JP2017170600A - Method for suppressing chattering in machine tool - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique capable of suppressing chattering caused by components with frequencies several ten times greater than that of rotation.SOLUTION: A PLC 12 of a machine tool 10 comprises: a pseudo-random number generation part 121; DC free modulation part 122; and an override command generation part 123. Chattering can be suppressed by generation of pseudo-random numbers at the pseudo-random number generation part 121, suppression of low frequency components using a DC free encoding method at the DC free modulation part 122, and generation of rotation speed command override at the override command generation part 123.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、工作機械の工具もしくは工作物の回転によりびびりが発生することを抑制するびびり抑制方法に関する。   The present invention relates to a chatter suppressing method that suppresses occurrence of chatter due to rotation of a tool of a machine tool or a workpiece.

一般に工作機械では、工具もしくは工作物を回転させ、これら工具と工作物とを接触させつつ工作物を削り取ることで加工を行う。このとき、様々な要因により振動を生じ、例えば、工具がエンドミルの場合では、間欠的な接触を行うことで周期的な振動を生じる。また、例えば、バイトであっても工作物およびそれを支えるチャックなどの異方性に起因した振動を生じる。更に、工具・工作物の不釣合いに起因して振動を生じることもあるし、駆動方法によっても、例えばギア駆動であればギアのかみ合いに関する振動を生じる。   In general, a machine tool performs machining by rotating a tool or a workpiece and scraping the workpiece while bringing the tool and the workpiece into contact with each other. At this time, vibration is generated due to various factors. For example, when the tool is an end mill, periodic vibration is generated by intermittent contact. Further, for example, even a tool generates vibration due to anisotropy of a workpiece and a chuck that supports the workpiece. Furthermore, vibration may occur due to unbalance of the tool / workpiece, and depending on the driving method, for example, if gear driving is performed, vibration related to gear meshing occurs.

これらの振動に対して、工作物、工具および機械で構成される系全体の固有振動数が生じ、減衰性の大小によっては振動が増幅を始める、いわゆるびびり振動現象を生じ、このびびり振動によって工作物を加工する際の加工精度(特に表面精度)が悪化することが知られている。このようなびびり振動は、強制びびり振動と自励びびり振動に大別され、強制びびり振動は過大な外力が作用すること、或いは外力の周波数と振動系の共振周波数が同期することによって発生すると考えられている。一方、自励びびり振動には、再生型のびびり振動(再生びびり振動)とモードカップリング型のびびり振動があり、再生びびり振動は、切削抵抗の周期的変動と切り取り厚さの周期的変動の相互作用が互いに強め合う切削を継続すること(所謂再生効果)によって引き起こされると考えられており、モードカップリング型のびびり振動は、2方向の振動モードが近い共振周波数を有する場合に、それらが連成して生じるものと考えられている。   In response to these vibrations, the natural frequency of the entire system composed of workpieces, tools, and machines is generated, and depending on the damping level, vibrations begin to amplify, so-called chatter vibration phenomenon occurs. It is known that processing accuracy (particularly surface accuracy) at the time of processing an object deteriorates. Such chatter vibration is broadly divided into forced chatter vibration and self-excited chatter vibration, and it is considered that forced chatter vibration occurs when an excessive external force acts or when the frequency of the external force and the resonance frequency of the vibration system are synchronized. It has been. On the other hand, self-excited chatter vibration includes regenerative chatter vibration (regenerative chatter vibration) and mode-coupled chatter vibration. Regenerative chatter vibration is caused by periodic fluctuation of cutting resistance and periodic fluctuation of cutting thickness. It is thought that the interaction is caused by continuing cutting that strengthens each other (so-called regenerative effect), and mode-coupled chatter vibration is caused when the vibration modes in two directions have close resonance frequencies. It is thought to occur in combination.

一方、工作機械には、工具もしくは工作物の回転数指令に対し係数をかけて作業者が回転数を調整できる機能が付属する場合があり、回転指令オーバーライドや単にオーバーライドと呼ばれている。   On the other hand, a machine tool may have a function that allows an operator to adjust the rotation speed by applying a coefficient to the rotation speed command of a tool or a workpiece, and is called rotation command override or simply override.

従来、上記びびり振動の内、再生びびり振動を回避する方法については、工具もしくは工作物の回転数を調整するという回避方法があり、また機械・工具毎にびびりを回避しつつ深い切り込みが可能な回転数を実験により発見する方法も提案されており、高速回転の工具の扱いについては有用である。   Conventionally, of the above chatter vibrations, there is a method of avoiding regenerative chatter vibrations by adjusting the number of rotations of the tool or workpiece, and deep cutting can be performed while avoiding chatter for each machine / tool. A method for finding the rotational speed by experiment has also been proposed, and it is useful for handling a tool rotating at high speed.

例えば、非特許文献1記載の従来例では、主軸速度が極めて高い範囲で、びびりが起こらない安定領域があること(安定ポケットと呼ばれる)に着目し、使用する工作機械と工具が指定された場合に、安定ポケットが存在する主軸速度や可能な切り込み量を予測し、予測に基づいて加工を開始した後、実際に生じる予測からのずれを加工を行いながら修正する技術が開示されている。 For example, in the conventional example described in Non-Patent Document 1, when a machine tool and a tool to be used are specified by paying attention to the fact that there is a stable region where chatter does not occur in a range where the spindle speed is extremely high (referred to as a stable pocket). In addition, a technique is disclosed in which a spindle speed at which a stable pocket exists and a possible cutting amount are predicted, machining is started based on the prediction, and a deviation from the prediction that actually occurs is corrected while machining.

また、特許文献2記載の従来例では、工具又はワークの回転が開始される際に発生する振動を検出し、上記回転開始時から検出される上記振動が、機械主軸の空転時の振動の閾値を越えたと判断された際、上記振動をフーリエ級数展開により解析し、再生びびりによる周波数を算出し、さらに上記再生びびりによる周波数に、推定減衰比を加味して再生びびり回避周波数を得て主軸の回転数を調整する作業機械のびびり抑制方法が開示されている。 Further, in the conventional example described in Patent Document 2, the vibration generated when the rotation of the tool or the work is started is detected, and the vibration detected from the start of the rotation is the threshold value of the vibration when the machine spindle is idle. When it is determined that the vibration exceeds the above, the vibration is analyzed by Fourier series expansion, the frequency due to the playback chatter is calculated, and the playback chatter avoidance frequency is obtained by adding the estimated damping ratio to the frequency due to the playback chatter. A chatter suppressing method for a work machine that adjusts the rotational speed is disclosed.

ここまでできる切削加工の能率向上:安定ポケットの理解と実用(特集 機械加工における「びびり振動」と抑制技術) 星 鉄太郎 機械技術機械技術61(5),22−29,2013−05日刊工業出版プロダクション;1953Improving cutting efficiency so far: Understanding and practical use of stable pockets (Special issue: “Vibration vibration” and suppression technology in machining) Tetsutaro Hoshi Mechanical technology Mechanical technology 61 (5), 22-29, 2013-05 Nikkan Kogyo Publishing Production 1953

特開2014−083674JP2014083674

しかしながら、工具および工作物の悪条件が重なると、最初のうちは振動が小さくても一定切込み・一定速送りで工作を持続していると工具(または工作物)回転の数十倍の成分がびびりを引き起こすことがある。このような事象に対して、上述したような従来例のびびり回避策では工具(または工作物)回転の数十倍の成分が引き起こすびびり現象に対して適用することは10回転の差でも数十倍すると数百回転の差になるため現実的でない。そこで、このような回転の数十倍の成分が引き起こすびびり振動を抑制する技術の開発が待たれていた。   However, when the adverse conditions of the tool and workpiece overlap, even if the vibration is initially small, if the work is continued with constant cutting and constant feed, the component of the tool (or workpiece) rotation will be several tens of times May cause chatter. For such a phenomenon, the conventional chatter avoidance measures as described above can be applied to the chatter phenomenon caused by a component several tens of times the tool (or workpiece) rotation. If it is doubled, it becomes a difference of several hundred revolutions, so it is not realistic. Therefore, development of a technique for suppressing chatter vibration caused by a component several tens of times higher than that of rotation has been awaited.

本発明は上述のような事情から為されたものであり、その目的は、上述したような回転の数十倍の成分が引き起こすびびり振動を抑制することが可能な技術を提供することにある。   The present invention has been made for the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a technique capable of suppressing chatter vibration caused by a component several tens of times as high as the rotation described above.

本発明者らは、上述したような回転の数十倍の成分が引き起こすびびり振動を抑制することが可能な技術の可能性について様々な観点から鋭意研究した結果、上述したような回転周期に対し高次の振動成分がびびりにつながる場合には、実際に機械を動かしてみて、わずかに回転数を変化させた実験をして加工をする方が計算により回避回転数を予測するよりも容易であることを見出した。   As a result of earnest research from various viewpoints regarding the possibility of a technique capable of suppressing chatter vibration caused by a component several tens of times as described above, the present inventors have found that When higher-order vibration components lead to chatter, it is easier to work by actually moving the machine and experimenting with a slight change in the number of rotations than to predict the avoidance number of rotations by calculation. I found out.

ここで、次数はある振動周波数など倍数成分を意図し1倍成分を1次成分、2倍を2次、3倍を3次などと呼び高次とは次数が高い周波数成分を意味する。   Here, the order refers to a multiple component such as a certain vibration frequency, the 1st component is called the primary component, the 2nd is the 2nd order, the 3rd is the 3rd order, etc. Higher order means a frequency component having a higher order.

一般に、このような長時間加工が持続すると振動が増幅されるようなびびりに対しては回転数指令を僅かに変更するという手法がとられる。そこで、解決手段として考えられるのは、一定時間毎に擬似乱数を用いて生成する数%の主軸回転指令オーバーライドを連続して切り替えることである。実際には数%を100%に加算したオーバーライド指令を適用する。   Generally, a method of slightly changing the rotational speed command is taken for chatter in which vibration is amplified when machining is continued for a long time. Therefore, a possible solution is to continuously switch several percent of the spindle rotation command override generated using pseudorandom numbers at regular intervals. Actually, an override command in which several percent is added to 100% is applied.

例えば、線形帰還シフトレジスタを使用すれば擬似乱数列を生成できる。この乱数列のどれか1ビットを使用しこれが0となる場合にオーバーライド指令100%、1となる場合に99%となるような指令列を生成する。   For example, a pseudo-random number sequence can be generated by using a linear feedback shift register. If any one bit of this random number sequence is used and this becomes 0, an override command is 100%, and when it becomes 1, a command sequence is generated that becomes 99%.

しかし、生の擬似乱数をそのまま主軸オーバーライド指令に適用しようとしたところ、長期にわたって0指令が連続する(実指令では100%が連続する)など低周波成分が現れて、思ったとおりに数%の切り替えが行われなかった。   However, when trying to apply raw pseudo-random numbers as they are to the spindle override command, a low frequency component appears, such as 0 command continuing for a long time (100% continuous in actual command), and several percent as expected. There was no switching.

勿論、実装として2ビット以上をオーバーライドの割り当てに使うことも可能であることはいうまでもない。   Of course, it goes without saying that two or more bits can be used for the assignment of overrides as an implementation.

そこで、本発明の工作機械におけるびびり抑制方法は、擬似乱数列を生成し、更にDCフリー符号化手法等を用いて低周波成分を抑制した上で回転数指令オーバーライドを生成することを特徴とする。即ち、擬似乱数列をそのまま使用するのではなく、8−16変調テーブルなどを利用しDCフリー符号化をして長周期成分を抑制した上でそれをオーバーライド指令の生成に使用するようにした。 Therefore, the chatter suppressing method in the machine tool of the present invention is characterized in that a pseudo random number sequence is generated, and further, a low frequency component is suppressed using a DC-free encoding method or the like, and a rotation speed command override is generated. . That is, instead of using the pseudo-random number sequence as it is, DC free encoding is performed using an 8-16 modulation table or the like to suppress long-period components and then used to generate an override command.

2ビット以上を割り当てる実装においては、乱数列に対し一定の低域阻止フィルタを通過させることにより一定の指令が連続しないように調整する。   In an implementation in which two or more bits are allocated, the random number sequence is adjusted so as not to continue by passing a constant low-pass filter.

また、本発明の工作機械は、少なくとも回転軸と、該回転軸に装着される工具と、前記回転軸の回転駆動手段と、該回転駆動手段に回転数指令を送出する数値制御部を備え、前記回転数指令に基づき前記回転軸駆動手段が前記回転軸を所定回転数回転させることにより前記工具で工作物を加工する工作機械におけるびびり振動を抑制する方法において、更に、擬似乱数列生成部と、DCフリー変調部と、オーバーライド指令生成部123を備え、前記擬似乱数列生成部は擬似乱数列を生成して前記DCフリー変調部に伝送し、前記DCフリー変調部がDCフリー符号化手法を用いて低周波成分を抑制して前記オーバーライド指令生成部123に伝送し、前記オーバーライド指令生成部は前記低周波成分を抑制した信号に基づいて回転数指令オーバーライドを生成し、該回転数指令オーバーライドを前記数値制御部に伝送することを特徴とする。 Further, the machine tool of the present invention comprises at least a rotating shaft, a tool attached to the rotating shaft, a rotation driving means for the rotating shaft, and a numerical control unit for sending a rotation speed command to the rotation driving means, In the method of suppressing chatter vibration in a machine tool that processes a workpiece with the tool by causing the rotating shaft driving means to rotate the rotating shaft by a predetermined number of rotations based on the rotation number command, a pseudo random number sequence generation unit; The pseudo-random number sequence generation unit generates a pseudo-random number sequence and transmits the pseudo-random number sequence to the DC-free modulation unit, and the DC-free modulation unit performs a DC-free encoding method. The low frequency component is suppressed and transmitted to the override command generation unit 123, and the override command generation unit is configured to transmit a rotation speed command on the basis of the signal with the low frequency component suppressed. It generates Baraido, characterized by transmitting the rotation speed command overrides the numerical control unit.

本発明によれば、一定切込み・一定速送りで工作を継続すると生じる場合がある回転の数十倍の成分が引き起こすびびり振動を抑制することが可能である。   According to the present invention, it is possible to suppress chatter vibration caused by a component several tens of times higher than the rotation that may occur when the work is continued with constant cutting and constant feed.

本発明が適用される信号の例とその周波数分析例を示すグラフであり、(a)は高次成分の混ざった信号の例、(b)は、その周波数分析例、をそれぞれ示す。It is a graph which shows the example of the signal to which this invention is applied, and its frequency analysis example, (a) shows the example of the signal with which the high-order component was mixed, (b) shows the frequency analysis example, respectively. 本発明の比較例としてのびびり抑制方法を示すフローチャートであり、乱数列をそのまま使う例である。It is a flowchart which shows the chatter suppressing method as a comparative example of this invention, and is an example which uses a random number sequence as it is. 比較例としてのびびり抑制方法の問題点を示す乱数列の一例である。It is an example of the random number sequence which shows the problem of the chatter suppressing method as a comparative example. 本発明が適用される工作機械における制御機器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control apparatus in the machine tool to which this invention is applied. 本発明の実施形態のびびり抑制方法を示すフローチャートであり、変調して使用する例である。It is a flowchart which shows the chatter suppressing method of embodiment of this invention, and is an example used by modulating.

本発明者らは、上述したような回転の数十倍の成分が引き起こすびびり振動を抑制することが可能な技術の可能性について様々な観点から鋭意研究した結果、上述したような回転周期に対し高次の振動成分がびびりにつながる場合には、実際に機械を動かしてみて、わずかに回転数を変化させた実験をして加工をする方が計算により回避回転数を予測するよりも容易であることを見出した。図1は、本発明(及び比較例)が適用される信号の例とその周波数分析例を示すグラフであり、(a)は高次成分の混ざった信号の例、(b)は、その周波数分析例、をそれぞれ示す。ここで、図1(a)(b)に示すように、次数はある振動周波数など倍数成分を意図し1倍成分を1次成分、2倍を2次、3倍を3次などと呼び高次とは次数が高い周波数成分を意味する。   As a result of earnest research from various viewpoints regarding the possibility of a technique capable of suppressing chatter vibration caused by a component several tens of times as described above, the present inventors have found that When higher-order vibration components lead to chatter, it is easier to work by actually moving the machine and experimenting with a slight change in the number of rotations than to predict the avoidance number of rotations by calculation. I found out. FIG. 1 is a graph showing an example of a signal to which the present invention (and a comparative example) is applied and an example of frequency analysis thereof. (A) is an example of a signal mixed with higher-order components, and (b) is its frequency. Analysis examples are shown respectively. Here, as shown in FIGS. 1A and 1B, the order is intended to be a multiple component such as a certain vibration frequency, and the 1st component is called the primary component, the 2nd is the 2nd, the 3rd is the 3rd, etc. “Next” means a frequency component having a higher order.

図2は、本発明の比較例としてのびびり抑制方法を示すフローチャートであり、乱数列をそのまま使う例である。上述したように長時間加工が持続すると振動が増幅されるようなびびりに対しては回転数指令を僅かに変更するという手法がとられる。そこで、この比較例では、一定時間毎に擬似乱数を用いて生成する数%の主軸回転指令オーバーライドを連続して切り替えることとした。実際には数%を100%に加算したオーバーライド指令を適用する。例えば、線形帰還シフトレジスタを使用すれば擬似乱数列を生成できる。この乱数列のどれか1ビットを使用しこれが0となる場合にオーバーライド指令100%とし、1となる場合に99%となるような指令列を生成する。 FIG. 2 is a flowchart showing a chatter suppressing method as a comparative example of the present invention, in which a random number sequence is used as it is. As described above, for chatter in which vibration is amplified when machining is continued for a long time, a method of slightly changing the rotational speed command is used. Therefore, in this comparative example, several percent of the spindle rotation command override generated using pseudorandom numbers at regular intervals is continuously switched. Actually, an override command in which several percent is added to 100% is applied. For example, a pseudo-random number sequence can be generated by using a linear feedback shift register. When one bit of this random number sequence is used and this becomes 0, the override command is 100%, and when it becomes 1, a command sequence is generated that becomes 99%.

即ち、図2に示すように、この比較例に係るびびり抑制方法のフローがスタートすると(S201)、一定時間毎に擬似乱数を生成して、それまでの乱数を更新する(S202)。例えば、図2に200Rで示す乱数列が生成され、この乱数列200Rに更新される。そして、この更新された乱数列200Rにおいて指示ビット(ここでは、BITNo.0が指示ビットとされている)が確認される(S203)。続いて、指示ビットが1であるか否か(1か0か)が判断され(S204)、1である場合には(S204でYes)、100%のオーバーライド指令が生成され(S205)、この指令が表示される(S206)と共にS202に戻って、次の乱数に更新する。一方、指示ビットが1でない場合には(S204でNo)、99%のオーバーライド指令が生成され(S207)、この指令が表示される(S206)と共にS202に戻って、次の乱数に更新する。 That is, as shown in FIG. 2, when the flow of the chatter suppressing method according to this comparative example is started (S201), a pseudo-random number is generated at regular intervals, and the previous random number is updated (S202). For example, a random number sequence indicated by 200R in FIG. 2 is generated and updated to this random number sequence 200R. Then, the instruction bit (here, BITNo. 0 is the instruction bit) is confirmed in the updated random number sequence 200R (S203). Subsequently, it is determined whether the instruction bit is 1 (1 or 0) (S204). If it is 1 (Yes in S204), a 100% override command is generated (S205). The command is displayed (S206) and the process returns to S202 and updated to the next random number. On the other hand, if the instruction bit is not 1 (No in S204), a 99% override command is generated (S207), this command is displayed (S206), and the process returns to S202 to update to the next random number.

しかし、以上のように、生の擬似乱数200Rをそのまま主軸オーバーライド指令に適用することを続けると、長期にわたって0指令が連続する(実指令では100 %が連続する)など低周波成分が現れて、思ったとおりに数 %の切り替えが行われなかった。   However, as described above, if the raw pseudo-random number 200R is continuously applied to the spindle override command as it is, a low-frequency component appears such that 0 command continues for a long time (100% continues in actual command), A few percent of the changes were not made as expected.

図3は、比較例としてのびびり抑制方法の問題点を示す乱数列の一例である。図3に示すように、この例では、フィボナッチLFSR(ビット数16)を疑似乱数生成に使用し、最下位を指示ビットとした場合について、最長15回0が連続する場合も考えられる。その後1が来ても、更に0の連続が再開される虞もある。従って、理論的には、このような事態も考えられるので、他の何らかの工夫を施すことにより、長周期成分を抑制した上でそれをオーバーライド指令の生成に使用することが有益である。 FIG. 3 is an example of a random number sequence showing the problem of the chatter suppressing method as a comparative example. As shown in FIG. 3, in this example, when Fibonacci LFSR (bit number 16) is used for pseudo-random number generation and the least significant bit is designated as an instruction bit, 0 may be contiguous for a maximum of 15 times. Even if 1 comes after that, the continuation of 0 may be resumed. Therefore, theoretically, such a situation is also conceivable. Therefore, it is useful to suppress the long period component and use it for generating the override command by applying some other device.

そこで、本発明の実施形態のびびり抑制方法は、擬似乱数列をそのまま使用するのではなく、8−16変調テーブルなどを利用しDCフリー符号化をして長周期成分を抑制した上でそれをオーバーライド指令の生成に使用するようにした。   Therefore, the chatter suppressing method according to the embodiment of the present invention does not use a pseudo random number sequence as it is, but uses DC-free encoding using an 8-16 modulation table or the like to suppress a long-period component and then apply it. Used to generate override command.

図4は、本発明が適用される工作機械における制御機器の構成を示す図である。図4に示すように、本発明が適用される工作機械(加工制御装置)10は、プログラマブルコントローラ(PLC)12と、インターフェースユニット14と、各種スイッチ/センサ類16とを有する。各種スイッチ/センサ類16からの様々な入出力信号は、インターフェースユニット14を介してPLC12との間で伝送される。また、加工制御装置10は、数値制御器(CNC)18と、このCNC18にオペレータが数値等の指令を入力するための入力装置(キーボード・スイッチ)20と、その指令により設定された入力(制御)状態を表示する表示器22とを有する。ここで、数値制御器(CNC)18は、更に、工具軸制御器181と、複数の軸制御器182、183、184、・・・を有している。工具軸制御器181には、主軸モータ181aが接続されており、CNC18の数値等の指令に基づき、工具軸制御器181が主軸モータ181aを所定の回転数・速度にて回転させることで、それに応じて図示しない主軸に取付けられ工具が回転等してワークを加工する。尚、軸制御器182、183、184、・・・は、例えば、本発明が適用されるのが4軸以上の制御の工作機械であれば、それぞれX軸、Y軸、Z軸等に対応し、それぞれ図示しない各軸モータ等に接続されている。   FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a control device in a machine tool to which the present invention is applied. As shown in FIG. 4, a machine tool (processing control device) 10 to which the present invention is applied includes a programmable controller (PLC) 12, an interface unit 14, and various switches / sensors 16. Various input / output signals from various switches / sensors 16 are transmitted to and from the PLC 12 via the interface unit 14. Further, the machining control device 10 includes a numerical controller (CNC) 18, an input device (keyboard switch) 20 for an operator to input commands such as numerical values to the CNC 18, and inputs (controls) set by the commands. And a display 22 for displaying the status. Here, the numerical controller (CNC) 18 further includes a tool axis controller 181 and a plurality of axis controllers 182, 183, 184,. A spindle motor 181 a is connected to the tool axis controller 181, and the tool axis controller 181 rotates the spindle motor 181 a at a predetermined rotation speed and speed based on a command such as a numerical value of the CNC 18. Accordingly, the work is processed by rotating the tool attached to a spindle (not shown). The axis controllers 182, 183, 184,... Correspond to the X axis, Y axis, Z axis, etc., respectively, if the present invention is applied to a machine tool with four or more axes. The motors are connected to respective motors (not shown).

本発明のびびり抑制方法は、擬似乱数列を生成し更にDCフリー符号化手法等を用いて低周波成分を抑制した上で回転数指令オーバーライドを生成する方法であり、図4に示す工作機械(加工制御装置)10は、このようなびびり抑制方法を採用する工作機械である。即ち、工作機械(加工制御装置)10のPLC12は、擬似乱数列生成部121と、DCフリー変調部122と、オーバーライド指令生成部123を備える。擬似乱数列生成部121は、、擬似乱数列を生成してDCフリー変調部122に伝送し、DCフリー変調部122が更にDCフリー符号化手法等を用いて低周波成分を抑制してオーバーライド指令生成部123に伝送する。オーバーライド指令生成部123は、この低周波成分を抑制した信号に基づいて回転数指令オーバーライドを生成し、この回転数指令オーバーライドを数値制御器(CNC)18に伝送する。尚、図4において、びびり抑制プログラムはPLC12になくても良くCNC18側にあっても良いいし別のユニットがあっても良い。また、擬似乱数列生成部121と、DCフリー変調部122もPLC12の外にあってもよい。更に、これら擬似乱数列生成部121、DCフリー変調部122及びオーバーライド指令生成部123等を工作機械10の別置きの周辺機器としても良い。 The chatter suppressing method of the present invention is a method for generating a rotational speed command override after generating a pseudo-random number sequence and further suppressing a low frequency component using a DC-free encoding method or the like. The machining control device 10 is a machine tool that employs such a chatter suppressing method. That is, the PLC 12 of the machine tool (machining control device) 10 includes a pseudo random number sequence generation unit 121, a DC free modulation unit 122, and an override command generation unit 123. The pseudo random number sequence generation unit 121 generates a pseudo random number sequence and transmits the pseudo random number sequence to the DC free modulation unit 122. The DC free modulation unit 122 further suppresses low frequency components using a DC free encoding method or the like, and an override command. The data is transmitted to the generation unit 123. The override command generation unit 123 generates a rotation speed command override based on the signal in which the low frequency component is suppressed, and transmits the rotation speed command override to the numerical controller (CNC) 18. In FIG. 4, the chatter suppressing program may not be in the PLC 12 but may be on the CNC 18 side or another unit. Further, the pseudo random number sequence generation unit 121 and the DC free modulation unit 122 may also be outside the PLC 12. Further, the pseudo random number sequence generation unit 121, the DC free modulation unit 122, the override command generation unit 123, and the like may be separately provided peripheral devices of the machine tool 10.

図5は、本発明の実施形態のびびり抑制方法を示すフローチャートであり、変調して使用する例である。即ち、図4及び図5に示すように、工作機械(加工制御装置)10のPLC12において、本実施形態のびびり抑制方法のフローがスタートすると(S301)、擬似乱数列生成部121が一定時間毎に擬似乱数列を8個生成し(S302)、擬似乱数列8個それぞれの指示ビットが確認される(S303)。続いて、これらの8個の指示ビットから成る指定ビット列8個を生成し(S304)、DCフリー変調部122が8−16変調テーブルを利用しDCフリー符号化を行い、図示しないバッファメモリのFIFO領域(先入れ先出しバッファメモリ)に記憶する(S305)。続いて、FIFOバッファから1ビットを取得し(S306)、この取得したビットが1であるか否か(1か0か)が判断され(S307)、1である場合には(S307でYes)、100%のオーバーライド指令が生成され(S308)、この指令が表示される(S309)。そして、指示列に残りが有るか否かが判断され(S310)、残りが有る場合には(S310でYes)、S306に戻って、FIFOバッファから次の1ビットを取得し、S307以降の処理を続行する。残りが無い場合には(S310でNo)、S302に戻って、次の指示列8個が生成され、更新される。一方、S307において、取得したビットが1でない場合には(S307でNo)、99%のオーバーライド指令が生成され(S311)、この指令が表示される(S309)と共にS302に戻って、次の乱数に更新する。 FIG. 5 is a flowchart showing the chatter suppressing method according to the embodiment of the present invention, and is an example in which the method is used after modulation. That is, as shown in FIGS. 4 and 5, when the flow of the chatter suppressing method of the present embodiment starts in the PLC 12 of the machine tool (machining control device) 10 (S301), the pseudo random number sequence generation unit 121 is set at regular intervals. 8 pseudo random number sequences are generated (S302), and the instruction bits of each of the eight pseudo random number sequences are confirmed (S303). Subsequently, eight designated bit strings composed of these eight instruction bits are generated (S304), and the DC-free modulation unit 122 performs DC-free encoding using the 8-16 modulation table, and the FIFO of a buffer memory (not shown) Store in the area (first-in first-out buffer memory) (S305). Subsequently, 1 bit is obtained from the FIFO buffer (S306), and it is determined whether or not the obtained bit is 1 (1 or 0) (S307). If it is 1 (Yes in S307). A 100% override command is generated (S308), and this command is displayed (S309). Then, it is determined whether or not there is a remainder in the instruction string (S310). If there is a remainder (Yes in S310), the process returns to S306 to acquire the next 1 bit from the FIFO buffer, and the processing after S307 To continue. When there is no remaining (No in S310), the process returns to S302, and the next eight instruction strings are generated and updated. On the other hand, if the acquired bit is not 1 in S307 (No in S307), a 99% override command is generated (S311), this command is displayed (S309) and the process returns to S302 to return to the next random number. Update to

以上に述べた実施形態では、疑似乱数の指示ビットとして1ビツトをオーバーライドの割り当てに使ったが、実装として2ビット以上をオーバーライドの割り当てに使うことも可能であることはいうまでもない。但し、2ビット以上をオーバーライドの割り当てに使う実装においては、乱数列に対し一定の低域阻止フィルタを通過させることにより一定の指令が連続しないように調整するのが有効である。 In the embodiment described above, 1 bit is used for the assignment of the override as an instruction bit of the pseudo random number, but it goes without saying that 2 bits or more can be used for the assignment of the override as an implementation. However, in an implementation that uses two or more bits for allocation of overrides, it is effective to adjust the random number sequence so that it does not continue by passing a constant low-pass prevention filter.

以上に述べた実施形態では、本発明を擬似乱数列を生成し、更にDCフリー符号化手法を用いて低周波成分を抑制した上で回転数指令オーバーライドを生成する方法に適用したが、これに限られないのは、勿論である。本発明は、低周波成分を抑制できれば、DCフリー符号化手法以外の変調方法を用いても良い。   In the embodiment described above, the present invention is applied to a method of generating a pseudo random number sequence and further generating a rotational speed command override after suppressing a low frequency component using a DC-free encoding method. Of course, it is not limited. The present invention may use a modulation method other than the DC-free coding method as long as low frequency components can be suppressed.

10 工作機械(加工制御装置)、 12 プログラマブルコントローラ(PLC)、
14 インターフェースユニット、 16 スイッチ/センサ類、
18 数値制御器(CNC)、 20 入力装置(キーボード・スイッチ)、
22 表示器、 181 工具軸制御器、 182、183、184 軸制御器、
181a 主軸モータ、 121 擬似乱数列生成部、 122 DCフリー変調部、
123 オーバーライド指令生成部
10 machine tools (processing control devices), 12 programmable controllers (PLC),
14 interface units, 16 switches / sensors,
18 Numerical controller (CNC), 20 Input device (keyboard switch),
22 display, 181 tool axis controller, 182, 183, 184 axis controller,
181a spindle motor, 121 pseudorandom number generator, 122 DC free modulator,
123 Override command generator

Claims (2)

擬似乱数列を生成し、更にDCフリー符号化手法を用いて低周波成分を抑制した上で回転数指令オーバーライドを生成することを特徴とする工作機械におけるびびり抑制方法。 A chatter suppressing method for a machine tool, characterized in that a pseudo random number sequence is generated, and further, a low frequency component is suppressed using a DC-free encoding technique, and then a rotation speed command override is generated. 少なくとも回転軸と、該回転軸に装着される工具と、前記回転軸の回転駆動手段と、該回転駆動手段に回転数指令を送出する数値制御部を備え、前記回転数指令に基づき前記回転軸駆動手段が前記回転軸を所定回転数回転させることにより前記工具で工作物を加工する工作機械におけるびびり振動を抑制する方法において、更に、擬似乱数列生成部と、DCフリー変調部と、オーバーライド指令生成部123を備え、前記擬似乱数列生成部は擬似乱数列を生成して前記DCフリー変調部に伝送し、前記DCフリー変調部がDCフリー符号化手法を用いて低周波成分を抑制して前記オーバーライド指令生成部123に伝送し、前記オーバーライド指令生成部は前記低周波成分を抑制した信号に基づいて回転数指令オーバーライドを生成し、該回転数指令オーバーライドを前記数値制御部に伝送することを特徴とする工作機械。   At least a rotation shaft, a tool attached to the rotation shaft, a rotation drive unit for the rotation shaft, and a numerical control unit for sending a rotation number command to the rotation drive unit, and based on the rotation number command, the rotation shaft In a method for suppressing chatter vibration in a machine tool that processes a workpiece with the tool by causing the driving means to rotate the rotating shaft at a predetermined number of revolutions, a pseudo-random number generator, a DC free modulator, an override command A generation unit 123, the pseudo-random number sequence generation unit generates a pseudo-random number sequence and transmits the pseudo-random number sequence to the DC-free modulation unit, and the DC-free modulation unit suppresses low frequency components using a DC-free encoding method. The override command generation unit 123 generates a rotation speed command override based on the signal that suppresses the low frequency component, Machine tool, characterized by transmitting the number command override the numerical control unit.
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