振動
数計算手段と、該振動数に基づいて被加工物の振動が自
励振動か強制振動かを判定する判定手段と、を備えたこ
とを要旨とする機械加工振動判定装置である。
工作機械により加工される被加工物の振動を判定する機
械加工振動判定装置であって、被加工物に加わる加速度
を示す加速度信号を入力する加速度信号入力手段と、前
記入力された加速度信号に基づいて被加工物の変位信号
を計算する変位信号計算手段と、前記加速度信号及び前
記変位信号に基づいて被加工物の振動数を計算する振動
数計算手段と、該振動数に基づいて被加工物の振動が自
励振動か強制振動かを判定する判定手段と、を備えたこ
とを要旨とする機械加工振動判定装置である。
【００１６】また本発明においては、前記変位信号計算
手段は、前記加速度信号を積分して速度信号を得る第１
の積分器と、前記速度信号を積分して変位信号を得る第
２の積分器と、を備えることができる。また本発明にお
いては、前記判定手段は、予め記憶された工具毎の加振
周波数または前記工作機械からの情報による基準周波数
と前記被加工物の振動数とによって前記判定を行うこと
ができる。
手段は、前記加速度信号を積分して速度信号を得る第１
の積分器と、前記速度信号を積分して変位信号を得る第
２の積分器と、を備えることができる。また本発明にお
いては、前記判定手段は、予め記憶された工具毎の加振
周波数または前記工作機械からの情報による基準周波数
と前記被加工物の振動数とによって前記判定を行うこと
ができる。
【００１７】
【作用】ここで、本発明が利用する被加工物の振動周波
数Ｚの計算方法について説明する。一般に、振動計測に
用いられる加速度ピックアップは、加速度に比例した電
気信号が得られるものである。加速度の単位ｇは、重力
の加速度（９．８ｍ／Ｓ2）をもって１としたものであ
る。
数Ｚの計算方法について説明する。一般に、振動計測に
用いられる加速度ピックアップは、加速度に比例した電
気信号が得られるものである。加速度の単位ｇは、重力
の加速度（９．８ｍ／Ｓ2）をもって１としたものであ
る。
【００１８】この加速度ピックアップが周波数ｚ（Ｈ
ｚ）、片振幅ｘM （μｍ）の正弦波状振動（単振動）を
検出するものとすれば、振動による変位ｘ、速度ｖ、加
速度αはそれぞれ、
ｚ）、片振幅ｘM （μｍ）の正弦波状振動（単振動）を
検出するものとすれば、振動による変位ｘ、速度ｖ、加
速度αはそれぞれ、
【数１】 ｘ＝ｘM sin（２πｚｔ） …（１） ｖ＝（２πｚ）ｘM cos（２πｚｔ） …（２） α＝−（２πｚ）2 ｘM sin（２πｚｔ） …（３） となる。
【００１９】ここで、最大加速度αM 〔ｇ〕は、
【数２】αM ＝（２πｚ）2 ｘM ／（９．８×１０6 ） ＝４．０３×１０-6ｚ2 ｘM …（４） 式（４）となる。
【００２０】従って、片振幅ｘM （μｍ）は、周波数ｚ
（Ｈｚ）と最大加速度αM 〔ｇ〕とを用いて、
（Ｈｚ）と最大加速度αM 〔ｇ〕とを用いて、
【数３】 ｘM ＝αM ×１０6 ／（ｚ2 ×４．０３） …（５） 式（５）と表すことができる。
【００２１】式（５）より周波数ｚは、
【数４】 ｚ＝√｛αM ×１０6 ／（４．０３×ｘM ）｝…（６） 式（６）となる。
【００２２】本発明においては、被加工物に加わる加速
度を検出し、この加速度を２回積分して変位を計算し、
これら加速度及び変位のそれぞれの最大値を上記式
（６）に代入して被加工物の振動数を計算し、この被加
工物の振動数と工具または工作機械による加振周波数と
に基づいて、被加工物の振動が自励振動か強制振動かを
判定することができる。
度を検出し、この加速度を２回積分して変位を計算し、
これら加速度及び変位のそれぞれの最大値を上記式
（６）に代入して被加工物の振動数を計算し、この被加
工物の振動数と工具または工作機械による加振周波数と
に基づいて、被加工物の振動が自励振動か強制振動かを
判定することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】次に図面を参照して、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る機械加
工振動判定装置１を正面フライス装置に適用した機械加
工システムの構成図である。
施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る機械加
工振動判定装置１を正面フライス装置に適用した機械加
工システムの構成図である。
【００２４】図１に示すように、機械加工システムは、
機械加工振動判定装置１と、正面フライス装置２と、正
面フライス装置２の加工ヘッド３と、被加工物４（材料
とも呼ばれる）と、被加工物４を固定する治具５と、被
加工物４の振動による加速度を検出するための例えば圧
電素子を用いた加速度ピックアップ６と、加速度ピック
アップ６の検出信号のインピーダンスを変換するチャー
ジアンプ７とを備えて構成されている。
機械加工振動判定装置１と、正面フライス装置２と、正
面フライス装置２の加工ヘッド３と、被加工物４（材料
とも呼ばれる）と、被加工物４を固定する治具５と、被
加工物４の振動による加速度を検出するための例えば圧
電素子を用いた加速度ピックアップ６と、加速度ピック
アップ６の検出信号のインピーダンスを変換するチャー
ジアンプ７とを備えて構成されている。
【００２５】機械加工振動判定装置１は、加速度信号入
力端子５１と、アナログ信号処理部１０と、例えばマイ
クロプロセッサを利用したＣＰＵ１１と、振動数計算ル
ーチン１７及び振動判定ルーチン１８を記憶したメモリ
１２とを備えている。
力端子５１と、アナログ信号処理部１０と、例えばマイ
クロプロセッサを利用したＣＰＵ１１と、振動数計算ル
ーチン１７及び振動判定ルーチン１８を記憶したメモリ
１２とを備えている。
【００２６】アナログ信号処理部１０は、加速度信号入
力端子５１に入力される加速度信号を積分して速度信号
を出力する第１の積分器１３、第１の積分器１３の出力
である速度信号を積分して変位信号を出力する第２の積
分器１４、加速度信号をアナログ／ディジタル変換する
Ａ／Ｄ変換器１５、変位信号をアナログ／ディジタル変
換するＡ／Ｄ変換器１６を備えている。
力端子５１に入力される加速度信号を積分して速度信号
を出力する第１の積分器１３、第１の積分器１３の出力
である速度信号を積分して変位信号を出力する第２の積
分器１４、加速度信号をアナログ／ディジタル変換する
Ａ／Ｄ変換器１５、変位信号をアナログ／ディジタル変
換するＡ／Ｄ変換器１６を備えている。
【００２７】加速度信号入力端子５１は被加工物４に加
わる加速度を示す加速度信号を入力する加速度信号入力
手段であり、第１の積分器１３及び第２の積分器１４は
入力された加速度信号に基づいて被加工物の変位信号を
計算する変位信号計算手段であり、振動数計算ルーチン
１７及びＣＰＵ１１は加速度信号及び変位信号に基づい
て被加工物の振動数を計算する振動数計算手段であり、
振動判定ルーチン１８及びＣＰＵ１１は該振動数に基づ
いて被加工物の振動が自励振動か強制振動かを判定する
振動判定手段である。
わる加速度を示す加速度信号を入力する加速度信号入力
手段であり、第１の積分器１３及び第２の積分器１４は
入力された加速度信号に基づいて被加工物の変位信号を
計算する変位信号計算手段であり、振動数計算ルーチン
１７及びＣＰＵ１１は加速度信号及び変位信号に基づい
て被加工物の振動数を計算する振動数計算手段であり、
振動判定ルーチン１８及びＣＰＵ１１は該振動数に基づ
いて被加工物の振動が自励振動か強制振動かを判定する
振動判定手段である。
【００２８】図２は、アナログ信号処理部１０の詳細な
構成を示す回路構成図である。アナログ信号処理部１０
は、チャージアンプ７でインピーダンス変換された加速
度信号を入力して、この加速度信号を２回積分して変位
信号を得るとともに、加速度信号及び変位信号をそれぞ
れＡ／Ｄ変換して、ディジタル加速度信号及びディジタ
ル変位信号をＣＰＵ１１に対して出力するものである。
構成を示す回路構成図である。アナログ信号処理部１０
は、チャージアンプ７でインピーダンス変換された加速
度信号を入力して、この加速度信号を２回積分して変位
信号を得るとともに、加速度信号及び変位信号をそれぞ
れＡ／Ｄ変換して、ディジタル加速度信号及びディジタ
ル変位信号をＣＰＵ１１に対して出力するものである。
【００２９】このため、アナログ信号処理部１０は、積
分器１３、１４、Ａ／Ｄ変換器１５、１６を備えてい
る。積分器１３はオペアンプＯＰ１と、抵抗Ｒ１と、コ
ンデンサＣ１とからなり、積分器１４はオペアンプＯＰ
２と、抵抗Ｒ２と、コンデンサＣ２とからなる。Ａ／Ｄ
変換器１５は、バッファアンプＯＰ７と、アナログスイ
ッチＡＳ２と、ホールドコンデンサＣ４と、バッファア
ンプＯＰ８と、アナログ／ディジタルコンバータ（以
下、ＡＤＣと略す）Ｑ１とを備えている。Ａ／Ｄ変換器
１６は、バッファアンプＯＰ３と、アナログスイッチＡ
Ｓ１と、ホールドコンデンサＣ３と、バッファアンプＯ
Ｐ５と、ＡＤＣ−Ｑ２とを備えている。
分器１３、１４、Ａ／Ｄ変換器１５、１６を備えてい
る。積分器１３はオペアンプＯＰ１と、抵抗Ｒ１と、コ
ンデンサＣ１とからなり、積分器１４はオペアンプＯＰ
２と、抵抗Ｒ２と、コンデンサＣ２とからなる。Ａ／Ｄ
変換器１５は、バッファアンプＯＰ７と、アナログスイ
ッチＡＳ２と、ホールドコンデンサＣ４と、バッファア
ンプＯＰ８と、アナログ／ディジタルコンバータ（以
下、ＡＤＣと略す）Ｑ１とを備えている。Ａ／Ｄ変換器
１６は、バッファアンプＯＰ３と、アナログスイッチＡ
Ｓ１と、ホールドコンデンサＣ３と、バッファアンプＯ
Ｐ５と、ＡＤＣ−Ｑ２とを備えている。
【００３０】次に、図３のフローチャート及び図１の構
成図を参照して本発明の実施の形態の動作を説明する。
本発明の機械加工振動判定装置の動作は、大きく分けて
３ステージからなる。
成図を参照して本発明の実施の形態の動作を説明する。
本発明の機械加工振動判定装置の動作は、大きく分けて
３ステージからなる。
【００３１】第１のステージは、図３のステップＳ１０
からステップＳ１４までの加速度ピックアップ６による
加速度検出及びアナログ信号処理部１０による処理であ
る。第２のステージは、振動数計算ルーチン１７による
ステップＳ１６からステップＳ２２までの処理である。
第３のステージは、振動判定ルーチン１８によるステッ
プＳ２４からステップＳ３２までの処理である。
からステップＳ１４までの加速度ピックアップ６による
加速度検出及びアナログ信号処理部１０による処理であ
る。第２のステージは、振動数計算ルーチン１７による
ステップＳ１６からステップＳ２２までの処理である。
第３のステージは、振動判定ルーチン１８によるステッ
プＳ２４からステップＳ３２までの処理である。
【００３２】まずステップＳ１０において、被加工物４
に取り付けられた加速度ピックアップ６により被加工物
４の振動による加速度が加速度信号αとして検出され、
この加速度信号αは、チャージアンプ７によりインピー
ダンス変換されて、加速度信号入力端子５１を介してア
ナログ信号処理部１０へ入力される（ステップＳ１
０）。
に取り付けられた加速度ピックアップ６により被加工物
４の振動による加速度が加速度信号αとして検出され、
この加速度信号αは、チャージアンプ７によりインピー
ダンス変換されて、加速度信号入力端子５１を介してア
ナログ信号処理部１０へ入力される（ステップＳ１
０）。
【００３３】次いで加速度信号入力端子５１に入力され
た加速度信号αは、積分器１３により積分されて速度信
号ｖ＝∫αｄｔが出力される（ステップＳ１２）。速度
信号ｖはさらに積分器１４により積分されて変位信号ｘ
＝∫ｖｄｔが出力される（ステップＳ１４）。
た加速度信号αは、積分器１３により積分されて速度信
号ｖ＝∫αｄｔが出力される（ステップＳ１２）。速度
信号ｖはさらに積分器１４により積分されて変位信号ｘ
＝∫ｖｄｔが出力される（ステップＳ１４）。
【００３４】これらアナログの加速度信号α及び変位信
号ｘは、それぞれＣＰＵ１１からの周期的なサンプル／
ホールド指令及びＡ／Ｄ変換指令に従って、Ａ／Ｄ変換
器１５、１６によりディジタル信号に変換されてＣＰＵ
１１に入力される（ステップＳ１６）。
号ｘは、それぞれＣＰＵ１１からの周期的なサンプル／
ホールド指令及びＡ／Ｄ変換指令に従って、Ａ／Ｄ変換
器１５、１６によりディジタル信号に変換されてＣＰＵ
１１に入力される（ステップＳ１６）。
【００３５】次いでＣＰＵ１１により図示しない最大値
計算プログラムにより、順次ＣＰＵ１１に入力する加速
度の最大値である最大加速度αM が計算（検索）され
（ステップＳ１８）、また変位の最大値である最大振幅
ｘM が計算（検索）される（ステップＳ２０）。次い
で、最大加速度αM 及び最大振幅ｘM に基づいて被加工
物４の振動周波数Ｚが計算される（ステップＳ２２）。
計算プログラムにより、順次ＣＰＵ１１に入力する加速
度の最大値である最大加速度αM が計算（検索）され
（ステップＳ１８）、また変位の最大値である最大振幅
ｘM が計算（検索）される（ステップＳ２０）。次い
で、最大加速度αM 及び最大振幅ｘM に基づいて被加工
物４の振動周波数Ｚが計算される（ステップＳ２２）。
【００３６】ここで、被加工物の振動周波数Ｚについて
説明する。振動計測に用いられる加速度ピックアップ
は、加速度に比例した電気信号が得られるものである。
加速度の単位ｇは、重力の加速度（９．８ｍ／Ｓ2 ）を
もって１としたものである。
説明する。振動計測に用いられる加速度ピックアップ
は、加速度に比例した電気信号が得られるものである。
加速度の単位ｇは、重力の加速度（９．８ｍ／Ｓ2 ）を
もって１としたものである。
【００３７】図１の加速度ピックアップ６が周波数ｚ
（Ｈｚ）、片振幅ｘM （μｍ）、最大加速度αM 〔ｇ〕
の正弦波状振動（単振動）を行っているものとすれば、
作用の項で説明したように、周波数ｚは、片振幅ｘ
M （μｍ）と最大加速度αM 〔ｇ〕とを用いて、式
（６）により表されるので、図３のステップＳ２２で
は、この式（６）を用いて、振動周波数ｚを計算する。
以上が振動周波数計算ルーチン１７による第２ステージ
の処理である。
（Ｈｚ）、片振幅ｘM （μｍ）、最大加速度αM 〔ｇ〕
の正弦波状振動（単振動）を行っているものとすれば、
作用の項で説明したように、周波数ｚは、片振幅ｘ
M （μｍ）と最大加速度αM 〔ｇ〕とを用いて、式
（６）により表されるので、図３のステップＳ２２で
は、この式（６）を用いて、振動周波数ｚを計算する。
以上が振動周波数計算ルーチン１７による第２ステージ
の処理である。
【００３８】第３ステージでは、始めに加振周波数ｆを
計算する。加振周波数ｆは、単位時間に被加工物に当接
する刃の数であるので、
計算する。加振周波数ｆは、単位時間に被加工物に当接
する刃の数であるので、
【数５】 ｆ＝Ｙ×Ｎ／６０ …（７） ただし、ｆ：加振周波数（Ｈｚ） Ｎ：カッター回転数（ｒ．ｐ．ｍ．） Ｙ：刃数 式（７）となる。
【００３９】ステップＳ２４では、式（７）によって加
振周波数を計算するものとするが、この加振周波数は、
工具毎に予めメモり１２に記憶さておいてもよいし、機
械加工振動判定装置が接続されるＮＣ装置に設定された
加工プログラム情報から取り込むこともできる。
振周波数を計算するものとするが、この加振周波数は、
工具毎に予めメモり１２に記憶さておいてもよいし、機
械加工振動判定装置が接続されるＮＣ装置に設定された
加工プログラム情報から取り込むこともできる。
【００４０】次いで、振動周波数ｚを加振周波数ｆで除
算し、商ｎを求める（ステップＳ２６）。この商ｎが
１、２（２次高調波）、３（３次高調波）、…、の自然
数か、或いは自然数に近い場合、びびり振動は強制びび
り振動であると判定する（ステップＳ３２）。この判定
基準は、例えば自然数の８０％ないし１２０％の範囲に
入れば、自然数に近いと判定する。自然数から離れた値
である場合、自励びびり振動と判定する（ステップＳ３
０）。
算し、商ｎを求める（ステップＳ２６）。この商ｎが
１、２（２次高調波）、３（３次高調波）、…、の自然
数か、或いは自然数に近い場合、びびり振動は強制びび
り振動であると判定する（ステップＳ３２）。この判定
基準は、例えば自然数の８０％ないし１２０％の範囲に
入れば、自然数に近いと判定する。自然数から離れた値
である場合、自励びびり振動と判定する（ステップＳ３
０）。
【００４１】これらの判定後、機械加工振動判定装置１
にオーバーライド機能を有するＮＣ装置等が接続されて
いれば、判定結果をＮＣ装置に送出し、自動的にオーバ
ーライド運転を行って加工条件を変更し、びびり振動に
対する処置を行ってもよい。
にオーバーライド機能を有するＮＣ装置等が接続されて
いれば、判定結果をＮＣ装置に送出し、自動的にオーバ
ーライド運転を行って加工条件を変更し、びびり振動に
対する処置を行ってもよい。
【００４２】以上好ましい実施の形態について説明した
が、これは本発明を限定するものではない。例えば、実
施の形態では、アナログ加速度信号を第１の積分器で積
分してアナログ速度を計算し、さらにアナログ速度信号
を第２の積分器で積分してアナログ変位信号を計算し、
これらアナログ加速度信号とアナログ変位信号とをＡ／
Ｄ変換したが、最初にアナログ加速度信号をＡ／Ｄ変換
してディジタル加速度信号に対してディジタル・シグナ
ル・プロセッサ（ＤＳＰ）等により積分操作を行った
後、被加工物の振動周波数を求めてもよい。
が、これは本発明を限定するものではない。例えば、実
施の形態では、アナログ加速度信号を第１の積分器で積
分してアナログ速度を計算し、さらにアナログ速度信号
を第２の積分器で積分してアナログ変位信号を計算し、
これらアナログ加速度信号とアナログ変位信号とをＡ／
Ｄ変換したが、最初にアナログ加速度信号をＡ／Ｄ変換
してディジタル加速度信号に対してディジタル・シグナ
ル・プロセッサ（ＤＳＰ）等により積分操作を行った
後、被加工物の振動周波数を求めてもよい。
【００４３】また本実施形態においては、正面フライス
装置に本発明を適用した例を説明したが、正面フライス
に限らず平フライス、側フライス、角フライス、エンド
ミル等の各種フライスは言うまでもなく、旋削等を行う
機械加工にも適用することができる。
装置に本発明を適用した例を説明したが、正面フライス
に限らず平フライス、側フライス、角フライス、エンド
ミル等の各種フライスは言うまでもなく、旋削等を行う
機械加工にも適用することができる。
【００４４】さらに、本発明の機械加工振動判定装置を
オーバーライド機能を有するＮＣ加工装置等に接続し
て、びびり振動が自励びびり振動か強制びびり振動かの
判定結果をＮＣ加工装置に伝送することにより、伝送さ
れた判定結果を利用してオーバーライド運転を制御する
ことができるので、ＮＣ加工装置の無人運転化を行うこ
とができる。
オーバーライド機能を有するＮＣ加工装置等に接続し
て、びびり振動が自励びびり振動か強制びびり振動かの
判定結果をＮＣ加工装置に伝送することにより、伝送さ
れた判定結果を利用してオーバーライド運転を制御する
ことができるので、ＮＣ加工装置の無人運転化を行うこ
とができる。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、工
作機械により加工される被加工物の振動の種類を判定す
る機械加工振動判定方法であって、被加工物に加わる加
速度を検出する加速度検出工程と、この検出された加速
度に基づいて被加工物の変位を計算する変位計算工程
と、これら加速度及び変位に基づいて被加工物の振動数
を計算する振動数計算工程と、該振動数に基づいて被加
工物の振動が自励振動か強制振動かを判定する振動判定
工程と、を備えたことにより、被加工物のびびり振動が
自励振動か強制振動かを自動的に判定することができる
ので、熟練したオペレータでなくても振動抑制のための
適切な処置をとることができるという効果を奏する。
作機械により加工される被加工物の振動の種類を判定す
る機械加工振動判定方法であって、被加工物に加わる加
速度を検出する加速度検出工程と、この検出された加速
度に基づいて被加工物の変位を計算する変位計算工程
と、これら加速度及び変位に基づいて被加工物の振動数
を計算する振動数計算工程と、該振動数に基づいて被加
工物の振動が自励振動か強制振動かを判定する振動判定
工程と、を備えたことにより、被加工物のびびり振動が
自励振動か強制振動かを自動的に判定することができる
ので、熟練したオペレータでなくても振動抑制のための
適切な処置をとることができるという効果を奏する。
【００４６】また本発明によれば、工作機械により加工
される被加工物の振動を判定する機械加工振動判定装置
であって、被加工物に加わる加速度を示す加速度信号を
入力する加速度信号入力手段と、この入力された加速度
信号に基づいて被加工物の変位信号を計算する変位信号
計算手段と、これら加速度信号及び変位信号に基づいて
被加工物の振動数を計算する振動数計算手段と、該振動
数に基づいて被加工物の振動が自励振動か強制振動かを
判定する振動判定手段と、を備えたことにより、被加工
物の振動状態が自励振動か強制振動かを正確に自動的に
判定することができるので、この判定に従って適切な振
動抑制処置を行うことができるという効果を奏する。
される被加工物の振動を判定する機械加工振動判定装置
であって、被加工物に加わる加速度を示す加速度信号を
入力する加速度信号入力手段と、この入力された加速度
信号に基づいて被加工物の変位信号を計算する変位信号
計算手段と、これら加速度信号及び変位信号に基づいて
被加工物の振動数を計算する振動数計算手段と、該振動
数に基づいて被加工物の振動が自励振動か強制振動かを
判定する振動判定手段と、を備えたことにより、被加工
物の振動状態が自励振動か強制振動かを正確に自動的に
判定することができるので、この判定に従って適切な振
動抑制処置を行うことができるという効果を奏する。
【図１】本発明に係る機械加工振動判定装置を正面フラ
イス装置に適用した実施の形態を説明するシステム構成
図である。
イス装置に適用した実施の形態を説明するシステム構成
図である。
【図２】機械加工振動判定装置のアナログ信号処理部の
詳細を説明する回路構成図である。
詳細を説明する回路構成図である。
【図３】本発明に係る機械加工振動判定装置の動作を説
明するフローチャートである。
明するフローチャートである。
１ 機械加工振動判定装置 ２ 正面フライス装置 ３ 加工ヘッド ４ 被加工物 ５ 治具 ６ 加速度センサ ７ チャージアンプ １０ アナログ信号処理部 １１ ＣＰＵ １２ メモリ １３ 積分器 １４ 積分器 １５ Ａ／Ｄ変換器 １６ Ａ／Ｄ変換器 １７ 振動数計算ルーチン １８ 振動判定ルーチン
Claims (6)
- 【請求項１】 工作機械により加工される被加工物の振
動の種類を判定する機械加工振動判定方法であって、 被加工物に加わる加速度を検出する加速度検出工程と、 前記検出された加速度に基づいて被加工物の変位を計算
する変位計算工程と、 前記加速度及び前記変位に基づいて被加工物の振動数を
計算する振動数計算工程と、 該振動数に基づいて被加工物の振動が自励振動か強制振
動かを判定する振動判定工程と、 を備えたことを特徴とする機械加工振動判定方法。 - 【請求項２】 前記変位計算工程は、前記加速度を２回
積分して得ることを特徴とする請求項１記載の機械加工
振動判定方法。 - 【請求項３】 前記振動判定工程は、予め記憶された工
具毎の加振周波数または前記工作機械からの情報による
基準周波数と前記被加工物の振動数とによって前記判定
を行うことを特徴とする請求項１または請求項２記載の
機械加工振動判定方法。 - 【請求項４】 工作機械により加工される被加工物の振
動を判定する機械加工振動判定装置であって、 被加工物に加わる加速度を示す加速度信号を入力する加
速度信号入力手段と、 前記入力された加速度信号に基づいて被加工物の変位信
号を計算する変位信号計算手段と、 前記加速度信号及び前記変位信号に基づいて被加工物の
振動数を計算する振動数計算手段と、 該振動数に基づいて被加工物の振動が自励振動か強制振
動かを判定する振動判定手段と、 を備えたことを特徴とする機械加工振動判定装置。 - 【請求項５】 前記変位信号計算手段は、 前記加速度信号を積分して速度信号を得る第１の積分器
と、 前記速度信号を積分して変位信号を得る第２の積分器
と、 を備えることを特徴とする請求項４記載の機械加工振動
判定装置。 - 【請求項６】 前記判定手段は、予め記憶された工具毎
の加振周波数または前記工作機械からの情報による基準
周波数と前記被加工物の振動数とによって前記判定を行
うことを特徴とする請求項４または請求項５記載の機械
加工振動判定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11014790A JP2000210840A (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 機械加工振動判定方法及びその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11014790A JP2000210840A (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 機械加工振動判定方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000210840A true JP2000210840A (ja) | 2000-08-02 |
Family
ID=11870860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11014790A Pending JP2000210840A (ja) | 1999-01-22 | 1999-01-22 | 機械加工振動判定方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000210840A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007044852A (ja) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Univ Nagoya | 機械加工装置、機械加工装置の回転数演算装置、機械加工装置のびびり振動評価装置および機械加工装置のびびり振動評価方法 |
| DE102008037942A1 (de) | 2007-09-06 | 2009-03-12 | National University Corporation Nagoya University, Nagoya-shi | Schwingungsunterdrückungsvorrichtung für ein Bearbeitungswerkzeug |
| JP2010105160A (ja) * | 2010-01-15 | 2010-05-13 | Nagoya Univ | 機械加工装置、機械加工装置の回転数演算装置、機械加工装置のびびり振動評価装置および機械加工装置のびびり振動評価方法 |
| DE102011082544A1 (de) | 2010-09-13 | 2012-03-15 | Okuma Corp. | Schwingungsunterdrückungsvorrichtung |
| EP2497600A1 (en) | 2011-03-10 | 2012-09-12 | JTEKT Corporation | Chattering detection method for machine tool |
| TWI472402B (zh) * | 2012-02-10 | 2015-02-11 | 中原大學 | Tool flutter monitoring method |
| JP2018161724A (ja) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | ファナック株式会社 | 工作機械システムおよびクランプ方法 |
-
1999
- 1999-01-22 JP JP11014790A patent/JP2000210840A/ja active Pending
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4703315B2 (ja) * | 2005-08-12 | 2011-06-15 | 国立大学法人名古屋大学 | 機械加工装置の回転数演算装置、機械加工装置のびびり振動評価装置および機械加工装置のびびり振動評価方法 |
| JP2007044852A (ja) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Univ Nagoya | 機械加工装置、機械加工装置の回転数演算装置、機械加工装置のびびり振動評価装置および機械加工装置のびびり振動評価方法 |
| US8229598B2 (en) | 2007-09-06 | 2012-07-24 | Okuma Corporation | Vibration suppressing device for machine tool |
| DE102008037942A1 (de) | 2007-09-06 | 2009-03-12 | National University Corporation Nagoya University, Nagoya-shi | Schwingungsunterdrückungsvorrichtung für ein Bearbeitungswerkzeug |
| JP2009078350A (ja) * | 2007-09-06 | 2009-04-16 | Okuma Corp | 工作機械の振動抑制装置 |
| JP2010105160A (ja) * | 2010-01-15 | 2010-05-13 | Nagoya Univ | 機械加工装置、機械加工装置の回転数演算装置、機械加工装置のびびり振動評価装置および機械加工装置のびびり振動評価方法 |
| CN102407490B (zh) * | 2010-09-13 | 2015-12-16 | 大隈株式会社 | 振动抑制装置 |
| CN102407490A (zh) * | 2010-09-13 | 2012-04-11 | 大隈株式会社 | 振动抑制装置 |
| US8700201B2 (en) | 2010-09-13 | 2014-04-15 | Okuma Corporation | Vibration suppressing device |
| DE102011082544A1 (de) | 2010-09-13 | 2012-03-15 | Okuma Corp. | Schwingungsunterdrückungsvorrichtung |
| EP2497600A1 (en) | 2011-03-10 | 2012-09-12 | JTEKT Corporation | Chattering detection method for machine tool |
| CN102672539A (zh) * | 2011-03-10 | 2012-09-19 | 株式会社捷太格特 | 颤振检测方法 |
| CN102672539B (zh) * | 2011-03-10 | 2016-05-18 | 株式会社捷太格特 | 颤振检测方法 |
| US9463545B2 (en) | 2011-03-10 | 2016-10-11 | Jtekt Corporation | Chattering detection method for machine tool |
| TWI472402B (zh) * | 2012-02-10 | 2015-02-11 | 中原大學 | Tool flutter monitoring method |
| JP2018161724A (ja) * | 2017-03-27 | 2018-10-18 | ファナック株式会社 | 工作機械システムおよびクランプ方法 |
| US10875136B2 (en) | 2017-03-27 | 2020-12-29 | Fanuc Corporation | Machine tool system and clamping method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6085121A (en) | Device and method for recommending dynamically preferred speeds for machining | |
| US4409659A (en) | Programmable power supply for ultrasonic applications | |
| US4918616A (en) | Tool monitoring system | |
| JPH0463668A (ja) | 超音波加工機の振幅制御装置 | |
| JP2003340627A (ja) | 小径エンドミルによる加工方法及び加工条件決定方法 | |
| JP2000210840A (ja) | 機械加工振動判定方法及びその装置 | |
| KR900007293B1 (ko) | 공구 감시시스템 | |
| KR101514147B1 (ko) | 상쇄 간섭 효과를 이용한 공작 기계의 채터 진동의 제어 방법 및 그 장치 | |
| US5187669A (en) | Programmable surface sensor for machining rough stock | |
| JPH08229772A (ja) | 主軸回転数の設定方法および装置 | |
| JPH07248270A (ja) | 信号処理装置及び切削工具用状態検出装置 | |
| EP0665482A1 (en) | Spindle apparatus | |
| JP2001170863A (ja) | 研削装置 | |
| JP2535598B2 (ja) | 工具送り方向を加味した加工負荷監視装置 | |
| JPH06210476A (ja) | レーザ加工装置 | |
| JPH0248386B2 (ja) | Kosakukikainiokeruokuriseigyohoho | |
| JPH05138499A (ja) | 加工状態検出方法 | |
| RU2163182C1 (ru) | Способ определения шероховатости поверхности детали при обработке на металлорежущем станке | |
| JPS6085854A (ja) | 多刃工具の異常検出方法 | |
| JP5328215B2 (ja) | 加工完了判定装置、加工装置及び加工完了判定方法 | |
| SU1125121A1 (ru) | Способ оптимизации процесса резани | |
| JP2863689B2 (ja) | 加工機械 | |
| JPH0740268A (ja) | ロボットアームの制御装置 | |
| SU585047A1 (ru) | Способ автоматического регулировани подачи на металлорежущем станке и устройство дл его осуществлени | |
| JP3656407B2 (ja) | 研削砥石の監視装置 |