JP2016043443A - Rotational speed display method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotational speed display method capable of displaying an optimal rotational speed in a suitable manner to effectively suppress the occurrence of chattering vibration even in a condition where chattering vibration occurs in a plurality of chattering modes.SOLUTION: Even after an optimal rotational speed has been displayed to change the rotational speed, when chattering vibration occurs again, a new stable rotational speed is calculated, a set rotational speed is newly subjected to weighting by using the stable rotational speed and, by displaying the result of last weighting and the result of the current weighting together on a display device 15, a new stable rotational speed enabling suppression of both last chattering vibration and current chattering vibration is displayed.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本発明は、工作機械において加工中に発生するびびり振動を抑制可能な最適回転速度を表示するための回転速度表示方法に関するものである。   The present invention relates to a rotation speed display method for displaying an optimum rotation speed capable of suppressing chatter vibration generated during machining in a machine tool.

従来、たとえば回転軸に工具を支持させ、工具及び／又はワークを送りながら両者を相対移動させ、回転する工具によりワークを加工するといった工作機械がある。該工作機械では、切削加工中において切り込み量を大きくし過ぎる等の理由により、加工中に所謂びびり振動が発生し、加工面の仕上げ精度の悪化、工具の急激な摩耗や欠損といった問題が生じる。このびびり振動を抑制するための技術の１つとしては非特許文献１に記載の技術が公知となっており、この技術を利用した振動抑制方法としては、たとえば特許文献１に記載されているように、工具やワーク等といったびびり振動の発生系の固有振動数を、工具やワークをインパルス加振することで求め、これを６０倍すると共に工具刃数及び所定の整数で除して得た値を安定回転速度とし、当該安定回転速度にて回転軸を回転させることにより、びびり振動を抑制するといったものがある。   Conventionally, for example, there is a machine tool that supports a tool on a rotating shaft, moves the tool and / or the workpiece relative to each other while feeding the workpiece, and processes the workpiece with the rotating tool. In the machine tool, so-called chatter vibration is generated during machining due to an excessive increase in the amount of cutting during the cutting process, resulting in problems such as deterioration in finishing accuracy of the machined surface and rapid wear and chipping of the tool. As one of the techniques for suppressing the chatter vibration, the technique described in Non-Patent Document 1 is known, and as a vibration suppressing method using this technique, for example, it is described in Patent Document 1. In addition, the natural frequency of chatter vibration generating systems such as tools and workpieces is obtained by impulse excitation of the tools and workpieces, multiplied by 60 and divided by the number of tool blades and a predetermined integer. The chatter vibration is suppressed by rotating the rotation shaft at the stable rotation speed.

また、びびり振動を抑制するための別の技術としては非特許文献２に記載の技術が公知となっており、この技術を利用した振動抑制方法としては、たとえば特許文献２に記載されているように、工作機械の回転軸の近傍に振動検出手段を取り付けることによってびびり周波数を測定し、該びびり周波数から算出されるパラメータを用いて安定回転速度を求め、当該安定回転速度にて回転軸を回転させることにより、びびり振動を抑制するといったものがある。   Further, as another technique for suppressing chatter vibration, the technique described in Non-Patent Document 2 is publicly known. As a vibration suppressing method using this technique, for example, it is described in Patent Document 2. In addition, the vibration frequency is measured by attaching vibration detection means in the vicinity of the rotation axis of the machine tool, the stable rotation speed is obtained using the parameter calculated from the chatter frequency, and the rotation axis is rotated at the stable rotation speed. By suppressing the vibration, chatter vibration is suppressed.

特開２００３−３４０６２７号公報JP 2003-340627 A 特開２００８−２９０１８８号公報JP 2008-290188 A

ＣＩＲＰ，Ｖｏｌ．４４／１（１９９５）Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｌｏｂｅｓ ｉｎ ＭｉｌｌｉｎｇCIRP, Vol. 44/1 (1995) Analytical Prediction of Stability Loves in Milling ２００１年日本機械学会講習会資料「切削加工、びびり振動の基礎知識」2001 Japan Society of Mechanical Engineers workshop materials "Basic knowledge of cutting and chatter vibration"

発生するびびり振動に関し、たとえば図８に示すような工具Ｔを用いた加工では、径の比較的細い箇所Ｔ１と径の比較的太い箇所Ｔ２とで、びびり周波数の夫々異なるびびり振動が同時に発生することがある。そして、そのようなびびり周波数の異なるびびり振動が発生する（複数のびびりモードでびびり振動が発生する）ような場合に、上述したような特許文献１及び２に記載の方法では、どのびびりモードでのびびり振動であっても効果的に抑制することができる最適回転速度を求めることができない。したがって、作業者に回転速度の変更を促そうにも、そのような最適回転速度を好適に表示することができないという問題がある。   Regarding the chatter vibration generated, for example, in machining using a tool T as shown in FIG. 8, chatter vibrations having different chatter frequencies are simultaneously generated at a relatively thin portion T1 and a relatively thick portion T2. Sometimes. When such chatter vibrations having different chatter frequencies occur (chatter vibrations occur in a plurality of chatter modes), the method described in Patent Documents 1 and 2 as described above can be used in any chatter mode. Even if it is chatter vibration, the optimum rotation speed that can be effectively suppressed cannot be obtained. Therefore, there is a problem that such an optimum rotation speed cannot be suitably displayed in order to prompt the operator to change the rotation speed.

そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、たとえ複数のびびりモードでびびり振動が発生するような状況にあっても、びびり振動の発生を効果的に抑制可能な最適回転速度を好適に表示することができる回転速度表示方法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-described problem, and is an optimum rotation speed that can effectively suppress the occurrence of chatter vibration even in a situation where chatter vibration occurs in a plurality of chatter modes. It is an object of the present invention to provide a rotation speed display method capable of suitably displaying.

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た工作機械において、前記回転軸を回転させた際に生じるびびり振動を抑制するための最適回転速度を表示するための回転速度表示方法であって、振動検出手段により、びびり振動を検出する第１工程と、びびり振動が検出されると、演算手段により、前記びびり振動を抑制するための安定回転速度を算出する第２工程と、前記演算手段により、記憶手段に所定の単位回転速度毎に設定されている設定回転速度のうち、前記安定回転速度に等しい若しくは最も値が近い特定の設定回転速度を求めるとともに、当該特定の設定回転速度と、該特定の設定回転速度よりも遅い設定回転速度及び速い設定回転速度とに対し、所定の序列にしたがい前記びびり振動の抑制効果の高低を表す文字、記号、数字の何れか１つからなる評価値を、特定の設定回転速度の評価値が最も高くなるような所定のパターンにしたがい夫々付与することにより、設定回転速度の重み付けを行う第３工程と、前記演算手段により、表示手段に、設定回転速度の重み付けの結果を表示することによって最適回転速度を表示する第４工程と、前記最適回転速度への回転速度の変更後、新たにびびり振動が検出されると、前記演算手段により、今回検出された新たなびびり振動を抑制するための新たな安定回転速度を算出する第５工程と、前記演算手段により、前記設定回転速度のうち、今回算出した前記新たな安定回転速度に等しい若しくは最も値が近い特定の設定回転速度を求めるとともに、当該特定の設定回転速度と、該特定の設定回転速度よりも遅い設定回転速度及び速い設定回転速度とに対し、前記評価値を、前記所定のパターンにしたがって夫々付与することにより、新たに設定回転速度の重み付けを行う第６工程と、前記演算手段により、前記表示手段に、前回の設定回転速度の重み付けの結果と、今回の設定回転速度の重み付けの結果とを表示することによって新たな最適回転速度を表示する第７工程とを実行す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、前記第７工程において、前記前回の設定回転速度の重み付けの結果、前記評価値が所定のランク以上であり、且つ、前記今回の設定回転速度の重み付けの結果、前記評価値が所定のランク以上である設定回転速度を前記新たな最適回転速度として表示することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present invention is a chatter vibration generated when a rotating shaft for rotating a tool or a workpiece is rotated in the machine tool. A rotation speed display method for displaying an optimum rotation speed for suppressing vibrations, the first step of detecting chatter vibration by the vibration detection means, and when chatter vibration is detected, the chatter vibration causes the chatter to detect the chatter vibration. A second step of calculating a stable rotational speed for suppressing vibrations, and a set rotational speed set for each predetermined unit rotational speed in the storage means by the computing means, which is equal to or most equal to the stable rotational speed A specific set rotational speed with a close value is obtained, and a predetermined set rotational speed, a set rotational speed that is slower than the specific set rotational speed, and a fast set rotational speed are set to According to the row, the evaluation value consisting of any one of the letters, symbols and numbers indicating the level of the chatter vibration suppression effect is given according to a predetermined pattern in which the evaluation value of the specific set rotational speed is the highest. A third step of weighting the set rotational speed, a fourth step of displaying the optimum rotational speed by displaying the result of the weighting of the set rotational speed on the display means by the computing means, and the optimum When a chatter vibration is newly detected after the rotation speed is changed to the rotation speed, a fifth step of calculating a new stable rotation speed for suppressing the new chatter vibration detected this time by the calculating means; The calculation means obtains a specific set rotational speed that is equal to or closest to the new stable rotational speed calculated this time among the set rotational speeds, A new set rotational speed is obtained by assigning the evaluation value to the specific set rotational speed, the set rotational speed slower than the specific set rotational speed, and the fast set rotational speed, respectively, according to the predetermined pattern. A new optimum rotational speed by displaying the result of the previous weighting of the set rotational speed and the result of the weighting of the current set rotational speed on the display means by the calculating means. And a seventh step of displaying.
The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein, in the seventh step, as a result of the weighting of the previous set rotational speed, the evaluation value is equal to or higher than a predetermined rank, and the current time As a result of the weighting of the set rotation speed, a set rotation speed at which the evaluation value is equal to or higher than a predetermined rank is displayed as the new optimum rotation speed.

本発明によれば、最適回転速度への回転速度の変更後、新たにびびり振動が検出されると、今回検出された新たなびびり振動を抑制するための新たな安定回転速度を算出し、設定回転速度のうち、今回算出した新たな安定回転速度に等しい若しくは最も値が近い設定回転速度を特定の設定回転速度として求めるとともに、当該特定の設定回転速度と、該特定の設定回転速度よりも遅い設定回転速度及び速い設定回転速度とに対し、評価値を、所定のパターンにしたがって夫々付与することにより、新たに設定回転速度の重み付けを行う。そして、表示手段に、前回の設定回転速度の重み付けの結果と、今回の設定回転速度の重み付けの結果とを表示することによって新たな最適回転速度を表示する。したがって、たとえ複数のびびりモードでびびり振動が発生するような状況であっても、びびり振動の発生を効果的に抑制可能な最適回転速度を好適に表示することができる。   According to the present invention, when chatter vibration is newly detected after the rotation speed is changed to the optimum rotation speed, a new stable rotation speed for suppressing the new chatter vibration detected this time is calculated and set. Among the rotational speeds, a set rotational speed that is equal to or closest to the new stable rotational speed calculated this time is obtained as a specific set rotational speed, and is slower than the specific set rotational speed and the specific set rotational speed. By assigning evaluation values to the set rotational speed and the fast set rotational speed according to a predetermined pattern, the set rotational speed is newly weighted. Then, the new optimum rotational speed is displayed by displaying the result of the weighting of the previous set rotational speed and the result of the weighting of the current set rotational speed on the display means. Therefore, even in a situation where chatter vibrations occur in a plurality of chatter modes, it is possible to suitably display the optimum rotation speed at which chatter vibrations can be effectively suppressed.

振動抑制装置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 vibration suppression apparatus. 振動抑制の対象となる回転軸ハウジングを側方から示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the rotating shaft housing used as the object of vibration suppression from the side. 回転軸ハウジングを軸方向から示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the rotating shaft housing from the axial direction. 振動抑制装置による最適回転速度の表示を含んだびびり振動の振動抑制制御のフローチャート図である。It is a flowchart figure of vibration suppression control of chatter vibration including the display of the optimal rotational speed by a vibration suppression device. 設定回転速度の重み付けに係る説明図である。It is explanatory drawing which concerns on weighting of setting rotational speed. 最適回転速度を求める際の具体例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the specific example at the time of calculating | requiring an optimal rotational speed. 表示装置における最適回転速度の表示例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the example of a display of the optimal rotational speed in a display apparatus. 使用する工具の一例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed an example of the tool to be used.

以下、本発明の一実施形態であり、最適回転速度を表示するための回転速度表示方法を実行する振動抑制装置について、図面にもとづき詳細に説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a vibration suppression device that is an embodiment of the present invention and that executes a rotation speed display method for displaying an optimum rotation speed will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、振動抑制装置１０のブロック構成を示した説明図である。図２は、振動抑制の対象となる回転軸ハウジング１を側方から示した説明図であり、図３は、回転軸ハウジング１を軸方向から示した説明図である。
振動抑制装置１０は、回転軸ハウジング１にＣ軸周りで回転可能に備えられた回転軸３に生じるびびり振動を抑制するためのものであって、回転中の回転軸３に生じる振動に伴う特性値である時間領域の振動加速度（時間軸上の振動加速度を意味する）を検出するための振動センサ２ａ〜２ｃと、該振動センサ２ａ〜２ｃによる検出値を解析してびびり振動の発生の有無を判断し、その判断結果に基づいて回転軸３の回転速度を制御する制御装置５とを備えてなる。 FIG. 1 is an explanatory diagram showing a block configuration of the vibration suppressing device 10. FIG. 2 is an explanatory view showing the rotary shaft housing 1 to be subjected to vibration suppression from the side, and FIG. 3 is an explanatory view showing the rotary shaft housing 1 from the axial direction.
The vibration suppressing device 10 is for suppressing chatter vibration generated in the rotating shaft 3 provided in the rotating shaft housing 1 so as to be rotatable around the C axis, and has characteristics associated with vibration generated in the rotating rotating shaft 3. Vibration sensors 2a to 2c for detecting vibration acceleration in the time domain (meaning vibration acceleration on the time axis), and the presence or absence of chatter vibration by analyzing the detection values by the vibration sensors 2a to 2c And a control device 5 that controls the rotational speed of the rotary shaft 3 based on the determination result.

振動センサ２ａ〜２ｃは、図２及び図３に示す如く回転軸ハウジング１に取り付けられており、一の振動センサは、他の振動センサに対して直角方向への時間領域の振動加速度を検出するようになっている（たとえば、振動センサ２ａ〜２ｃにて、それぞれ直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向での時間領域の振動加速度を検出するように取り付ける）。   The vibration sensors 2a to 2c are attached to the rotary shaft housing 1 as shown in FIGS. 2 and 3, and one vibration sensor detects vibration acceleration in the time domain in a direction perpendicular to the other vibration sensors. (For example, the vibration sensors 2a to 2c are attached so as to detect vibration acceleration in the time domain in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions orthogonal to each other).

一方、制御装置５は、振動センサ２ａ〜２ｃから検出される時間領域の振動加速度をもとにした解析を行うＦＦＴ演算装置１１と、加工条件やびびり振動の発生の検出に係る閾値等を作業者が入力するための入力装置１２、入力装置１２を介して作業者により入力されるデータ等を記憶する記憶装置１３と、ＦＦＴ演算装置１１にて解析された値からびびり振動の発生の有無を検出するとともに、その値と記憶装置１３に記憶されている各種の値とから安定回転速度を算出したり、設定回転速度の重み付けを行ったりする演算装置１４と、回転軸ハウジング１における加工を制御するＮＣ装置１６とを備えており、ＮＣ装置１６には、後述の如き態様で安定回転速度を表示するモニタ等の表示装置１５が設けられている。   On the other hand, the control device 5 operates the FFT calculation device 11 that performs analysis based on the vibration acceleration in the time domain detected by the vibration sensors 2a to 2c, and the threshold value related to the detection of the machining conditions and the occurrence of chatter vibration. The presence or absence of chatter vibration from the input device 12 for input by the operator, the storage device 13 for storing data input by the operator via the input device 12, and the value analyzed by the FFT operation device 11 In addition to the detection, the calculation device 14 that calculates a stable rotation speed from the value and various values stored in the storage device 13 and weights the set rotation speed, and controls the machining in the rotary shaft housing 1. The NC device 16 is provided with a display device 15 such as a monitor for displaying a stable rotational speed in a manner as will be described later.

ここで、振動抑制装置１０による最適回転速度の表示を含んだびびり振動の振動抑制制御について、図４のフローチャートにしたがい説明する。
まず、加工開始前に、予め入力装置１２を介して、後述の如き重み付けを行うための加工プログラム等を記憶装置１３に記憶させておくとともに、びびり振動の発生の検出に係る閾値、工具の種類や工具刃数等といった工具情報、加工条件等も記憶装置１３に記憶させておく。その後、任意の回転速度で回転軸３を回転させて加工を開始する（Ｓ１）と、回転中に常時検出される振動センサ２ａ〜２ｃにおける時間領域の振動加速度のフーリエ解析を行い、回転軸にびびり振動が発生しているか否かを常時監視する（Ｓ２）。尚、振動センサ２ａ〜２ｃを用いたびびり振動の検出方法は、本件出願人が先に出願した特開２０１０−１７７８３号公報等に詳述した方法と同じ公知の方法で行っている。 Here, the vibration suppression control of chatter vibration including the display of the optimum rotation speed by the vibration suppression device 10 will be described according to the flowchart of FIG.
First, before starting machining, a storage program or the like for performing weighting as described later is stored in advance in the storage device 13 via the input device 12, and the threshold value and tool type for detecting occurrence of chatter vibration are stored. Also, tool information such as the number of tool blades, machining conditions, and the like are stored in the storage device 13. Thereafter, when the machining is started by rotating the rotation shaft 3 at an arbitrary rotation speed (S1), Fourier analysis of vibration acceleration in the time domain in the vibration sensors 2a to 2c that are constantly detected during the rotation is performed, and the rotation shaft is used. Whether or not chatter vibration is occurring is constantly monitored (S2). Note that the chatter vibration detection method using the vibration sensors 2a to 2c is performed by the same known method as the method detailed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-17783 previously filed by the present applicant.

そして、びびり振動の発生を検出する（Ｓ２でＹＥＳ）と、以下の演算式（１）〜（３）により安定回転速度を演算する（Ｓ３）。
ｋ’値＝６０×びびり周波数／（工具刃数×回転速度） ・・・（１）
ｋ値＝ｋ’値の整数部 ・・・（２）
安定回転速度＝６０×びびり周波数／（工具刃数×ｋ値） ・・（３）
尚、「工具刃数」とは、回転軸に装着されている工具の刃数である。また、「びびり周波数」とは、時間領域の振動加速度をフーリエ解析した結果、周波数領域の振動加速度が最大値をとる周波数である。 Then, when occurrence of chatter vibration is detected (YES in S2), a stable rotational speed is calculated by the following arithmetic expressions (1) to (3) (S3).
k ′ value = 60 × chat frequency / (number of tool blades × rotational speed) (1)
k value = integer part of k ′ value (2)
Stable rotation speed = 60 x chatter frequency / (number of tool blades x k value) (3)
The “number of tool blades” is the number of blades of the tool mounted on the rotating shaft. The “chatter frequency” is a frequency at which the vibration acceleration in the frequency domain takes a maximum value as a result of Fourier analysis of the vibration acceleration in the time domain.

また、算出した安定回転速度をもとにして設定回転速度の重み付けを行い（Ｓ４）、その結果を表示装置１５に表示する（Ｓ５）。そこで、作業者は、表示装置１５に表示された結果をもとに、回転軸３の回転速度をびびり振動の抑制に効果的な最適回転速度へと変更する（Ｓ６）。そして、振動抑制装置１０では、加工が終了する（Ｓ７でＹＥＳ）までびびり振動の発生の有無を監視し続け、回転速度を最適回転速度に変更したにも拘わらず、再びびびり振動の発生が検出されると、新たな安定回転速度を算出するとともに、新たな安定回転速度をもとにして設定回転速度の重み付けを行い、前回の重み付けの結果とともに表示装置１５に表示するといった工程を繰り返す。   Further, the set rotational speed is weighted based on the calculated stable rotational speed (S4), and the result is displayed on the display device 15 (S5). Therefore, the worker changes the rotation speed of the rotating shaft 3 to an optimum rotation speed effective for suppressing chatter vibration based on the result displayed on the display device 15 (S6). The vibration suppressing device 10 continues to monitor the occurrence of chatter vibration until the machining is completed (YES in S7), and the occurrence of chatter vibration is detected again even though the rotation speed is changed to the optimum rotation speed. Then, a process of calculating a new stable rotational speed, weighting the set rotational speed based on the new stable rotational speed, and displaying the result on the display device 15 together with the previous weighting result is repeated.

ここで、安定回転速度をもとにした設定回転速度の重み付けについて説明する。
所定の工具を用いた加工に関して安定限界線図を作成したとすると、図５に示すような繰り返し極大値が現れる曲線が得られることになる。そこで、本実施形態では、２０ｍｉｎ−１を単位回転速度として２０ｍｉｎ−１毎に設定回転速度を設定する。そして、算出した安定回転速度に等しい若しくは最も近い値となる設定回転速度を特定の設定回転速度として求め、当該特定の設定回転速度に対してびびり振動の抑制に最も効果のある回転速度として「５」という評価値を付与するとともに、特定の設定回転速度よりも遅い設定回転速度及び速い設定回転速度に対し、所定のパターンにしたがい評価値「１」〜「４」を夫々付与するといった態様で設定回転速度の重み付けを行う。つまり、「５」という評価値が付与された特定の設定回転速度よりも１単位回転速度だけ遅い設定回転速度に対して評価値「４」を、２単位回転速度遅い設定回転速度に対して評価値「３」を、３単位回転速度遅い設定回転速度に対して評価値「２」を、４単位回転速度遅い設定回転速度に対して評価値「１」を夫々付与する一方、１単位回転速度速い設定回転速度に対して評価値「２」を、２単位回転速度速い設定回転速度に対して評価値「１」を夫々付与する。なお、このようにして重み付けされた設定回転速度は、図７に示すような態様で表示装置１５に表示される。また、評価値を付与しない設定回転速度について、「０」という評価値を付与したという見方をしてもよい。 Here, the weighting of the set rotation speed based on the stable rotation speed will be described.
If a stability limit diagram is created for processing using a predetermined tool, a curve in which repeated local maximum values appear as shown in FIG. 5 is obtained. Therefore, in this embodiment, to set the set rotation speed for each 20min -1 to 20min -1 as unit rotation speed. Then, a set rotational speed that is equal to or closest to the calculated stable rotational speed is obtained as a specific set rotational speed, and the rotational speed that is most effective in suppressing chatter vibration with respect to the specific set rotational speed is “5”. Is set in such a manner that evaluation values “1” to “4” are respectively given according to a predetermined pattern with respect to a set rotational speed slower than a specific set rotational speed and a fast set rotational speed. Rotation speed is weighted. That is, the evaluation value “4” is evaluated for the set rotational speed that is slower by one unit rotational speed than the specific set rotational speed to which the evaluation value of “5” is given. A value “3” is assigned to an evaluation value “2” for a setting rotational speed that is slow by 3 unit rotational speed, and an evaluation value “1” is assigned to a setting rotational speed that is slow by 4 unit rotational speed, respectively, while 1 unit rotational speed An evaluation value “2” is assigned to the fast set rotational speed, and an evaluation value “1” is assigned to the fast set rotational speed of 2 units. The set rotational speed weighted in this way is displayed on the display device 15 in a manner as shown in FIG. Moreover, you may take the view that the evaluation value "0" was provided about the setting rotational speed which does not provide an evaluation value.

以上のような振動抑制制御が現実にはどのようになされるのか、図６及び図７にしたがい具体例を一つ説明する。
まず、回転速度４１６０ｍｉｎ−１、切込量２６ｍｍで加工を開始したとする。当該加工条件は、図６中のＰ１で示すように、びびりモード１の安定限界線図では不安定領域にあるため、加工中にびびりモード１でのびびり振動が発生することになる。このびびり振動は、当然ながら振動抑制装置１０によって検出され、安定回転速度が算出されることになる。そして、この安定回転速度は３８６０ｍｉｎ−１になったとする。すると、演算装置１４により、安定回転速度に等しい設定回転速度である設定回転速度３８６０ｍｉｎ−１が特定の設定回転速度として求められ、該特定の設定回転速度３８６０ｍｉｎ−１に対して評価値「５」が付与されるとともに、設定回転速度３８６０ｍｉｎ−１よりも遅い設定回転速度及び速い設定回転速度に対して上記パターンにしたがい夫々評価値「１」〜「４」が付与され、その結果が表示装置１５に表示される（図７（ａ））。したがって、作業者は、評価値の最も高い設定回転速度（ここでは、安定回転速度に等しい３８６０ｍｉｎ−１）が最適回転速度であるとして、回転速度を該最適回転速度に変更し、加工を継続することになる。 A specific example of how the vibration suppression control as described above is actually performed will be described with reference to FIGS. 6 and 7.
First, it is assumed that processing is started at a rotational speed of 4160 min −1 and a cutting depth of 26 mm. Since the machining condition is in the unstable region in the stability limit diagram of chatter mode 1 as indicated by P1 in FIG. 6, chatter vibration in chatter mode 1 occurs during machining. Naturally, the chatter vibration is detected by the vibration suppression device 10, and the stable rotation speed is calculated. The stable rotation speed is assumed to be 3860 min −1 . Then, the calculation device 14 obtains a set rotation speed 3860min −1 that is a set rotation speed equal to the stable rotation speed as a specific set rotation speed, and an evaluation value “5” for the specific set rotation speed 3860min −1 . , And evaluation values “1” to “4” are assigned to the set rotational speed that is slower than the set rotational speed 3860 min −1 and the fast set rotational speed according to the above pattern, and the results are displayed on the display device 15. (FIG. 7A). Therefore, the worker assumes that the set rotational speed with the highest evaluation value (here, 3860 min −1 equal to the stable rotational speed) is the optimal rotational speed, changes the rotational speed to the optimal rotational speed, and continues the machining. It will be.

ただ、図６中でＰ２となる変更後の加工条件は、びびりモード１の安定限界線図では安定領域にあるものの、びびりモード２の安定限界線図では不安定領域にあるため、変更後の加工中にびびりモード２でのびびり振動が発生することになる。このびびり振動も、当然ながら振動抑制装置１０によって検出され、再度安定回転速度が算出される。そして、この安定回転速度は３７４０ｍｉｎ−１になったとする。すると、演算装置１４により、上記同様に、安定回転速度に等しい設定回転速度である設定回転速度３７４０ｍｉｎ−１が特定の設定回転速度として求められ、該特定の設定回転速度３７４０ｍｉｎ−１に対して評価値「５」が付与されるとともに、設定回転速度３７４０ｍｉｎ−１よりも遅い設定回転速度及び速い設定回転速度に対して上記パターンにしたがい夫々評価値「１」〜「４」が付与され、その結果が前回の結果と共に表示装置１５に表示される（図７（ｂ））。したがって、作業者は、前回の重み付けの結果と今回の重み付けの結果とから最適回転速度を見いだし（ここでは、３７８０ｍｉｎ−１）、その最適回転速度に回転速度を変更して、加工を継続する。つまり、図６中のＰ３で示すような安定回転速度として算出される特定の設定回転速度３７４０ｍｉｎ−１に変更すると、びびりモード２でのびびり振動の発生は抑えられるものの、再度びびりモード１でのびびり振動が発生するにすぎない。そこで、図６中のＰ４で示すようなびびりモード１、びびりモード２どちらのびびり振動にも効果があるとされる（すなわち、評価値が付与されている）設定回転速度を最適回転速度として選択することにより、以降の加工においてびびり振動の発生を効果的に抑制することができることになる。なお、びびりモード１、びびりモード２どちらのびびり振動にも効果があるとされる設定回転速度が存在しない場合もある。そのような場合には、最適回転速度は存在しないことになるため、「最適回転速度は存在しません」等のメッセージを表示をしてもよい。また、算出した安定回転速度に等しい設定回転速度が存在しない場合もある。このような場合には、安定回転速度に最も近い値となる設定回転速度を特定の設定回転速度とすればよい。 However, since the machining conditions after changing to P2 in FIG. 6 are in the stable region in the chatter mode 1 stability limit diagram, they are in the unstable region in the chatter mode 2 stability limit diagram. Chatter vibration in chatter mode 2 occurs during machining. Naturally, the chatter vibration is also detected by the vibration suppressing device 10 and the stable rotation speed is calculated again. This stable rotation speed is assumed to be 3740 min −1 . Then, similarly to the above, the calculation device 14 obtains a set rotation speed 3740 min −1 that is a set rotation speed equal to the stable rotation speed as a specific set rotation speed, and evaluates the specific set rotation speed 3740 min −1 . The value “5” is given, and the evaluation values “1” to “4” are given to the set rotational speed slower than the set rotational speed 3740 min −1 and the fast set rotational speed according to the above pattern, respectively. Is displayed on the display device 15 together with the previous result (FIG. 7B). Therefore, the operator finds the optimum rotation speed from the previous weighting result and the current weighting result (here, 3780 min −1 ), changes the rotation speed to the optimum rotation speed, and continues the machining. That is, when the vibration speed is changed to a specific set rotational speed 3740 min −1 calculated as a stable rotational speed as indicated by P3 in FIG. 6, chatter vibration in chatter mode 2 is suppressed, but chatter mode 1 again. Only chatter vibration occurs. Therefore, the set rotational speed that is effective for chatter vibration in both chatter mode 1 and chatter mode 2 as shown by P4 in FIG. By doing so, the occurrence of chatter vibration can be effectively suppressed in the subsequent processing. There may be a case where there is no set rotational speed that is effective for chatter vibration in both chatter mode 1 and chatter mode 2. In such a case, since there is no optimum rotation speed, a message such as “there is no optimum rotation speed” may be displayed. Further, there may be a case where there is no set rotational speed equal to the calculated stable rotational speed. In such a case, the set rotational speed that is closest to the stable rotational speed may be set as the specific set rotational speed.

上述したような振動抑制装置１０によれば、演算装置１４において、びびり振動を抑制するための安定回転速度を算出すると、安定回転速度に等しい若しくは最も値が近い設定回転速度を特定の設定回転速度として求め、当該特定の設定回転速度に対しびびり振動の抑制に最も効果のある回転速度として「５」という評価値を付与するとともに、特定の設定回転速度よりも遅い設定回転速度及び速い設定回転速度に対して上記パターンにしたがい夫々評価値「１」〜「４」を付与するといった態様で設定回転速度の重み付けを行い、その結果を表示装置１５に表示して最適回転速度を表示する。また、一旦最適回転速度を表示し回転速度を変更したにも拘わらず、再度びびり振動が発生すると、新たに設定回転速度の重み付けを行い、前回の重み付けの結果と今回の重み付けの結果とを併せて表示装置１５に表示することにより、前回発生したびびり振動及び今回発生したびびり振動のどちらをも抑制可能な新たな最適回転速度を表示する。したがって、たとえ複数のびびりモードでびびり振動が発生するような状況であっても、びびり振動の発生を効果的に抑制可能な最適回転速度を好適に表示することができる。   According to the vibration suppression device 10 as described above, when the calculation device 14 calculates a stable rotation speed for suppressing chatter vibration, the set rotation speed equal to or closest to the stable rotation speed is set to a specific set rotation speed. And an evaluation value of “5” is given to the specific set rotational speed as the rotational speed most effective in suppressing chatter vibration, and a set rotational speed that is slower than the specific set rotational speed and a fast set rotational speed. In accordance with the above pattern, the set rotation speeds are weighted in such a manner that the evaluation values “1” to “4” are assigned, and the result is displayed on the display device 15 to display the optimum rotation speed. In addition, if chatter vibration occurs again even if the optimal rotation speed is displayed and the rotation speed is changed, a new set rotation speed is weighted, and the previous weighting result and the current weighting result are combined. By displaying on the display device 15, a new optimum rotational speed capable of suppressing both chatter vibration generated last time and chatter vibration generated this time is displayed. Therefore, even in a situation where chatter vibrations occur in a plurality of chatter modes, it is possible to suitably display the optimum rotation speed at which chatter vibrations can be effectively suppressed.

なお、本発明に係る回転速度表示方法は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、重み付けの態様や重み付けの結果の表示に係る態様等を、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 rotational speed display method according to the present invention is not limited to the aspect of the above embodiment, and the weighting aspect, the aspect related to the display of the weighting result, and the like are within the scope of the present invention. These can be changed as necessary.

たとえば、上記実施形態では、設定回転速度の重み付けの結果のみを表示するとしているが、図７（ｃ）に示す如く、重み付けの結果から最適回転速度を判断し、最適回転速度を直接的に示唆するような表示を行ってもよい。つまり、びびりモード１での重み付けの結果において評価値が「１」以上であり、且つ、びびりモード２での重み付けの結果において評価値が「１」以上である設定回転速度を最適回転速度として直接的に表示するようになっている。なお、当該表示を上記重み付けの結果の表示に併せて表示するようにしても何ら問題はないし、評価値がどのような値以上であることを最適回転速度の条件とするか等については適宜設計変更可能である。また、上記条件が満たされる設定回転速度が複数存在すると、評価値の合計値が最も高い設定回転速度を最適回転速度として表示する等してもよい。さらに、びびりモード１でのびびり振動の発生時には最適回転速度を表示するのみで重み付けやその表示を省略し、びびりモード２でのびびり振動の発生時に重み付けを併せて表示するようにしてもよい。   For example, in the above embodiment, only the result of weighting the set rotational speed is displayed. However, as shown in FIG. 7C, the optimum rotational speed is judged from the weighted result, and the optimum rotational speed is directly suggested. Such a display may be performed. In other words, the evaluation value is “1” or more in the weighting result in the chatter mode 1 and the set rotation speed in which the evaluation value is “1” or more in the weighting result in the chatter mode 2 is directly set as the optimum rotation speed. Display. It should be noted that there is no problem even if the display is displayed together with the display of the result of the above weighting, and an appropriate design is made as to what value the evaluation value is to be the condition for the optimum rotational speed. It can be changed. Further, when there are a plurality of set rotational speeds that satisfy the above condition, the set rotational speed having the highest evaluation value may be displayed as the optimum rotational speed. Further, when chatter vibration occurs in chatter mode 1, only the optimum rotational speed may be displayed and weighting or display thereof may be omitted, and weighting may be displayed together when chatter vibration occurs in chatter mode 2.

また、単位回転速度をどのような値とするかも適宜変更可能であるし、評価値を付与するパターンについても上記実施形態のパターンに限定されることはない。さらに、所定の序列にしたがいびびり振動の抑制効果の高低を表すものであるならば、アルファベット等の文字や◎○といった記号を数値に代えて採用することも可能である。
さらにまた、上記実施形態では、作業者が回転速度を変更するように構成しているが、最適回転速度が求められるとＮＣ装置が自動的に回転速度を最適回転速度へ変更するように構成することも可能である。この場合、全てを自動的に変更するのではなく、びびりモード１でのびびり振動に対する最適回転速度への変更のみを自動で行い、びびりモード２でのびびり振動に対しては、重み付けの結果を表示して作業者に回転速度の変更を促すようにしてもよい。 Also, what value the unit rotational speed is set to can be changed as appropriate, and the pattern for assigning the evaluation value is not limited to the pattern of the above embodiment. Furthermore, as long as it represents the level of the suppression effect of chatter vibration according to a predetermined order, it is also possible to employ letters such as alphabets and symbols such as ○ ○ instead of numerical values.
Furthermore, in the above embodiment, the operator is configured to change the rotation speed, but when the optimum rotation speed is obtained, the NC device is configured to automatically change the rotation speed to the optimum rotation speed. It is also possible. In this case, instead of changing everything automatically, only the optimum rotational speed for chatter vibration in chatter mode 1 is automatically changed. For chatter vibration in chatter mode 2, the weighted result is used. It may be displayed to prompt the operator to change the rotation speed.

またさらに、上記実施形態では、振動センサにより回転軸の振動加速度を検出するよう構成しているが、振動による回転軸の変位や音圧を検出し、当該変位や音圧にもとづいて安定回転速度を算出するように構成することも可能である。
加えて、上記実施形態では、工作機械の回転軸における振動を検出する構成としているが、回転しない側（固定側）の振動を検出し、安定回転速度を算出するように構成してもよいし、本発明は、工具を回転させるマシニングセンタに限らず、ワークを回転させる旋盤等の工作機械にも好適に採用することができる。尚、検出手段の設置位置や設置数等を、工作機械の種類、大きさ等に応じて適宜変更してもよいことは言うまでもない。 In the above embodiment, the vibration acceleration of the rotating shaft is detected by the vibration sensor. However, the displacement and sound pressure of the rotating shaft due to vibration are detected, and the stable rotational speed is determined based on the displacement and sound pressure. It is also possible to configure so as to calculate.
In addition, in the above-described embodiment, the vibration at the rotating shaft of the machine tool is detected. However, the vibration at the non-rotating side (fixed side) may be detected and the stable rotation speed may be calculated. The present invention is not limited to a machining center for rotating a tool, and can be suitably used for a machine tool such as a lathe for rotating a workpiece. Needless to say, the installation position, the number of installations, and the like of the detection means may be appropriately changed according to the type and size of the machine tool.

１・・回転軸ハウジング、２ａ、２ｂ、２ｃ・・振動センサ（振動検出手段）、３・・回転軸、５・・制御装置、１０・・振動抑制装置、１１・・ＦＦＴ演算装置、１２・・入力装置、１３・・記憶装置（記憶手段）、１４・・演算装置（演算手段）、１５・・表示装置（表示手段）、１６・・ＮＣ装置。   Rotating shaft housing, 2a, 2b, 2c, vibration sensor (vibration detecting means), 3, rotating shaft, 5 ... control device, 10 ... vibration suppression device, 11 ... FFT calculation device, 12 ...・ Input device, 13... Storage device (storage means), 14 ..Calculation device (calculation means), 15 ..Display device (display means), 16.

Claims (2)

工具又はワークを回転させるための回転軸を備えた工作機械において、前記回転軸を回転させた際に生じるびびり振動を抑制するための最適回転速度を表示するための回転速度表示方法であって、
振動検出手段により、びびり振動を検出する第１工程と、
びびり振動が検出されると、演算手段により、前記びびり振動を抑制するための安定回転速度を算出する第２工程と、
前記演算手段により、記憶手段に所定の単位回転速度毎に設定されている設定回転速度のうち、前記安定回転速度に等しい若しくは最も値が近い特定の設定回転速度を求めるとともに、当該特定の設定回転速度と、該特定の設定回転速度よりも遅い設定回転速度及び速い設定回転速度とに対し、所定の序列にしたがい前記びびり振動の抑制効果の高低を表す文字、記号、数字の何れか１つからなる評価値を、特定の設定回転速度の評価値が最も高くなるような所定のパターンにしたがい夫々付与することにより、設定回転速度の重み付けを行う第３工程と、
前記演算手段により、表示手段に、設定回転速度の重み付けの結果を表示することによって最適回転速度を表示する第４工程と、
前記最適回転速度への回転速度の変更後、新たにびびり振動が検出されると、前記演算手段により、今回検出された新たなびびり振動を抑制するための新たな安定回転速度を算出する第５工程と、
前記演算手段により、前記設定回転速度のうち、今回算出した前記新たな安定回転速度に等しい若しくは最も値が近い特定の設定回転速度を求めるとともに、当該特定の設定回転速度と、該特定の設定回転速度よりも遅い設定回転速度及び速い設定回転速度とに対し、前記評価値を、前記所定のパターンにしたがって夫々付与することにより、新たに設定回転速度の重み付けを行う第６工程と、
前記演算手段により、前記表示手段に、前回の設定回転速度の重み付けの結果と、今回の設定回転速度の重み付けの結果とを表示することによって新たな最適回転速度を表示する第７工程と
を実行することを特徴とする回転速度表示方法。 In a machine tool having a rotating shaft for rotating a tool or a workpiece, a rotational speed display method for displaying an optimum rotational speed for suppressing chatter vibration generated when the rotating shaft is rotated,
A first step of detecting chatter vibration by the vibration detection means;
When chatter vibration is detected, a second step of calculating a stable rotational speed for suppressing the chatter vibration by a calculation means;
Among the set rotational speeds set for each predetermined unit rotational speed in the storage means by the calculating means, a specific set rotational speed that is equal to or closest to the stable rotational speed is obtained, and the specific set rotational speed is obtained. From any one of letters, symbols, and numbers indicating the level of the chatter vibration suppression effect according to a predetermined order with respect to the speed, a set rotational speed that is slower than the specific set rotational speed, and a fast set rotational speed. A third step of weighting the set rotational speed by assigning each evaluation value according to a predetermined pattern such that the evaluation value of the specific set rotational speed is the highest,
A fourth step of displaying the optimum rotational speed by displaying the result of weighting of the set rotational speed on the display means by the computing means;
When chatter vibration is newly detected after the rotation speed is changed to the optimum rotation speed, the calculation means calculates a new stable rotation speed for suppressing the new chatter vibration detected this time. Process,
The calculation means obtains a specific set rotation speed that is equal to or closest to the new stable rotation speed calculated this time among the set rotation speeds, and the specific set rotation speed and the specific set rotation speed. A sixth step of newly weighting the set rotational speed by assigning the evaluation value to the set rotational speed that is slower than the speed and the fast set rotational speed, respectively, according to the predetermined pattern;
A seventh step of displaying a new optimum rotational speed by displaying the result of the weighting of the previously set rotational speed and the result of the weighting of the currently set rotational speed on the display means by the calculating means. A rotational speed display method characterized by: 前記第７工程において、前記前回の設定回転速度の重み付けの結果、前記評価値が所定のランク以上であり、且つ、前記今回の設定回転速度の重み付けの結果、前記評価値が所定のランク以上である設定回転速度を前記新たな最適回転速度として表示することを特徴とする請求項１に記載の回転速度表示方法。   In the seventh step, as a result of the weighting of the previous set rotational speed, the evaluation value is equal to or higher than a predetermined rank, and as a result of the weighting of the current setting rotational speed, the evaluation value is equal to or higher than a predetermined rank. The rotation speed display method according to claim 1, wherein a set rotation speed is displayed as the new optimum rotation speed.
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