JP2019000943A - 工作機械、加工方法、および加工プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
上記式(1)に示される「n」は、切削工具または被削部材の一分間あたりの回転数演算値を表わす。「fc」は、びびり振動の周波数を表わす。「N」は、切削工具の刃数を表わす。「k」は、60fc/(n0N)の整数部分を表わす。「n0」は、切削工具または被削部材の一分間あたりの回転数現在値を表わす。
本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。
[A.工作機械100の構成]
図1を参照して、工作機械100の構成について説明する。図1は、工作機械100の一例を示す図である。
工作機械でワークを加工する際、工具32の刃先が微小に振動するびびり振動が生じることがある。びびり振動には、強制びびり振動と、再生びびり振動がある。強制びびり振動は、工作機械が振動源となり発生する振動であり、工具32の振動周波数が工具32の固有振動数に等しくなったときに生じる。再生びびり振動は、工具32の振動周波数と工具32によるワークの切込み深さとの関係が所定の条件を満たしたときに振動である。
式(2)に示される「k」は、工具32の第1の刃がワークに接触してから第2の刃がワークに接触するまでの間に工具32の振動によって生じる加工面の波数を表わす。「fc」は、主軸42の振動周波数を表わす。「N」は、工具32の刃数を表わす。「n0」は、主軸42の回転数を表わす。ここでいう回転数とは、単位時間辺り(たとえば、一分間辺り)における主軸42の回転数を意味し、回転速度と同義である。工具32は、主軸42に連動するため、主軸42の回転数は、工具32の回転数と等しい。そのため、主軸42の回転数は、工具32の回転数と同義である。
引き続き図5を参照して、工作機械100による主軸42の回転数の調整処理について説明する。
上記式(3)に示される「n」は、次に設定する主軸42の回転数を表わす。「fC」は、主軸42の振動周波数を表わす。「[k]」は、上記式(2)で算出される「k」の整数部分に1を加えた整数を表わす。「N」は、主軸42に装着されている工具の刃数を表わす。
図6〜図9を参照して、工作機械100の機能について説明する。図6は、工作機械100の機能構成の一例を示す図である。
振動検知部150は、FFT部152と、再生びびり振動検知部154とを含む。
再び図6を参照して、調整部160は、第1調整部162と、第2調整部164と、過度調整判断部166とを含む。
図10を参照して、工作機械100の制御構造について説明する。図10は、主軸42の回転数の調整処理を表わすフローチャートである。図10の処理は、工作機械100の制御装置101がプログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。
式(4)に示される「k」は、工具32の第1の刃がワークに接触してから第2の刃がワークに接触するまでの間に工具の振動によって生じる加工面の波数を表わす。「fc」は、主軸42の振動周波数を表わす。「N」は、切削工具の刃数を表わす。「n0」は、主軸42の回転数を表わす。「[60・fc/(n0・N)]」は、「60・fc/(n0・N)」の整数部分を表わす。「dir」は、0または1の値である。主軸42の回転数を上げる場合、「dir」は0に設定される。主軸42の回転数を下げる場合、「dir」は1に設定される。
式(5)に示される「n’」は、調整後の回転数を表わす。「n」は、現在の回転数を表わす。「Δn」は、前回の回転数の調整量を表わす。「a」は、0より大きく、1より小さい係数である。係数「a」は、ステップS132の処理が実行される度に小さく設定される。一例として、1回目においては、係数「a」は、1/4に設定される。
式(6)に示される「n’」は、調整後の回転数を表わす。「n」は、現在の回転数を表わす。「Δn」は、前回の回転数の調整量を表わす。
図11を参照して、工作機械100のハードウェア構成の一例について説明する。図11は、工作機械100の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。
以上のようにして、本実施の形態に従う工作機械100は、主軸42の回転数が安定範囲Aを超えるまでは、主軸42の回転数を所定量ずつ減少する。主軸42の回転数が安定範囲Aを超えると、工作機械100は、主軸42の回転数の増減を前回の調整とは逆転させるとともに、前回の調整量よりも今回の調整量を少なくする。工作機械100は、主軸42の回転数が安定範囲Aに収まった時点で主軸42の回転数の調整処理を終了する。
第1の実施の形態に従う工作機械100は、再生びびり振動を抑制するために主軸42の回転数を調整していた。これに対して、第2の実施の形態に従う工作機械100は、再生びびり振動と強制びびり振動との両方を抑制するために主軸42の回転数を調整する。
上記式(7)に示される「n0」は、主軸42の回転数を表わす。「N」は、工具32の刃数を表わす。
Claims (10)
- 工作機械であって、
ワークまたは工具を回転するための主軸と、
前記主軸または前記工具の振動周波数を検知するためのセンサと、
前記振動周波数に基づいて、前記主軸または前記工具に生じている再生びびり振動を検知するための振動検知部と、
前記主軸の回転数を調整するための調整部とを備え、
前記調整部は、
前記振動検知部によって前記再生びびり振動が検知された場合に、所定の算出式に従って前記主軸の回転数を現在の設定値である第1回転数から第2回転数に調整し、
前記第2回転数への調整後において前記振動検知部によって前記再生びびり振動が検知された場合、前記第1回転数から前記第2回転数への調整により前記主軸の回転数が前記再生びびり振動の生じない安定範囲を超えたか否かを判断し、当該判断結果に応じて前記回転数を増加するか減少するかを変える、工作機械。 - 前記調整部は、
前記主軸の回転数が前記安定範囲を超えていないと判断した場合、前記主軸の回転数を所定の第1値減少させ、
前記主軸の回転数が前記安定範囲を超えたと判断した場合、前記主軸の回転数を所定の第2値増加させ、
前記第2値は、前記第1値よりも小さい、請求項1に記載の工作機械。 - 前記調整部は、前記主軸の回転数の調整前後における前記振動周波数の比較結果に基づいて、前記主軸の回転数が前記安定範囲を超えたか否かを判断する、請求項1または2に記載の工作機械。
- 前記工作機械は、前記工具の第1の刃が前記ワークに接触してから前記工具の第2の刃が前記ワークに接触するまでの間に前記主軸または前記工具の振動によって生じる加工面の波数を算出し、
前記調整部は、前記主軸の回転数の調整前後において前記波数の整数部分が変化したか否かに基づいて、前記主軸の回転数が前記安定範囲を超えたか否かを判断する、請求項1または2に記載の工作機械。 - 前記調整部は、前記振動検知部によって前記再生びびり振動が検知されている間、前記主軸の前記回転数の調整処理を逐次的に実行し、前記振動検知部によって前記主軸または前記工具に生じている前記再生びびり振動が検知されなくなった時点で前記回転数の調整処理を終了する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の工作機械。
- 前記調整部は、前記主軸の回転数の調整を所定回数実行した後において前記振動検知部によって前記再生びびり振動が検知された場合、前記主軸の回転数を前記第1回転数よりも上げる、請求項1〜5のいずれか1項に記載の工作機械。
- 前記調整部は、前記主軸の回転数の調整を所定回数実行した後において前記振動検知部によって前記再生びびり振動が検知された場合、前記工具による前記ワークの切込み深さを現在よりも浅くする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の工作機械。
- 前記調整部は、前記第2値が所定の閾値以下になった後において、前記振動検知部によって前記再生びびり振動が検知された場合、前記工具による前記ワークの切込み深さを現在よりも浅くする、請求項2に記載の工作機械。
- 工作機械による加工方法であって、
前記工作機械は、
ワークまたは工具を回転するための主軸と、
前記主軸または前記工具の振動周波数を検知するためのセンサとを備え、
前記加工方法は、
前記振動周波数に基づいて、前記主軸または前記工具に生じている再生びびり振動を検知するステップと、
前記検知するステップで前記再生びびり振動が検知された場合に、所定の算出式に従って前記主軸の回転数を現在の設定値である第1回転数から第2回転数に調整するステップと、
前記第2回転数への調整後において前記検知するステップで前記再生びびり振動が検知された場合、前記第1回転数から前記第2回転数への調整により前記主軸の回転数が前記再生びびり振動の生じない安定範囲を超えたか否かを判断し、当該判断結果に応じて前記回転数を増加するか減少するかを変えるステップとを備える、加工方法。 - 工作機械による加工プログラムであって、
前記工作機械は、
ワークまたは工具を回転するための主軸と、
前記主軸または前記工具の振動周波数を検知するためのセンサとを備え、
前記加工プログラムは、前記工作機械に、
前記振動周波数に基づいて、前記主軸または前記工具に生じている再生びびり振動を検知するステップと、
前記検知するステップで前記再生びびり振動が検知された場合に、所定の算出式に従って前記主軸の回転数を現在の設定値である第1回転数から第2回転数に調整するステップと、
前記第2回転数への調整後において前記検知するステップで前記再生びびり振動が検知された場合、前記第1回転数から前記第2回転数への調整により前記主軸の回転数が前記再生びびり振動の生じない安定範囲を超えたか否かを判断し、当該判断結果に応じて前記回転数を増加するか減少するかを変えるステップとを実行させる、加工プログラム。
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