JP2012086347A - Machine tool - Google Patents

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清 吉野
Hajime Ishii
肇 石井
Kohei Nishimura
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a machine tool enabling an operator to easily achieve the rotation speed fluctuation effective in suppressing chatter vibration.SOLUTION: A settable parameter range by a fluctuation value setting section 10 can be clearly indicated to the operator, because amplitude of rotation speed and main shaft torque are chosen as parameters and a rotation speed of the main shaft 1 is fluctuated, differently from conventional case where amplitude and cycle are chosen as parameters. Accordingly, the operator does not set an impractical fluctuation mode and easily achieves the rotation speed fluctuation effective in suppressing chatter vibration.

Description

本発明は、ワーク又は工具を回転させながら加工を行う工作機械に関するものである。   The present invention relates to a machine tool that performs processing while rotating a workpiece or a tool.

従来、たとえばワークを回転させて表面を旋削加工するような工作機械においては、ワークの剛性が低い等の理由により、加工中にびびり振動が発生することがある。そして、びびり振動が発生した場合の抑制方法としては、たとえば特許文献１や特許文献２に記載されているように、回転速度を変動させるための振幅、及び周期等を入力し、回転軸の回転速度を、所定の設定回転速度を基準として、入力された振幅及び周期で変動させる方法が知られている。   2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in a machine tool that turns a surface by rotating a workpiece, chatter vibration may occur during machining due to the low rigidity of the workpiece. And as a suppression method when chatter vibration occurs, for example, as described in Patent Document 1 and Patent Document 2, an amplitude, a period, and the like for changing the rotation speed are input, and the rotation of the rotation shaft is performed. A method is known in which the speed is changed with an input amplitude and period with a predetermined rotation speed as a reference.

特開昭４９−１０５２７７号公報JP-A-49-105277 実公昭６１−３５２２号公報Japanese Utility Model Publication No. 61-3522

しかしながら、回転軸の回転速度を変動させようにも、入力された振幅や周期によっては実現できない場合がある。と言うのも、回転速度の振幅を設定回転速度で除した値を変動振幅Ｑとし、該変動振幅Ｑを周期Ｒで除した回転速度の変動率は、下記式（１）で表されるように、回転部のイナーシャＪ（回転軸３そのものや、チャック、被加工物等から定められる）、回転軸トルクＴ、被加工物の切削に必要な切削トルクＴｃ、及び回転速度Ｓの関数で表される。   However, even if the rotational speed of the rotating shaft is varied, there are cases where it cannot be realized depending on the input amplitude and period. This is because the value obtained by dividing the amplitude of the rotational speed by the set rotational speed is taken as the fluctuation amplitude Q, and the fluctuation rate of the rotational speed obtained by dividing the fluctuation amplitude Q by the period R is expressed by the following equation (1). In addition, it is expressed as a function of the inertia J of the rotating portion (determined from the rotating shaft 3 itself, chuck, workpiece, etc.), the rotating shaft torque T, the cutting torque Tc required for cutting the workpiece, and the rotational speed S. Is done.

Figure 2012086347
Figure 2012086347

そして、回転軸を回転させるためのモータへ許容量以上の電流を流してしまうと、モータが発熱し破損してしまうため、入力電力の上限が規定されており、それに伴い回転軸トルクが制限される。さらに、上記式（１）からも明らかなように、主軸トルクから切削トルクを減算したトルクしか回転速度の変動に作用することができない。したがって、回転速度の変動率Ｑ／Ｒを大きくするために振幅を大きく周期を小さく設定したとしても、回転軸トルクが制限値を超えなければならないことになり、結果的に実現不可能な状態となる場合が起こり得るのである。また、被加工物の形状は製品毎に異なるため、イナーシャＪは変数となる。つまり、回転速度の変動率の上限も一意に定まらず不明となることから、設定可能な振幅及び周期の範囲を明確に示すことは難しい。
したがって、振幅と周期とをパラメータとして設定することにより回転速度を変動させるといった上記従来技術によれば、作業者は、びびり振動の抑制に効果的な回転速度の変動を容易に実現することができないという問題があった。 If a current exceeding the allowable amount is supplied to the motor for rotating the rotating shaft, the motor generates heat and breaks. Therefore, the upper limit of the input power is specified, and the rotating shaft torque is limited accordingly. The Further, as is clear from the above formula (1), only the torque obtained by subtracting the cutting torque from the main shaft torque can affect the fluctuation of the rotational speed. Therefore, even if the amplitude is set large and the cycle is set small in order to increase the fluctuation rate Q / R of the rotational speed, the rotational shaft torque must exceed the limit value, resulting in an unrealizable state. It can happen. In addition, since the shape of the workpiece varies from product to product, the inertia J is a variable. That is, since the upper limit of the fluctuation rate of the rotational speed is not uniquely determined and is unknown, it is difficult to clearly indicate the range of amplitude and period that can be set.
Therefore, according to the above-described conventional technique in which the rotation speed is changed by setting the amplitude and the period as parameters, the operator cannot easily realize the fluctuation of the rotation speed effective for suppressing chatter vibration. There was a problem.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、作業者がびびり振動の抑制に効果的な回転速度の変動を容易に実現することができる工作機械を提供しようとするものである。   Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a machine tool that allows an operator to easily realize fluctuations in rotational speed that are effective for suppressing chatter vibration. .

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、工具又はワークを回転させるための回転軸を備えているとともに、回転軸の回転速度を所定の振幅及び周期で変動可能な回転速度制御手段を備えてなる工作機械であって、前記振幅又は前記周期の何れか一方と、前記回転軸の回転軸トルク又は前記回転軸を回転させるためのモータへの入力電力の何れか一方とをパラメータとし、各パラメータの値を設定可能な設定手段を備えており、前記回転速度制御手段は、前記設定手段により設定された前記パラメータの値にもとづいて前記回転軸の回転速度を変動させることを特徴とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記回転速度制御手段は、設定された前記パラメータの値にもとづいて前記回転軸の回転速度を加速させる場合の角加速度の絶対値と、減速させる場合の角加速度の絶対値とを一致させながら回転速度を変動させることを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、表示手段を備えており、該表示手段に、各前記パラメータを夫々軸とした平面上に各前記パラメータの設定可能領域及び／又は現在値を表示することを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記振幅又は前記周期の何れの一方を前記パラメータとして採用するかを選択する第１の選択手段、及び／又は、前記回転軸の回転軸トルク又は前記回転軸を回転させるためのモータへの入力電力の何れの一方を前記パラメータとして採用するかを選択する第２の選択手段を備えたことを特徴とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記設定手段により設定された前記パラメータの値を記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 of the present invention is provided with a rotating shaft for rotating a tool or a workpiece, and the rotational speed of the rotating shaft varies with a predetermined amplitude and cycle. A machine tool comprising a possible rotation speed control means, wherein either one of the amplitude or the period, a rotation shaft torque of the rotation shaft, or an input power to a motor for rotating the rotation shaft And setting means capable of setting the value of each parameter, and the rotation speed control means determines the rotation speed of the rotary shaft based on the parameter value set by the setting means. It is characterized by changing.
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the rotational speed control means is the absolute angular acceleration when the rotational speed of the rotating shaft is accelerated based on the set parameter value. The rotational speed is varied while making the value coincide with the absolute value of the angular acceleration when decelerating.
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, further comprising a display unit, wherein the display unit can set each parameter on a plane having each parameter as an axis. And / or displaying the current value.
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the invention according to any one of the first to third aspects, the first selection means for selecting which one of the amplitude or the period is adopted as the parameter, and / or Alternatively, there is provided second selection means for selecting which one of the rotation shaft torque of the rotation shaft and the input power to the motor for rotating the rotation shaft is adopted as the parameter. .
According to a fifth aspect of the invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the apparatus further comprises storage means for storing the value of the parameter set by the setting means.

本発明によれば、振幅又は周期の何れか一方と、回転軸の回転軸トルク又は回転軸を回転させるためのモータへの入力電力の何れか一方とをパラメータとし、各パラメータの値を設定可能な設定手段を備えており、回転速度制御手段は、設定手段により設定されたパラメータの値にもとづいて回転軸の回転速度を変動させる。したがって、振幅及び周期をパラメータとしていた従来と異なり、少なくとも回転軸トルクや入力電力については最大値が制限されるため、設定可能なパラメータの範囲が明確であることから、作業者は、実現不可能な変動態様を設定したりすることがなく、びびり振動の抑制に効果的な回転速度の変動を容易に実現させることができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、回転速度制御手段は、設定されたパラメータの値にもとづいて回転軸の回転速度を加速させる場合の角加速度の絶対値と、減速させる場合の角加速度の絶対値とを一致させながら回転速度を変動させるため、回転速度を一定の周期で変動させることができる。
さらに、請求項３に記載の発明によれば、表示手段を備えており、該表示手段に、各パラメータを夫々軸とした平面上に各パラメータの設定可能領域及び／又は現在値を表示するため、作業者は、現在の状況や設定不可能な領域等について容易に把握することができ、一層効果的にびびり振動の抑制を図ることができる。
また、請求項４に記載の発明によれば、振幅又は周期の何れの一方をパラメータとして採用するかを選択する第１の選択手段、及び／又は、回転軸の回転軸トルク又は回転軸を回転させるためのモータへの入力電力の何れの一方をパラメータとして採用するかを選択する第２の選択手段を備えているため、使い勝手が良い。
加えて、請求項５に記載の発明によれば、設定手段により設定されたパラメータの値を記憶する記憶手段を備えているため、各パラメータの設定値を加工データベースとして保持することができ、次回以降の加工の際に参考にすることができる。 According to the present invention, it is possible to set the value of each parameter using either one of the amplitude or the period and the rotation shaft torque of the rotating shaft or the input power to the motor for rotating the rotating shaft as parameters. The rotation speed control means varies the rotation speed of the rotary shaft based on the parameter value set by the setting means. Therefore, unlike the conventional method in which the amplitude and period are used as parameters, the maximum value is limited at least for the rotating shaft torque and input power, and the range of parameters that can be set is clear. Therefore, it is possible to easily realize the fluctuation of the rotation speed that is effective for suppressing chatter vibration without setting a different fluctuation mode.
According to the second aspect of the present invention, the rotational speed control means can detect the absolute value of the angular acceleration when accelerating the rotational speed of the rotating shaft based on the set parameter value and the angular speed when decelerating. Since the rotation speed is changed while matching the absolute value of the acceleration, the rotation speed can be changed at a constant cycle.
Further, according to the invention described in claim 3, the display means is provided for displaying the settable area and / or the current value of each parameter on a plane having each parameter as an axis. Thus, the operator can easily grasp the current situation and the region that cannot be set, and can more effectively suppress chatter vibration.
According to the fourth aspect of the present invention, the first selection means for selecting which one of the amplitude and the period is adopted as the parameter, and / or the rotation shaft torque of the rotation shaft or the rotation shaft is rotated. Since the second selection means for selecting which one of the input powers to the motor to be used as a parameter is provided, it is easy to use.
In addition, according to the invention described in claim 5, since the storage means for storing the parameter value set by the setting means is provided, the set value of each parameter can be held as a machining database, This can be used as a reference during subsequent processing.

工作機械の一例である旋盤のブロック構成を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the block structure of the lathe which is an example of a machine tool. 変動値設定部におけるパラメータに係る情報の表示態様の一例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed an example of the display mode of the information which concerns on the parameter in a fluctuation value setting part. 主軸の回転速度及び主軸トルクが所定の振幅及び周期で変動する様子を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed a mode that the rotational speed of a main axis | shaft and a main axis | shaft torque were fluctuate | varied by predetermined amplitude and a period.

以下、本発明の一実施形態となる工作機械について、図面にもとづき詳細に説明する。   Hereinafter, a machine tool according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図１において２０は、主軸１の先端に爪３を備えたチャック２を備えてなる旋盤であって、該チャック２はワーク４を把持可能となっている。また、主軸１を回転可能に支持する主軸台７内には、主軸１を回転させるためのモータ６、及び主軸１の回転速度を検出するためのエンコーダ５が内臓されている。
一方、８は、エンコーダ５によって主軸１の回転速度を監視するとともに、モータ６への供給電力を調整して主軸１の回転速度を制御するための主軸制御部である。また、９は、旋盤１全体の挙動を制御する工作機械制御部であって、上記主軸制御部８、加工プログラムを記憶する記憶部１１、及び主軸１の回転速度を変動させるためのパラメータ（すなわち主軸トルク及び振幅）を設定するための変動値設定部１０等と接続されており、主軸制御部８を介してワーク４の回転速度を制御する他、図示しない工具を回転中のワーク４の表面へ切り込ませるとともに、ワーク４や工具を回転軸方向及び／又は径方向へ送るといった加工動作についても周知の構成により制御するようになっている。尚、変動値設定部１０は、図２に示すようにタッチパネルとして構成されており、表示部としても機能する。 In FIG. 1, reference numeral 20 denotes a lathe provided with a chuck 2 having a claw 3 at the tip of the spindle 1, and the chuck 2 can grip a workpiece 4. Further, in the headstock 7 that rotatably supports the main shaft 1, a motor 6 for rotating the main shaft 1 and an encoder 5 for detecting the rotation speed of the main shaft 1 are incorporated.
On the other hand, 8 is a spindle control unit for controlling the rotation speed of the spindle 1 by monitoring the rotation speed of the spindle 1 by the encoder 5 and adjusting the power supplied to the motor 6. Reference numeral 9 denotes a machine tool control unit that controls the behavior of the lathe 1 as a whole. The spindle control unit 8, a storage unit 11 that stores a machining program, and parameters for changing the rotational speed of the spindle 1 (that is, In addition to controlling the rotational speed of the workpiece 4 via the spindle control unit 8, the surface of the workpiece 4 during rotation of a tool (not shown) is connected. The machining operation such as cutting the workpiece 4 or the tool in the direction of the rotation axis and / or the radial direction is also controlled by a known configuration. The variation value setting unit 10 is configured as a touch panel as shown in FIG. 2, and also functions as a display unit.

上記旋盤２０では、記憶部１１に記憶されている加工プログラムにしたがい、主軸制御部８による制御のもとモータ６へ電力が供給されて主軸１を所定の設定回転速度で回転させるとともに、工具をワーク４の表面に切り込ませる等して旋削加工が行われる。そして、当該加工中にびびり振動が生じると、主軸１の回転速度を、現在の回転速度を基準として所定の態様で変動させることにより、びびり振動の抑制を図ることになる。そこで、作業者は、変動値設定部１０において所定のパラメータを設定すればよい。すると、工作機械制御部９では、設定されたパラメータにもとづいて主軸１の回転速度を変動させるべく、主軸制御部８へ指令を送信し、主軸制御部８では該指令にもとづいて主軸１の回転速度を変動させ、びびり振動の抑制が図られる。このとき、工作機械制御部９から主軸制御部８へは変動に応じた回転速度を直接入力するように構成してもよいし、変動に応じてモータ６への入力電力を入力するようにするように構成してもよい。また、入力電力Ｐと主軸トルクＴとの間には、下記式（２）で示す関係があることから、工作機械制御部９から主軸制御部８へ主軸トルクＴを指令して主軸１の回転速度を制御させることも可能である。尚、式（２）におけるＳは、回転速度である。   In the lathe 20, according to the machining program stored in the storage unit 11, power is supplied to the motor 6 under the control of the spindle control unit 8 to rotate the spindle 1 at a predetermined set rotational speed, and the tool Turning is performed by cutting into the surface of the workpiece 4 or the like. And if chatter vibration arises during the said process, it will aim at suppression of chatter vibration by fluctuating the rotational speed of the main axis | shaft 1 in a predetermined aspect on the basis of the present rotational speed. Therefore, the operator may set a predetermined parameter in the fluctuation value setting unit 10. Then, the machine tool control unit 9 transmits a command to the spindle control unit 8 to vary the rotation speed of the spindle 1 based on the set parameters, and the spindle control unit 8 rotates the spindle 1 based on the command. The chatter vibration is suppressed by changing the speed. At this time, the rotational speed corresponding to the fluctuation may be directly input from the machine tool controller 9 to the spindle controller 8, or the input power to the motor 6 may be inputted according to the fluctuation. You may comprise as follows. Further, since there is a relationship expressed by the following equation (2) between the input power P and the spindle torque T, the spindle torque T is commanded from the machine tool control unit 9 to the spindle control unit 8 to rotate the spindle 1. It is also possible to control the speed. In the equation (2), S is the rotation speed.

Figure 2012086347
Figure 2012086347

ここで、パラメータとして主軸トルク及び振幅を設定して回転速度を変動させる際の具体的な一実施例について図２を参照し詳述する。まず、モータ６への入力電力の許容量から制限される最大主軸トルクは２００Ｎ・ｍとなっており、パラメータの１つである主軸トルクを、今回はその最大主軸トルク以下である８０Ｎ・ｍに設定する。また、回転速度の最大振幅は１００％となっており、パラメータの１つである振幅を、今回はその最大振幅以下である３０％に設定する。この設定は、変動値設定部１０において、作業者が表示画面の下部にある「＋」「−」を指等によりタッチして操作することにより行われる。すると、設定した値が表示画面中に、各パラメータを縦軸及び横軸とする平面上に●として表示されることになる。尚、最大主軸トルクについても平面上に直線として表示されており、主軸トルクの設定可能領域を表示し、作業者が最大主軸トルクを超えるような主軸トルクを設定できないようになっている。   Here, a specific example when the rotational speed is varied by setting the spindle torque and amplitude as parameters will be described in detail with reference to FIG. First, the maximum spindle torque limited by the allowable amount of input power to the motor 6 is 200 N · m, and the spindle torque, which is one of the parameters, is set to 80 N · m, which is below the maximum spindle torque this time. Set. Further, the maximum amplitude of the rotation speed is 100%, and the amplitude that is one of the parameters is set to 30% that is equal to or less than the maximum amplitude this time. This setting is performed in the fluctuation value setting unit 10 when the operator touches and operates “+” and “−” at the bottom of the display screen with a finger or the like. Then, the set value is displayed as ● on the plane having the vertical and horizontal axes as parameters on the display screen. Note that the maximum spindle torque is also displayed as a straight line on the plane, and the settable area of the spindle torque is displayed so that the operator cannot set the spindle torque that exceeds the maximum spindle torque.

以上のようにしてパラメータの値が設定されると、工作機械制御部９では、回転速度を変動させる際の主軸トルクが８０Ｎ・ｍで、且つ、振幅が３０％（すなわち±１５％）で主軸１の回転速度を変動させるように主軸制御部８へ指令を送信する（このとき、上述したように回転速度を指令値としてもよいし、主軸トルク又は入力電力を指令値としてもよい）。したがって、たとえば設定回転速度が１０００ｍｉｎ−１である場合、主軸制御部８はエンコーダ５によって検出される主軸１の回転速度が＋１５％の１１５０ｍｉｎ−１になるまで主軸トルクを８０Ｎ・ｍで加速させる。このとき、加速時の主軸１の角加速度を、回転速度を微分することによって求め、工作機械制御部９において一時記憶する。また、回転速度が１１５０ｍｉｎ−１に達すると、工作機械制御部９は減速時の角加速度の絶対値が加速時の角加速度の絶対値と一致するように主軸制御部８へ指令し、主軸制御部８では加速時と減速時との角加速度の絶対値が一致するように主軸トルクを制御し、主軸の回転速度が−１５％の８５０ｍｉｎ−１になるまで減速させる。そして、加工が終了する、若しくは、新たなパラメータの値が設定されるまで、工作機械制御部９及び主軸制御部８では上記動作を繰り返しながら、主軸１の回転速度を変動させる。 When the parameter values are set as described above, the machine tool control unit 9 has a main shaft torque of 80 N · m when the rotational speed is changed and an amplitude of 30% (ie, ± 15%). A command is transmitted to the spindle control unit 8 so as to change the rotation speed of 1 (at this time, the rotation speed may be used as a command value, or the spindle torque or input power may be used as a command value). Thus, for example, the setting rotational speed when a 1000min -1, spindle control section 8 accelerates the spindle torque until 1150Min -1 rotational speed of + 15% spindle 1 is detected by the encoder 5 in 80 N · m. At this time, the angular acceleration of the spindle 1 at the time of acceleration is obtained by differentiating the rotational speed, and is temporarily stored in the machine tool controller 9. When the rotational speed reaches 1150 min −1 , the machine tool control unit 9 instructs the spindle control unit 8 so that the absolute value of the angular acceleration during deceleration coincides with the absolute value of the angular acceleration during acceleration. In part 8, the spindle torque is controlled so that the absolute values of the angular acceleration at the time of acceleration coincide with those at the time of deceleration, and the speed is reduced until the rotation speed of the spindle reaches 850 min −1 of −15%. Then, the machine tool control unit 9 and the spindle control unit 8 change the rotation speed of the spindle 1 while repeating the above operations until the machining is completed or a new parameter value is set.

上述の如く主軸１の回転速度を変動させる際の時間と回転速度との関係、及び時間と主軸トルクとの関係を図３に示す。図３からも明らかなように、主軸１の回転を加速及び減速させる際に大きな主軸トルクが必要となることがわかる。したがって、加速時における主軸１の角加速度の絶対値と減速時における主軸１の角加速度の絶対値とを一致させることにより、切削トルクを中心として主軸トルクを変動させる上下幅が等しくなり、主軸１の回転速度の加速時間と減速時間とを等しくすることができる。また、上述したように、切削トルクは加速時における主軸トルクと減速時における主軸トルクとの中央値（平均値）として求めることができる。さらに、回転速度の変動態様から回転速度を変動させる周期を求めることができ、振幅及び主軸トルクについては既知であることから、それらに加え、エンコーダ５により検出される回転速度と、上記切削トルクとを式（１）へ代入することにより、イナーシャＪを算出することができる。そこで、変動値設定部１０では、図２に示すように、切削トルクと、イナーシャと、主軸制御部８で検出した入力電力（消費電力）とを表示する。尚、イナーシャを算出するに際して、周期及び振幅を用いるとしたが、主軸１の角加速度を用いても同様にイナーシャを算出することができる。   FIG. 3 shows the relationship between the time and the rotational speed when the rotational speed of the main shaft 1 is changed as described above, and the relationship between the time and the main shaft torque. As is apparent from FIG. 3, it can be seen that a large spindle torque is required to accelerate and decelerate the rotation of the spindle 1. Therefore, by matching the absolute value of the angular acceleration of the main spindle 1 during acceleration with the absolute value of the angular acceleration of the main spindle 1 during deceleration, the vertical widths for changing the main spindle torque around the cutting torque become equal, and the main spindle 1 The acceleration time and the deceleration time of the rotation speed can be made equal. Further, as described above, the cutting torque can be obtained as the median value (average value) of the spindle torque during acceleration and the spindle torque during deceleration. Furthermore, since the cycle for changing the rotation speed can be obtained from the fluctuation mode of the rotation speed, and the amplitude and the spindle torque are known, in addition to them, the rotation speed detected by the encoder 5 and the cutting torque Can be calculated by substituting into the equation (1). Therefore, the fluctuation value setting unit 10 displays the cutting torque, the inertia, and the input power (power consumption) detected by the spindle control unit 8, as shown in FIG. Although the period and amplitude are used when calculating the inertia, the inertia can be calculated in the same manner using the angular acceleration of the main shaft 1.

以上のような旋盤２０によれば、振幅及び周期をパラメータとしていた従来と異なり、回転速度の振幅と主軸トルクとをパラメータとして主軸１の回転速度を変動させる、すなわち最大値が明確な主軸トルクをパラメータとして採用しているため、変動値設定部１０において設定可能なパラメータの範囲を作業者に対し明確に示すことができる。したがって、作業者は、実現不可能な変動態様を設定したりすることなく、びびり振動の抑制に効果的な回転速度の変動を容易に実現させることができる。
また、変動値設定部１０では、一方の軸を振幅とし、他方の軸を主軸トルクとした平面上に各パラメータの設定可能な領域、及び現在値を示すため、作業者は、現在の状況は勿論、設定不可能な領域についても容易に把握することができ、一層効果的にびびり振動の抑制を図ることができる。
さらに、変動値設定部１０において、切削トルクやイナーシャ、入力電力についても算出したり検出したりして表示するため、加工の状態を数値として把握することができるとともに、消費エネルギーも容易に監視することができる。
加えて、回転速度を変動させることにより加工面にムラが生じてしまうものの、作業者は、変動値設定部１０に表示されている入力電力を確認しながら、実現可能な範囲内において、びびり振動を抑制することができ、且つ、回転速度の変動率や振幅の小さな変動態様を探ることができるため、上記ムラを最低限にとどめることができる。 According to the lathe 20 as described above, unlike the conventional case where the amplitude and period are parameters, the rotational speed of the main shaft 1 is varied using the rotational speed amplitude and the main shaft torque as parameters, that is, the main shaft torque having a clear maximum value is changed. Since it is employed as a parameter, the range of parameters that can be set in the fluctuation value setting unit 10 can be clearly shown to the operator. Therefore, the operator can easily realize the fluctuation of the rotation speed that is effective in suppressing chatter vibration without setting a fluctuation mode that cannot be realized.
In addition, since the variable value setting unit 10 indicates a region where each parameter can be set and a current value on a plane having one axis as an amplitude and the other axis as a main shaft torque, the operator Of course, it is possible to easily grasp an area that cannot be set, and to more effectively suppress chatter vibration.
Furthermore, since the fluctuation value setting unit 10 also calculates and detects cutting torque, inertia, and input power and displays them, the machining state can be grasped as a numerical value and energy consumption can be easily monitored. be able to.
In addition, although the machining surface is uneven due to fluctuations in the rotation speed, the operator can chatter vibration within a feasible range while checking the input power displayed on the fluctuation value setting unit 10. In addition, since the fluctuation rate of the rotation speed and the fluctuation mode with a small amplitude can be searched, the above-described unevenness can be minimized.

なお、本発明に係る工作機械は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、回転速度を変動させるためのパラメータ、変動値設定部、及び工作機械全体に係る構成等を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。   The machine tool according to the present invention is not limited to the aspect of the embodiment described above, and the parameters for changing the rotation speed, the fluctuation value setting unit, the configuration related to the entire machine tool, and the like are described in the present invention. As long as it does not deviate from the above, it can be changed as necessary.

たとえば、上記実施形態では、主軸１の回転速度を変動させるためのパラメータとして振幅及び主軸トルクを採用しているが、主軸トルクに代えて入力電力を採用することも可能である。この場合、工作機械制御部９において、設定された入力電力を式（２）へ代入することにより主軸トルクへと変更し、後は上記実施形態同様の制御を実行すればよい。当該制御においても、最大値が明確な入力電力をパラメータとして採用しているため、振幅及び周期をパラメータとして設定させていた従来と異なり、変動値設定部１０において設定可能なパラメータの範囲を作業者に対し明確に示すことができる等の効果がある。
また、変動値設定部１０において、入力するパラメータを主軸トルクとするか入力電力とするか作業者によって任意に選択可能とすることも可能であり、当該構成を採用することによって使い勝手を向上することができる。 For example, in the above embodiment, the amplitude and the main shaft torque are employed as parameters for changing the rotational speed of the main shaft 1, but it is also possible to employ input power instead of the main shaft torque. In this case, the machine tool controller 9 changes the spindle power by substituting the set input power into the equation (2), and thereafter, the same control as in the above embodiment may be executed. Also in this control, input power with a clear maximum value is adopted as a parameter, so that the range of parameters that can be set in the variable value setting unit 10 is different from the conventional case where the amplitude and period are set as parameters. Can be clearly shown.
Further, in the variable value setting unit 10, it is possible to arbitrarily select whether the input parameter is the main shaft torque or the input power by the operator, and the usability is improved by adopting the configuration. Can do.

さらに、振幅に代えて回転速度を変動させる周期を採用することも可能である。周期を採用した場合、たとえば変動値設定部１０において周期が２秒、主軸トルクが８０Ｎ・ｍとして夫々設定されると、周期の半分である１秒間にわたり主軸トルク８０Ｎ・ｍで主軸１の回転速度を加速する。その際、上記実施形態同様に、工作機械制御部９では角加速度を記憶しておく。そして、次に、周期の残り半分である１秒間にわたり角加速度の絶対値が加速時と同じになるような主軸トルクで主軸１の回転速度を減速させるといった制御を実行することになる。そして、該制御においても、上記実施形態同様に、振幅及び周期をパラメータとして設定させていた従来と異なり、変動値設定部１０において設定可能なパラメータの範囲を作業者に対し明確に示すことができる等の効果がある。
また、変動値設定部１０において、入力するパラメータを振幅とするか周期とするか作業者によって任意に選択可能とすることも当然可能であり、当該構成を採用することによって使い勝手を向上することができる。 Furthermore, it is possible to adopt a period in which the rotational speed is changed instead of the amplitude. When the period is adopted, for example, when the period is set to 2 seconds and the main shaft torque is set to 80 N · m in the fluctuation value setting unit 10, the rotational speed of the main shaft 1 at the main shaft torque of 80 N · m over one second that is half of the period. Accelerate. At that time, the angular acceleration is stored in the machine tool controller 9 as in the above embodiment. Then, control is performed such that the rotational speed of the main shaft 1 is reduced with the main shaft torque so that the absolute value of the angular acceleration becomes the same as that during acceleration over the second half of the cycle. Also in this control, unlike the conventional embodiment in which the amplitude and period are set as parameters, the range of parameters that can be set in the fluctuation value setting unit 10 can be clearly shown to the operator, as in the above embodiment. There are effects such as.
Further, in the fluctuation value setting unit 10, it is naturally possible for the operator to arbitrarily select whether the input parameter is an amplitude or a cycle, and by using this configuration, usability can be improved. it can.

さらにまた、主軸トルクや入力電力を直接の値として入力するのではなく、最大主軸トルクや最大入力電力の何割かといった相対値を入力しても何ら問題はないし、今回設定した各種パラメータを工具の種類や加工プログラムに関連づけて記憶部１１に記憶させ、次回以降の加工時（同じ工具による加工時や同じ加工プログラムによる加工時）には加工当初から主軸１の回転速度を今回設定したパラメータの値にもとづく態様で変動させることにより、びびり振動の発生を防止するように構成することも可能である。
さらにまた、設定した主軸トルク、入力電力、振幅、周期に加え、変動時における実際の回転速度、切り込み量、切削トルクやイナーシャ等といった各種パラメータの設定値や加工条件値を記憶部１１に記憶させてもよい。このように記憶することで、種々の値を加工データベースとして保持することができ、次回以降の加工の際に参考にすることができる。
加えて、上記実施形態では、工作機械としてワークを回転させる旋盤を採用しているが、工具を回転させるマシニングセンタ等といった他の工作機械にも適用可能である。 Furthermore, instead of inputting the spindle torque or input power as a direct value, there is no problem even if a relative value such as a percentage of the maximum spindle torque or maximum input power is input. It is stored in the storage unit 11 in association with the type and machining program, and at the time of the next machining (when machining with the same tool or machining with the same machining program), the rotation speed of the spindle 1 is the value of the parameter set this time from the beginning of machining. It is also possible to prevent the occurrence of chatter vibrations by changing in a manner based on the above.
Furthermore, in addition to the set spindle torque, input power, amplitude, and cycle, the setting values and machining condition values of various parameters such as the actual rotation speed, cutting amount, cutting torque, inertia, etc. at the time of fluctuation are stored in the storage unit 11. May be. By storing in this way, various values can be held as a machining database, and can be used as a reference for the next and subsequent machining.
In addition, in the above-described embodiment, a lathe that rotates a workpiece is employed as a machine tool. However, the present invention can also be applied to other machine tools such as a machining center that rotates a tool.

１・・主軸（回転軸）、２・・チャック、３・・爪、４・・ワーク、５・・エンコーダ（回転速度検出手段）、６・・モータ、７・・主軸台、８・・主軸制御部（回転速度制御手段）、９・・工作機械制御部（回転速度制御手段）、１０・・変動値設定部（設定手段、表示手段、選択手段）、１１・・記憶部（記憶手段）、２０・・旋盤（工作機械）。   1 .... Spindle (rotary shaft) 2 .... Chuck 3 .... Claw 4 .... Workpiece 5 .... Encoder (rotational speed detecting means) 6 .... Motor 7 .... Spindle base 8 .... Spindle Control part (rotational speed control means), 9 ... Machine tool control part (rotational speed control means), 10 ... Variation value setting part (setting means, display means, selection means), 11 .... Storage part (storage means) 20, Lathe (machine tool).

Claims (5)

工具又はワークを回転させるための回転軸を備えているとともに、回転軸の回転速度を所定の振幅及び周期で変動可能な回転速度制御手段を備えてなる工作機械であって、
前記振幅又は前記周期の何れか一方と、前記回転軸の回転軸トルク又は前記回転軸を回転させるためのモータへの入力電力の何れか一方とをパラメータとし、各パラメータの値を設定可能な設定手段を備えており、
前記回転速度制御手段は、前記設定手段により設定された前記パラメータの値にもとづいて前記回転軸の回転速度を変動させることを特徴とする工作機械。 A machine tool comprising a rotating shaft for rotating a tool or a workpiece, and a rotating speed control means capable of varying the rotating speed of the rotating shaft with a predetermined amplitude and cycle,
A setting that can set the value of each parameter using either one of the amplitude or the period and the rotation shaft torque of the rotation shaft or the input power to the motor for rotating the rotation shaft as parameters. Means,
The rotation speed control means varies the rotation speed of the rotary shaft based on the value of the parameter set by the setting means. 前記回転速度制御手段は、設定された前記パラメータの値にもとづいて前記回転軸の回転速度を加速させる場合の角加速度の絶対値と、減速させる場合の角加速度の絶対値とを一致させながら回転速度を変動させることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。   The rotational speed control means rotates while matching the absolute value of the angular acceleration when accelerating the rotational speed of the rotating shaft and the absolute value of the angular acceleration when decelerating based on the set parameter value. The machine tool according to claim 1, wherein the speed is varied. 表示手段を備えており、該表示手段に、各前記パラメータを夫々軸とした平面上に各前記パラメータの設定可能領域及び／又は現在値を表示することを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械。   3. A display unit is provided, and the settable region and / or the current value of each parameter is displayed on a plane having each parameter as an axis on the display unit. Machine tools. 前記振幅又は前記周期の何れの一方を前記パラメータとして採用するかを選択する第１の選択手段、及び／又は、前記回転軸の回転軸トルク又は前記回転軸を回転させるためのモータへの入力電力の何れの一方を前記パラメータとして採用するかを選択する第２の選択手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の工作機械。   First selection means for selecting one of the amplitude and the period as the parameter, and / or the rotation shaft torque of the rotation shaft or the input power to the motor for rotating the rotation shaft The machine tool according to any one of claims 1 to 3, further comprising second selection means for selecting which one of the two is adopted as the parameter. 前記設定手段により設定された前記パラメータの値を記憶する記憶手段を備えたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の工作機械。   The machine tool according to claim 1, further comprising storage means for storing the value of the parameter set by the setting means.
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US13/275,623 US9010453B2 (en) 2010-10-20 2011-10-18 Method for monitoring rotary shaft rotation speed fluctuation in machine tool, monitor apparatus, and machine tool
CN201110398873.9A CN102455685B (en) 2010-10-20 2011-10-20 Method for monitoring rotary shaft rotation speed fluctuation in lathe and monitoring arrangement, lathe
DE201110084875 DE102011084875A1 (en) 2010-10-20 2011-10-20 A method of monitoring rotational shaft speed variation in a machine tool, monitoring device, and machine tool

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014164307A (en) * 2013-02-21 2014-09-08 Okuma Corp Numerical control device with numerical control information creation function
JP2017087338A (en) * 2015-11-09 2017-05-25 オークマ株式会社 Machine tool
WO2023007678A1 (en) * 2021-07-29 2023-02-02 ファナック株式会社 Machine tool control device and machine tool control system

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5577443A (en) * 1978-11-28 1980-06-11 Toyoda Mach Works Ltd Adaptive controller
JPS58165951A (en) * 1982-03-26 1983-10-01 Okuma Mach Works Ltd Main shaft rotation control system in machine tool
JPH11129144A (en) * 1997-10-28 1999-05-18 Toshiba Mach Co Ltd Control device for nc machine tool

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5577443A (en) * 1978-11-28 1980-06-11 Toyoda Mach Works Ltd Adaptive controller
JPS58165951A (en) * 1982-03-26 1983-10-01 Okuma Mach Works Ltd Main shaft rotation control system in machine tool
JPH11129144A (en) * 1997-10-28 1999-05-18 Toshiba Mach Co Ltd Control device for nc machine tool

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014164307A (en) * 2013-02-21 2014-09-08 Okuma Corp Numerical control device with numerical control information creation function
JP2017087338A (en) * 2015-11-09 2017-05-25 オークマ株式会社 Machine tool
US10409267B2 (en) 2015-11-09 2019-09-10 Okuma Corporation Machine tool
WO2023007678A1 (en) * 2021-07-29 2023-02-02 ファナック株式会社 Machine tool control device and machine tool control system

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