JP2006150504A - Machining device capable of predicting/preventing chattering oscillation and method for predicting/preventing chattering oscillation used for the same - Google Patents

Machining device capable of predicting/preventing chattering oscillation and method for predicting/preventing chattering oscillation used for the same Download PDF

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淳司 井上
Motofumi Kuroda
基文 黒田
Tetsuya Meiji
哲也 明事
Chiaki Yasuda
千秋 安田
Hisataka Tanaka
久隆 田中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a machining device capable of predicting/preventing chattering oscillation, and a method of predicting/preventing chattering oscillation used for the same. <P>SOLUTION: Not only the chattering oscillation in a current process can be prevented, but also the occurrence of the chattering oscillation in the next process can be predicted on the basis of oscillation data of a workpiece and machining conditions in the current process. The chattering oscillation in the next process is prevented by correcting machining conditions for the next process. By this, efficient cutting can be executed without reducing a machining speed by preventing the chattering oscillation individually for each process to a plurality of the processing processes. The chattering oscillation in the next process can be prevented by successively using oscillation data of the workpiece in a plurality of the processes for the correction of the machining conditions for the next process or the process after the next process. Consequently, prevention of the chattering oscillation over the entire machining of the workpiece can be realized. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、びびり振動予測防止機能を備えたびびり振動予測防止加工装置、および、びびり振動予測防止加工装置のびびり振動予測防止方法に関する。   The present invention relates to a chatter vibration prediction preventing processing apparatus having a chatter vibration prediction preventing function and a chatter vibration prediction preventing method of the chatter vibration prediction preventing processing apparatus.

エンドミル加工の基本的な切削様式である切削加工において、切削速度の高速化を妨げる要因の一つにびびり振動の発生がある。このため、ワーク加工時にこのびびり振動を抑制することが行われてきた。   In cutting, which is the basic cutting mode of end milling, chatter vibration is one of the factors that hinders the increase in cutting speed. For this reason, this chatter vibration has been suppressed during workpiece machining.

図1に、従来のワーク加工装置を示す。図1に示すワーク加工装置10は、ワークベンチ20と、加工ヘッド30と、これらワークベンチ20および加工ヘッド30の動作を制御するコントローラ40とを備えている。   FIG. 1 shows a conventional workpiece machining apparatus. A work processing apparatus 10 shown in FIG. 1 includes a workbench 20, a processing head 30, and a controller 40 that controls operations of the workbench 20 and the processing head 30.

ワークベンチ20は、ベース2上にテーブル4を鉛直軸Pv回り、つまり水平面内で回動可能となっている。このテーブル4上には、その回転軸からオフセットした位置に、上方に延びるブロック5が一体に設けられている。このブロック5には、手ブール4の中心部側に臨むよう、ワークWを保持するワーク保持部7が備えられている。このワーク保持部7は、ブロック5に備えられた回転機構6により、水平軸回り、つまり鉛直面内で回転可能となっている。加工ヘッド30は、ワーク保持部7に保持されるワークWに対向するよう、加工ツール8が配設され、この加工ツール保持部8は、図示せぬ駆動機構により、例えば、X、Y、Zの3軸方向に移動可能となっている。この加工ツール保持部8は、いわゆるスピンドルであり、保持した加工ツールTをその軸線回りに回転させることが出来るようになっている。 The workbench 20 can turn the table 4 on the base 2 around the vertical axis Pv, that is, in a horizontal plane. On the table 4, an upwardly extending block 5 is integrally provided at a position offset from the rotation axis. The block 5 is provided with a work holding part 7 for holding the work W so as to face the center part side of the hand boules 4. The work holding unit 7 can be rotated around the horizontal axis, that is, in the vertical plane, by the rotation mechanism 6 provided in the block 5. The machining head 30 is provided with a machining tool 8 so as to face the workpiece W held by the workpiece holding unit 7, and this machining tool holding unit 8 is, for example, X, Y, Z, etc. It is possible to move in the three axis directions. The processing tool holding unit 8 is a so-called spindle, and can rotate the held processing tool T about its axis.

これにより、ワーク加工装置10は、加工ツール保持部8がX、Y、Zの3軸方向に移動可能で、ワーク保持部7がA方向およびB方向に回動可能であり、これによって、加工ツール保持部8に保持される加工ツールTとワーク保持部7に保持されるワークWとの間で、合計5軸の動作が可能となっている。 Thereby, in the workpiece machining apparatus 10, the machining tool holding unit 8 can move in the three axis directions of X, Y, and Z, and the workpiece holding unit 7 can rotate in the A direction and the B direction. A total of five axes of motion can be performed between the processing tool T held by the tool holder 8 and the workpiece W held by the workpiece holder 7.

さらに、図2に示すように、このワーク加工装置10は、加工中のワークWや加工ツールTに生じるびびり振動を検出するため、加速度計または歪みセンサからなる振動検出センサ50を備えている。 Further, as shown in FIG. 2, the workpiece machining apparatus 10 includes a vibration detection sensor 50 including an accelerometer or a strain sensor in order to detect chatter vibration generated in the workpiece W and the machining tool T during machining.

振動検出センサ50は、ワークWを保持するワーク保持部7に保持される。振動検出センサ50から出力される検出信号は、アンプ51で増幅された後にFFTアナライザ52に入力される。FFTアナライザ52では、振動検出センサ50から出力される検出信号を周波数解析することでモニタリングする。これら振動検出センサ50、アンプ51、FFTアナライザ52により、振動検出部が構成される。 The vibration detection sensor 50 is held by the workpiece holding unit 7 that holds the workpiece W. The detection signal output from the vibration detection sensor 50 is amplified by the amplifier 51 and then input to the FFT analyzer 52. The FFT analyzer 52 performs monitoring by frequency analysis of the detection signal output from the vibration detection sensor 50. The vibration detection sensor 50, the amplifier 51, and the FFT analyzer 52 constitute a vibration detection unit.

コントローラ40では、FFTアナライザ52から、加工ツールTの固有振動数以外の周波数に規定強度以上の振幅のびびり振動が検出されたことを示すデータを受け取ると、加工ツールTによる加工条件を修正する処理を実行する。 When the controller 40 receives, from the FFT analyzer 52, data indicating that chatter vibration having an amplitude greater than or equal to the specified intensity has been detected at a frequency other than the natural frequency of the machining tool T, processing for correcting the machining conditions by the machining tool T is performed. Execute.

図3に、コントローラ40における処理フローを示す。コントローラ40においては、ワーク加工装置10においてワークの加工が開始されると、予め入力されていたNCプログラムに基づき、加工ツールTが、ワーク保持部7のX、Y、ZおよびA、B方向の動きに則ってワークWを加工していく。加工開始後、コントローラ40では、FFTアナライザ52から、加工ツールTやワークWにびびり振動を検出した信号を受け取っていないかチェックする(ステップS101)。びびり振動を検出した信号を受け取っていない場合、NCプログラムにおいて、加工が当該工程において最終ステップまで終了したかどうかをチェックして(ステップS102)、終了するまでステップS101の処理を繰り返す。 FIG. 3 shows a processing flow in the controller 40. In the controller 40, when machining of the workpiece is started in the workpiece machining apparatus 10, the machining tool T is moved in the X, Y, Z and A, B directions of the workpiece holding unit 7 based on the NC program inputted in advance. Work W is processed according to the movement. After the start of machining, the controller 40 checks whether or not a signal for detecting chatter vibration on the machining tool T or the workpiece W is received from the FFT analyzer 52 (step S101). If the signal that has detected chatter vibration has not been received, it is checked in the NC program whether the machining has been completed up to the final step in the process (step S102), and the process of step S101 is repeated until the process is completed.

ステップS101において、びびり振動が生じている信号を受け取っていた場合、まず、加工ツールTの回転数を、予め設定した所定量だけ増加させる(ステップS103)。そして、FFTアナライザ52から、加工ツールTやワークWにびびり振動を検出した信号を受け取っていないかを再度チェックする(ステップS104)。その結果、びびり振動を検出した信号を受け取っていない場合、ステップS101に戻って処理を繰り返す。一方、びびり信号が検出されている場合、つまり、加工ツールTやワークWでびびり振動が抑制されていない場合には、加工ツールTによる、ワークに対する一回当りの切り込み量を、予め設定されている量だけ減少させる(ステップS105)。この場合、減少させた切り込み量によって生じる加工速度の遅れを補償するため、NCプログラムにおいて、加工工程を追加(延長)させる処理を行う(ステップS106)。 If a signal causing chatter vibration is received in step S101, first, the rotational speed of the machining tool T is increased by a predetermined amount set in advance (step S103). And it is checked again whether the signal which detected the chatter vibration on the processing tool T or the workpiece | work W is received from the FFT analyzer 52 (step S104). As a result, when the signal which detected chatter vibration is not received, it returns to step S101 and repeats a process. On the other hand, when a chatter signal is detected, that is, when chatter vibration is not suppressed by the machining tool T or the workpiece W, the amount of cutting per workpiece by the machining tool T is set in advance. The amount is decreased by a certain amount (step S105). In this case, processing for adding (extending) a machining process is performed in the NC program in order to compensate for the machining speed delay caused by the reduced cutting amount (step S106).

上記してきた従来のワーク加工装置10では、複数ある工程(荒加工、中加工、仕上げ加工等)に対して、各工程毎に個別にびびり振動を防止して加工速度を落とすこと無く効率的な切削加工を実施することが出来る。しかし、複数ある工程において、各工程におけるびびり振動の検出結果および防止のための加工条件修正データは、前工程の加工条件の影響を受けているにも係わらず、これら加工条件のデータを相関的に使用すること無くびびり振動の防止が行われてきた。このため、次工程のびびり振動の予測をすることが出来ず、ワーク加工において最も重要となる仕上げ加工時においてもびびり振動を完全に防止することは出来ない。 In the conventional workpiece processing apparatus 10 described above, it is efficient for a plurality of processes (rough machining, intermediate machining, finishing machining, etc.) without individually reducing chatter vibration for each process and reducing the machining speed. Cutting can be performed. However, in a number of processes, the detection results of chatter vibration in each process and the machining condition correction data for prevention are correlated with the data of these machining conditions despite the influence of the machining conditions of the previous process. Chatter vibration has been prevented without using it for the first time. For this reason, it is impossible to predict chatter vibration in the next process, and chatter vibration cannot be completely prevented even during finishing which is most important in workpiece machining.

また、ワーク加工時には、工程数に比例したびびり振動を防止するための処理時間を必要とする。 Further, when processing a workpiece, a processing time is required to prevent chatter vibration in proportion to the number of steps.

上記した技術に関して以下に示すような報告がなされている。   The following reports have been made on the above-described technology.

特開平7−171737号公報に開示されている「切削諸元の制御方法」では、切削諸元等の変動因子を各々別に計算し、切削工具の選択、切削諸元の設定が適切なものであるかを、切削に係わるさまざまな工具、アタッチメント、工作機械等をも計算に含め、各々の因子を係数化することによりデータを蓄積し、最適な切削諸元を求める切削諸元の制御方法が提案されている。   In the “control method of cutting specifications” disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-171737, variation factors such as cutting specifications are calculated separately, and selection of a cutting tool and setting of cutting specifications are appropriate. There are various cutting tools, attachments, machine tools, etc. included in the calculation, and data is accumulated by coefficientizing each factor to control the cutting parameters to obtain the optimum cutting parameters. Proposed.

また、精密工学会誌VOL.62、No.8、1996に報告されている「エンドミル加工の再生びびり振動に関する研究(第1報)」においては、高速・高能率加工を進めていくためにも、びびり振動の発生限界を明確にし、実用的な限界線図をもとめておくことが重要と考えられる。このため、旋削加工などでもその重要性が確認されている動的切削力、つまり工具の切込み方向の振動速度に比例する切削力を考慮して再生びびり振動の安定性を理論的に解析し、振動発生限界に及ぼす種々の切削パラメータの影響が考察された。また、エンドミル加工の基本的な切削様式である側面切削について数値計算が行われた。   The Journal of Precision Engineering VOL. 62, no. 8, 1996, "Research on regenerative chatter vibration in end milling (1st report)", in order to advance high-speed and high-efficiency machining, the chatter vibration generation limit is clarified and practical. It is important to find a critical limit diagram. For this reason, the stability of regenerative chatter vibration is theoretically analyzed in consideration of the dynamic cutting force that has been confirmed to be important in turning operations, that is, the cutting force proportional to the vibration velocity in the cutting direction of the tool, The effects of various cutting parameters on the vibration generation limit were discussed. In addition, numerical calculations were performed for side cutting, which is the basic cutting mode of end milling.

また、精密工学会誌VOL.63、No.3、1997に報告されている「エンドミル加工の再生びびり振動に関する研究(第2報)」においては、エンドミル加工における再生びびり振動の発生限界が理論的に解析されたものについて、実験的な解析が行われた。また、振動発生限界に及ぼす種々の切削条件、エンドミル振動特性および切削面における振動発生領域についても実験的な解析が行われた。このために、切削速度、切削幅、切込みなどの切削条件、エンドミルの振動特性および切れ刃ねじれ角を変化させた切削実験が行われた。これにより、振動発生限界に及ぼす影響が詳細に調べられた。   The Journal of Precision Engineering VOL. 63, no. 3, "Research on regenerative chatter vibration in end milling (2nd report)" reported in 1997, an experimental analysis was conducted on the theoretical analysis of the limit of regenerative chatter vibration in end milling. It was conducted. Experimental analysis was also conducted on various cutting conditions, end mill vibration characteristics, and vibration generation regions on the cutting surface that affect the vibration generation limit. For this purpose, cutting experiments were performed in which cutting conditions such as cutting speed, cutting width, and cutting depth, end mill vibration characteristics and cutting edge helix angle were changed. As a result, the influence on the vibration generation limit was investigated in detail.

特開平7−171737号公報JP-A-7-171737 田中久隆、小幡文雄、足森雅巳、松原十三生「エンドミル加工の再生びびり振動に関する研究(第1報)」精密工学会誌VOL.62、No.8、1996Hisataka Tanaka, Fumio Komine, Masami Ashimori, Juzo Matsubara “Research on Regenerative Chatter Vibration in End Mill Processing (1st Report)”, Journal of Japan Society for Precision Engineering VOL. 62, no. 8, 1996 田中久隆、小幡文雄、足森雅巳、松原十三生、植木潤、森脇栄輔「エンドミル加工の再生びびり振動に関する研究(第2報)」精密工学会誌VOL.63、No.3、1997Hisaka Tanaka, Fumio Kosuge, Masami Ashimori, Juzo Matsubara, Jun Ueki, Eisuke Moriwaki “Study on Regenerative Chatter Vibration in End Mill Processing (2nd Report)”, Journal of Precision Engineering VOL. 63, no. 3, 1997

本発明の目的は、びびり振動予測防止加工装置、びびり振動予測防止加工装置のびびり振動予測防止方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a chatter vibration prediction preventing processing apparatus and a chatter vibration prediction preventing method of the chatter vibration prediction preventing processing apparatus.

以下に、[発明を実施するための最良の形態]で使用する括弧付き符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの符号は、[特許請求の範囲]の記載と[発明を実施するための最良の形態]の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、[特許請求の範囲]に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。   In the following, means for solving the problem will be described using reference numerals with parentheses used in [Best Mode for Carrying Out the Invention]. These symbols are added in order to clarify the correspondence between the description of [Claims] and the description of the best mode for carrying out the invention. ] Should not be used for interpretation of the technical scope of the invention described in the above.

本発明のびびり振動予測防止方法は、現工程においてワークの振動データを取得するステップと、取得するステップにおいて取得されたワークの振動データに基づいて現工程におけるワークのびびり振動を防止するステップと、さらに、取得するステップにおいて取得されたワークの振動データを用いて、より仕上げ精度の高い次工程におけるびびり振動の発生有無を予測するステップと、予測するステップにおいて予測されたびびり振動の発生有無結果に基づいて次工程におけるワークを加工する加工データを修正するステップとを備える。   The chatter vibration prediction prevention method of the present invention includes a step of acquiring workpiece vibration data in the current process, a step of preventing workpiece chatter vibration in the current process based on the workpiece vibration data acquired in the acquiring step, and Furthermore, using the workpiece vibration data acquired in the step of acquiring, the step of predicting the occurrence of chatter vibration in the next process with higher finishing accuracy and the result of occurrence of chatter vibration predicted in the step of predicting And a step of correcting machining data for machining a workpiece in the next process.

また、本発明のびびり振動予測防止方法の予測するステップは、現工程におけるワークを加工する加工データとワークの比切削抵抗とから現工程におけるワークに対する切削力を演算する第1演算ステップと、第1演算ステップで演算された切削力と振動データとから現工程におけるワークの動剛性を演算する第2演算ステップと、第2演算ステップにおいて演算された動剛性と次工程におけるワークのCADデータに基づいて次工程におけるワークの動剛性Kを演算する第3演算ステップと、第3演算ステップで演算された次工程におけるワークの動剛性Kの値と次工程のワークを加工する加工データとを照合して次工程におけるびびり振動の発生有無を予測するステップとを備える。   The predicting step of the chatter vibration prediction preventing method of the present invention includes a first calculation step of calculating a cutting force for the workpiece in the current process from machining data for machining the workpiece in the current process and a specific cutting resistance of the workpiece, Based on the cutting force and vibration data calculated in one calculation step, the second calculation step for calculating the dynamic rigidity of the workpiece in the current process, the dynamic rigidity calculated in the second calculation step and the CAD data of the workpiece in the next process The third calculation step for calculating the dynamic rigidity K of the workpiece in the next process, the value of the dynamic rigidity K of the workpiece in the next process calculated in the third calculation step and the machining data for processing the workpiece in the next process are collated. And predicting the occurrence of chatter vibration in the next process.

また、本発明のびびり振動予測防止方法は、ワークの複数の加工位置において実施される。   In addition, the chatter vibration prediction preventing method of the present invention is performed at a plurality of machining positions of a workpiece.

また、本発明のワークの加工方法は、ワーク保持部によりワークを保持するステップと、(A)加工データに基づいて、ワークを加工するための加工ツールで保持するステップで保持されたワークを加工するステップと、(B)ワーク保持部に設置された振動検出部が、ワークが現工程において加工するステップで加工されている間に、ワークの振動データを取得するステップと、(C)取得するステップにおいて取得されたワークの振動データに基づいて現工程におけるワークのびびり振動を防止するステップと、(D)さらに、取得するステップにおいて取得されたワークの振動データを用いて、より仕上げ精度の高い次工程におけるびびり振動の発生有無を予測するステップと、(E)予測するステップにおいて予測されたびびり振動の発生有無結果に基づいて次工程におけるワークを加工する加工データを修正するステップと(A)から(E)までのステップを最終仕上げ精度の工程まで繰り返し実施するステップとを備える。   Further, the workpiece machining method of the present invention processes the workpiece held in the step of holding the workpiece by the workpiece holder and (A) the step of holding the workpiece by a machining tool for machining the workpiece based on the machining data. And (B) a step of acquiring vibration data of the workpiece while the vibration detection unit installed in the workpiece holding unit is being processed in the step of processing the workpiece in the current process, and (C) acquiring A step of preventing chatter vibration of the workpiece in the current process based on the workpiece vibration data acquired in the step; and (D) a higher finishing accuracy by using the workpiece vibration data acquired in the acquisition step. A step of predicting the occurrence of chatter vibration in the next process, and (E) chatter vibration predicted in the prediction step. Based on the occurrence or non-occurrence results and a step of repeatedly performing the steps from the step of modifying the machining data for machining a workpiece in the subsequent step (A) to (E) to a final finish precision process.

また、本発明のワークの加工方法の予測するステップは、現工程におけるワークを加工する加工データとワークの比切削抵抗とから現工程におけるワークに対する切削力を演算する第1演算ステップと、第1演算ステップで演算された切削力と振動データとから現工程におけるワークの動剛性を演算する第2演算ステップと、第2演算ステップにおいて演算された動剛性と次工程におけるワークのCADデータに基づいて次工程におけるワークの動剛性Kを演算する第3演算ステップと、第3演算ステップで演算された次工程におけるワークの動剛性Kの値と次工程のワークを加工する加工データとを照合して次工程におけるびびり振動の発生有無を予測するステップとを備える。   The step of predicting the workpiece machining method of the present invention includes a first calculation step of calculating a cutting force on the workpiece in the current process from machining data for machining the workpiece in the current process and a specific cutting resistance of the workpiece, Based on the cutting force and vibration data calculated in the calculation step, the second calculation step for calculating the dynamic stiffness of the workpiece in the current process, the dynamic stiffness calculated in the second calculation step, and the CAD data of the workpiece in the next process The third calculation step for calculating the dynamic rigidity K of the workpiece in the next process, the value of the dynamic rigidity K of the workpiece in the next process calculated in the third calculation step and the machining data for processing the workpiece in the next process are collated. Predicting the occurrence of chatter vibration in the next process.

また、本発明のワークの加工方法は、ワークの複数の加工位置において実施される。   The workpiece machining method of the present invention is performed at a plurality of machining positions of the workpiece.

また、本発明のびびり振動予測防止加工装置は、ワーク(W)を保持するワーク保持部(70)と、現工程の加工データに基づいてワークを加工するための加工ツールを保持する加工ツール保持部(80)と、ワーク保持部に設置されて、ワークが加工ツールで加工されている間にワークの現工程の振動データを取得する振動検出部(500,510,520)と、振動検出部において取得されたワークの振動データに基づいて現工程におけるワークのびびり振動を防止し、さらに、振動検出部が取得したワークの現工程の振動データを用いて、より仕上げ精度の高い次工程におけるびびり振動の発生有無を予測し、予測結果に基づいて次工程におけるワークを加工する次工程の加工データを修正するコントローラ(400)とを備える。   Moreover, the chatter vibration prediction preventing machining apparatus of the present invention includes a workpiece holding unit (70) that holds a workpiece (W) and a machining tool holding that holds a machining tool for machining the workpiece based on machining data of the current process. A vibration detection unit (500, 510, 520) that is installed in the unit (80), is installed in the work holding unit, and acquires vibration data of the current process of the work while the work is being processed by the processing tool; Prevents chatter vibration of the workpiece in the current process based on the workpiece vibration data acquired in, and also uses the vibration data of the workpiece in the current process acquired by the vibration detector to improve chatter in the next process with higher finishing accuracy. A controller (400) that predicts whether or not vibrations are generated, and corrects machining data of the next process for machining a workpiece in the next process based on the prediction result.

また、本発明のびびり振動予測防止加工装置に係わるコントローラ(400)は、CPU(420)とメモリ(410)とを備え、メモリは、ワーク(W)を加工処理するためのプログラムと複数の工程のそれぞれに対応する加工データとを有し、CPUは、プログラムに基づいて現工程におけるワークの加工データとワークの比切削抵抗とから現工程におけるワークに対する切削力と、振動データと切削力とから現工程におけるワークの動剛性と、動剛性と次工程におけるワークのCADデータとに基づいて次工程におけるワークの動剛性Kとを演算し、次工程におけるワークの動剛性Kの値と次工程のワークを加工する加工データとを照合して次工程におけるびびり振動の発生有無を予測し、予測結果に基づいて次工程においてワークを加工する加工データを修正する。   The controller (400) related to the chatter vibration prediction preventing processing device of the present invention includes a CPU (420) and a memory (410), and the memory includes a program for processing the workpiece (W) and a plurality of steps. The CPU has machining data corresponding to each of the above, and the CPU calculates from the machining data of the workpiece in the current process and the specific cutting resistance of the workpiece based on the program, the cutting force on the workpiece in the current process, vibration data and the cutting force. Based on the dynamic stiffness of the workpiece in the current process, and the dynamic stiffness of the workpiece in the next process based on the dynamic stiffness and the CAD data of the workpiece in the next process, the value of the dynamic stiffness K of the workpiece in the next process and the value of the next process Predict the presence or absence of chatter vibration in the next process by collating with the machining data for machining the workpiece. To modify the processing data to do this.

また、本発明のびびり振動予測防止加工装置は、ワークの複数の加工位置のそれぞれについて、ワークを加工する次工程の加工データを修正する。   Further, the chatter vibration prediction preventing processing device of the present invention corrects the processing data of the next process for processing the workpiece for each of the plurality of processing positions of the workpiece.

また、本発明のマシニングセンタは、請求項9から12までのいずれか一項に記載のびびり振動予測防止加工装置を備える。   Moreover, the machining center of this invention is provided with the chatter vibration prediction prevention processing apparatus as described in any one of Claim 9-12.

また、本発明のびびり振動予測防止プログラムは、ワーク(W)を保持するワーク保持部(70)と、現工程の加工データに基づいてワークを加工するための加工ツール(T)を保持する加工ツール保持部(80)と、ワーク保持部に設置されて、ワークが加工ツールで加工されている間にワークの現工程の振動データを取得する振動検出部(500,510,520)と、振動検出部において取得されたワークの振動データに基づいて現工程におけるワークのびびり振動を防止し、さらに、振動検出部が取得したワークの現工程の振動データを用いて、より仕上げ精度の高い次工程におけるびびり振動の発生有無を予測し、予測結果に基づいて次工程におけるワークを加工する次工程の加工データを修正するコントローラ(400)とを有するびびり振動予測防止加工装置に備えられるびびり振動予測防止プログラムであって、コントローラは、CPU(420)とメモリ(410)とを備え、メモリは振動予測防止プログラムと複数の工程のそれぞれに対応する加工データを有し、びびり振動予測防止加工装置に電源を投入すると、CPUはメモリから振動予測防止プログラムを読み込み、現工程に対応する加工データとワークの比切削抵抗とから現工程におけるワークに対する切削力と、振動データと切削力とから現工程におけるワークの動剛性と、動剛性と次工程におけるワークのCADデータとに基づいて次工程におけるワークの動剛性Kとを演算し、さらに、次工程におけるワークの動剛性Kの値と次工程のワークを加工する加工データとを照合して次工程におけるびびり振動の発生有無を予測し、予測結果に基づいて次工程においてワークを加工する次工程の加工データを修正する。   Further, the chatter vibration prediction preventing program of the present invention includes a workpiece holding unit (70) that holds a workpiece (W) and a machining tool (T) that holds a machining tool (T) for machining a workpiece based on machining data of the current process. A tool holding unit (80), a vibration detection unit (500, 510, 520) that is installed in the workpiece holding unit and acquires vibration data of the current process of the workpiece while the workpiece is being machined by the machining tool; Prevents chatter vibration of the workpiece in the current process based on the workpiece vibration data acquired by the detection unit, and further uses the vibration data of the current process of the workpiece acquired by the vibration detection unit for the next process with higher finishing accuracy. A controller (400) that predicts the occurrence of chatter vibration in the machine and corrects the machining data of the next process for machining the workpiece in the next process based on the prediction result. A chatter vibration prediction preventing program provided in the chatter vibration prediction preventing processing apparatus, wherein the controller includes a CPU (420) and a memory (410), and the memory corresponds to the vibration prediction preventing program and each of the plurality of steps. When turning on the chatter vibration prediction prevention processing device that has machining data, the CPU reads the vibration prediction prevention program from the memory and cuts the workpiece in the current process from the machining data corresponding to the current process and the specific cutting resistance of the workpiece. Calculates the dynamic stiffness of the workpiece in the current process from the force, vibration data and cutting force, and the dynamic stiffness K of the workpiece in the next process based on the dynamic stiffness and CAD data of the workpiece in the next process. The value of the dynamic rigidity K of the workpiece in the process is compared with the machining data for machining the workpiece in the next process. Ri predict the occurrence or non-occurrence of the vibration to modify the processing data of the next step of processing the workpiece at the next step on the basis of the prediction result.

また、本発明のびびり振動予測防止プログラムは、ワークを加工する次工程の加工データをワークの複数の加工位置において修正する。   Further, the chatter vibration prediction preventing program of the present invention corrects machining data of the next process for machining a workpiece at a plurality of machining positions of the workpiece.

本発明により、びびり振動予測防止機能を備えたびびり振動予測防止加工装置、および、びびり振動予測防止加工装置のびびり振動予測防止方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a chatter vibration prediction preventing processing apparatus having a chatter vibration prediction preventing function and a chatter vibration prediction preventing method of the chatter vibration prediction preventing processing apparatus.

これにより、切削加工全体のびびり振動の予測と防止が出来ることになり、加工面の品位として最も重要である仕上げ加工時のびびり振動を完全に防止できる。また、加工時間の短縮が実現されて生産性の向上を実現できる。 This makes it possible to predict and prevent chatter vibration of the entire cutting process, and to completely prevent chatter vibration during finishing, which is the most important quality of the machined surface. In addition, the processing time can be shortened and productivity can be improved.

添付図面を参照して、本発明によるびびり振動予測防止機能を備えたびびり振動予測防止加工装置、および、びびり振動予測防止加工装置のびびり振動予測防止方法を実施するための最良の形態を以下に説明する。   Referring to the accompanying drawings, the best mode for carrying out the chatter vibration prediction preventing processing apparatus having the chatter vibration prediction preventing function according to the present invention and the chatter vibration prediction preventing method of the chatter vibration prediction preventing processing apparatus will be described below. explain.

本発明に係わるびびり振動予測防止加工装置は、複数の工程を経ることにより、切削対象であるワークを切削加工する装置である。本発明に係わるびびり振動予測防止加工装置においては、現工程におけるびびり振動を防止するのみならず、現工程におけるワークの加工時振動データに基づいて、次工程におけるびびり振動の発生を予測する。そして、次工程の加工条件を事前に修正することにより次工程におけるびびり振動を防止する。これにより、本発明に係わるびびり振動予測防止加工装置においては、複数ある工程(荒加工、中加工、仕上げ加工等)に対して、各工程毎に個別にびびり振動を防止して加工速度を落とすこと無く効率的な切削加工を実施することが出来る。さらに、複数ある工程におけるワークの振動データを順次、次工程の加工条件の修正に用いて次工程のびびり振動を防止していくことにより、ワークの加工全体に渡るびびり振動の防止が実現できる。そして、ワークの加工時間の短縮が実現され、生産効率の向上が実現できる。また、ワークの加工全体に渡ってびびり振動の防止が実現されることにより、仕上げ時におけるワーク加工面の品質を向上できる。 The chatter vibration prediction preventing processing apparatus according to the present invention is an apparatus for cutting a workpiece that is a cutting target through a plurality of steps. The chatter vibration prediction preventing processing apparatus according to the present invention not only prevents chatter vibration in the current process, but also predicts occurrence of chatter vibration in the next process based on vibration data during machining of the workpiece in the current process. And chatter vibration in the next process is prevented by correcting the processing conditions of the next process in advance. As a result, in the chatter vibration prediction preventing processing apparatus according to the present invention, for a plurality of processes (rough machining, intermediate machining, finishing machining, etc.), chatter vibration is individually prevented for each process to reduce the machining speed. Efficient cutting can be performed without any problems. Furthermore, the vibration data of a workpiece in a plurality of processes is sequentially used for correcting the machining conditions of the next process to prevent chatter vibration in the next process, thereby preventing chatter vibration throughout the entire machining of the workpiece. In addition, the machining time of the workpiece can be shortened, and the production efficiency can be improved. In addition, since the chatter vibration is prevented throughout the workpiece machining, the quality of the workpiece machining surface during finishing can be improved.

(本発明の実施の形態)
本発明の実施の形態に係わるびびり振動予測防止加工装置の基本構成は、図1に示される従来のワーク加工装置10と同等である。しかし、本実施の形態のびびり振動予測防止加工装置においては、振動検出をしてその振動データを用いて次工程におけるワークの加工条件を修正する制御部に従来のワーク加工装置10との差異がある。
(Embodiment of the present invention)
The basic configuration of the chatter vibration prediction preventing processing apparatus according to the embodiment of the present invention is the same as that of the conventional workpiece processing apparatus 10 shown in FIG. However, in the chatter vibration prediction preventing machining device of the present embodiment, the control unit that detects vibration and corrects the machining condition of the workpiece in the next process using the vibration data has a difference from the conventional workpiece machining device 10. is there.

本発明の実施の形態に係わるびびり振動予測防止加工装置の振動検出部および制御部を図4に示す。本実施の形態に係わるびびり振動予測防止加工装置の振動検出部は、加工中のワークWや加工ツールTに生じるびびり振動を検出するため、加速度計または歪みセンサからなる振動検出センサ500を備えている。振動検出センサ500は、ワークWを保持するワーク保持部70に保持される。振動検出センサ500から出力される検出信号は、アンプ510で増幅された後にFFTアナライザ520に入力される。FFTアナライザ520では、振動検出センサ500から出力される検出信号を周波数解析することでモニタリングする。これら振動検出センサ500、アンプ510、FFTアナライザ520により、振動検出部が構成される。 FIG. 4 shows a vibration detection unit and a control unit of the chatter vibration prediction preventing processing apparatus according to the embodiment of the present invention. The vibration detection unit of the chatter vibration prediction preventing processing apparatus according to the present embodiment includes a vibration detection sensor 500 including an accelerometer or a strain sensor in order to detect chatter vibration generated in the workpiece W or the processing tool T being processed. Yes. The vibration detection sensor 500 is held by the workpiece holding unit 70 that holds the workpiece W. A detection signal output from the vibration detection sensor 500 is amplified by the amplifier 510 and then input to the FFT analyzer 520. The FFT analyzer 520 performs monitoring by frequency analysis of the detection signal output from the vibration detection sensor 500. The vibration detection sensor 500, the amplifier 510, and the FFT analyzer 520 constitute a vibration detection unit.

本実施の形態に係わるコントローラ400は、バスライン410に接続されたCPU420とメモリ430とを備えている。メモリ430は、ワークの加工を実施する複数の工程の各々で使用される加工条件を示すNCデータ、ワークの加工処理を制御するプログラムを備えている。 The controller 400 according to this embodiment includes a CPU 420 and a memory 430 connected to the bus line 410. The memory 430 includes NC data indicating machining conditions used in each of a plurality of steps for machining a workpiece, and a program for controlling the workpiece machining process.

コントローラ400は、FFTアナライザ520から、規定強度以上の振幅のびびり振動が検出されたことを示すデータを受け取ると、現工程における加工条件を修正する処理を実行して、現工程におけるびびり振動を抑制する。また、現工程におけるワークWの振動データに基づいて、次工程においてびびり振動が生じるか予測し、びびり振動が生じることが予測される場合には、次工程における加工条件を示すNCデータの修正を行う。 When the controller 400 receives from the FFT analyzer 520 data indicating that chatter vibration having an amplitude greater than the specified intensity has been detected, the controller 400 executes processing for correcting the machining conditions in the current process to suppress chatter vibration in the current process. To do. Also, based on the vibration data of the workpiece W in the current process, it is predicted whether chatter vibration will occur in the next process. If chatter vibration is predicted to occur, the NC data indicating the machining conditions in the next process should be corrected. Do.

図5に、本実施の形態のコントローラ400における処理フローを示す。以下の説明においては、ワークWが、3工程(荒加工、中仕上げ加工、仕上げ加工)により加工処理される場合について記述するが、この工程の数は3工程に限られるものではない。   FIG. 5 shows a processing flow in the controller 400 of the present embodiment. In the following description, a case where the workpiece W is processed by three processes (roughing, intermediate finishing, and finishing) will be described, but the number of processes is not limited to three.

(荒加工)
本実施の形態のびびり振動予測防止加工装置においてワークの荒加工が開始されると、コントローラ400に備わるCPU420が起動して、メモリ410に予め入力されてワークの加工処理を制御するプログラムを読み込む(ステップS10)。そして、プログラムが開始され、予めメモリ430に入力されていた荒加工用のNCデータに基づき、加工ツールTがワークWの切削加工を開始する(ステップS11)。ワークWの切削加工中、振動検出センサ500により、ワークWの振動データの取得が行われる(ステップS12)。
(Roughing)
When rough machining of a workpiece is started in the chatter vibration prediction preventing machining apparatus of the present embodiment, the CPU 420 provided in the controller 400 is activated, and a program that is input in advance into the memory 410 and controls the machining processing of the workpiece is read ( Step S10). Then, the program is started, and the machining tool T starts cutting the workpiece W based on the NC data for rough machining previously input to the memory 430 (step S11). During cutting of the workpiece W, vibration data of the workpiece W is acquired by the vibration detection sensor 500 (step S12).

加工開始後、コントローラ400は、FFTアナライザ520から、加工ツールTおよびワークWにおいてびびり振動を検出した信号を受け取っていないかどうかリアルタイムで確認を行う(ステップS13)。びびり振動を検出した信号を受け取っていない場合(NOの場合)、プログラムにおいて、荒加工がワークWを当該工程における最終形状になるまで加工処理を実施して終了する(ステップS15)。   After the machining is started, the controller 400 checks in real time whether or not the signal that detects chatter vibration in the machining tool T and the workpiece W is received from the FFT analyzer 520 (step S13). When the signal for detecting chatter vibration has not been received (in the case of NO), in the program, the roughing is performed until the workpiece W becomes the final shape in the process, and the process ends (step S15).

ステップS13において、びびり振動が生じている信号を受け取っていた場合(YESの場合)、まず、加工ツールTの一刃送り量を、予め設定した所定量だけ増加させるように荒加工用のNCデータを修正する(ステップS14)。そして、ステップS10〜ステップS12を繰り返して、FFTアナライザ520から、加工ツールTやワークWにびびり振動を検出した信号を受け取っていないかを再度確認する(ステップS13)。その結果、びびり振動を検出した信号を受け取っていない場合、プログラムにおいて、荒加工がワークWを当該工程における最終形状になるまで加工処理を実施して終了する(ステップS15)。一方、継続してびびり信号が検出されている場合、つまり、加工ツールTやワークWでびびり振動が抑制されていない場合には、加工ツールTによる、ワークに対する切削速度を、予め設定されている量だけ減少させるように荒加工用のNCデータを修正する(ステップS14)。この場合、減少させた切削速度によって生じる加工速度の遅れを補償するため、プログラムにおいて、加工工程を延長することが必要となる。そして、ステップS10〜ステップS12を繰り返して、FFTアナライザ520から、加工ツールTやワークWにびびり振動を検出した信号を受け取っていないかを再度確認する(ステップS13)。その結果、びびり振動を検出した信号を受け取っていない場合、プログラムにおいて、荒加工がワークWを当該工程における最終形状になるまで加工処理を実施して終了する(ステップS15)。さらに、継続してびびり信号が検出されている場合、つまり、加工ツールTやワークWでびびり振動が抑制されていない場合には、加工ツールTによる、ワークに対する一回当りの切り込み量を、予め設定されている量だけ減少させるように荒加工用のNCデータを修正する(ステップS14)。この場合、減少させた切り込み量によって生じる加工速度の遅れを補償するため、プログラムにおいて、加工工程を延長することが必要となる。そして、ステップS10〜ステップS12を繰り返して、FFTアナライザ520から、加工ツールTやワークWにびびり振動を検出した信号を受け取っていないかを再度確認する(ステップS13)。その結果、びびり振動を検出した信号を受け取っていない場合、プログラムにおいて、荒加工がワークWを当該工程における最終形状になるまで加工処理を実施して終了する(ステップS15)。最終的に修正された荒加工用のNCデータは、メモリ430に保存される(ステップS60)。   In step S13, when a signal indicating chatter vibration has been received (in the case of YES), first, NC data for rough machining is performed so that the one-blade feed amount of the machining tool T is increased by a predetermined amount. Is corrected (step S14). Then, Steps S10 to S12 are repeated, and it is confirmed again whether or not a signal for detecting chatter vibration in the processing tool T or the workpiece W is received from the FFT analyzer 520 (Step S13). As a result, if the signal for detecting chatter vibration has not been received, the program finishes the machining process until the rough machining is performed on the workpiece W to the final shape in the process (step S15). On the other hand, when the chatter signal is continuously detected, that is, when chatter vibration is not suppressed by the machining tool T or the workpiece W, the cutting speed of the workpiece by the machining tool T is set in advance. The NC data for roughing is corrected so as to decrease by the amount (step S14). In this case, it is necessary to extend the machining process in the program in order to compensate for the machining speed delay caused by the reduced cutting speed. Then, Steps S10 to S12 are repeated, and it is confirmed again whether or not a signal for detecting chatter vibration in the processing tool T or the workpiece W is received from the FFT analyzer 520 (Step S13). As a result, if the signal for detecting chatter vibration has not been received, the program finishes the machining process until the rough machining is performed on the workpiece W to the final shape in the process (step S15). Furthermore, when the chatter signal is continuously detected, that is, when chatter vibration is not suppressed by the machining tool T or the workpiece W, the amount of cutting per workpiece by the machining tool T is determined in advance. The NC data for roughing is corrected so as to decrease by the set amount (step S14). In this case, it is necessary to extend the machining process in the program in order to compensate for the machining speed delay caused by the reduced cutting amount. Then, Steps S10 to S12 are repeated, and it is confirmed again whether or not a signal for detecting chatter vibration in the processing tool T or the workpiece W is received from the FFT analyzer 520 (Step S13). As a result, if the signal for detecting chatter vibration has not been received, the program finishes the machining process until the rough machining is performed on the workpiece W to the final shape in the process (step S15). The finally corrected NC data for roughing is stored in the memory 430 (step S60).

また、本実施の形態における荒加工においては、最終的に修正された荒加工用のNCデータおよびワーク加工時に取得された振動データに基づいて、さらに仕上げ精度の高い次工程である中仕上げ加工時のびびり振動の予測を行う。そして、この予測に基づいて、中仕上げ加工時の加工条件である中仕上げ加工用NCデータの修正が行われる(ステップS20)。但し、ステップS20は、荒加工時に同時に行われる必要はなく、荒加工と中仕上げ加工が不連続に行われる際には、中仕上げ加工が開始される前に終了していれば良い。   Further, in the rough machining in the present embodiment, based on the NC data for rough machining finally corrected and the vibration data acquired at the time of workpiece machining, at the time of intermediate finishing machining, which is the next process with higher finishing accuracy. Predicts chatter vibration. Based on this prediction, the NC data for medium finishing machining, which is the machining condition at the time of medium finishing, is corrected (step S20). However, step S20 does not need to be performed at the same time during the roughing process, and may be completed before the intermediate finishing process is started when the roughing process and the intermediate finishing process are performed discontinuously.

図6に、荒加工時の最終的な荒加工用NCデータおよび荒加工時のワーク振動データにより、中仕上げ加工時のびびり発生予測をし、この予測結果に基づいて中仕上げ加工時のNCデータの修正を行うステップS20の詳細フローを示す。   Fig. 6 shows the prediction of chattering during intermediate finish machining based on the final rough machining NC data during rough machining and workpiece vibration data during rough machining, and NC data during intermediate finish machining is based on this prediction result. The detailed flow of step S20 which corrects is shown.

ステップS20においては、最初に、荒加工時における最終的に修正されたNCデータに基づく加工条件と加工対象ワークの比切削抵抗とから、荒加工時における、加工対象ワークに対する切削力が計算される(ステップS21)。   In step S20, first, the cutting force for the workpiece to be machined during rough machining is calculated from the machining conditions based on the NC data finally corrected at the time of rough machining and the specific cutting resistance of the workpiece to be machined. (Step S21).

次に、ステップS21で求められた加工対象ワークに対する切削力と、荒加工時に取得された加工対象ワークの振動データとから、荒加工時における加工対象ワークの動剛性が計算される(ステップS22)。   Next, the dynamic rigidity of the workpiece to be machined during rough machining is calculated from the cutting force for the workpiece to be machined obtained in step S21 and the vibration data of the workpiece to be machined obtained during rough machining (step S22). .

次に、ステップS22で求められた加工対象ワークに対する荒加工時の動剛性と、中仕上げ加工時における上記加工対象ワークのCADデータとから、中仕上げ加工時における上記加工対象ワークの動剛性Kが計算される(ステップS23)。   Next, the dynamic stiffness K of the workpiece to be machined during intermediate finishing is obtained from the dynamic stiffness at the time of rough machining for the workpiece to be machined obtained in step S22 and the CAD data of the workpiece to be machined during intermediate finishing. Calculated (step S23).

ここで求められた加工対象ワークの動剛性Kは、びびり振動の安定限界と加工条件との相関を示す図8中の「ワークの動剛性K」の曲線を得るためのものである。この曲線より左下の領域は安定領域であり、理論的にはびびり振動が生じない。この曲線より右上の斜線領域は不安定領域であり、理論的にはびびり振動が生じる。   The dynamic stiffness K of the workpiece to be processed obtained here is used to obtain a curve of “work dynamic stiffness K” in FIG. 8 showing the correlation between the stability limit of chatter vibration and the machining conditions. The lower left region from this curve is a stable region, and theoretically no chatter vibration occurs. The hatched area in the upper right of this curve is an unstable area, and theoretically chatter vibration occurs.

次に、ステップS23で求められた加工対象ワークに対する中仕上げ加工時の動剛性Kと、中仕上げ加工時における上記加工対象ワークの加工条件(一刃送り量、切削速度、切り込み量などのNCデータ)とが照合される。これにより、中仕上げ加工時における加工条件が、びびり振動に関して図8中の「安定領域」にあるのか、あるいは「不安定領域」にあるのかが判別されて中仕上げ加工時のびびり振動の発生が予測される(ステップS24)。そして、中仕上げ加工時における加工条件が、びびり振動に関して「不安定領域」にある場合には、中仕上げ工程におけるNCデータの修正が行われる(ステップS25)。ステップS25において、例えば現状における中仕上げ時のNCデータがケース1の×印の位置に存在する場合、NCデータの速度比(一刃送り値に反比例)は矢印に沿って安定領域中の○印の位置まで減少するように、中仕上げ加工時のNCデータ中の一刃送り値が増加方向に修正される。また、例えば現状における中仕上げ加工時のNCデータがケース2の×印の位置に存在する場合、NCデータの速度比および切削速度は、矢印に沿って、安定領域中の○印の位置まで減速するように中仕上げ加工時のNCデータ中の一刃送り値および切削速度値が、それぞれ増加および減速方向に修正される。   Next, the dynamic rigidity K at the time of intermediate finishing for the workpiece to be machined obtained in step S23 and the machining conditions of the workpiece to be machined at the time of intermediate finishing (NC data such as the feed rate, cutting speed, cutting depth, etc.) ) Is matched. As a result, it is determined whether the machining conditions during the finishing process are in the “stable region” or “unstable region” in FIG. 8 with respect to chatter vibrations, and chatter vibrations are generated during the finishing process. Predicted (step S24). If the machining conditions during the intermediate finishing process are in the “unstable region” with respect to chatter vibration, the NC data in the intermediate finishing process is corrected (step S25). In step S25, for example, if the NC data at the time of intermediate finishing is present at the position of the x mark in case 1, the speed ratio of the NC data (inversely proportional to the one-blade feed value) is indicated by a circle in the stable region along the arrow. The one-blade feed value in the NC data during the finishing process is corrected in the increasing direction so as to decrease to the position. Also, for example, when the NC data at the time of semi-finishing at the present is present at the position of the X mark of the case 2, the speed ratio and cutting speed of the NC data are reduced to the position of the circle mark in the stable region along the arrow. As described above, the one-blade feed value and the cutting speed value in the NC data at the time of intermediate finishing are corrected in the increasing and decelerating directions, respectively.

一方、中仕上げ加工時における加工条件が、びびり振動に関して「安定領域」にある場合には、中仕上げ加工工程におけるNCデータの修正は行われない(ステップS26)。   On the other hand, when the machining condition during the intermediate finishing process is in the “stable region” with respect to chatter vibration, the NC data in the intermediate finishing process is not corrected (step S26).

以上、荒加工の加工処理フローについて説明したが、実際のワークはブレードやインぺラ等3次元形状を備えたものが多い。3次元形状のワークでは、加工点によって剛性が異なるため、上記加工処理はワーク上の予め決められた複数点において実施される。   The rough processing flow has been described above, but many actual workpieces have a three-dimensional shape such as a blade or an impeller. Since the rigidity of a three-dimensional workpiece varies depending on the machining point, the machining process is performed at a plurality of predetermined points on the workpiece.

(中仕上げ加工)
中仕上げ加工時の処理フローは、基本的に荒加工時の処理フローと同等である。
(Medium finishing)
The processing flow during intermediate finishing is basically the same as the processing flow during rough machining.

本実施の形態のびびり振動予測防止加工装置においてワークの中仕上げ加工が開始されると、コントローラ400に備わるCPU420が起動して、ワークの加工処理を制御するプログラムを読み込む(ステップS30)。そして、プログラムが開始され、予めメモリ430に入力されていた、あるいは前工程である荒加工時の処理に基づいて修正された中仕上げ加工用のNCデータに基づき、加工ツールTがワークWを切削加工を開始する(ステップS31)。ワークWの切削加工中、振動検出センサ500により、ワークWの振動データの取得が行われる(ステップS32)。   When the workpiece finishing process is started in the chatter vibration prediction preventing machining apparatus of the present embodiment, the CPU 420 provided in the controller 400 is activated to read a program for controlling the machining process of the workpiece (step S30). Then, the machining tool T cuts the workpiece W based on the NC data for intermediate finishing that has been input to the memory 430 in advance or has been corrected based on the roughing processing that was the previous step. Processing is started (step S31). During cutting of the workpiece W, vibration data of the workpiece W is acquired by the vibration detection sensor 500 (step S32).

加工開始後、コントローラ400は、FFTアナライザ520から、加工ツールTおよびワークWにおいてびびり振動を検出した信号を受け取っていないかどうかリアルタイムで確認を行う(ステップS33)。びびり振動を検出した信号を受け取っていない場合(NOの場合)、プログラムにおいて、中仕上げ加工がワークWを当該工程における最終形状になるまで加工処理を実施して終了する(ステップS35)。 After the machining is started, the controller 400 checks in real time whether or not the signal having detected chatter vibration in the machining tool T and the workpiece W is received from the FFT analyzer 520 (step S33). When the signal for detecting chatter vibration has not been received (in the case of NO), in the program, the finishing process is carried out until the intermediate finishing process forms the workpiece W into the final shape in the process (step S35).

ステップS33において、びびり振動が生じている信号を受け取っていた場合(YESの場合)、まず、加工ツールTの一送り量を、予め設定した所定量だけ増加させるように中仕上げ加工用のNCデータを修正する(ステップS34)。そして、ステップS30〜ステップS32を繰り返して、FFTアナライザ520から、加工ツールTやワークWにびびり振動を検出した信号を受け取っていないかを再度確認する(ステップS33)。その結果、びびり振動を検出した信号を受け取っていない場合、プログラムにおいて、中仕上げ加工がワークWを当該工程における最終形状になるまで加工処理を実施して終了する(ステップS35)。一方、継続してびびり信号が検出されている場合、つまり、加工ツールTやワークWでびびり振動が抑制されていない場合には、加工ツールTによる、ワークに対する切削速度を、予め設定されている量だけ減少させるように中仕上げ加工用のNCデータを修正する(ステップS34)。この場合、減少させた切削速度によって生じる加工速度の遅れを補償するため、プログラムにおいて、加工工程を延長することが必要となる。そして、ステップS30〜ステップS32を繰り返して、FFTアナライザ520から、加工ツールTやワークWにびびり振動を検出した信号を受け取っていないかを再度確認する(ステップS33)。その結果、びびり振動を検出した信号を受け取っていない場合、プログラムにおいて、中仕上げ加工がワークWを当該工程における最終形状になるまで加工処理を実施して終了する(ステップS35)。さらに、継続してびびり信号が検出されている場合、つまり、加工ツールTやワークWでびびり振動が抑制されていない場合には、加工ツールTによる、ワークに対する一回当りの切り込み量を、予め設定されている量だけ減少させるように中仕上げ加工用のNCデータを修正する(ステップS34)。この場合、減少させた切り込み量によって生じる加工速度の遅れを補償するため、プログラムにおいて、加工工程を延長することが必要となる。そして、再度ステップS30〜ステップS32を繰り返して、FFTアナライザ520から、加工ツールTやワークWにびびり振動を検出した信号を受け取っていないかを再度確認する(ステップS33)。その結果、びびり振動を検出した信号を受け取っていない場合、プログラムにおいて、中仕上げ加工がワークWを当該工程における最終形状になるまで加工処理を実施して終了する(ステップS35)。最終的に修正された中仕上げ加工用のNCデータは、メモリ430に保存される(ステップS60)。   In step S33, if a signal causing chatter vibration is received (in the case of YES), first, NC data for intermediate finishing machining is performed so that the feed amount of the machining tool T is increased by a predetermined amount. Is corrected (step S34). Then, Steps S30 to S32 are repeated, and it is confirmed again whether or not a signal for detecting chatter vibration is received from the processing analyzer T or the workpiece W from the FFT analyzer 520 (Step S33). As a result, if the signal for detecting chatter vibration has not been received, the program finishes the machining process until the intermediate finishing is finished with the workpiece W having the final shape in the process (step S35). On the other hand, when the chatter signal is continuously detected, that is, when chatter vibration is not suppressed by the machining tool T or the workpiece W, the cutting speed of the workpiece by the machining tool T is set in advance. The NC data for the finishing process is corrected so as to decrease by the amount (step S34). In this case, it is necessary to extend the machining process in the program in order to compensate for the machining speed delay caused by the reduced cutting speed. Then, Steps S30 to S32 are repeated, and it is confirmed again whether or not a signal for detecting chatter vibration is received from the processing analyzer T or the workpiece W from the FFT analyzer 520 (Step S33). As a result, if the signal for detecting chatter vibration has not been received, the program finishes the machining process until the intermediate finishing is finished with the workpiece W having the final shape in the process (step S35). Furthermore, when the chatter signal is continuously detected, that is, when chatter vibration is not suppressed by the machining tool T or the workpiece W, the amount of cutting per workpiece by the machining tool T is determined in advance. The NC data for intermediate finishing is corrected so as to decrease by the set amount (step S34). In this case, it is necessary to extend the machining process in the program in order to compensate for the machining speed delay caused by the reduced cutting amount. Then, Steps S30 to S32 are repeated again, and it is confirmed again whether or not a signal for detecting chatter vibration in the processing tool T or the workpiece W is received from the FFT analyzer 520 (Step S33). As a result, if the signal for detecting chatter vibration has not been received, the program finishes the machining process until the intermediate finishing is finished with the workpiece W having the final shape in the process (step S35). The NC data for final finishing that has been finally corrected is stored in the memory 430 (step S60).

また、本実施の形態における中仕上げ加工においては、最終的に修正された中仕上げ加工用のNCデータおよびワーク加工時に取得された振動データに基づいて、さらに仕上げ精度の高い次工程である仕上げ加工時のびびり振動の予測を行う。そして、この予測に基づいて、仕上げ加工時の加工条件である仕上げ加工用NCデータの修正が行われる(ステップS40)。但し、ステップS40は、中仕上げ加工時に同時に行われる必要はなく、中仕上げ加工と仕上げ加工が不連続に行われる際には、仕上げ加工が開始される前に終了していれば良い。   Further, in the intermediate finishing in the present embodiment, the finishing process, which is the next process with higher finishing accuracy, is based on the NC data for final finishing intermediate machining and the vibration data acquired during workpiece processing. Predicts chatter vibrations. Based on this prediction, the NC data for finishing machining, which is a machining condition at the time of finishing machining, is corrected (step S40). However, step S40 does not need to be performed at the same time as the intermediate finishing process, and may be completed before the finishing process is started when the intermediate finishing process and the finishing process are performed discontinuously.

図7に、中仕上げ加工時の最終的な中仕上げ加工用NCデータおよび中仕上げ加工時のワーク振動データにより、仕上げ加工時のびびり発生予測をし、この予測結果に基づいて仕上げ加工時のNCデータの修正を行うステップS40の詳細フローを示す。   Fig. 7 shows the prediction of chattering during finishing using the final NC data for intermediate finishing and workpiece vibration data during intermediate finishing. Based on the prediction results, the NC during finishing The detailed flow of step S40 which corrects data is shown.

ステップS40においては、最初に、中仕上げ加工時における最終的に修正されたNCデータに基づく加工条件と加工対象ワークの比切削抵抗とから、中仕上げ加工時における、加工対象ワークに対する切削力が計算される(ステップS41)。   In step S40, first, the cutting force for the workpiece to be machined during the intermediate finish machining is calculated from the machining conditions based on the NC data finally corrected at the time of the intermediate finish machining and the specific cutting resistance of the workpiece to be machined. (Step S41).

次に、ステップS41で求められた加工対象ワークに対する切削力と、中仕上げ加工時に取得された加工対象ワークの振動データとから、中仕上げ加工時における加工対象ワークの動剛性が計算される(ステップS42)。   Next, the dynamic rigidity of the workpiece to be machined during the intermediate finishing process is calculated from the cutting force for the workpiece to be machined obtained in step S41 and the vibration data of the workpiece to be machined obtained during the intermediate finishing process (step S42).

次に、ステップS42で求められた加工対象ワークに対する中仕上げ加工時の動剛性と、仕上げ加工時における上記加工対象ワークのCADデータとから、仕上げ加工時における上記加工対象ワークの動剛性Kが計算される(ステップS43)。ここで求められた加工対象ワークの動剛性Kは、びびり振動の安定限界と加工条件との相関を示す図8中の「ワークの動剛性K」の曲線を得るためのものである。この曲線より左下の領域は安定領域であり、理論的にはびびり振動が生じない。この曲線より右上の斜線領域は不安定領域であり、理論的にはびびり振動が生じる。   Next, the dynamic stiffness K of the workpiece to be machined during finishing machining is calculated from the dynamic stiffness at the time of medium finishing machining for the workpiece to be machined obtained in step S42 and the CAD data of the workpiece to be machined at the time of finishing machining. (Step S43). The dynamic stiffness K of the workpiece to be processed obtained here is used to obtain a curve of “work dynamic stiffness K” in FIG. 8 showing the correlation between the stability limit of chatter vibration and the machining conditions. The lower left region from this curve is a stable region, and theoretically no chatter vibration occurs. The hatched area in the upper right of this curve is an unstable area, and theoretically chatter vibration occurs.

次に、ステップS43で求められた加工対象ワークに対する仕上げ加工時の動剛性Kと、仕上げ加工時における上記加工対象ワークの加工条件(一刃送り量、切削速度、切り込み量などのNCデータ)とが照合される。これにより、仕上げ加工時における加工条件が、びびり振動に関して図8中の「安定領域」にあるのか、あるいは「不安定領域」にあるのかが判別されて仕上げ加工時のびびり振動の発生が予測される(ステップS44)。そして、仕上げ加工時における加工条件が、びびり振動に関して「不安定領域」にある場合には、仕上げ加工工程におけるNCデータの修正が行われる(ステップS45)。一方、仕上げ加工時における加工条件が、びびり振動に関して「安定領域」にある場合には、仕上げ工程におけるNCデータの修正は行われない(ステップS46)。   Next, the dynamic stiffness K at the time of finishing machining for the workpiece to be machined obtained in step S43, and the machining conditions of the workpiece to be machined at the time of finishing machining (NC data such as a one-blade feed amount, a cutting speed, and a cutting amount) and Are matched. As a result, it is determined whether the machining condition during finishing is in the “stable region” or “unstable region” in FIG. 8 with respect to chatter vibration, and occurrence of chatter vibration during finishing is predicted. (Step S44). Then, when the machining condition at the time of finishing is in the “unstable region” with respect to chatter vibration, the NC data in the finishing process is corrected (step S45). On the other hand, when the machining condition at the finishing machining is in the “stable region” with respect to chatter vibration, the NC data is not corrected in the finishing process (step S46).

以上、中仕上げ加工の加工処理フローについて説明したが、実際のワークはブレードやインぺラ等3次元形状を備えたものが多い。3次元形状のワークでは、加工点によって剛性が異なるため、上記加工処理はワーク上の予め決められた複数点において実施される。   The processing flow of the intermediate finish processing has been described above, but many actual workpieces have a three-dimensional shape such as a blade or an impeller. Since the rigidity of a three-dimensional workpiece varies depending on the machining point, the machining process is performed at a plurality of predetermined points on the workpiece.

(仕上げ加工)
仕上げ加工時の処理フローについても、基本的に荒加工時および中仕上げ加工時の処理フローと同等である。本実施の形態のびびり振動予測防止加工装置においてワークの仕上げ加工が開始されると、コントローラ400に備えられるCPU420が起動して、ワークの加工処理を制御するプログラムを読み込む(ステップS50)。そして、プログラムが開始され、予めメモリ430に入力されていた、あるいは前工程である中仕上げ加工時の処理に基づいて修正された仕上げ加工用のNCデータに基づき、加工ツールTがワークWの切削加工を開始する(ステップS51)。ワークWの切削加工中、振動検出センサ500により、ワークWの振動データの取得が行われる(ステップS52)。
(Finishing)
The processing flow during finishing is basically the same as the processing flow during roughing and intermediate finishing. When workpiece finishing is started in the chatter vibration prediction preventing machining apparatus according to the present embodiment, the CPU 420 provided in the controller 400 is activated to read a program for controlling workpiece machining (step S50). Then, the machining tool T starts cutting the workpiece W based on the NC data for finishing that has been entered in the memory 430 in advance, or has been corrected based on the processing at the time of the intermediate finishing that is the previous process. Processing is started (step S51). During cutting of the workpiece W, the vibration detection sensor 500 acquires vibration data of the workpiece W (step S52).

加工開始後、コントローラ400は、FFTアナライザ520から、加工ツールTおよびワークWにおいてびびり振動を検出した信号を受け取っていないかどうかリアルタイムで確認を行う(ステップS53)。びびり振動を検出した信号を受け取っていない場合(NOの場合)、プログラムにおいて、仕上げ加工がワークWを当該工程における最終形状になるまで加工処理を実施して終了する(ステップS55)。 After the machining is started, the controller 400 checks in real time whether or not the signal that detects chatter vibration in the machining tool T and the workpiece W is received from the FFT analyzer 520 (step S53). When the signal for detecting chatter vibration has not been received (in the case of NO), in the program, the finishing process is performed until the workpiece W has a final shape in the process, and the process ends (step S55).

ステップS53において、びびり振動が生じている信号を受け取っていた場合(YESの場合)、まず、加工ツールTの一刃送り量を、予め設定した所定量だけ増加させるように仕上げ加工用のNCデータを修正する(ステップS54)。そして、ステップS50〜ステップS52を繰り返して、FFTアナライザ520から、加工ツールTやワークWにびびり振動を検出した信号を受け取っていないかを再度確認する(ステップS53)。その結果、びびり振動を検出した信号を受け取っていない場合、プログラムにおいて、仕上げ加工がワークWを当該工程における最終形状になるまで加工処理を実施して終了する(ステップS55)。一方、継続してびびり信号が検出されている場合、つまり、加工ツールTやワークWでびびり振動が抑制されていない場合には、加工ツールTによる、ワークに対する切削速度を、予め設定されている量だけ減少させるように仕上げ加工用のNCデータを修正する(ステップS54)。この場合、減少させた切削速度によって生じる加工速度の遅れを補償するため、プログラムにおいて、加工工程を延長することが必要となる。そして、ステップS50〜ステップS52を繰り返して、FFTアナライザ520から、加工ツールTやワークWにびびり振動を検出した信号を受け取っていないかを再度確認する(ステップS53)。その結果、びびり振動を検出した信号を受け取っていない場合、プログラムにおいて、仕上げ加工がワークWを当該工程における最終形状になるまで加工処理を実施して終了する(ステップS55)。さらに、継続してびびり信号が検出されている場合、つまり、加工ツールTやワークWでびびり振動が抑制されていない場合には、加工ツールTによる、ワークに対する一回当りの切り込み量を、予め設定されている量だけ減少させるように仕上げ加工用のNCデータを修正する(ステップS54)。この場合、減少させた切り込み量によって生じる加工速度の遅れを補償するため、プログラムにおいて、加工工程を延長することが必要となる。そして、再度ステップS50〜ステップS52を繰り返して、FFTアナライザ520から、加工ツールTやワークWにびびり振動を検出した信号を受け取っていないかを再度確認する(ステップS53)。その結果、びびり振動を検出した信号を受け取っていない場合、プログラムにおいて、仕上げ加工がワークWを当該工程における最終形状になるまで加工処理を実施して終了する(ステップS55)。最終的に修正された仕上げ加工用のNCデータは、メモリ430に保存される(ステップS60)。   If a signal causing chatter vibration is received in step S53 (in the case of YES), first, the NC data for finishing machining is set so that the feed amount of the cutting tool T is increased by a predetermined amount. Is corrected (step S54). Then, Steps S50 to S52 are repeated, and it is confirmed again whether or not a signal for detecting chatter vibration is received from the processing analyzer T or the workpiece W from the FFT analyzer 520 (Step S53). As a result, if the signal for detecting chatter vibration has not been received, the processing is finished until the finish processing of the workpiece W becomes the final shape in the process in the program (step S55). On the other hand, when the chatter signal is continuously detected, that is, when chatter vibration is not suppressed by the machining tool T or the workpiece W, the cutting speed of the workpiece by the machining tool T is set in advance. The NC data for finishing is corrected so as to decrease by the amount (step S54). In this case, it is necessary to extend the machining process in the program in order to compensate for the machining speed delay caused by the reduced cutting speed. Then, Steps S50 to S52 are repeated, and it is confirmed again whether or not a signal for detecting chatter vibration is received from the processing analyzer T or the workpiece W from the FFT analyzer 520 (Step S53). As a result, if the signal for detecting chatter vibration has not been received, the processing is finished until the finish processing of the workpiece W becomes the final shape in the process in the program (step S55). Furthermore, when the chatter signal is continuously detected, that is, when chatter vibration is not suppressed by the machining tool T or the workpiece W, the amount of cutting per workpiece by the machining tool T is determined in advance. The NC data for finishing is corrected so as to decrease by the set amount (step S54). In this case, it is necessary to extend the machining process in the program in order to compensate for the machining speed delay caused by the reduced cutting amount. Then, Steps S50 to S52 are repeated again, and it is confirmed again whether or not a signal for detecting chatter vibration in the processing tool T or the workpiece W is received from the FFT analyzer 520 (Step S53). As a result, if the signal for detecting chatter vibration has not been received, the processing is finished until the finish processing of the workpiece W becomes the final shape in the process in the program (step S55). The finally corrected NC data for finishing is stored in the memory 430 (step S60).

以上、仕上げ加工の加工処理フローについて説明したが、実際のワークはブレードやインぺラ等3次元形状を備えたものが多い。3次元形状のワークでは、加工点によって剛性が異なるため、上記加工処理はワーク上の予め決められた複数点において実施される。   The processing flow for finishing has been described above, but many actual workpieces have a three-dimensional shape such as a blade or an impeller. Since the rigidity of a three-dimensional workpiece varies depending on the machining point, the machining process is performed at a plurality of predetermined points on the workpiece.

本実施の形態に係わるびびり振動予測防止装置で、「荒加工」、「中仕上げ加工」、「仕上げ加工」の3つの加工処理をするフローについて説明した。上記の処理フローにおいては、順次、現工程の振動データに基づいて、次工程におけるびびり振動の予測および次工程のNCデータの修正を行っているが、例えば荒加工時の振動データに基づいて、中仕上げ加工時のびびり振動を予測してNCデータを修正するのみならず、同時に仕上げ加工時のびびり振動を予測してNCデータを修正することもできる。   In the chatter vibration prediction preventing apparatus according to the present embodiment, the flow of performing the three processing processes of “roughing”, “medium finishing”, and “finishing” has been described. In the above processing flow, the chatter vibration in the next process is predicted and the NC data in the next process is sequentially corrected based on the vibration data in the current process. For example, based on the vibration data in rough machining, Not only can the NC data be corrected by predicting chatter vibration during intermediate finishing, but at the same time, the NC data can also be corrected by predicting chatter vibration during finishing.

このように本実施の形態においては、現工程におけるびびり振動を防止するのみならず、現工程におけるワークの加工時振動データに基づいて、次工程におけるびびり振動の発生を予測する。そして、次工程の加工条件を修正することにより次工程におけるびびり振動を防止する。これにより、各工程毎に個別にびびり振動を防止して加工速度を落とすこと無く効率的な切削加工を実施することが出来る。さらに、複数ある工程におけるワークの振動データを順次、次工程、あるいは次々工程の加工条件の修正に用いて以降の工程におけるびびり振動を防止していくことにより、ワークの加工全体に渡るびびり振動の防止が実現できる。このように、ワークの加工全体に渡ってびびり振動の防止が実現されることにより、仕上げ時におけるワーク加工面の品質を向上できる。   As described above, in the present embodiment, not only chatter vibration in the current process is prevented, but also occurrence of chatter vibration in the next process is predicted based on vibration data during machining of the workpiece in the current process. And chatter vibration in the next process is prevented by correcting the processing conditions of the next process. Thereby, it is possible to perform efficient cutting without reducing chatter vibration and reducing the processing speed individually for each process. In addition, the vibration data of the workpieces in multiple processes are used sequentially to correct the machining conditions in the next process or the next process to prevent chatter vibrations in subsequent processes. Prevention can be realized. In this way, the prevention of chatter vibration over the entire machining of the workpiece is realized, so that the quality of the workpiece machining surface during finishing can be improved.

さらに、本実施の形態のびびり振動予測防止加工装置をマシニングセンタに備えることにより、高速・高能率加工の実施が実現できる。   Further, by providing the machining center with the chatter vibration prediction preventing processing device of the present embodiment, high-speed and high-efficiency processing can be realized.

従来のワーク加工装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional workpiece | work processing apparatus. 従来のワーク加工装置の振動検出に係わる構成を示す図である。It is a figure which shows the structure regarding the vibration detection of the conventional workpiece | work processing apparatus. 従来のワーク加工装置でびびり振動を検出したときの処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow when chatter vibration is detected with the conventional workpiece | work processing apparatus. 本願の実施の形態に係わるびびり振動予測防止加工装置の振動検出に係わる構成を示す図である。It is a figure which shows the structure regarding the vibration detection of the chatter vibration prediction prevention processing apparatus concerning embodiment of this application. 本願の実施の形態に係わるびびり振動予測防止加工装置におけるワークの加工処理のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow of the process of the workpiece | work in the chatter vibration prediction prevention processing apparatus concerning embodiment of this application. 本願の実施の形態に係わるびびり振動予測防止加工装置における次工程でのびびり振動発生を予測するフローを示す図である(ステップS20)。It is a figure which shows the flow which estimates the chatter vibration generation | occurrence | production in the next process in the chatter vibration prediction prevention processing apparatus concerning embodiment of this application (step S20). 本願の実施の形態に係わるびびり振動予測防止加工装置における次工程でのびびり振動発生を予測するフローを示す図である(ステップS40)。It is a figure which shows the flow which estimates the chatter vibration generation | occurrence | production in the next process in the chatter vibration prediction prevention processing apparatus concerning embodiment of this application (step S40). びびり振動の安定限界と加工条件との相関を示す図である。It is a figure which shows the correlation with the stability limit of chatter vibration, and processing conditions.

符号の説明Explanation of symbols

2…ベース
4…テーブル
5…ブロック
6…回転機構
7、70…ワーク保持部
8、80…加工ツール保持部
10…ワーク加工装置
20…ワークベンチ
30…加工ヘッド
40、400…コントローラ
50、500…振動検出センサ
51、510…アンプ
52、520…FFTアナライザ
410…バスライン
420…CPU
430…メモリ
T…加工ツール
W…ワーク
2 ... Base 4 ... Table 5 ... Block 6 ... Rotating mechanism 7, 70 ... Work holding unit 8, 80 ... Processing tool holding unit 10 ... Work processing device 20 ... Work bench 30 ... Processing head 40, 400 ... Controller 50, 500 ... Vibration detection sensors 51, 510 ... Amplifiers 52, 520 ... FFT analyzer 410 ... Bus line 420 ... CPU
430 ... Memory T ... Machining tool W ... Workpiece

Claims (12)

現工程においてワークの振動データを取得するステップと、
前記取得するステップにおいて取得された前記ワークの前記振動データに基づいて前記現工程における前記ワークのびびり振動を防止するステップと、
さらに、前記取得するステップにおいて取得された前記ワークの前記振動データを用いて、より仕上げ精度の高い次工程におけるびびり振動の発生有無を予測するステップと、
前記予測するステップにおいて予測された前記びびり振動の発生有無結果に基づいて前記次工程における前記ワークを加工する加工データを修正するステップと
を具備するびびり振動予測防止方法。
Acquiring vibration data of the workpiece in the current process;
Preventing chatter vibration of the workpiece in the current process based on the vibration data of the workpiece acquired in the acquiring step;
Furthermore, using the vibration data of the workpiece acquired in the acquiring step, predicting the presence or absence of chatter vibration in the next process with higher finishing accuracy,
A chatter vibration prediction preventing method comprising: correcting machining data for machining the workpiece in the next process based on the chatter vibration occurrence result predicted in the predicting step.
請求項1に記載のびびり振動予測防止方法において、前記予測するステップは、
前記現工程における前記ワークを加工する加工データと前記ワークの比切削抵抗とから前記現工程における前記ワークに対する切削力を演算する第1演算ステップと、
前記第1演算ステップで演算された前記切削力と前記振動データとから前記現工程における前記ワークの動剛性を演算する第2演算ステップと、
前記第2演算ステップにおいて演算された前記動剛性と前記次工程における前記ワークのCADデータに基づいて前記次工程における前記ワークの動剛性Kを演算する第3演算ステップと、
前記第3演算ステップで演算された前記次工程における前記ワークの前記動剛性Kの値と前記次工程の前記ワークを加工する加工データとを照合して前記次工程におけるびびり振動の発生有無を予測するステップと
を具備するびびり振動予測防止方法。
The chatter vibration prediction preventing method according to claim 1, wherein the predicting step includes:
A first calculation step of calculating a cutting force for the workpiece in the current process from machining data for machining the workpiece in the current process and a specific cutting resistance of the workpiece;
A second calculation step for calculating the dynamic rigidity of the workpiece in the current process from the cutting force and the vibration data calculated in the first calculation step;
A third calculation step for calculating the dynamic stiffness K of the workpiece in the next step based on the dynamic stiffness calculated in the second calculation step and the CAD data of the workpiece in the next step;
Predicting the occurrence of chatter vibration in the next process by comparing the value of the dynamic stiffness K of the work in the next process calculated in the third calculation step with the machining data for processing the work in the next process A chatter vibration prediction preventing method comprising the steps of:
請求項1または2に記載されるびびり振動予測防止方法において、前記びびり振動予測防止方法を前記ワークの複数の加工位置において実施するびびり振動予測防止方法。   The chatter vibration prediction preventing method according to claim 1 or 2, wherein the chatter vibration prediction preventing method is performed at a plurality of machining positions of the workpiece. ワーク保持部によりワークを保持するステップと、
(1)加工データに基づいて、前記ワークを加工するための加工ツールで前記保持するステップで保持された前記ワークを加工するステップと、
(2)前記ワーク保持部に設置された振動検出部が、前記ワークが現工程において前記加工するステップで加工されている間に、前記ワークの振動データを取得するステップと、
(3)前記取得するステップにおいて取得された前記ワークの前記振動データに基づいて前記現工程における前記ワークのびびり振動を防止するステップと、
(4)さらに、前記取得するステップにおいて取得された前記ワークの前記振動データを用いて、より仕上げ精度の高い次工程におけるびびり振動の発生有無を予測するステップと、
(5)前記予測するステップにおいて予測された前記びびり振動の発生有無結果に基づいて前記次工程における前記ワークを加工する加工データを修正するステップと
前記(1)から(5)までのステップを最終仕上げ精度の工程まで繰り返し実施するステップと
を具備するワークの加工方法。
A step of holding the workpiece by the workpiece holding unit;
(1) Based on machining data, machining the workpiece held in the holding step with a machining tool for machining the workpiece;
(2) The vibration detection unit installed in the workpiece holding unit acquires vibration data of the workpiece while the workpiece is being processed in the processing step in the current process;
(3) preventing chatter vibration of the workpiece in the current process based on the vibration data of the workpiece acquired in the acquiring step;
(4) Furthermore, using the vibration data of the workpiece acquired in the acquiring step, predicting the occurrence of chatter vibration in the next process with higher finishing accuracy;
(5) correcting the machining data for machining the workpiece in the next process based on the chatter vibration occurrence result predicted in the predicting step, and finally performing the steps (1) to (5) And a step of repeatedly performing the process up to the process of finishing accuracy.
請求項4に記載のワークの加工方法において、前記予測するステップは、
前記現工程における前記ワークを加工する加工データと前記ワークの比切削抵抗とから前記現工程における前記ワークに対する切削力を演算する第1演算ステップと、
前記第1演算ステップで演算された前記切削力と前記振動データとから前記現工程における前記ワークの動剛性を演算する第2演算ステップと、
前記第2演算ステップにおいて演算された前記動剛性と前記次工程における前記ワークのCADデータに基づいて前記次工程における前記ワークの動剛性Kを演算する第3演算ステップと、
前記第3演算ステップで演算された前記次工程における前記ワークの前記動剛性Kの値と前記次工程の前記ワークを加工する加工データとを照合して前記次工程におけるびびり振動の発生有無を予測するステップと
を具備するワークの加工方法。
5. The workpiece machining method according to claim 4, wherein the step of predicting comprises:
A first calculation step of calculating a cutting force for the workpiece in the current process from machining data for machining the workpiece in the current process and a specific cutting resistance of the workpiece;
A second calculation step for calculating the dynamic rigidity of the workpiece in the current process from the cutting force and the vibration data calculated in the first calculation step;
A third calculation step for calculating the dynamic stiffness K of the workpiece in the next step based on the dynamic stiffness calculated in the second calculation step and the CAD data of the workpiece in the next step;
Predicting the occurrence of chatter vibration in the next process by comparing the value of the dynamic stiffness K of the work in the next process calculated in the third calculation step with the machining data for processing the work in the next process A workpiece machining method comprising the steps of:
請求項4または5に記載されるワークの加工方法において、前記ワークの加工方法を前記ワークの複数の加工位置において実施するワークの加工方法。   6. The workpiece machining method according to claim 4, wherein the workpiece machining method is performed at a plurality of machining positions of the workpiece. ワークを保持するワーク保持部と、
現工程の加工データに基づいて前記ワークを加工するための加工ツールを保持する加工ツール保持部と、
前記ワーク保持部に設置されて、前記ワークが前記加工ツールで加工されている間に前記ワークの前記現工程の振動データを取得する振動検出部と、
前記振動検出部において取得された前記ワークの前記振動データに基づいて前記現工程における前記ワークのびびり振動を防止し、さらに、前記振動検出部が取得した前記ワークの前記現工程の前記振動データを用いて、より仕上げ精度の高い次工程におけるびびり振動の発生有無を予測し、前記予測結果に基づいて前記次工程における前記ワークを加工する前記次工程の加工データを修正するコントローラと
を具備するびびり振動予測防止加工装置。
A work holding unit for holding a work;
A processing tool holding unit for holding a processing tool for processing the workpiece based on the processing data of the current process;
A vibration detection unit that is installed in the workpiece holding unit and acquires vibration data of the current process of the workpiece while the workpiece is being processed by the processing tool;
Based on the vibration data of the workpiece acquired in the vibration detection unit, chatter vibration of the workpiece in the current process is prevented, and further, the vibration data of the current process of the workpiece acquired by the vibration detection unit A chatter comprising: a controller that predicts the occurrence of chatter vibration in the next process with higher finishing accuracy and corrects the machining data of the next process for machining the workpiece in the next process based on the prediction result Vibration prediction prevention processing equipment.
請求項7に記載のびびり振動予測防止加工装置において、前記コントローラは、
CPUとメモリとを備え、
前記メモリは、前記ワークを加工処理するためのプログラムと複数の工程のそれぞれに対応する加工データとを有し、
前記CPUは、前記プログラムに基づいて前記現工程における前記ワークの前記加工データと前記ワークの比切削抵抗とから前記現工程における前記ワークに対する切削力と、
前記振動データと前記切削力とから前記現工程における前記ワークの動剛性と、
前記動剛性と前記次工程における前記ワークのCADデータとに基づいて前記次工程における前記ワークの動剛性Kとを演算し、
前記次工程における前記ワークの前記動剛性Kの値と前記次工程の前記ワークを加工する加工データとを照合して前記次工程におけるびびり振動の発生有無を予測し、前記予測結果に基づいて前記次工程において前記ワークを加工する前記加工データを修正するびびり振動予測防止加工装置。
The chatter vibration prediction preventing processing apparatus according to claim 7, wherein the controller includes:
CPU and memory,
The memory includes a program for machining the workpiece and machining data corresponding to each of a plurality of steps.
The CPU, based on the program, the cutting force on the work in the current process from the machining data of the work in the current process and the specific cutting resistance of the work,
From the vibration data and the cutting force, the dynamic rigidity of the workpiece in the current process,
Based on the dynamic stiffness and the CAD data of the workpiece in the next step, the dynamic stiffness K of the workpiece in the next step is calculated,
Predicting the presence or absence of chatter vibration in the next process by comparing the value of the dynamic rigidity K of the work in the next process with the machining data for processing the work in the next process, and based on the prediction result A chatter vibration prediction preventing processing device for correcting the processing data for processing the workpiece in a next step.
請求項7または8に記載されるびびり振動予測防止加工装置において、前記ワークを加工する前記次工程の前記加工データを前記ワークの複数の加工位置において修正するびびり振動予測防止加工装置。   9. The chatter vibration prediction preventing processing device according to claim 7 or 8, wherein the processing data of the next process for processing the workpiece is corrected at a plurality of processing positions of the workpiece. 請求項7から9までのいずれか一項に記載のびびり振動予測防止加工装置を備えたマシニングセンタ。   A machining center comprising the chatter vibration prediction preventing processing device according to any one of claims 7 to 9. ワークを保持するワーク保持部と、現工程の加工データに基づいて前記ワークを加工するための加工ツールを保持する加工ツール保持部と、前記ワーク保持部に設置されて、前記ワークが前記加工ツールで加工されている間に前記ワークの前記現工程の振動データを取得する振動検出部と、前記振動検出部において取得された前記ワークの前記振動データに基づいて前記現工程における前記ワークのびびり振動を防止し、さらに、前記振動検出部が取得した前記ワークの前記現工程の前記振動データを用いて、より仕上げ精度の高い次工程におけるびびり振動の発生有無を予測し、前記予測結果に基づいて前記次工程における前記ワークを加工する前記次工程の加工データを修正するコントローラとを具備するびびり振動予測防止加工装置に備えられるびびり振動予測防止プログラムであって、
前記コントローラは、CPUとメモリとを備え、前記メモリは前記振動予測防止プログラムと複数の工程のそれぞれに対応する加工データを有し、
前記びびり振動予測防止加工装置に電源を投入すると、前記CPUは前記メモリから前記振動予測防止プログラムを読み込み、前記現工程に対応する前記加工データと前記ワークの比切削抵抗とから前記現工程における前記ワークに対する切削力と、前記振動データと前記切削力とから前記現工程における前記ワークの動剛性と、前記動剛性と前記次工程における前記ワークのCADデータとに基づいて前記次工程における前記ワークの動剛性Kとを演算し、
さらに、前記次工程における前記ワークの前記動剛性Kの値と前記次工程の前記ワークを加工する加工データとを照合して前記次工程におけるびびり振動の発生有無を予測し、前記予測結果に基づいて前記次工程において前記ワークを加工する前記次工程の加工データを修正するびびり振動予測防止プログラム。
A workpiece holding unit for holding a workpiece; a machining tool holding unit for holding a machining tool for machining the workpiece based on machining data of the current process; and the workpiece installed in the workpiece holding unit, wherein the workpiece is the machining tool A vibration detection unit that acquires vibration data of the current process of the workpiece while being processed at a workpiece, and chatter vibration of the workpiece in the current process based on the vibration data of the workpiece acquired by the vibration detection unit Further, using the vibration data of the current process of the workpiece acquired by the vibration detection unit, predicting the occurrence of chatter vibration in the next process with higher finishing accuracy, and based on the prediction result A chatter vibration prediction preventing processing device comprising a controller that corrects processing data of the next process for processing the workpiece in the next process A Erareru chatter vibration prediction prevention program,
The controller includes a CPU and a memory, and the memory includes the vibration prediction prevention program and machining data corresponding to each of a plurality of steps.
When power is supplied to the chatter vibration prediction preventing processing device, the CPU reads the vibration prediction preventing program from the memory, and the processing data corresponding to the current process and the specific cutting resistance of the workpiece are used to determine the current process. Based on the cutting force on the workpiece, the vibration data and the cutting force, the dynamic stiffness of the workpiece in the current step, and the dynamic stiffness and the CAD data of the workpiece in the next step, the workpiece in the next step Calculate the dynamic stiffness K,
Furthermore, the presence or absence of chatter vibration in the next process is predicted by comparing the value of the dynamic stiffness K of the work in the next process with the machining data for processing the work in the next process, and based on the prediction result A chatter vibration prediction preventing program for correcting machining data of the next process for machining the workpiece in the next process.
請求項11に記載されるびびり振動予測防止プログラムにおいて、前記ワークを加工する前記次工程の前記加工データを前記ワークの複数の加工位置において修正するびびり振動予測防止プログラム。   12. The chatter vibration prediction preventing program according to claim 11, wherein the processing data of the next process for machining the workpiece is corrected at a plurality of machining positions of the workpiece.
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