JP2019069490A - Machine tool, machining method, and machining program - Google Patents

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Abstract

To provide a machine tool capable of more surely suppressing regenerated chattering vibrations.SOLUTION: A machine tool includes: a main shaft which rotates a workpiece or a tool; a sensor which detects a vibration frequency of the main shaft or the tool; a vibration detection section which detects regenerated chattering vibrations generated in the machine tool on the basis of the vibration frequency; and an adjustment section which adjusts the number of rotation of the main shaft. When the regenerated chattering vibrations are detected by the vibration detection section, the adjustment section adjusts the number of rotation of the main shaft from the number of rotation "r0" to be a present set value to the number of rotation "r1" in accordance with a prescribed calculation expression. When the regenerated chattering vibrations are detected after the adjustment, whether the number of rotation is increased or decreased is changed according to whether or not the number of rotation exceeds a stable range A. While the regenerated chattering vibrations are detected, the number of rotation of the main shaft is adjusted by a prescribed value from the number of rotation "r1". Adjustment amount of the number of rotation is made smaller than the prescribed value on the basis of the satisfaction of a prescribed condition indicating that the number of rotation of the main shaft may reach the number of rotation "r0".SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本開示は、工作機械に生じる再生びびり振動を抑制するための技術に関する。   The present disclosure relates to a technique for suppressing regenerative chatter vibration that occurs in a machine tool.

工作機械でワークを加工する際、工具の刃先が微小に振動することがある。このような振動は、びびり振動と呼ばれる。びびり振動が生じると、ワークの加工精度が低下してしまう。   When machining a workpiece with a machine tool, the cutting edge of the tool may minutely vibrate. Such vibration is called chatter vibration. If chatter vibration occurs, the processing accuracy of the workpiece is reduced.

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、断続切削により発生する振動であり、工具の振動周波数が工具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、工具の振動周波数と工具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場合に生じる振動である。再生びびり振動は、自励びびり振動とも呼ばれる。   Chatter vibration includes forced chatter vibration and regenerative chatter vibration. Forced chatter vibration is vibration generated by intermittent cutting and occurs when the vibration frequency of the tool becomes equal to the natural frequency of the tool. Regeneration chatter vibration is vibration that occurs when the relationship between the vibration frequency of the tool and the depth of cut of the workpiece by the tool satisfies a predetermined condition. Regeneration chatter is also called self-oscillation.

再生びびり振動を抑制するための技術として、特開2010−105160号公報(特許文献1)は、下記式(1)に基づいて工具の回転数を制御するための機械加工装置を開示している。   As a technique for suppressing regeneration chatter vibration, JP-A-2010-105160 (patent document 1) discloses a machining apparatus for controlling the number of rotations of a tool based on the following equation (1) .

n=60・f/{(k+1)・N}・・・(1)
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。「f」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、60f/(nN)の整数部分を表わす。「n」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。
n = 60 · f c / {(k + 1) · N} (1)
“N” shown in the above equation (1) represents the rotational speed calculation value per minute of the cutting tool or the work member. "F c " represents the frequency of chatter vibration. “N” represents the number of cutting tools. “K” represents the integer part of 60 f c / (n 0 N). “N 0 ” represents the current rotation number per minute of the cutting tool or the work member.

上記式(1)は、Tobiasの式の変形例である。上記式(1)の「f」を工具の固有振動数とし、「k+1」を自然数とした場合、上記式(1)は、Tobiasの式になる。すなわち、特許文献1に示される機械加工装置は、工具について検知された振動周波数を工具の固有振動周波数とみなしてTobiasの式に代入することで、工具の回転数を決定する。 The above equation (1) is a modified example of the Tobias equation. Assuming that “f c ” in the above equation (1) is the natural frequency of the tool and “k + 1” is a natural number, the above equation (1) is a Tobias equation. That is, the machining device disclosed in Patent Document 1 determines the number of rotations of the tool by considering the vibration frequency detected for the tool as the natural vibration frequency of the tool and substituting it in the Tobias equation.

特開2010−105160号公報JP, 2010-105160, A

再生びびり振動の振動周波数は、工具の固有振動数に対して若干異なる値を示す。そのため、特許文献1に開示される機械加工装置は、式(1)に従って工具の回転数を決定したとしても、再生びびり振動を抑制できないことがある。したがって、再生びびり振動をより確実に抑制するための技術が望まれている。   The vibration frequency of the regenerative chatter vibration has a slightly different value with respect to the natural frequency of the tool. Therefore, the machining device disclosed in Patent Document 1 may not be able to suppress the regenerative chatter vibration even if the number of rotations of the tool is determined according to the equation (1). Therefore, a technique for more reliably suppressing regenerative chatter is desired.

本開示は上述のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、再生びびり振動をより確実に抑制することができる工作機械を提供することである。他の局面における目的は、再生びびり振動をより確実に抑制することができる加工方法を提供することである。他の局面における目的は、再生びびり振動をより確実に抑制することができる加工プログラムを提供することである。   The present disclosure has been made to solve the problems as described above, and an object in one aspect is to provide a machine tool capable of more reliably suppressing regenerative chatter vibration. An object in another aspect is to provide a processing method capable of suppressing regeneration chatter vibration more reliably. An object in another aspect is to provide a processing program capable of more reliably suppressing regenerative chatter vibration.

ある局面に従うと、工作機械は、ワークまたは工具を回転するための主軸と、上記主軸または上記工具の振動周波数を検知するためのセンサと、上記振動周波数に基づいて、上記主軸または上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、上記主軸の回転数を調整するための調整部とを備える。上記調整部は、上記振動検知部によって上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上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、上記第2回転数への調整後において上記振動検知部によって上記再生びびり振動が検知された場合、上記第1回転数から上記第2回転数への調整により上記主軸の回転数が上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上記回転数を増加するか減少するかを変え、上記振動検知部によって上記再生びびり振動が検知されている間、上記主軸の回転数を上記第2回転数から所定値ずつ調整し、上記主軸の回転数が上記第1回転数に達しそうなことを示す所定条件が満たされたことに基づいて、上記主軸の回転数の調整量を上記所定値よりも小さくする。   According to an aspect, a machine tool is generated on the spindle or the tool based on the spindle for rotating the workpiece or the tool, a sensor for detecting the vibration frequency of the spindle or the tool, and the vibration frequency. A vibration detection unit for detecting regenerative chatter vibration, and an adjustment unit for adjusting the number of revolutions of the spindle. The adjusting unit adjusts the number of rotations of the spindle from the first number of rotations, which is the current setting value, to the second number of rotations according to a predetermined calculation formula when the regenerative chatter vibration is detected by the vibration detecting unit. When the regenerative chatter vibration is detected by the vibration detection unit after the adjustment to the second rotational speed, the rotational speed of the main spindle is the regenerative chatter by adjusting the first rotational speed to the second rotational speed. It is judged whether it has exceeded the stable range in which vibration does not occur, and whether to increase or decrease the rotation speed is changed according to the judgment result, while the regenerative chatter vibration is detected by the vibration detection unit, The spindle speed of the spindle is adjusted based on the satisfaction of a predetermined condition indicating that the spindle speed of the spindle is adjusted by a predetermined value from the second speed and the spindle speed of the spindle is likely to reach the first speed. Adjustment amount of rotation speed Smaller than the predetermined value.

好ましくは、上記調整部は、上記主軸の回転数の増減を逆転させてからの上記所定値ずつの調整を何回行えば上記主軸の回転数が上記第1回転数に達するかを算出し、当該算出した回数が所定回数以下である場合に、上記所定条件が満たされたと判断する。   Preferably, the adjustment unit calculates how many times the number of revolutions of the main spindle reaches the first number of revolutions by performing the adjustment by each predetermined value after reversing the increase and decrease of the number of revolutions of the main spindle. When the calculated number of times is equal to or less than a predetermined number, it is determined that the predetermined condition is satisfied.

好ましくは、上記調整部は、上記主軸の回転数の増減を逆転させてからの上記所定値ずつの調整回数が所定回数を超えた場合に上記所定条件が満たされたと判断する。   Preferably, the adjustment unit determines that the predetermined condition is satisfied when the number of adjustments by the predetermined value after reversing the increase and decrease of the rotation speed of the spindle exceeds the predetermined number.

好ましくは、上記調整部は、上記主軸の回転数が上記安定範囲を超えていないと判断した場合、上記主軸の回転数を所定の第1値減少させ、上記主軸の回転数が上記安定範囲を超えたと判断した場合、上記主軸の回転数を所定の第2値増加させる。上記第2値は、上記第1値よりも小さい。   Preferably, when it is determined that the number of revolutions of the spindle does not exceed the stable range, the adjusting unit decreases the number of revolutions of the spindle by a predetermined first value, and the number of revolutions of the spindle is in the stable range. If it is determined that it has exceeded, the number of revolutions of the spindle is increased by a predetermined second value. The second value is smaller than the first value.

好ましくは、上記調整部は、上記主軸の回転数の調整前後における上記振動周波数の比較結果に基づいて、上記主軸の回転数が上記安定範囲を超えたか否かを判断する。   Preferably, the adjusting unit determines whether the number of revolutions of the main shaft exceeds the stable range based on the comparison result of the vibration frequency before and after adjustment of the number of revolutions of the main shaft.

好ましくは、上記工作機械は、上記工具の第1の刃が上記ワークに接触してから上記工具の第2の刃が上記ワークに接触するまでの間に上記主軸または上記工具の振動によって生じる加工面の波数を算出する。上記調整部は、上記主軸の回転数の調整前後において上記波数の整数部分が変化したか否かに基づいて、上記主軸の回転数が上記安定範囲を超えたか否かを判断する。   Preferably, in the machine tool, machining is performed by vibration of the spindle or the tool after the first blade of the tool contacts the workpiece and the second blade of the tool contacts the workpiece. Calculate the wave number of the surface. The adjusting unit determines whether or not the number of revolutions of the main shaft has exceeded the stable range, based on whether or not the integer part of the wave number has changed before and after adjustment of the number of revolutions of the main spindle.

好ましくは、上記調整部は、上記振動検知部によって上記再生びびり振動が検知されている間、上記主軸の上記回転数の調整処理を逐次的に実行し、上記振動検知部によって上記主軸または上記工具に生じている上記再生びびり振動が検知されなくなった時点で上記回転数の調整処理を終了する。   Preferably, the adjustment unit sequentially executes adjustment processing of the number of revolutions of the spindle while the vibration detection unit detects the regenerative chatter vibration, and the vibration detection unit performs the spindle or the tool. The adjustment process of the rotational speed ends when the above-mentioned regenerative chatter vibration is not detected.

好ましくは、上記調整部は、上記主軸の回転数の調整を所定回数実行した後において上記振動検知部によって上記再生びびり振動が検知された場合、上記主軸の回転数を上記第1回転数よりも上げる。   Preferably, the adjustment unit is configured to adjust the number of rotations of the main spindle more than the first number of rotations when the vibration detection unit detects the regenerative chatter vibration after performing the adjustment of the number of rotations of the main spindle a predetermined number of times increase.

好ましくは、上記調整部は、上記主軸の回転数の調整を所定回数実行した後において上記振動検知部によって上記再生びびり振動が検知された場合、上記工具による上記ワークの切込み深さを現在よりも浅くする。   Preferably, the adjustment unit is configured to adjust the cutting depth of the work by the tool more than the current when the vibration detection unit detects the chatter vibration after the adjustment unit performs the rotation number adjustment of the spindle a predetermined number of times. Make it shallow.

好ましくは、上記調整部は、上記第2値が所定の閾値以下になった後において、上記振動検知部によって上記再生びびり振動が検知された場合、上記工具による上記ワークの切込み深さを現在よりも浅くする。   Preferably, the adjusting unit is configured to adjust the depth of cut of the workpiece by the tool when the regenerated vibration is detected by the vibration detecting unit after the second value becomes equal to or less than a predetermined threshold. Make it shallow too.

好ましくは、上記振動検知部は、上記振動周波数に基づいて、上記主軸または上記工具に生じている強制びびり振動をさらに検知する。上記調整部は、上記主軸の回転数の調整により上記再生びびり振動が検知されなくなった場合において、上記強制びびり振動が検知されたときに、上記再生びびり振動を抑制するための上記調整量よりも小さい調整量で当該回転数を再調整する。   Preferably, the vibration detection unit further detects forced chatter vibration occurring in the spindle or the tool based on the vibration frequency. When the forced chatter vibration is detected when the regenerative chatter vibration is not detected by the adjustment of the number of revolutions of the spindle, the adjusting unit is more than the adjustment amount for suppressing the regenerative chatter vibration when the forced chatter vibration is detected. Re-adjust the rotation speed with a small adjustment amount.

他の局面に従うと、工作機械による加工方法が提供される。上記工作機械は、ワークまたは工具を回転するための主軸と、上記主軸または上記工具の振動周波数を検知するためのセンサとを備える。上記加工方法は、上記振動周波数に基づいて、上記主軸または上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、上記検知するステップで上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上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、上記第2回転数への調整後において上記検知するステップで上記再生びびり振動が検知された場合、上記第1回転数から上記第2回転数への調整により上記主軸の回転数が上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上記回転数を増加するか減少するかを変えるステップと、上記検知するステップで上記再生びびり振動が検知されている間、上記主軸の回転数を上記第2回転数から所定値ずつ調整し、上記主軸の回転数が上記第1回転数に達しそうなことを示す所定条件が満たされたことに基づいて、上記主軸の回転数の調整量を上記所定値よりも小さくするステップとを備える。   According to another aspect, a machining method by a machine tool is provided. The machine tool includes a spindle for rotating a workpiece or a tool, and a sensor for detecting the vibration frequency of the spindle or the tool. The processing method is a step of detecting the regenerative chatter vibration occurring in the spindle or the tool based on the vibration frequency, and a predetermined calculation formula when the regenerative chatter vibration is detected in the detecting step. The regeneration chatter vibration is detected in the steps of adjusting the rotation number of the spindle from the first rotation number to the second rotation number, which is the current setting value, and the detection step after adjustment to the second rotation number according to In this case, it is determined whether or not the number of revolutions of the main spindle exceeds the stable range in which the regenerative chatter vibration does not occur by adjustment from the first number of revolutions to the second number of revolutions. While the regeneration chatter vibration is detected in the step of changing whether to increase or decrease the number, and the step of detecting, the number of revolutions of the main spindle is increased by a predetermined value from the second number of revolutions. Adjusting the amount of adjustment of the number of revolutions of the main spindle to be smaller than the predetermined value on the basis that the predetermined condition indicating that the number of revolutions of the main spindle is likely to reach the first number of revolutions is satisfied. Equipped with

他の局面に従うと、工作機械による加工プログラムが提供される。上記工作機械は、ワークまたは工具を回転するための主軸と、上記主軸または上記工具の振動周波数を検知するためのセンサとを備える。上記加工プログラムは、上記工作機械に、上記振動周波数に基づいて、上記主軸または上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、上記検知するステップで上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上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、上記第2回転数への調整後において上記検知するステップで上記再生びびり振動が検知された場合、上記第1回転数から上記第2回転数への調整により上記主軸の回転数が上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上記回転数を増加するか減少するかを変えるステップと、上記検知するステップで上記再生びびり振動が検知されている間、上記主軸の回転数を上記第2回転数から所定値ずつ調整し、上記主軸の回転数が上記第1回転数に達しそうなことを示す所定条件が満たされたことに基づいて、上記主軸の回転数の調整量を上記所定値よりも小さくするステップとを実行させる。   According to another aspect, a machining program by a machine tool is provided. The machine tool includes a spindle for rotating a workpiece or a tool, and a sensor for detecting the vibration frequency of the spindle or the tool. The machining program includes the steps of: detecting, on the machine tool, the regenerative chatter vibration occurring in the spindle or the tool on the basis of the vibration frequency; and detecting the regenerative chatter vibration in the detecting step. Adjusting the rotation number of the spindle from the first rotation number to the second rotation number, which is the current setting value, according to a predetermined calculation formula, and the above detection step after the adjustment to the second rotation number. When chattering vibration is detected, it is determined whether the number of rotations of the spindle exceeds the stable range where the regenerative chattering vibration does not occur by adjusting the first number of rotations to the second number of rotations, and the judgment result According to the step of changing whether to increase or decrease the number of rotations, and while the regeneration chatter vibration is detected in the step of detecting, the number of rotations of the main spindle is set to The adjustment amount of the number of revolutions of the main spindle is set to the predetermined value based on the fact that the predetermined condition indicating that the number of revolutions of the main spindle is likely to reach the first number of revolutions is satisfied. And making the step smaller.

ある局面において、再生びびり振動をより確実に抑制することができる。
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。
In one aspect, regenerative chatter can be suppressed more reliably.
The above and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the present invention taken in conjunction with the accompanying drawings.

第1の実施の形態に従う工作機械を示す図である。FIG. 1 is a view showing a machine tool according to a first embodiment. 再生びびり振動が生じやすい加工条件を示す図である。It is a figure which shows the process conditions which a reproduction | regeneration chatter vibration tends to produce. 再生びびり振動が生じにくい加工条件を示す図である。It is a figure which shows the processing conditions which a reproduction | regeneration chatter vibration does not produce easily. ワークWの加工態様を示す図である。It is a figure which shows the processing aspect of the workpiece | work. 主軸の回転数とワークの切り込み深さとの関係において再生びびり振動が生じる範囲と生じない範囲とを示す図である。It is a figure which shows the range which a reproduction | regeneration chatter vibration produces, and the range which does not produce in the relationship between the rotation speed of a main axis | shaft, and the cutting depth of a workpiece | work. 微調整条件1に基づいた主軸回転数の微調整処理を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for describing a fine adjustment process of a spindle rotational speed based on a fine adjustment condition 1; 微調整条件2に基づいた主軸回転数の微調整処理を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for describing a fine adjustment process of the spindle rotational speed based on the fine adjustment condition 2. 第1の実施の形態に従う工作機械の機能構成の一例を示す図である。It is a figure showing an example of functional composition of a machine tool according to a 1st embodiment. FFT(Fast Fourier Transform)部による周波数分解の結果の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the result of the frequency decomposition by a FFT (Fast Fourier Transform) part. 過度調整判断部による過度調整の判断方法の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the determination method of the excessive adjustment by the excessive adjustment judgment part. 過度調整判断部による過度調整の判断方法の他の例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other example of the determination method of the excessive adjustment by the excessive adjustment judgment part. 微調整条件1に基づいた主軸回転数の調整処理を表わすフローチャートである。10 is a flowchart illustrating adjustment processing of a spindle rotational speed based on a fine adjustment condition 1; 微調整条件2に基づいた主軸回転数の調整処理を表わすフローチャートである。10 is a flowchart showing adjustment processing of the spindle rotational speed based on the fine adjustment condition 2. FIG. 第1の実施の形態に従う工作機械の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing the main hardware constitutions of the machine tool according to a 1st embodiment. 強制びびり振動の抑制処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the suppression process of forced chatter vibration.

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same parts and components are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description of these will not be repeated. In addition, each embodiment and each modification which are explained below may be combined suitably suitably.

<第1の実施の形態>
[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。
First Embodiment
[A. Configuration of machine tool 100]
The configuration of the machine tool 100 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a view showing an example of a machine tool 100. As shown in FIG.

図1には、マシニングセンタとしての工作機械100が示されている。以下では、マシニングセンタとしての工作機械100について説明するが、工作機械100は、マシニングセンタに限定されない。たとえば、工作機械100は、旋盤であってもよいし、その他の切削機械や研削機械であってもよい。   A machine tool 100 as a machining center is shown in FIG. Although the machine tool 100 as a machining center will be described below, the machine tool 100 is not limited to the machining center. For example, the machine tool 100 may be a lathe or any other cutting machine or grinding machine.

図1に示されるように、工作機械100は、主要な構成として、ベッド12と、サドル18と、コラム21と、主軸頭41と、テーブル26とを有する。   As shown in FIG. 1, the machine tool 100 has a bed 12, a saddle 18, a column 21, a spindle head 41, and a table 26 as main components.

ベッド12は、サドル18やコラム21などを搭載するためのベース部材であり、工場などの据え付け面に設置されている。   The bed 12 is a base member for mounting the saddle 18, the column 21 and the like, and is installed on a mounting surface of a factory or the like.

ベッド12には、コラム21が取り付けられている。コラム21は、ベッド12に固定されている。コラム21は、全体として、ベッド12の上面に立設される門形形状を有する。   A column 21 is attached to the bed 12. The column 21 is fixed to the bed 12. The column 21 generally has a gate-like shape standing on the upper surface of the bed 12.

より具体的には、コラム21は、その構成部位として、側部22(22s,22t)と、頂部23とを有する。側部22は、ベッド12の上面から鉛直上方向に立ち上がるように設けられている。側部22sおよび側部22tは、水平方向に平行なX軸方向に間隔を隔てて配置されている。頂部23は、X軸方向に沿って側部22sから側部22tまで延設されている。   More specifically, the column 21 has side portions 22 (22s, 22t) and a top 23 as its component parts. The side portion 22 is provided to rise vertically upward from the upper surface of the bed 12. The side 22s and the side 22t are spaced apart in the X axis direction parallel to the horizontal direction. The top 23 extends from the side 22s to the side 22t along the X-axis direction.

なお、工作機械100の機械構成は、基本的には、X軸方向における中心に対して左右対称の構造を有している。本実施の形態において、参照番号に「s」および「t」が付された構成は、その左右対称に対応する一対の部品である。   The machine configuration of the machine tool 100 basically has a left-right symmetric structure with respect to the center in the X-axis direction. In the present embodiment, the configurations in which “s” and “t” are attached to reference numbers are a pair of parts corresponding to the left-right symmetry.

ベッド12には、サドル18が取り付けられている。サドル18は、ベッド12に対して、X軸方向にスライド移動可能に設けられている。サドル18には、主軸頭41が取り付けられている。主軸頭41は、側部22s、頂部23、側部22tおよびベッド12に囲まれた空間を通って、テーブル26に向けて延出している。主軸頭41は、水平方向に平行であり、X軸方向に直交するZ軸方向にスライド移動可能に設けられている。   A saddle 18 is attached to the bed 12. The saddle 18 is provided slidably in the X axis direction with respect to the bed 12. A spindle head 41 is attached to the saddle 18. The spindle head 41 extends toward the table 26 through the space surrounded by the side 22s, the top 23, the side 22t and the bed 12. The spindle head 41 is parallel to the horizontal direction, and is provided slidably in the Z-axis direction orthogonal to the X-axis direction.

主軸頭41は、主軸42と、ハウジング43とを有する。主軸42は、ハウジング43の内部に配置され、Z軸方向に平行な中心軸AX1を中心に、モータ駆動により回転可能に設けられている。このとき、ハウジング43は回転しない。主軸42には、加工対象であるワークを加工するための工具が装着される。主軸42の回転に伴って、主軸42に装着された工具が中心軸AX1を中心に回転する。なお、工作機械100が旋盤である場合には、主軸42には、ワークが装着される。この場合、主軸42の回転に伴って、主軸42に装着されたワークが回転する。   The spindle head 41 has a spindle 42 and a housing 43. The main shaft 42 is disposed inside the housing 43, and rotatably provided by motor drive around a central axis AX1 parallel to the Z-axis direction. At this time, the housing 43 does not rotate. On the spindle 42, a tool for processing a workpiece to be processed is mounted. As the main shaft 42 rotates, a tool mounted on the main shaft 42 rotates about the central axis AX1. When the machine tool 100 is a lathe, a work is mounted on the spindle. In this case, as the main shaft 42 rotates, the work mounted on the main shaft 42 rotates.

ハウジング43には、主軸42または工具の振動周波数を検知するための加速度センサ110が設けられている。好ましくは、複数の加速度センサ110がハウジング43に設けられ、各加速度センサ110は、主軸42の異なる方向(たとえば、X,Y,Z方向)の振動を検知する。なお、主軸42の振動周波数を検知するためのセンサは、加速度センサ110に限定されず、主軸42の振動周波数を検知することが可能な任意のセンサが用いられ得る。   The housing 43 is provided with an acceleration sensor 110 for detecting the vibration frequency of the spindle 42 or the tool. Preferably, a plurality of acceleration sensors 110 are provided in the housing 43, and each acceleration sensor 110 detects vibrations in different directions (for example, X, Y, Z directions) of the main shaft 42. The sensor for detecting the vibration frequency of the main shaft 42 is not limited to the acceleration sensor 110, and any sensor capable of detecting the vibration frequency of the main shaft 42 may be used.

ベッド12、サドル18および主軸頭41には、サドル18のX軸方向へのスライド移動および主軸頭41のZ軸方向へのスライド移動を可能とするための送り機構や案内機構、駆動源としてのサーボモータなどが適宜、設けられている。   The bed 12, the saddle 18, and the spindle head 41 are used as a feed mechanism, a guiding mechanism, and a drive source to enable sliding movement of the saddle 18 in the X axis direction and sliding movement of the spindle head 41 in the Z axis direction. A servomotor etc. are suitably provided.

コラム21には、テーブル26が取り付けられている。テーブル26は、コラム21に対して、鉛直方向に平行であり、X軸方向およびZ軸方向に直交するY軸方向にスライド移動可能に設けられている。   A table 26 is attached to the column 21. The table 26 is provided parallel to the column 21 so as to be slidable in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction and the Z-axis direction with respect to the column 21.

テーブル26は、ワークを固定するための装置であり、パレット27と、回転機構部29(29s,29t)とを有する。   The table 26 is a device for fixing a work, and has a pallet 27 and rotation mechanisms 29 (29s, 29t).

パレット27は、金属製の台であり、各種のクランプ機構を用いてワークが取り付けられる。パレット27は、回転機構部29によって、X軸に平行な中心軸AX2を中心に旋回可能に設けられている(a軸旋回)。回転機構部29sおよび回転機構部29tは、X軸方向に間隔を隔てて配置されている。パレット27は、回転機構部29sおよび回転機構部29tの間に装着されている。パレット27は、さらに、パレット27の主面に直交する中心軸を中心に旋回可能に設けられてもよい(b軸旋回)。   The pallet 27 is a metal base and works are attached using various clamp mechanisms. The pallet 27 is provided so as to be pivotable about a central axis AX2 parallel to the X-axis by the rotation mechanism unit 29 (a-axis pivoting). The rotation mechanism portion 29s and the rotation mechanism portion 29t are disposed at an interval in the X-axis direction. The pallet 27 is mounted between the rotation mechanism 29s and the rotation mechanism 29t. The pallet 27 may be further provided so as to be pivotable about a central axis orthogonal to the main surface of the pallet 27 (b-axis pivoting).

コラム21およびテーブル26には、テーブル26のY軸方向へのスライド移動を可能とするための送り機構や案内機構、駆動源としてのサーボモータなどが適宜、設けられている。   The column 21 and the table 26 are appropriately provided with a feed mechanism and a guide mechanism for enabling the slide movement of the table 26 in the Y-axis direction, a servomotor as a drive source, and the like.

サドル18のX軸方向へのスライド移動、主軸頭41のZ軸方向へのスライド移動およびテーブル26のY軸方向へのスライド移動が組み合わさって、主軸42に装着された工具によるワークの加工位置が3次元的に移動する。   The slide movement of the saddle 18 in the X-axis direction, the slide movement of the spindle head 41 in the Z-axis direction, and the slide movement of the table 26 in the Y-axis direction combine to form the machining position of the workpiece by the tool mounted on the spindle 42 Move in three dimensions.

工作機械100は、マガジン30と、自動工具交換装置(ATC:Automatic Tool Changer)36とをさらに有する。マガジン30は、主軸42に装着する交換用の工具32を収容するための装置である。自動工具交換装置36は、主軸42およびマガジン30の間で工具を交換するための装置である。   The machine tool 100 further includes a magazine 30 and an automatic tool changer (ATC: Automatic Tool Changer) 36. The magazine 30 is a device for accommodating the replacement tool 32 mounted on the main shaft 42. The automatic tool changer 36 is a device for changing tools between the main shaft 42 and the magazine 30.

マガジン30は、マガジン本体部31と、柱部材14,16と、台部材33とを有する。   The magazine 30 has a magazine body 31, column members 14 and 16, and a base member 33.

マガジン本体部31は、複数の工具保持部34と、スプロケット35とを有する。工具保持部34は、工具32を保持可能なように構成されている。複数の工具保持部34は、スプロケット35の周囲に環状に配列されている。スプロケット35は、モータ駆動により、Y軸に平行な中心軸AX3を中心に回転可能に設けられている。スプロケット35の回転に伴って、複数の工具保持部34が中心軸AX3を中心に回転移動する。   The magazine body 31 has a plurality of tool holders 34 and sprockets 35. The tool holder 34 is configured to be able to hold the tool 32. The plurality of tool holders 34 are annularly arranged around the sprocket 35. The sprocket 35 is rotatably provided about a central axis AX3 parallel to the Y axis by motor drive. Along with the rotation of the sprocket 35, the plurality of tool holding portions 34 rotate about the central axis AX3.

マガジン本体部31は、柱部材14,16と、台部材33とによって、ベッド12から鉛直上方向に距離を設けた位置に支持されている。   The magazine body portion 31 is supported by the column members 14 and 16 and the base member 33 at a position where the distance from the bed 12 in the vertically upward direction is provided.

スプロケット35の回転に伴って、特定の工具32を保持する工具保持部34が機械前方の所定位置に割り出される。特定の工具32は、工具搬送装置(図示しない)によってZ軸方向に搬送され、工具交換位置まで移動する。自動工具交換装置36が有するダブルアーム37が旋回することにより、工具交換位置に搬送された特定の工具32と、主軸42に装着された工具とが交換される。主軸42に装着され得る工具32は、たとえば、エンドミルなどのフライスを含む。   As the sprocket 35 rotates, a tool holder 34 for holding a specific tool 32 is indexed to a predetermined position in front of the machine. The specific tool 32 is transported in the Z-axis direction by a tool transport device (not shown) and moved to the tool replacement position. By pivoting the double arm 37 of the automatic tool changer 36, the specific tool 32 transported to the tool change position and the tool mounted on the spindle 42 are exchanged. The tool 32 that can be mounted on the spindle 42 includes, for example, a milling cutter such as an end mill.

[B.再生びびり振動が生じる原理]
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生じる振動である。
[B. Principle of regeneration chatter]
When processing a workpiece with a machine tool, chatter vibration may occur in which the tip of the tool 32 slightly vibrates. Chatter vibration includes forced chatter vibration and regenerative chatter vibration. Forced chatter vibration is vibration generated by the machine tool as a vibration source and occurs when the vibration frequency of the tool 32 becomes equal to the natural frequency of the tool 32. Regeneration chatter vibration is vibration that occurs when the relationship between the vibration frequency of the tool 32 and the depth of cut of the workpiece by the tool 32 satisfies a predetermined condition.

本実施の形態に従う工作機械100は、主軸42の回転数を逐次的に調整することで、再生びびり振動を抑制する。この調整処理の理解を容易にするために、まず、図2〜図5を参照して、再生びびり振動が生じる原理について説明する。   Machine tool 100 according to the present embodiment suppresses regenerative chatter vibration by sequentially adjusting the number of rotations of main shaft 42. In order to facilitate understanding of this adjustment process, the principle of the occurrence of regenerative chatter will be described first with reference to FIGS.

図2は、再生びびり振動が生じやすい加工条件の一例を示す図である。より詳細には、図2(A)には、前回の切削時におけるワーク上の切削跡が示されている。図2(B)には、今回の切削時における工具32の振動周波数が示されている。図2(C)には、今回の切削時における工具32によるワークの切削厚が示されている。   FIG. 2 is a diagram showing an example of processing conditions in which regenerative chatter vibration is likely to occur. More specifically, FIG. 2A shows a cutting trace on the workpiece at the time of the previous cutting. The vibration frequency of the tool 32 at the time of cutting this time is shown by FIG. 2 (B). FIG. 2C shows the cutting thickness of the work by the tool 32 at the time of cutting this time.

工具32は、回転しながらワークを繰り返し切削することでワークを加工する。工具32は、ワークの加工中に振動しており、図2(A)に示されるように、ワークの切削面に起伏が生じる。   The tool 32 processes the workpiece by repeatedly cutting the workpiece while rotating. The tool 32 vibrates during processing of the workpiece, and as shown in FIG. 2A, unevenness occurs on the cutting surface of the workpiece.

工具32が次にワークを切削するとき、前回の切削時における切削跡と、今回の切削時における工具32の振動周波数とがずれることがある。このずれを「φ」で表わすと、図2(A)および図2(B)の例では、ずれφは、π/4(=90度)となっている。このようなずれが生じると、ワークの切削厚が切削位置に応じて変動する。図2(C)には、φ=π/4のずれが生じている場合における切削厚の変動が示されている。切削厚が変動すると、工具32が切削中にワークから受ける力が変動し、再生びびり振動が生じやすくなる。特に、φ=π/4となるときが、再生びびり振動が一番生じやすい。   When the tool 32 cuts the workpiece next time, there may be a deviation between the cutting trace at the previous cutting and the vibration frequency of the tool 32 at the current cutting. Denoting this deviation by “φ”, in the example of FIGS. 2A and 2B, the deviation φ is π / 4 (= 90 degrees). When such a deviation occurs, the cutting thickness of the workpiece fluctuates according to the cutting position. FIG. 2C shows the variation of the cutting thickness when a shift of φ = π / 4 occurs. If the cutting thickness changes, the force that the tool 32 receives from the workpiece during cutting changes, which makes it more likely that regenerative chatter vibration occurs. In particular, when φ = π / 4, regenerative chatter is most likely to occur.

図3は、再生びびり振動が生じにくい加工条件の一例を示す図である。より詳細には、図3(A)には、前回の切削時におけるワーク上の切削跡が示されている。図3(B)には、今回の切削時における工具32の振動周波数が示されている。図3(C)には、今回の切削時における工具32によるワークの切削厚が示されている。   FIG. 3 is a diagram showing an example of processing conditions in which regeneration chatter vibration hardly occurs. More specifically, FIG. 3A shows a cutting trace on the workpiece at the time of the previous cutting. The vibration frequency of the tool 32 at the time of cutting this time is shown by FIG. 3 (B). FIG. 3C shows the cutting thickness of the work by the tool 32 at the time of cutting this time.

図3(A)および図3(B)の例では、工具32の振動周波数は、前回の切削時における切削跡と重なっている。この場合、ずれ「φ」が0となり、ワークの切削厚が一定になる。そのため、工具32が切削中にワークから受ける力が一定になり、再生びびり振動が生じにくくなる。   In the example of FIG. 3 (A) and FIG. 3 (B), the vibration frequency of the tool 32 has overlapped with the cutting trace at the time of the last cutting. In this case, the deviation “φ” becomes 0, and the cutting thickness of the workpiece becomes constant. Therefore, the force that the tool 32 receives from the work during cutting becomes constant, and it becomes difficult for the regenerative chatter vibration to occur.

したがって、ずれ「φ」が0に近付くように主軸42の回転数が調整されると再生びびり振動が生じにくくなる。一方で、ずれ「φ」がπ/4に近付くように主軸42の回転数が調整されると再生びびり振動が生じやすくなる。   Therefore, when the number of rotations of the main shaft 42 is adjusted so that the deviation “φ” approaches 0, the regenerative chatter vibration is less likely to occur. On the other hand, when the rotational speed of the main shaft 42 is adjusted so that the deviation “φ” approaches π / 4, regenerative chatter vibration is likely to occur.

典型的には、下記式(2)に示される「k」が整数になるとき、ずれ「φ」が0となる。   Typically, when “k” shown in the following equation (2) is an integer, the shift “φ” is 0.

k=60・f/(n・N)・・・(2)
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。「f」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。「n」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。
k = 60 · f c / (n 0 · N) (2)
In equation (2), “k” represents the wavenumber of the processing surface generated by the vibration of the tool 32 from the time the first blade of the tool 32 contacts the work to the time the second blade contacts the work Show. “F c ” represents the vibration frequency of the main shaft 42. “N” represents the number of blades of the tool 32. “N 0 ” represents the number of revolutions of the main shaft 42. The number of rotations here means the number of rotations of the main shaft 42 per unit time (for example, per one minute), and is synonymous with the rotation speed. Since the tool 32 interlocks with the main shaft 42, the number of rotations of the main shaft 42 is equal to the number of rotations of the tool 32. Therefore, the number of rotations of the spindle 42 is the same as the number of rotations of the tool 32.

図4は、「k」が整数となる場合におけるワークWの加工態様を示す図である。図4には、主軸42の軸方向から見た場合における工具32およびワークWの態様が示されている。   FIG. 4 is a view showing a processing mode of the workpiece W when “k” is an integer. FIG. 4 shows an aspect of the tool 32 and the workpiece W when viewed from the axial direction of the main spindle 42.

図4(A)には、「k」が1である場合におけるワークWの加工態様が示されている。図4(A)に示されるように、「k」が1である場合、工具32の刃32AがワークWに接触してから工具32の刃32BがワークW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は1となる。   FIG. 4A shows the processing mode of the workpiece W when “k” is 1. As shown in FIG. 4A, when “k” is 1, the tool 32 is in a period from when the blade 32A of the tool 32 contacts the workpiece W to when the blade 32B of the tool 32 contacts the workpiece W. The wave number of the machined surface generated by the vibration of is 1.

図4(B)には、「k」が2である場合におけるワークWの加工態様が示されている。図4(B)の加工態様における工具32の回転数は、図4(A)の加工態様における工具32の回転数の1/2に相当する。図4(B)に示されるように、「k」が2である場合、ワークWの加工面における波数は2となる。   FIG. 4B shows the processing mode of the workpiece W in the case where “k” is two. The rotation speed of the tool 32 in the processing mode of FIG. 4 (B) corresponds to 1⁄2 of the rotation speed of the tool 32 in the processing mode of FIG. 4 (A). As shown in FIG. 4B, when “k” is 2, the wave number on the processing surface of the workpiece W is 2.

図4(C)には、「k」が3である場合におけるワークWの加工態様が示されている。図4(C)の加工態様における工具32の回転数は、図4(A)の加工態様における工具32の回転数の1/3に相当する。図4(C)に示されるように、「k」が3である場合、ワークWの加工面における波数は3となる。   FIG. 4C shows the processing mode of the workpiece W when “k” is three. The rotation speed of the tool 32 in the processing mode of FIG. 4C corresponds to 1⁄3 of the rotation speed of the tool 32 in the processing mode of FIG. 4A. As shown in FIG. 4C, when “k” is 3, the wave number on the processing surface of the workpiece W is 3.

図4(A)〜図4(C)に示される加工態様では、ずれ「φ」がいずれも0となるため、再生びびり振動が生じにくい。   In the processing modes shown in FIG. 4A to FIG. 4C, since all the displacements “φ” become 0, the reproduction chatter vibration hardly occurs.

図5は、主軸42の回転数とワークWの切り込み深さとの関係において再生びびり振動が生じる範囲と生じない範囲とを示す図である。図5に示されるグラフの横軸は、主軸42の回転数を表わす。図5に示されるグラフの縦軸は、ワークの切込み深さを表わす。ここでいう切込み深さとは、主軸42の軸方向における工具32とワークWとの接触部分の長さのことをいう。   FIG. 5 is a view showing a range in which the regenerative chatter vibration occurs and a range in which the chatter vibration does not occur in the relationship between the rotational speed of the main shaft 42 and the cutting depth of the workpiece W. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 5 represents the number of rotations of the main shaft 42. The vertical axis of the graph shown in FIG. 5 represents the cutting depth of the workpiece. The cutting depth referred to here is the length of the contact portion between the tool 32 and the work W in the axial direction of the main spindle 42.

ワークの切込み深さが境界線50よりも小さい範囲は、再生びびり振動が生じにくい加工条件を表わす。以下では、当該範囲を安定範囲Aともいう。   The range in which the cutting depth of the workpiece is smaller than the boundary line 50 represents the processing conditions in which the regenerative chatter vibration hardly occurs. Hereinafter, the range is also referred to as a stable range A.

ワークの切込み深さが境界線50よりも大きい範囲は、再生びびり振動が生じやすい加工条件である。以下では、当該範囲を不安定範囲Bともいう。   A range in which the cutting depth of the workpiece is larger than the boundary line 50 is a processing condition in which regenerative chatter vibration is likely to occur. Hereinafter, the range is also referred to as unstable range B.

[C.主軸42の回転数の調整処理]
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。
[C. Adjustment processing of rotation speed of main shaft 42]
Continuing to refer to FIG. 5, the process of adjusting the rotational speed of the spindle 42 by the machine tool 100 will be described.

本実施の形態に従う工作機械100は、主軸42の回転数を逐次的に調整し、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。より具体的には、主軸42の回転数が安定範囲Aを超えるまでは、工作機械100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。これにより、主軸42の回転数が安定範囲Aに収まり、工作機械100は、再生びびり振動を抑制することができる。   The machine tool 100 according to the present embodiment sequentially adjusts the number of rotations of the main shaft 42, and ends the adjustment processing of the number of rotations of the main shaft 42 when the number of rotations of the main shaft 42 falls within the stable range A. More specifically, machine tool 100 reduces the number of rotations of main shaft 42 by a predetermined amount until the number of rotations of main shaft 42 exceeds stable range A. When the number of revolutions of the main spindle 42 exceeds the stable range A, the machine tool 100 reverses the increase and decrease of the number of revolutions of the main spindle 42 from the previous adjustment and makes the current adjustment amount smaller than the previous adjustment amount. As a result, the rotational speed of the main spindle 42 falls within the stable range A, and the machine tool 100 can suppress the regenerative chatter vibration.

図5においては、ステップS1〜S4の調整処理が順次実行することで主軸42の回転数を安定範囲AのローブA2に収めている様子が示されている。以下では、主軸42の回転数を安定範囲AのローブA2に収める処理例について説明する。   FIG. 5 shows that the rotational speed of the main shaft 42 is accommodated in the lobe A2 of the stable range A by sequentially executing the adjustment processes of steps S1 to S4. In the following, a process example in which the rotational speed of the main shaft 42 is contained in the lobe A2 of the stable range A will be described.

工作機械100は、ワークの加工を開始すると主軸42の回転数を初期値である「r0」に設定する。その後、工作機械100は、加速度センサ110(図1参照)の出力信号から主軸42の振動周波数を算出し、当該振動周波数に基づいて、工具32に再生びびり振動が生じているか否かを判断する。再生びびり振動の検知方法の詳細については後述する。   When machining of a workpiece is started, the machine tool 100 sets the number of rotations of the spindle 42 to the initial value “r0”. Thereafter, the machine tool 100 calculates the vibration frequency of the main shaft 42 from the output signal of the acceleration sensor 110 (see FIG. 1), and determines whether the chattering vibration is generated in the tool 32 based on the vibration frequency. . The details of the method of detecting the regenerative chatter vibration will be described later.

回転数「r0」において再生びびり振動が生じている場合、工作機械100は、所定の算出式に従って主軸42の回転数を算出する。一例として、工作機械100は、下記式(3)のTobiasの式に基づいて、新たな主軸42の回転数を算出する。   When the regenerative chatter vibration occurs at the rotational speed “r0”, the machine tool 100 calculates the rotational speed of the spindle 42 according to a predetermined calculation formula. As an example, the machine tool 100 calculates the number of rotations of the new main spindle 42 based on the Tobias equation of the following equation (3).

n=60・f/{[k]・N}・・・(3)
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。「f」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。
n = 60 · f C / {[k] · N} (3)
“N” shown in the above equation (3) represents the number of revolutions of the main shaft 42 to be set next. “F C ” represents the vibration frequency of the main shaft 42. "[K]" represents the integer which added 1 to the integer part of "k" calculated by said Formula (2). “N” represents the number of blades of the tool attached to the spindle 42.

工作機械100は、加速度センサ110からの出力信号から算出された主軸42の振動周波数を上記式(3)に代入する。その結果、「n=r1」が算出されたとする。これを受けて、ステップS1において、工作機械100は、主軸42の回転数を回転数「r0」(第1回転数)から回転数「r1」(第2回転数)に調整する。その後、工作機械100は、再生びびり振動が生じているか否かを再び判断する。その結果、再生びびり振動が継続して発生していたとする。次に、工作機械100は、ステップS1での調整処理により主軸42の回転数が安定範囲Aを超えたか否かを判断し、当該判断結果に応じて主軸42の回転数を増加するか減少するかを変える。なお、境界線50は未知であるので、主軸42の回転数が安定範囲Aを超えたか否かについて何らかの方法で判断する必要がある。この判断方法の詳細については後述する。   The machine tool 100 substitutes the vibration frequency of the main shaft 42 calculated from the output signal from the acceleration sensor 110 into the above equation (3). As a result, it is assumed that “n = r1” is calculated. In response to this, in step S1, the machine tool 100 adjusts the number of rotations of the spindle 42 from the number of rotations "r0" (first number of rotations) to the number of rotations "r1" (second number of rotations). Thereafter, the machine tool 100 determines again whether or not regeneration chatter vibration occurs. As a result, it is assumed that the regenerative chatter vibration is continuously generated. Next, the machine tool 100 determines whether or not the number of rotations of the main shaft 42 exceeds the stable range A by the adjustment process in step S1, and increases or decreases the number of rotations of the main shaft 42 according to the determination result. Change your mind. Since boundary line 50 is unknown, it is necessary to determine whether the rotational speed of main shaft 42 exceeds stable range A by some method. Details of this determination method will be described later.

工作機械100は、主軸42の回転数が安定範囲Aを超えたていないと判断した場合、主軸42の回転数を所定値減少させる。一方で、工作機械100は、主軸42の回転数が安定範囲Aを超えたと判断した場合、主軸42の回転数を所定値増加させる。   When the machine tool 100 determines that the number of revolutions of the spindle 42 does not exceed the stable range A, it reduces the number of revolutions of the spindle 42 by a predetermined value. On the other hand, when the machine tool 100 determines that the number of rotations of the main shaft 42 exceeds the stable range A, it increases the number of rotations of the main shaft 42 by a predetermined value.

図5の例では、ステップS1の調整処理では主軸42の回転数が安定範囲Aを超えていないので、ステップS2において、工作機械100は、主軸42の回転数を所定値減少させる。一例として、工作機械100は、ステップS1での調整量と同じ分だけ回転数を減少させる。その結果、主軸42の回転数は、回転数「r1」から回転数「r2」に調整される。   In the example of FIG. 5, since the number of rotations of the spindle 42 does not exceed the stable range A in the adjustment process of step S1, the machine tool 100 reduces the number of rotations of the spindle 42 by a predetermined value in step S2. As an example, the machine tool 100 reduces the rotational speed by the same amount as the adjustment amount at step S1. As a result, the number of rotations of the main shaft 42 is adjusted from the number of rotations "r1" to the number of rotations "r2".

その後、工作機械100は、再生びびり振動が生じているか否かを再び判断する。その結果、再生びびり振動が継続して発生していたとする。次に、工作機械100は、ステップS2での調整処理により主軸42の回転数が安定範囲Aを超えたか否かを判断し、当該判断結果に応じて主軸42の回転数を増加するか減少するかを変える。図5の例では、ステップS2の調整処理では主軸42の回転数が安定範囲Aを超えていないので、ステップS3において、工作機械100は、主軸42の回転数を前回の調整と同じ分だけ(すなわち、Δr1)減少させる。   Thereafter, the machine tool 100 determines again whether or not regeneration chatter vibration occurs. As a result, it is assumed that the regenerative chatter vibration is continuously generated. Next, the machine tool 100 determines whether or not the number of rotations of the main shaft 42 exceeds the stable range A by the adjustment process in step S2, and increases or decreases the number of rotations of the main shaft 42 according to the determination result. Change your mind. In the example of FIG. 5, since the number of rotations of the main shaft 42 does not exceed the stable range A in the adjustment process of step S2, the machine tool 100 in step S3 rotates the number of rotations of the main shaft 42 by the same amount as the previous adjustment ( That is, Δr1) is decreased.

その後、工作機械100は、再生びびり振動が生じているか否かを再び判断する。その結果、再生びびり振動が継続して発生していたとする。次に、工作機械100は、ステップS3での調整処理により主軸42の回転数が安定範囲Aを超えたか否かを判断し、当該判断結果に応じて主軸42の回転数を増加するか減少するかを変える。図5の例では、ステップS3の調整処理で主軸42の回転数が安定範囲Aを超えているので、ステップS4において、工作機械100は、主軸42の回転数を所定値(たとえば、たとえば、Δr2)増加させる。   Thereafter, the machine tool 100 determines again whether or not regeneration chatter vibration occurs. As a result, it is assumed that the regenerative chatter vibration is continuously generated. Next, the machine tool 100 determines whether or not the number of revolutions of the main spindle 42 exceeds the stable range A by the adjustment process in step S3, and increases or decreases the number of revolutions of the main spindle 42 according to the determination result. Change your mind. In the example of FIG. 5, since the number of rotations of the main shaft 42 exceeds the stable range A in the adjustment process of step S3, the machine tool 100 sets the number of rotations of the main shaft 42 to a predetermined value (for example, Δr2 in step S4). )increase.

安定範囲Aを超えた後の調整量「Δr2」は、安定範囲Aを超える前の調整量「Δr1」よりも少ない。一例として、調整量「Δr2」は、調整量「Δr1」の4分の1である。このように、工作機械100は、主軸42の回転数が安定範囲を超えたことに基づいて、主軸42の回転数の増減を切り換え変えるとともに、主軸42の調整量を前回の調整量よりも小さくする。これにより、工作機械100は、主軸42の回転数を安定範囲Aに短時間でかつ確実に収めることができ、再生びびり振動を早期に抑制することができる。   The adjustment amount “Δr2” after exceeding the stable range A is smaller than the adjustment amount “Δr1” before exceeding the stable range A. As one example, the adjustment amount “Δr2” is a quarter of the adjustment amount “Δr1”. Thus, the machine tool 100 switches the increase and decrease of the rotation speed of the spindle 42 based on the fact that the rotation speed of the spindle 42 exceeds the stable range, and the adjustment amount of the spindle 42 is smaller than the previous adjustment amount. Do. As a result, the machine tool 100 can ensure that the rotational speed of the main spindle 42 falls within the stable range A in a short time and reliably, and can suppress regenerative chatter vibration at an early stage.

なお、上述では、主軸42の回転数を減少させる方に回転数の調整が行われることで、主軸42の回転数を安定範囲AのローブA2に収める例について説明を行ったが、主軸42の回転数は、増加させる方に調整されてもよい。回転数が減少させる方に調整されることで、工作機械100は、工具32の摩耗を防ぐことができる。一方で、ローブA1における安定範囲は、ローブA2における安定範囲よりも広いので、工作機械100は、主軸42の回転数を増加させる方に回転数の調整することで、主軸42の回転数を安定範囲Aにより確実に収めることができる。   In the above, an example was described in which the number of rotations of the main shaft 42 is contained in the lobe A2 of the stable range A by adjusting the number of rotations to reduce the number of rotations of the main shaft 42. The number of revolutions may be adjusted to increase. The machine tool 100 can prevent the wear of the tool 32 by adjusting the rotational speed to be reduced. On the other hand, since the stable range in the lobe A1 is wider than the stable range in the lobe A2, the machine tool 100 stabilizes the rotational speed of the main shaft 42 by adjusting the rotational speed in the direction of increasing the rotational speed of the main shaft 42. The range A can be reliably contained.

[D.主軸42の回転数の微調整処理]
上述のように、再生びびり振動が発生した場合には、工作機械100は、主軸42の回転数を、現在の設定値である第1回転数から、上記式(3)に従って算出された第2回転数に変更する。この調整により主軸42の回転数が安定範囲Aを超えた場合、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、回転数の調整量を「Δr1」から「Δr2」に減少させる。その後、工作機械100は、調整前の第1回転数に向かって主軸42の回転数を所定値「Δr2」ずつ逐次的に調整する。このとき、主軸42の回転数が第1回転数に達しそうなことを示す所定条件(以下、「微調整条件」ともいう。)が満たされたことに基づいて、工作機械100は、主軸42の回転数の調整量を所定値「Δ2」よりも小さくする。すなわち、工作機械100は、微調整条件が満たされるまでは、主軸42の回転数を大まかに調整し、微調整条件が満たされたことに基づいて、回転数の調整量を前回よりも小さくする。
[D. Fine adjustment of the number of revolutions of the main spindle 42]
As described above, when the regenerative chatter vibration occurs, the machine tool 100 calculates the number of rotations of the main shaft 42 from the first number of rotations, which is the current setting value, according to the above equation (3). Change to rotation speed. When the rotation speed of the main spindle 42 exceeds the stable range A by this adjustment, the machine tool 100 reverses the increase / decrease of the rotation speed of the main spindle 42 from the previous adjustment and also adjusts the rotation speed adjustment amount from "Δr1" to " Reduce to Δr 2. Thereafter, the machine tool 100 sequentially adjusts the rotational speed of the main spindle 42 by a predetermined value “Δr2” toward the first rotational speed before adjustment. At this time, based on the satisfaction of a predetermined condition (hereinafter, also referred to as “fine adjustment condition”) indicating that the rotational speed of the main shaft 42 is likely to reach the first rotational speed, the machine tool 100 The adjustment amount of the number of revolutions of is smaller than the predetermined value “Δ2”. That is, the machine tool 100 roughly adjusts the number of rotations of the main spindle 42 until the fine adjustment condition is satisfied, and makes the amount of adjustment of the rotational speed smaller than the previous time based on the fact that the fine adjustment condition is satisfied. .

このような微調整処理が行われることで、工作機械100は、主軸42の回転数を安定範囲Aに確実に収めることができる。また、調整の初期段階において主軸42の回転数が大まかに調整されることで、調整処理に要する時間が短縮され、工作機械100は、再生びびり振動をより早期に抑制することができる。また、工作機械100は、主軸42の回転数が再生びびり振動が発生していた調整前の第1回転数に調整されることを防止できる。   By performing such fine adjustment processing, the machine tool 100 can reliably keep the rotational speed of the spindle 42 in the stable range A. In addition, by roughly adjusting the number of rotations of the main shaft 42 in the initial stage of adjustment, the time required for the adjustment process can be shortened, and the machine tool 100 can suppress the regenerative chatter vibration earlier. In addition, the machine tool 100 can prevent the rotational speed of the main spindle 42 from being adjusted to the first rotational speed before adjustment in which the regenerative chatter vibration has occurred.

上記微調整条件には、様々な条件が採用され得る。以下では、微調整条件1,2に基づいた主軸回転数の調整処理について説明を行う。   Various conditions may be adopted as the above-mentioned fine adjustment condition. The adjustment processing of the spindle rotational speed based on the fine adjustment conditions 1 and 2 will be described below.

(D1.微調整条件1に基づいた調整処理)
図6は、微調整条件1に基づいた主軸回転数の微調整処理を説明するための図である。
(D1. Adjustment process based on fine adjustment condition 1)
FIG. 6 is a diagram for explaining the fine adjustment process of the spindle rotational speed based on the fine adjustment condition 1. As shown in FIG.

本具体例においては、工作機械100は、主軸回転数の増減を逆転させてからの所定値「Δr2」ずつの調整を何回行えば主軸回転数が調整前の第1回転数に達するかを算出し、当該算出した回数(以下、「調整可能回数」ともいう。)が所定の閾回数(所定回数)以下である場合に、主軸回転数が第1回転数に達しそうであると判断し、微調整条件1が満たされたと判断する。当該閾回数には、任意の回数が設定され得るが、以下では、当該閾回数に「1回」が設定されている前提で、微調整条件1に基づいた微調整処理について説明を行う。   In this specific example, machine tool 100 determines how many times the spindle rotational speed reaches the first rotational speed before adjustment if the adjustment is performed for each predetermined value “Δr2” after reversing the increase and decrease of the spindle rotational speed. When it is calculated and the calculated number of times (hereinafter, also referred to as “adjustable number of times”) is less than or equal to a predetermined threshold number (predetermined number), it is determined that the spindle rotational speed is about to reach the first rotational speed. , It is determined that the fine adjustment condition 1 is satisfied. An arbitrary number of times may be set as the threshold number of times, but in the following, the fine adjustment processing based on the fine adjustment condition 1 will be described on the premise that “one time” is set as the threshold number of times.

図6を参照して、主軸42の回転数「r5」において、再生びびり振動が発生しているとする。これにより、工作機械100は、現在の回転数「r5」(第1回転数)を記憶し、ステップS5における調整処理を実行する。工作機械100は、ステップS5における調整処理により主軸42の回転数が安定範囲Aを超えたか否かを判断し、当該回転数が安定範囲Aを超えたと判断した場合、主軸回転数の増減を前回とは逆転させる。図6の例では、ステップS5の調整処理で主軸回転数が安定範囲Aを超えているので、主軸回転数の増減を前回とは逆転させる。また、工作機械100は、主軸42の調整量を「Δ1」から「Δr2」に減少させる。   Referring to FIG. 6, it is assumed that the regenerative chatter vibration occurs at the rotational speed "r5" of the main shaft 42. Thereby, the machine tool 100 stores the current rotation number "r5" (first rotation number), and executes the adjustment process in step S5. The machine tool 100 determines whether or not the number of revolutions of the spindle 42 has exceeded the stable range A by the adjustment processing in step S5, and determines that the number of spindle revolutions has increased or decreased last time if it determines that the number of revolutions exceeds the stable range A. And reverse. In the example of FIG. 6, since the spindle rotational speed exceeds the stable range A in the adjustment process of step S5, the increase or decrease of the spindle rotational speed is reversed from the previous one. Further, the machine tool 100 reduces the adjustment amount of the spindle 42 from “Δ1” to “Δr2”.

さらに、工作機械100は、主軸回転数「r6」からの調整可能回数を算出し、当該調整可能回数に基づいて、微調整条件が満たされたか否かを判断する。より具体的には、工作機械100は、回転数「r5」から現在の回転数「r6」を差分し、当該差分結果を調整量「Δr2」で除算した結果を調整可能回数として算出する。図6の例では、回転数「r6」からの調整可能回数として「3回」が算出される。当該調整可能回数は、閾回数である「1回」よりも大きいので、工作機械100は、微調整条件が満たされていないと判断する。その結果、工作機械100は、現在の調整量「Δr2」を維持し、主軸回転数を「Δr2」増加させる。これにより、ステップS6に示されるように、主軸回転数は、「r6」から「r7」に調整される。   Furthermore, the machine tool 100 calculates the adjustable number of times from the spindle rotational speed "r6", and determines whether or not the fine adjustment condition is satisfied based on the adjustable number of times. More specifically, the machine tool 100 subtracts the current rotation number "r6" from the rotation number "r5", and divides the difference result by the adjustment amount "Δr2" to calculate the adjustable number as the number of adjustments. In the example of FIG. 6, “three times” is calculated as the adjustable number of times from the rotation number “r6”. Since the number of adjustable times is larger than “one time” which is the threshold number of times, the machine tool 100 determines that the fine adjustment condition is not satisfied. As a result, the machine tool 100 maintains the current adjustment amount “Δr2” and increases the spindle rotational speed “Δr2”. Thus, as shown in step S6, the spindle rotational speed is adjusted from "r6" to "r7".

その後、工作機械100は、再生びびり振動が生じているか否かを再び判断する。その結果、再生びびり振動が継続して発生していたとする。工作機械100は、ステップS6における調整処理により主軸回転数が安定範囲Aを超えたか否かを判断し、当該判断結果に応じて主軸回転数の増減を前回とは逆転させる。図6の例では、ステップS6での調整処理で主軸回転数が安定範囲Aを超えていないので、主軸回転数の増減を逆転させない。   Thereafter, the machine tool 100 determines again whether or not regeneration chatter vibration occurs. As a result, it is assumed that the regenerative chatter vibration is continuously generated. The machine tool 100 determines whether or not the spindle rotational speed has exceeded the stable range A by the adjustment process in step S6, and reverses the increase and decrease of the spindle rotational speed from the previous time according to the determination result. In the example of FIG. 6, since the spindle rotational speed does not exceed the stable range A in the adjustment process in step S6, the increase or decrease of the spindle rotational speed is not reversed.

さらに、工作機械100は、主軸回転数「r7」からの調整可能回数を算出する。図6の例では、主軸回転数「r7」からの調整可能回数として「2回」が算出される。当該調整可能回数は、閾回数である「1回」よりも大きいので、工作機械100は、微調整条件が満たされていないと判断する。その結果、工作機械100は、現在の調整量「Δr2」を維持し、主軸回転数を「Δr2」増加させる。これにより、ステップS7に示されるように、主軸回転数は、「r7」から「r8」に調整される。   Furthermore, the machine tool 100 calculates the adjustable number of times from the spindle rotational speed "r7". In the example of FIG. 6, "twice" is calculated as the adjustable number of times from the spindle rotational speed "r7". Since the number of adjustable times is larger than “one time” which is the threshold number of times, the machine tool 100 determines that the fine adjustment condition is not satisfied. As a result, the machine tool 100 maintains the current adjustment amount “Δr2” and increases the spindle rotational speed “Δr2”. Thus, as shown in step S7, the spindle rotational speed is adjusted from "r7" to "r8".

その後、工作機械100は、再生びびり振動が生じているか否かを再び判断する。その結果、再生びびり振動が継続して発生していたとする。工作機械100は、ステップS7における調整処理により主軸回転数が安定範囲Aを超えたか否かを判断し、当該判断結果に応じて主軸回転数の増減を前回とは逆転させる。図6の例では、ステップS7の調整処理で主軸回転数が安定範囲Aを超えていないので、主軸回転数の増減を逆転させない。   Thereafter, the machine tool 100 determines again whether or not regeneration chatter vibration occurs. As a result, it is assumed that the regenerative chatter vibration is continuously generated. The machine tool 100 determines whether or not the spindle rotational speed has exceeded the stable range A by the adjustment process in step S7, and reverses the increase and decrease of the spindle rotational speed from the previous time according to the determination result. In the example of FIG. 6, since the spindle rotational speed does not exceed the stable range A in the adjustment process of step S7, the increase or decrease of the spindle rotational speed is not reversed.

さらに、工作機械100は、現在の回転数「r8」からの調整可能回数を算出する。図6の例では、主軸回転数「r8」からの調整可能回数として「1回」が算出される。当該調整可能回数は、閾回数の「1回」以下であるので、工作機械100は、微調整条件が満たされたと判断する。その結果、工作機械100は、主軸回転数の調整量を「Δr2」から「Δr3」に下げる。一例として、「Δr3」は、「Δr2」の1/2(=0.5)倍である。これにより、ステップS8に示されるように、主軸42の回転数は、「r8」から「r9」に調整される。   Furthermore, the machine tool 100 calculates the adjustable number of times from the current rotation number "r8". In the example of FIG. 6, "one" is calculated as the adjustable number of times from the spindle rotational speed "r8". Since the adjustable number of times is equal to or less than “one” of the threshold number of times, the machine tool 100 determines that the fine adjustment condition is satisfied. As a result, the machine tool 100 reduces the adjustment amount of the spindle rotational speed from “Δr2” to “Δr3”. As one example, “Δr3” is 1⁄2 (= 0.5) times “Δr2”. As a result, as shown in step S8, the rotational speed of the main shaft 42 is adjusted from "r8" to "r9".

その後、工作機械100は、再生びびり振動が生じているか否かを再び判断する。その結果、再生びびり振動が収まっていたとする。これにより、工作機械100は、主軸回転数の調整処理を終了する。   Thereafter, the machine tool 100 determines again whether or not regeneration chatter vibration occurs. As a result, it is assumed that the regenerative chatter has been settled. Thus, the machine tool 100 ends the adjustment processing of the spindle rotational speed.

このように、工作機械100は、再生びびり振動が発生している場合において、主軸回転数が安定範囲Aを超えない間、所定の調整量「Δr2」ずつ主軸回転数を調整する。この調整過程で、残りの調整可能回数が所定の閾回数以下になったことに基づいて、工作機械100は、微調整条件が満たされたと判断し、主軸回転数の調整量を「Δr2」から「Δr3」に下げる。このような微調整処理が行われることで、工作機械100は、主軸回転数を安定範囲Aに確実かつ早期に収めることができる。   As described above, when the regenerative chatter vibration occurs, the machine tool 100 adjusts the spindle rotational speed by a predetermined adjustment amount “Δr2” while the spindle rotational speed does not exceed the stable range A. In this adjustment process, the machine tool 100 determines that the fine adjustment condition is satisfied based on the remaining number of times of adjustment becoming equal to or less than the predetermined number of times, and the adjustment amount of the spindle rotational speed is "Δr2". Lower to "Δr3". By performing such fine adjustment processing, the machine tool 100 can ensure that the spindle rotational speed falls within the stable range A reliably and quickly.

なお、工作機械100は、調整量「Δr2」ずつの調整過程において主軸回転数が安定範囲Aを再び超えた場合には、主軸回転数の増減を前回の調整とは逆転させるとともに、主軸回転数の調整量を「Δr2」から「Δr3」に減少させる。その後、再生びびり振動が継続して発生している場合には、工作機械100は、主軸回転数が安定範囲Aを超えない間、所定の調整量「Δr3」ずつ主軸回転数を調整する。この調整過程で、残りの調整可能回数が所定の閾回数以下になったことに基づいて、工作機械100は、微調整条件が満たされたと判断し、調整量を「Δr3」からさらに下げる。   In the machine tool 100, when the spindle rotational speed again exceeds the stable range A in the adjustment process of each adjustment amount “Δr2,” the increase or decrease of the spindle rotational speed is reversed with the previous adjustment and the spindle rotational speed The adjustment amount of is reduced from ".DELTA.r2" to ".DELTA.r3". Thereafter, when the regenerative chatter vibration continues to occur, the machine tool 100 adjusts the spindle rotational speed by a predetermined adjustment amount “Δr3” while the spindle rotational speed does not exceed the stable range A. In the adjustment process, the machine tool 100 determines that the fine adjustment condition is satisfied based on the remaining number of times of adjustment becoming equal to or less than the predetermined number of times, and further decreases the adjustment amount from “Δr3”.

(D2.微調整条件2に基づいた微調整処理)
次に、図7を参照して、微調整処理の他の例について説明する。図7は、微調整条件2に基づいた主軸回転数の微調整処理を説明するための図である。
(D2. Fine adjustment processing based on the fine adjustment condition 2)
Next, another example of the fine adjustment process will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram for explaining the fine adjustment process of the spindle rotational speed based on the fine adjustment condition 2. As shown in FIG.

上述のように、本実施の形態に従う工作機械100は、再生びびり振動が検知されている間、主軸42の回転数を所定値「Δr2」ずつ調整する。このとき、工作機械100は、主軸42の回転数の増減を逆転させてからの所定値「Δr2」での調整回数が所定回数(たとえば、3回)を超えたことに基づいて、微調整条件が満たされたと判断する。この判断結果に基づいて、工作機械100は、主軸42の回転数の調整量を所定値「Δr2」よりも小さくする。このような微調整処理が行われることで、工作機械100は、主軸42の回転数を安定範囲Aに確実かつ早期に収めることができる。   As described above, machine tool 100 according to the present embodiment adjusts the number of rotations of main shaft 42 by a predetermined value “Δr2” while regeneration chatter vibration is detected. At this time, the machine tool 100 performs the fine adjustment condition based on the fact that the number of adjustments at the predetermined value “Δr2” after reversing the increase and decrease of the rotational speed of the spindle 42 exceeds the predetermined number of times (for example, three times). Is judged to be satisfied. Based on the determination result, the machine tool 100 makes the adjustment amount of the number of rotations of the spindle 42 smaller than the predetermined value “Δr2”. By performing such fine adjustment processing, the machine tool 100 can reliably and quickly bring the rotational speed of the main spindle 42 into the stable range A.

より具体的には、図7を参照して、主軸42の回転数「r10」において、再生びびり振動が発生しているとする。これにより、工作機械100は、ステップS10における調整処理を実行する。工作機械100は、ステップS10における調整処理により主軸42の回転数が安定範囲Aを超えたか否かを判断し、当該判断結果に応じて主軸42の回転数を増加するか減少するかを変える。図7の例では、ステップS10の調整処理で主軸42の回転数が安定範囲Aを超えているので、主軸42の回転数の増減を逆転させる。その結果、ステップS11において、工作機械100は、主軸42の回転数を所定値(たとえば、たとえば、Δr2)増加させる。これにより、主軸42の回転数は、「r11」から「r12」に調整される。   More specifically, referring to FIG. 7, it is assumed that the regenerative chatter vibration occurs at the rotational speed "r10" of the main shaft 42. Thereby, the machine tool 100 executes the adjustment process in step S10. The machine tool 100 determines whether or not the number of revolutions of the main spindle 42 exceeds the stable range A by the adjustment process in step S10, and changes whether to increase or decrease the number of revolutions of the main spindle 42 according to the determination result. In the example of FIG. 7, since the number of rotations of the main shaft 42 exceeds the stable range A in the adjustment process of step S10, the increase and decrease of the number of rotations of the main shaft 42 are reversed. As a result, in step S11, the machine tool 100 increases the number of rotations of the spindle 42 by a predetermined value (for example, Δr2). Thereby, the rotation speed of the main shaft 42 is adjusted from "r11" to "r12".

その後、工作機械100は、再生びびり振動が生じているか否かを再び判断する。その結果、再生びびり振動が継続して発生していたとする。これにより、ステップS12において、工作機械100は、主軸42の回転数を前回の調整量と同じ分だけ(すなわち、Δr2)増加させる。その結果、主軸42の回転数は、「r12」から「r13」に調整される。   Thereafter, the machine tool 100 determines again whether or not regeneration chatter vibration occurs. As a result, it is assumed that the regenerative chatter vibration is continuously generated. Thus, in step S12, the machine tool 100 increases the number of rotations of the main spindle 42 by the same amount as the previous adjustment amount (ie, Δr2). As a result, the rotational speed of the main shaft 42 is adjusted from "r12" to "r13".

その後、工作機械100は、再生びびり振動が生じているか否かを再び判断する。その結果、再生びびり振動が継続して発生していたとする。これにより、ステップS13において、工作機械100は、主軸42の回転数を前回の調整量と同じ分だけ(すなわち、Δr2)増加させる。その結果、主軸42の回転数は、「r13」から「r14」に調整される。   Thereafter, the machine tool 100 determines again whether or not regeneration chatter vibration occurs. As a result, it is assumed that the regenerative chatter vibration is continuously generated. Thus, in step S13, the machine tool 100 increases the number of rotations of the main spindle 42 by the same amount as the previous adjustment amount (ie, Δr2). As a result, the number of rotations of the main shaft 42 is adjusted from "r13" to "r14".

その後、工作機械100は、再生びびり振動が生じているか否かを再び判断する。その結果、再生びびり振動が継続して発生していたとする。このとき、工作機械100は、調整量「Δr2」での調整が所定回数(たとえば、3回)を超えたと判断し、微調整条件が満たされたと判断する。この判断結果に基づいて、工作機械100は、主軸42の回転数の調整量を前回の調整量「r2」よりも下げる。図7の例では、ステップS14において、主軸42の回転数の調整量は、「Δr2」から「Δr3」に下げられている。その結果、主軸42の回転数は、「r14」から「r15」に調整される。   Thereafter, the machine tool 100 determines again whether or not regeneration chatter vibration occurs. As a result, it is assumed that the regenerative chatter vibration is continuously generated. At this time, the machine tool 100 determines that the adjustment at the adjustment amount “Δr2” has exceeded a predetermined number of times (for example, three times), and determines that the fine adjustment condition is satisfied. Based on the determination result, the machine tool 100 lowers the adjustment amount of the rotation speed of the spindle 42 than the previous adjustment amount “r2”. In the example of FIG. 7, in step S14, the adjustment amount of the number of rotations of the main shaft 42 is reduced from “Δr2” to “Δr3”. As a result, the rotational speed of the main shaft 42 is adjusted from "r14" to "r15".

このように、工作機械100は、再生びびり振動が発生している場合において、主軸42の回転数が安定範囲Aを超えない間は、前回と同じ分だけ(すなわち、Δr2)主軸42の回転数を増加または減少させ続ける。その後、工作機械100は、「Δr2」での調整回数が所定回数(たとえば、3回)を超えたことに基づいて、当該調整量を「Δr2」から「Δr3」に減少させる。このような微調整処理が行われることで、工作機械100は、主軸42の回転数を安定範囲Aに確実かつ早期に収めることができる。   Thus, in the machine tool 100, when the regenerative chatter vibration occurs, the rotational speed of the main shaft 42 by the same amount as the previous time (that is, Δr2) while the rotational speed of the main shaft 42 does not exceed the stable range A. Continue to increase or decrease. After that, the machine tool 100 reduces the adjustment amount from “Δr2” to “Δr3” based on the fact that the number of adjustments in “Δr2” exceeds a predetermined number of times (for example, three times). By performing such fine adjustment processing, the machine tool 100 can reliably and quickly bring the rotational speed of the main spindle 42 into the stable range A.

[E.工作機械100の機能構成]
図8〜図11を参照して、工作機械100の機能について説明する。図8は、工作機械100の機能構成の一例を示す図である。
[E. Functional configuration of machine tool 100]
The functions of the machine tool 100 will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a diagram showing an example of a functional configuration of the machine tool 100. As shown in FIG.

工作機械100は、制御装置101を含む。制御装置101は、たとえば、NC(Numerical Control)プログラムを実行可能なNC制御装置である。NC制御装置は、少なくとも1つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも1つのCPU(Central Processing Unit)、少なくとも1つのASIC(Application Specific Integrated Circuit)、少なくとも1つのFPGA(Field Programmable Gate Array)、またはそれらの組み合わせなどによって構成される。   The machine tool 100 includes a control device 101. The control device 101 is, for example, an NC control device capable of executing a numerical control (NC) program. The NC controller is configured by at least one integrated circuit. The integrated circuit is configured by, for example, at least one central processing unit (CPU), at least one application specific integrated circuit (ASIC), at least one field programmable gate array (FPGA), or a combination thereof.

図8に示されるように、制御装置101は、工作機械100に生じているびびり振動を検知するための振動検知部150と、主軸42の回転数を調整するための調整部160とを含む。以下では、振動検知部150および調整部160の機能について順に説明する。   As shown in FIG. 8, the control device 101 includes a vibration detection unit 150 for detecting chatter vibration occurring in the machine tool 100, and an adjustment unit 160 for adjusting the number of rotations of the main shaft 42. Below, the function of the vibration detection part 150 and the adjustment part 160 is demonstrated in order.

(E1.振動検知部150)
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。
(E1. Vibration detection unit 150)
Vibration detection unit 150 includes an FFT unit 152 and a regenerative chatter vibration detection unit 154.

FFT部152は、ワークの加工中において、加速度センサ110(図1参照)からの出力信号を所定のサンプリングレートでサンプリングし、所定時間のサンプリング結果をフーリエ変換する。FFT部152による周波数分解の結果は、再生びびり振動検知部154に出力される。   The FFT unit 152 samples an output signal from the acceleration sensor 110 (see FIG. 1) at a predetermined sampling rate while processing a workpiece, and Fourier-transforms a sampling result for a predetermined time. The result of the frequency decomposition by the FFT unit 152 is output to the regenerative chatter vibration detection unit 154.

図9は、FFT部152による周波数分解の結果の一例を示す図である。図9には、FFT部152による周波数分解の結果の一例としてスペクトル70が示されている。   FIG. 9 is a diagram showing an example of the result of frequency decomposition by the FFT unit 152. As shown in FIG. A spectrum 70 is shown in FIG. 9 as an example of the result of frequency decomposition by the FFT unit 152.

再生びびり振動検知部154は、スペクトル70における信号成分の内、信号強度が最大となる信号成分の周波数を振動周波数として抽出する。その後、再生びびり振動検知部154は、当該振動周波数が所定閾値thを超えている場合に、再生びびり振動を検知する。再生びびり振動検知部154は、再生びびり振動を検知した場合には、そのことを調整部160に出力する。   Among the signal components in the spectrum 70, the reproduction chatter vibration detection unit 154 extracts, as a vibration frequency, the frequency of the signal component having the largest signal strength. Thereafter, when the vibration frequency exceeds the predetermined threshold th, the regenerative chatter vibration detection unit 154 detects the regenerative chatter vibration. When the reproduction chatter vibration is detected, the reproduction chatter vibration detection unit 154 outputs the fact to the adjustment unit 160.

なお、詳細については「第2の実施の形態」で説明するが、所定の周波数帯域における振動周波数は、強制びびり振動に起因して発生している可能性がある。そのため、再生びびり振動検知部154は、当該所定の周波数帯域を除外した上で、再生びびり振動を検知してもよい。   Although the details will be described in the “second embodiment”, the vibration frequency in the predetermined frequency band may be generated due to forced chatter vibration. Therefore, the regenerative chatter vibration detection unit 154 may detect the regenerative chatter vibration after excluding the predetermined frequency band.

(E2.調整部160)
再び図8を参照して、調整部は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。
(E2. Adjustment unit 160)
Referring back to FIG. 8, the adjustment unit 160 includes a first adjustment unit 162, a second adjustment unit 164, and an excessive adjustment determination unit 166.

第1調整部162は、主軸42の回転数の1回目の調整を行う。より具体的には、第1調整部162は、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主軸42の回転数を算出する。当該算出式には、たとえば、上記式(3)のTobiasの式が採用される。第1調整部162は、上記式(3)に従って算出された回転数を目標回転数として後述のサーボドライバ106(図14参照)に出力する。サーボドライバ106は、当該目標回転数で主軸42が回転するように、主軸42を駆動するサーボモータ107(図14参照)を制御する。   The first adjustment unit 162 performs the first adjustment of the rotation speed of the main shaft 42. More specifically, when the regenerative chatter vibration is detected, the first adjustment unit 162 calculates the number of rotations of the main shaft 42 according to a predetermined calculation formula. For example, the Tobias equation of the above equation (3) is adopted for the calculation equation. The first adjusting unit 162 outputs the rotation speed calculated according to the above equation (3) as a target rotation speed to a servo driver 106 (see FIG. 14) described later. The servo driver 106 controls the servomotor 107 (see FIG. 14) that drives the main shaft 42 so that the main shaft 42 rotates at the target rotational speed.

第2調整部164は、主軸42の回転数の2回目以降の調整を行う。より具体的には、第2調整部164は、第1調整部162による回転数の調整後において再生びびり振動が継続して発生している場合に、主軸42の回転数を再調整する。このとき、前回の調整で過度調整が行われたか否かに応じて、第2調整部164は、主軸42の回転数を増加するか減少するかを変える。より具体的には、前回の調整で過度調整が行われた場合には、第2調整部164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。一方で、前回の調整で過度調整が行われていない場合には、第2調整部164は、前回の調整と同じように主軸42の回転数を調整する。   The second adjusting unit 164 adjusts the rotational speed of the main shaft 42 for the second time and thereafter. More specifically, the second adjustment unit 164 re-adjusts the rotation speed of the main shaft 42 when the regenerative chatter vibration is continuously generated after the rotation speed is adjusted by the first adjustment unit 162. At this time, the second adjustment unit 164 changes whether to increase or decrease the number of rotations of the main shaft 42 depending on whether or not the excessive adjustment has been performed in the previous adjustment. More specifically, when the excessive adjustment is performed in the previous adjustment, the second adjustment unit 164 reverses the increase / decrease of the rotational speed of the main shaft 42 to the previous adjustment and also makes the adjustment amount more than the previous adjustment amount. Reduce the amount of adjustment this time. On the other hand, when the excessive adjustment is not performed in the previous adjustment, the second adjustment unit 164 adjusts the number of rotations of the main shaft 42 in the same manner as the previous adjustment.

第2調整部164は、決定した回転数を目標回転数として後述のサーボドライバ106(図14参照)に出力する。サーボドライバ106は、決定した目標回転数で主軸42が回転するように、主軸42を駆動する後述のサーボモータ107(図14参照)を制御する。   The second adjustment unit 164 outputs the determined number of rotations as a target number of rotations to a servo driver 106 (see FIG. 14) described later. The servo driver 106 controls a later-described servomotor 107 (see FIG. 14) which drives the main shaft 42 so that the main shaft 42 rotates at the determined target rotational speed.

第2調整部164は、再生びびり振動検知部154によって再生びびり振動が検知されている間、主軸42の回転数の調整処理を逐次的に実行し、工具32または主軸42に生じている再生びびり振動が検知されなくなった時点で回転数の調整処理を終了する。   While the regenerative chatter vibration detection unit 154 detects the regenerative chatter vibration, the second adjustment unit 164 sequentially executes the process of adjusting the rotational speed of the spindle 42, and the regenerative chatter occurring in the tool 32 or the spindle 42 When the vibration is not detected, the adjustment process of the rotational speed ends.

好ましくは、第2調整部164は、主軸42の回転数の調整を所定回数(たとえば、10回)実行した後に再生びびり振動が未だに発生している場合には、主軸42の回転数を減少させる方向に安定範囲Aのローブが存在しないものと判断し、主軸42の回転数を増加させる方向に安定範囲Aのローブを探す。そのため、この場合には、第2調整部164は、主軸42の回転数を初期値よりも上げる。これにより、第2調整部164は、初期値よりも大きい方向において安定範囲Aのローブを探すことができる。   Preferably, the second adjusting unit 164 reduces the number of revolutions of the main shaft 42 when the regenerative chatter vibration is still generated after performing the adjustment of the number of revolutions of the main shaft 42 a predetermined number of times (for example, 10 times). It is determined that no lobe of the stable range A exists in the direction, and the lobe of the stable range A is searched in the direction in which the number of rotations of the main shaft 42 is increased. Therefore, in this case, the second adjustment unit 164 raises the number of rotations of the main shaft 42 more than the initial value. Thereby, the second adjustment unit 164 can search for a lobe of the stable range A in a direction larger than the initial value.

他の局面において、第2調整部164は、主軸42の回転数の調整を所定回数(たとえば、10回)実行した後に再生びびり振動が未だに発生している場合、主軸42の切込み深さを現在よりも浅くする。図5の例では、第2調整部164は、主軸42の切込み深さを初期値である「h」よりも下げる。これにより、主軸42の回転数が安定範囲に収まる可能性が上がる。   In another aspect, the second adjusting unit 164 adjusts the rotational speed of the main shaft 42 a predetermined number of times (for example, 10 times), and if the regenerative chatter vibration is still occurring, the depth of cut of the main shaft 42 is Make it shallower. In the example of FIG. 5, the second adjusting unit 164 lowers the depth of cut of the main shaft 42 than the initial value “h”. This increases the possibility of the rotational speed of the main shaft 42 falling within the stable range.

なお、第2調整部164は、主軸42の回転量の調整量が所定閾値以下になった時点で、主軸42の回転数を減少させる方向に安定範囲Aのローブが存在しないものと判断してもよい。このように判断した場合、第2調整部164は、主軸42の回転数を増加させる方向に安定範囲Aのローブを探してもよいし、主軸42の切込み深さを初期値である「h」よりも下げてもよい。   When the adjustment amount of the rotation amount of the main shaft 42 becomes equal to or less than the predetermined threshold value, the second adjusting unit 164 determines that no lobe of the stable range A exists in the direction of decreasing the number of rotations of the main shaft 42. It is also good. In such a case, the second adjustment unit 164 may search for a lobe of the stable range A in the direction of increasing the number of rotations of the main shaft 42, and the depth of cut of the main shaft 42 may be an initial value “h”. It may be lower than that.

過度調整判断部166は、第1調整部162または第2調整部164により回転数の過度調整が行われたか否かを判断する。より具体的には、過度調整判断部166は、前回の調整により主軸42の回転数が上述の安定範囲A(図5参照)を超えた場合に、過度調整が行われたと判断する。主軸42の回転数が安定範囲Aを超えたか否かは、種々の方法で判断される。以下では、図10および図11を参照して、過度調整の判断方法について説明する。   The excessive adjustment determination unit 166 determines whether or not the excessive adjustment of the rotational speed has been performed by the first adjustment unit 162 or the second adjustment unit 164. More specifically, the excessive adjustment determination unit 166 determines that the excessive adjustment has been performed when the number of revolutions of the main shaft 42 exceeds the above-described stable range A (see FIG. 5) by the previous adjustment. Whether or not the number of revolutions of the main shaft 42 has exceeded the stable range A may be determined by various methods. Below, with reference to FIG. 10 and FIG. 11, the judgment method of excessive adjustment is demonstrated.

図10は、過度調整判断部166による過度調整の判断方法の一例を説明するための図である。   FIG. 10 is a diagram for explaining an example of the determination method of the excessive adjustment by the excessive adjustment determination unit 166. In FIG.

図10の上のグラフは、主軸42の回転数とワークの切り込み深さとの関係において再生びびり振動が生じる範囲と生じない範囲とを示す。図10の下のグラフは、主軸42の回転数と主軸42の振動周波数との関係を示す。   The upper graph of FIG. 10 shows the range in which the regenerative chatter vibration occurs and the range in which the chatter vibration does not occur in the relationship between the rotational speed of the main shaft 42 and the cutting depth of the workpiece. The lower graph of FIG. 10 shows the relationship between the number of revolutions of the main shaft 42 and the vibration frequency of the main shaft 42.

図10に示されるように、主軸42の振動周波数は、安定範囲AのローブA1〜A3の頂点の前後で大きく変化する。この点に着目して、過度調整判断部166は、主軸42の回転数の調整前後における主軸42の振動周波数の比較結果に基づいて、主軸42の回転数が安定範囲Aを超えたか否かを判断する。   As shown in FIG. 10, the vibration frequency of the main shaft 42 largely changes before and after the apexes of the lobes A1 to A3 of the stable range A. Focusing on this point, the excessive adjustment determination unit 166 determines whether the number of rotations of the main shaft 42 exceeds the stable range A based on the comparison result of the vibration frequency of the main shaft 42 before and after adjustment of the number of rotations of the main shaft 42. to decide.

図10の例では、主軸42の回転数が「r2」から「r3」に調整されることにより、主軸42の振動周波数が「Δf1」変化している。過度調整判断部166は、主軸42の振動周波数の変化量「Δf1」が所定閾値以上である場合に、主軸42の回転数が安定範囲Aを超えたと判断し、過度調整が行われたと判断する。一方で、過度調整判断部166は、主軸42の振動周波数の変化量「Δf1」が所定閾値よりも小さい場合に、主軸42の回転数が安定範囲Aを超えていないと判断し、過度調整が行われていないと判断する。図10の例では、変化量「Δf1」が閾値thよりも大きいので、過度調整判断部166は、過度調整が行われたと判断する。   In the example of FIG. 10, the vibration frequency of the main shaft 42 is changed by “Δf1” by adjusting the rotational speed of the main shaft 42 from “r2” to “r3”. The excessive adjustment determination unit 166 determines that the number of rotations of the main shaft 42 exceeds the stable range A when the change amount “Δf1” of the vibration frequency of the main shaft 42 is equal to or more than a predetermined threshold, and determines that the excessive adjustment is performed. . On the other hand, the excessive adjustment determination unit 166 determines that the number of revolutions of the main shaft 42 does not exceed the stable range A when the change amount “Δf1” of the vibration frequency of the main shaft 42 is smaller than a predetermined threshold, Judged that it has not been done. In the example of FIG. 10, since the change amount “Δf1” is larger than the threshold value th, the excess adjustment determination unit 166 determines that the excess adjustment has been performed.

図11は、過度調整判断部166による過度調整の判断方法の他の例を説明するための図である。   FIG. 11 is a diagram for explaining another example of the determination method of the excessive adjustment by the excessive adjustment determination unit 166. In FIG.

図11に示されるように、上記式(2)の「k」の整数部分(すなわち、[k])は、安定範囲AのローブA1〜A3の頂点の前後で変化する。以下では、「k」の整数部分を次数ともいう。過度調整判断部166は、主軸42の回転数の調整前後において次数が変化したか否かに基づいて、主軸42の回転数が安定範囲Aを超えたか否かを判断する。   As shown in FIG. 11, the integer part (that is, [k]) of “k” of the above equation (2) changes before and after the apex of the lobes A1 to A3 of the stable range A. Below, the integer part of "k" is also called order. The excessive adjustment determination unit 166 determines whether or not the rotational speed of the main shaft 42 has exceeded the stable range A, based on whether or not the order has changed before and after adjustment of the rotational speed of the main shaft 42.

図11の例では、主軸42の回転数が「r2」から「r3」に調整されることにより、次数が「m」から「m+1」に変化している(m:整数)。この場合、過度調整判断部166は、主軸42の回転数が安定範囲Aを超えたと判断し、過度調整が行われたと判断する。一方で、主軸42の回転数の調整前後において次数が変化していない場合には、過度調整判断部166は、主軸42の回転数が安定範囲Aを超えていないと判断し、過度調整が行われていないと判断する。   In the example of FIG. 11, the order is changed from “m” to “m + 1” (m: integer) by adjusting the rotation speed of the main shaft 42 from “r2” to “r3”. In this case, the excessive adjustment determination unit 166 determines that the number of rotations of the main shaft 42 has exceeded the stable range A, and determines that excessive adjustment has been performed. On the other hand, when the order does not change before and after the adjustment of the rotational speed of the main spindle 42, the excessive adjustment determination unit 166 determines that the rotational speed of the main spindle 42 does not exceed the stable range A, and excessive adjustment is performed. It is judged that it has not been done.

[F.工作機械100の制御構造]
図12および図13を参照して、工作機械100の制御構造について説明する。図12は、上述の微調整条件1に基づいた主軸回転数の調整処理を表わすフローチャートである。図13は、上述の微調整条件2に基づいた主軸回転数の調整処理を表わすフローチャートである。図12および図13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。
[F. Control structure of machine tool 100]
The control structure of the machine tool 100 will be described with reference to FIGS. 12 and 13. FIG. 12 is a flowchart showing the adjustment processing of the spindle rotational speed based on the above-mentioned fine adjustment condition 1. FIG. 13 is a flowchart showing the adjustment processing of the spindle rotational speed based on the above-mentioned fine adjustment condition 2. The processes in FIG. 12 and FIG. 13 are realized by the control device 101 of the machine tool 100 executing a program. In other aspects, some or all of the processing may be performed by circuit elements or other hardware.

(F1.微調整条件1に基づいた調整処理)
まず、図12を参照して、微調整条件1に基づいた調整処理の制御フローについて説明する。
(F1. Adjustment process based on fine adjustment condition 1)
First, with reference to FIG. 12, a control flow of adjustment processing based on the fine adjustment condition 1 will be described.

ステップS110において、制御装置101は、上述の調整部160(図8参照)として、加速度センサ110(図1参照)の出力値に基づいて、再生びびり振動が生じているか否かを判断する。再生びびり振動の検知方法については図9で説明した通りであるので、その説明については繰り返さない。制御装置101は、再生びびり振動が生じていると判断した場合(ステップS110においてYES)、制御をステップS120に切り替える。そうでない場合には(ステップS110においてNO)、制御装置101は、図12に示される調整処理を終了する。   In step S110, the control device 101, as the adjustment unit 160 (see FIG. 8) described above, determines whether or not the regenerative chatter vibration occurs based on the output value of the acceleration sensor 110 (see FIG. 1). The method of detecting the regenerative chatter vibration is as described in FIG. 9, and therefore the description thereof will not be repeated. When it is determined that the regenerative chatter vibration is occurring (YES in step S110), the control device 101 switches the control to step S120. If not (NO in step S110), control device 101 ends the adjustment process shown in FIG.

ステップS120において、制御装置101は、図12に示される調整処理が開始されてからの1回目の調整であるか否かを判断する。制御装置101は、1回目の調整であると判断した場合(ステップS120においてYES)、制御をステップS122に切り替える。そうでない場合には(ステップS120においてNO)、制御装置101は、制御をステップS130に切り替える。   In step S120, the control device 101 determines whether it is the first adjustment after the adjustment process shown in FIG. 12 is started. When determining that the adjustment is the first adjustment (YES in step S120), the control device 101 switches the control to step S122. If not (NO in step S120), control device 101 switches control to step S130.

ステップS122において、制御装置101は、上述の第1調整部162(図8参照)として、所定の算出式に従って主軸42の回転数「n’」を算出する。当該算出式には、たとえば、上記式(3)のTobiasの式が採用される。   In step S122, the control device 101, as the above-described first adjustment unit 162 (see FIG. 8), calculates the number of rotations "n '" of the main shaft 42 according to a predetermined calculation formula. For example, the Tobias equation of the above equation (3) is adopted for the calculation equation.

上記式(3)に示される「[k]」は、上記式(2)に基づいて算出されてもよいが、下記式(4)に基づいて算出されてもよい。   Although "[k]" shown by the said Formula (3) may be calculated based on the said Formula (2), it may be calculated based on a following formula (4).

[k]=[60・f/(n・N)]+dir・・・(4)
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。「f」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。「n」は、主軸42の回転数を表わす。「[60・f/(n・N)]」は、「60・f/(n・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。
[K] = [60 · f c / (n 0 · N)] + dir (4)
“K” shown in the equation (4) represents the wave number of the processing surface generated by the vibration of the tool from the time the first blade of the tool 32 contacts the workpiece to the time the second blade contacts the workpiece . “F c ” represents the vibration frequency of the main shaft 42. “N” represents the number of cutting tools. “N 0 ” represents the number of revolutions of the main shaft 42. “[60 · f c / (n 0 · N)]” represents the integer part of “60 · f c / (n 0 · N)”. “Dir” is a value of 0 or 1. When increasing the number of rotations of the main shaft 42, “dir” is set to 0. When decreasing the number of revolutions of the main shaft 42, “dir” is set to 1.

ステップS124において、制御装置101は、主軸42の回転数の調整量「Δn」を算出する。調整量「Δn」は、ステップS122で算出された回転数「n’」から現在の回転数「n」を減算することにより算出される。   In step S124, the control device 101 calculates the adjustment amount "Δn" of the rotational speed of the main shaft 42. The adjustment amount “Δn” is calculated by subtracting the current rotation number “n” from the rotation number “n ′” calculated in step S122.

ステップS126において、制御装置101は、上述の調整部160(図8参照)として、主軸42の回転数を現在の設定値である回転数「n」から回転数「n’」に変更する。   In step S126, the control device 101 changes the number of rotations of the main shaft 42 from the number of rotations "n", which is the current setting value, to the number of rotations "n '" as the adjusting unit 160 described above (see FIG. 8).

ステップS130において、制御装置101は、上述の過度調整判断部166(図8参照)として、主軸42の回転数が前回の調整により安定範囲A(図5参照)を超えたか否かを判断する。当該判断方法については図10および図11で説明した通りであるので、その説明については繰り返さない。制御装置101は、主軸42の回転数が前回の調整により安定範囲Aを超えたと判断した場合(ステップS130においてYES)、制御をステップS132に切り替える。そうでない場合には(ステップS130においてNO)、制御装置101は、制御をステップS136に切り替える。   In step S130, the control device 101 determines, as the above-described excessive adjustment determination unit 166 (see FIG. 8), whether the number of rotations of the main shaft 42 has exceeded the stable range A (see FIG. 5) by the previous adjustment. The determination method is as described with reference to FIGS. 10 and 11, and thus the description thereof will not be repeated. When the control device 101 determines that the number of rotations of the main shaft 42 has exceeded the stable range A by the previous adjustment (YES in step S130), the control is switched to step S132. If not (NO in step S130), control device 101 switches control to step S136.

ステップS132において、制御装置101は、上述の第2調整部164(図8参照)として、下記式(5)に基づいて主軸42の回転数「n’」を算出する。   In step S132, the control device 101 calculates the number of revolutions "n '" of the main shaft 42 based on the following equation (5) as the above-mentioned second adjustment unit 164 (see FIG. 8).

n’=n−Δn・a・・・(5)
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。
n ′ = n−Δn · a (5)
"N '" shown by Formula (5) represents the rotation speed after adjustment. "N" represents the current number of revolutions. “Δn” represents the previous adjustment amount of rotational speed. "A" is a factor greater than zero and less than one. The coefficient "a" is set to a smaller value each time the process of step S132 is performed. As an example, at the first time, the coefficient “a” is set to 1⁄4.

ステップS134において、制御装置101は、主軸42の回転数の調整量「Δn」を算出する。調整量「Δn」は、ステップS132で算出された回転数「n’」から現在の回転数「n」を減算することにより算出される。   In step S134, the control device 101 calculates the adjustment amount "Δn" of the rotational speed of the main shaft 42. The adjustment amount “Δn” is calculated by subtracting the current rotation number “n” from the rotation number “n ′” calculated in step S132.

ステップS135において、制御装置101は、上述の第2調整部164として、現在の主軸42の回転数「n」を後述の記憶装置120(図14参照)に記憶する。   In step S135, the control device 101 stores the current rotational speed "n" of the main spindle 42 in the storage device 120 (see FIG. 14) described later as the above-mentioned second adjustment unit 164.

ステップS136において、制御装置101は、上述の第2調整部164として、主軸回転数の増減を逆転させてからの逐次調整を何回行えば主軸回転数がステップS135で記憶した回転数に達するかを算出する。一例として、制御装置101は、ステップS135で記憶した回転数から現在の回転数を差分し、当該差分結果を現在の調整量で除算した結果を調整可能回数として算出する。なお、調整可能回数が前回に算出されている場合には、制御装置101は、前回の調整可能回数から1を引いた結果を新たな調整可能回数として算出してもよい。   In step S136, if the control device 101 performs the sequential adjustment after reversing the increase and decrease of the spindle rotational speed as the second adjustment unit 164 described above, how many times does the spindle rotational speed reach the rotational speed stored in step S135? Calculate As an example, the control device 101 subtracts the current rotation number from the rotation number stored in step S135, and calculates the result of dividing the difference result by the current adjustment amount as the adjustable number. When the adjustable number of times is calculated last time, the control device 101 may calculate the result of subtracting 1 from the previous adjustable number of times as a new adjustable number of times.

ステップS137において、制御装置101は、上述の第2調整部164として、上述の微調整条件1が満たされたか否かを判断する。本例においては、制御装置101は、ステップS136で算出した調整可能回数が所定の閾回数(たとえば、1回)以下である場合に、微調整条件1が満たされたと判断する。制御装置101は、ステップS136で算出した調整可能回数が所定の閾回数以下であると判断した場合(ステップS137においてYES)、制御をステップS138に切り替える。そうでない場合には(ステップS137においてNO)、制御装置101は、制御をステップS140に切り替える。   In step S137, the control device 101, as the above-mentioned second adjustment unit 164, determines whether or not the above-mentioned fine adjustment condition 1 is satisfied. In the present example, the control device 101 determines that the fine adjustment condition 1 is satisfied when the adjustable number calculated in step S136 is equal to or less than a predetermined threshold number (for example, one). When the control device 101 determines that the adjustable number calculated in step S136 is equal to or less than the predetermined threshold number (YES in step S137), the control is switched to step S138. If not (NO in step S137), the control device 101 switches the control to step S140.

ステップS138において、制御装置101は、上述の第2調整部164として、主軸42の回転数の調整量「Δn」を前回の調整量「Δn」よりも小さくする。このとき、制御装置101は、上述の第2調整部164として、主軸42の回転数の調整回数「c」を初期化する。調整回数「c」は、たとえば、「1」に初期化される。一例として、制御装置101は、下記式(6)に基づいて、調整量「Δn」を小さくする。   In step S138, the control device 101 causes the adjustment amount “Δn” of the rotational speed of the main shaft 42 to be smaller than the previous adjustment amount “Δn” as the above-described second adjustment unit 164. At this time, the control device 101 initializes the number of times of adjustment “c” of the number of rotations of the main shaft 42 as the above-mentioned second adjustment unit 164. The number of times of adjustment “c” is initialized to, for example, “1”. As an example, the control device 101 reduces the adjustment amount “Δn” based on the following equation (6).

Δn=Δn・b・・・(6)
式(6)に示される左辺の「Δn」は、今回の回転数の調整量を表わす。式(6)に示される右辺の「Δn」は、前回の回転数の調整量を表わす。「b」は、0より大きく、1より小さい係数である。一例として、係数「b」は、1/2(=0.5)である。
Δn = Δn · b (6)
“Δn” on the left side shown in the equation (6) represents the adjustment amount of the present rotation speed. The right side “Δn” shown in the equation (6) represents the previous adjustment amount of the rotational speed. "B" is a factor greater than zero and less than one. As an example, the coefficient "b" is 1/2 (= 0.5).

ステップS140において、制御装置101は、上述の第2調整部164として、下記式(7)に基づいて主軸42の回転数「n’」を算出する。   In step S140, the control device 101, as the above-mentioned second adjustment unit 164, calculates the number of rotations "n '" of the main shaft 42 based on the following equation (7).

n’=n+Δn・・・(7)
式(7)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。
n '= n + Δn (7)
"N '" shown by Formula (7) represents the number of rotations after adjustment. "N" represents the current number of revolutions. “Δn” represents the previous adjustment amount of rotational speed.

ステップS142において、制御装置101は、上述の第2調整部164として、主軸42の回転数の調整回数「c」をインクリメントする。   In step S142, the control device 101 increments the number of adjustment times “c” of the number of rotations of the main shaft 42 as the above-described second adjustment unit 164.

(F2.微調整条件2に基づいた調整処理)
次に、図13を参照して、上述の微調整条件2に基づいた調整処理の制御フローについて説明する。なお、図13では、ステップS135A,137Aの処理が図12とは異なり、ステップS142の処理が図12から追加されており、ステップS136の処理が図12から削除されている。図13に示される他の処理については図12と同じであるので、以下では、ステップS135A,S137A,S142以外の処理の説明については繰り返さない。
(F2. Adjustment process based on fine adjustment condition 2)
Next, with reference to FIG. 13, a control flow of adjustment processing based on the above-described fine adjustment condition 2 will be described. In FIG. 13, the process of steps S135A and 137A is different from that of FIG. 12, the process of step S142 is added from FIG. 12, and the process of step S136 is deleted from FIG. The other processes shown in FIG. 13 are the same as those in FIG. 12, and therefore, the description of the processes other than steps S135A, S137A, and S142 will not be repeated below.

ステップS135Aにおいて、制御装置101は、上述の第2調整部164として、主軸42の回転数の調整回数「c」を初期化する。調整回数「c」は、主軸42の回転数の調整回数をカウントするための変数である。調整回数「c」は、たとえば、「1」に初期化される。   In step S135A, the control device 101 initializes the number of times of adjustment “c” of the number of rotations of the main shaft 42 as the above-mentioned second adjustment unit 164. The number of times of adjustment "c" is a variable for counting the number of times of adjustment of the number of rotations of the main shaft 42. The number of times of adjustment “c” is initialized to, for example, “1”.

ステップS137Aにおいて、制御装置101は、上述の第2調整部164として、上述の微調整条件2が満たされたか否かを判断する。本例においては、制御装置101は、主軸回転数の調整回数「c」が所定回数(たとえば、3回)を超えた場合に、微調整条件2が満たされたと判断する。制御装置101は、主軸回転数の調整回数「c」が所定回数を超えたと判断した場合(ステップS137AにおいてYES)、制御をステップS138に切り替える。そうでない場合には(ステップS137AにおいてNO)、制御装置101は、制御をステップS140に切り替える。   In step S137A, the control device 101, as the above-described second adjustment unit 164, determines whether the above-described fine adjustment condition 2 is satisfied. In the present embodiment, the control device 101 determines that the fine adjustment condition 2 is satisfied when the number of times of adjustment “c” of the spindle rotational speed exceeds a predetermined number of times (for example, three times). Control device 101 switches control to step S138 when it is determined that the number of times of adjustment “c” of the spindle rotational speed exceeds the predetermined number (YES in step S137A). If not (NO in step S137A), control device 101 switches control to step S140.

ステップS142において、制御装置101は、上述の第2調整部164として、主軸42の回転数の調整回数「c」をインクリメントする。   In step S142, the control device 101 increments the number of adjustment times “c” of the number of rotations of the main shaft 42 as the above-described second adjustment unit 164.

[G.工作機械100のハードウェア構成]
図14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14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。
[G. Hardware configuration of machine tool 100]
An example of the hardware configuration of the machine tool 100 will be described with reference to FIG. FIG. 14 is a block diagram showing the main hardware configuration of the machine tool 100. As shown in FIG.

工作機械100は、主軸42と、制御装置101と、ROM102と、RAM103と、通信インターフェイス104と、表示インターフェイス105と、サーボドライバ106と、サーボモータ107と、入力インターフェイス109と、加速度センサ110と、記憶装置120とを含む。   The machine tool 100 includes a main shaft 42, a control device 101, a ROM 102, a RAM 103, a communication interface 104, a display interface 105, a servo driver 106, a servo motor 107, an input interface 109, and an acceleration sensor 110. And a storage device 120.

制御装置101は、工作機械100の加工プログラム122(NCプログラム)などの各種プログラムを実行することで工作機械100の動作を制御する。制御装置101は、加工プログラム122の実行命令を受け付けたことに基づいて、記憶装置120からROM102に加工プログラム122を読み出す。RAM103は、ワーキングメモリとして機能し、加工プログラム122の実行に必要な各種データを一時的に格納する。   The control device 101 controls various operations of the machine tool 100 by executing various programs such as a machining program 122 (NC program) of the machine tool 100. The control device 101 reads the processing program 122 from the storage device 120 to the ROM 102 based on the acceptance of the execution command of the processing program 122. The RAM 103 functions as a working memory, and temporarily stores various data necessary for the execution of the machining program 122.

通信インターフェイス104には、LANやアンテナなどが接続される。工作機械100は、通信インターフェイス104を介して、外部の通信機器との間でデータをやり取りする。外部の通信機器は、たとえば、サーバーや、その他の通信端末などを含む。工作機械100は、当該通信端末から加工プログラム122をダウンロードできるように構成されてもよい。   A LAN, an antenna, and the like are connected to the communication interface 104. The machine tool 100 exchanges data with an external communication device via the communication interface 104. The external communication device includes, for example, a server and other communication terminals. The machine tool 100 may be configured to be able to download the processing program 122 from the communication terminal.

表示インターフェイス105は、ディスプレイ130と接続され、制御装置101などからの指令に従って、ディスプレイ130に対して、画像を表示するための画像信号を送出する。ディスプレイ130は、たとえば、液晶ディスプレイ、有機ELディスプレイ、またはその他の表示機器である。   The display interface 105 is connected to the display 130, and sends an image signal for displaying an image to the display 130 in accordance with an instruction from the control device 101 or the like. The display 130 is, for example, a liquid crystal display, an organic EL display, or another display device.

サーボドライバ106は、制御装置101から目標回転数の入力を受け、主軸42が目標回転数で回転するようにサーボモータ107を制御する。より具体的には、サーボドライバ106は、サーボモータ107のエンコーダ(図示しない)の出力信号から主軸42の回転数を算出し、当該回転数が目標回転数よりも小さい場合にはサーボモータ107の回転数を上げ、当該回転数が目標回転数よりも大きい場合にはサーボモータ107の回転数を下げる。このように、サーボドライバ106は、主軸42の回転数のフィードバックを逐次的に受けながら主軸42の回転数を目標回転数に近付ける。   The servo driver 106 receives an input of the target rotational speed from the control device 101, and controls the servomotor 107 so that the main spindle 42 rotates at the target rotational speed. More specifically, the servo driver 106 calculates the number of revolutions of the main shaft 42 from the output signal of the encoder (not shown) of the servomotor 107, and when the number of revolutions is smaller than the target number of revolutions, The rotational speed is increased, and when the rotational speed is larger than the target rotational speed, the rotational speed of the servomotor 107 is decreased. Thus, the servo driver 106 brings the rotation speed of the main shaft 42 close to the target rotation speed while sequentially receiving feedback of the rotation speed of the main shaft 42.

入力インターフェイス109は、入力デバイス131に接続され得る。入力デバイス131は、たとえば、マウス、キーボード、タッチパネル、またはユーザーの操作を受け付けることが可能なその他の装置である。   Input interface 109 may be connected to input device 131. The input device 131 is, for example, a mouse, a keyboard, a touch panel, or any other device capable of accepting user operations.

記憶装置120は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。記憶装置120は、本実施の形態に従う加工プログラム122、加工プログラム122で参照される設定値124(たとえば、主軸42の回転数)などを格納する。加工プログラム122および設定値124の格納場所は、記憶装置120に限定されず、制御装置101の記憶領域(たとえば、キャッシュメモリなど)、ROM102、RAM103、外部機器(たとえば、サーバー)などに格納されていてもよい。   The storage device 120 is, for example, a storage medium such as a hard disk or a flash memory. Storage device 120 stores processing program 122 according to the present embodiment, setting value 124 (for example, the number of rotations of main shaft 42) referred to by processing program 122, and the like. The storage location of the processing program 122 and the setting value 124 is not limited to the storage device 120, and is stored in a storage area (for example, cache memory etc.) of the control apparatus 101, ROM 102, RAM 103, external equipment (for example server) etc. May be

加工プログラム122は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う制御処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う加工プログラム122の趣旨を逸脱するものではない。さらに、加工プログラム122によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも1つのサーバーが加工プログラム122の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で工作機械100が構成されてもよい。   The processing program 122 may be provided as part of any program, not as a single program. In this case, control processing according to the present embodiment is realized in cooperation with an arbitrary program. Even a program that does not include such a part of modules does not deviate from the spirit of the processing program 122 according to the present embodiment. Furthermore, some or all of the functions provided by the processing program 122 may be realized by dedicated hardware. Furthermore, the machine tool 100 may be configured as a so-called cloud service in which at least one server executes a part of the processing of the processing program 122.

[H.利点]
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。
[H. advantage]
As described above, machine tool 100 according to the present embodiment reduces the number of revolutions of main shaft 42 by a predetermined amount until the number of revolutions of main shaft 42 exceeds stable range A. When the number of revolutions of the main spindle 42 exceeds the stable range A, the machine tool 100 reverses the increase and decrease of the number of revolutions of the main spindle 42 from the previous adjustment and makes the current adjustment amount smaller than the previous adjustment amount. When the rotation speed of the spindle 42 falls within the stable range A, the machine tool 100 ends the adjustment processing of the rotation speed of the spindle 42.

工作機械100は、このように主軸42の回転数を逐次的に調整することで、主軸42の回転数を安定範囲Aに短時間でかつ確実に収めることができ、再生びびり振動を短時間でかつ確実に抑制することができる。   The machine tool 100 can adjust the number of rotations of the main shaft 42 in a short time and reliably within the stable range A by sequentially adjusting the number of rotations of the main shaft 42 in this manner, and the regenerative chatter vibration can be reduced in a short time. And it can be suppressed reliably.

<第2の実施の形態>
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。
Second Embodiment
The machine tool 100 according to the first embodiment adjusts the number of rotations of the main shaft 42 in order to suppress the regenerative chatter vibration. On the other hand, the machine tool 100 according to the second embodiment adjusts the number of rotations of the main shaft 42 in order to suppress both the regenerative chatter vibration and the forced chatter vibration.

第2の実施の形態に従う工作機械100のハードウェア構成などその他の点については第1の実施の形態に従う工作機械100と同じであるので、以下では、それらの説明については繰り返さない。   Since the hardware configuration of machine tool 100 according to the second embodiment and the like are otherwise the same as machine tool 100 according to the first embodiment, the description thereof will not be repeated below.

強制びびり振動の周波数は、工具32の刃数と主軸42の回転数とに基づいて算出され得る。より具体的には、強制びびり振動の周波数は、下記式(8)に基づいて算出され得る。   The frequency of forced chatter vibration can be calculated based on the number of blades of the tool 32 and the number of rotations of the main shaft 42. More specifically, the frequency of forced chatter vibration can be calculated based on the following equation (8).

f=n・N/60・・・(8)
上記式(8)に示される「n」は、主軸42の回転数を表わす。「N」は、工具32の刃数を表わす。
f = n 0 · N / 60 (8)
“N 0 ” shown in the above equation (8) represents the number of rotations of the main shaft 42. “N” represents the number of blades of the tool 32.

主軸42の振動周波数が周波数「f」の整数倍に一致するとき、工作機械100は、強制びびり振動が発生していると判断する。一方で、びびり振動が発生している状況下で、主軸42の振動周波数が周波数「f」の整数倍に一致しないときには、工作機械100は、再生びびり振動が発生していると判断する。   When the vibration frequency of the spindle 42 coincides with an integral multiple of the frequency "f", the machine tool 100 determines that forced chatter vibration is occurring. On the other hand, when chatter vibration is occurring and the vibration frequency of the main shaft 42 does not coincide with an integral multiple of the frequency "f", the machine tool 100 determines that regenerative chatter vibration is occurring.

図9の例では、周波数「f」の整数倍に一致しない信号成分の信号強度が閾値thを超えているので、工作機械100は、再生びびり振動が発生していると判断する。一方で、周波数「f」の整数倍(たとえば、「m−1」倍、「m」倍、「m+1」倍)における信号成分の信号強度が所定閾値を超えている場合には、工作機械100は、強制びびり振動が発生していると判断する。   In the example of FIG. 9, since the signal strength of the signal component that does not coincide with the integral multiple of the frequency “f” exceeds the threshold th, the machine tool 100 determines that the regenerative chatter vibration is occurring. On the other hand, when the signal strength of the signal component at an integral multiple (for example, “m−1”, “m”, “m + 1”) of frequency “f” exceeds the predetermined threshold, machine tool 100 Determines that forced chatter is occurring.

強制びびり振動が発生しているということは、工具32の振動周波数が工具32の固有振動数に合致しているということを意味する。主軸42の回転数が変わると、工具32の振動周波数が変わり、工具32の振動周波数が工具32の固有振動数に一致しなくなる。この点に着目して、強制びびり振動が発生している場合には、工作機械100は、主軸42の回転数を逐次的に増加または減少さる。その際、上述の安定範囲A(図5参照)の範囲内で主軸42の回転数を調整する必要がある。工作機械100は、安定範囲Aの範囲内で主軸42の回転数を調整することで、強制びびり振動および再生びびり振動の両方を抑えることができる。   The occurrence of forced chatter vibration means that the vibration frequency of the tool 32 matches the natural frequency of the tool 32. When the rotational speed of the main shaft 42 changes, the vibration frequency of the tool 32 changes, and the vibration frequency of the tool 32 does not match the natural frequency of the tool 32. Focusing on this point, when the forced chatter vibration occurs, the machine tool 100 successively increases or decreases the rotational speed of the main shaft 42. At that time, it is necessary to adjust the rotational speed of the main shaft 42 within the range of the above-described stable range A (see FIG. 5). The machine tool 100 can suppress both forced chatter vibration and regenerative chatter vibration by adjusting the rotation speed of the spindle 42 within the range of the stable range A.

以下では、図15を参照して、強制びびり振動の抑制処理について説明する。図15は、強制びびり振動の抑制処理を説明するための図である。図15には、図5に示されるローブA2の拡大図が示されている。   In the following, the process of suppressing forced chatter vibration will be described with reference to FIG. FIG. 15 is a diagram for explaining a process of suppressing forced chatter vibration. An enlarged view of the lobe A2 shown in FIG. 5 is shown in FIG.

ステップS20において、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「r20」から「r21」に調整したとする。これにより、主軸42の回転数は、安定範囲Aに収まり、再生びびり振動が抑制される。   In step S20, it is assumed that the machine tool 100 adjusts the rotational speed of the main shaft 42 from "r20" to "r21" in order to suppress the regenerative chatter vibration. Thereby, the rotation speed of the main shaft 42 falls within the stable range A, and the regenerative chatter vibration is suppressed.

しかしながら、上述したように、主軸42の振動周波数が上記式(8)に示される周波数「f」の整数倍に一致するときには、強制びびり振動が発生しやすい。そのような強制びびり振動が発生しやすい領域が図15では、不安定範囲Dとして示されている。図15の例では、ステップS20での調整処理により、主軸42の回転数は、不安定範囲Dに属している。   However, as described above, when the vibration frequency of the main shaft 42 coincides with an integral multiple of the frequency "f" shown in the above equation (8), forced chatter vibration is likely to occur. A region where such forced chatter vibration is likely to occur is shown as an unstable range D in FIG. In the example of FIG. 15, the number of rotations of the main shaft 42 belongs to the unstable range D by the adjustment process in step S20.

ステップS20において、工作機械100は、再生びびり振動を抑制するための回転数の調整量「Δr3」よりも小さい調整量「Δr4」で主軸42の回転数を再調整する。このとき、工作機械100は、主軸42の回転数を「Δr4」増加してもよいし、主軸42の回転数を「Δr4」減少してもよい。図15の例では、工作機械100は、主軸42の回転数を「Δr4」減少している。調整量「Δr4」が調整量「Δr3」よりも小さく設定されることで、工作機械100は、安定範囲Aの範囲内で主軸42の回転数を微調整することができ、強制びびり振動および再生びびり振動の両方を抑えることができる。   In step S20, the machine tool 100 re-adjusts the rotational speed of the main shaft 42 with an adjustment amount "Δr4" which is smaller than the adjustment amount "Δr3" of the rotational speed to suppress the regenerative chatter vibration. At this time, the machine tool 100 may increase the rotational speed of the main shaft 42 by “Δr4” or may decrease the rotational speed of the main shaft 42 by “Δr4”. In the example of FIG. 15, the machine tool 100 reduces the rotational speed of the spindle 42 by “Δr4”. By setting the adjustment amount “Δr4” smaller than the adjustment amount “Δr3”, the machine tool 100 can finely adjust the number of rotations of the main spindle 42 within the stable range A, and forced chatter vibration and regeneration Both chatter vibration can be suppressed.

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is indicated not by the above description but by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the claims.

12 ベッド、14,16 柱部材、18 サドル、21 コラム、22,22s,22t 側部、23 頂部、26 テーブル、27 パレット、29,29s,29t 回転機構部、30 マガジン、31 マガジン本体部、32 工具、32A,32B 刃、33 台部材、34 工具保持部、35 スプロケット、36 自動工具交換装置、37 ダブルアーム、41 主軸頭、42 主軸、43 ハウジング、50 境界線、70 スペクトル、100 工作機械、101 制御装置、102 ROM、103 RAM、104 通信インターフェイス、105 表示インターフェイス、106 サーボドライバ、107 サーボモータ、109 入力インターフェイス、110 加速度センサ、120 記憶装置、122 加工プログラム、124 設定値、130 ディスプレイ、131 入力デバイス、150 振動検知部、152 FFT部、154 再生びびり振動検知部、160 調整部、162 第1調整部、164 第2調整部、166 過度調整判断部。   12 bed, 14, 16 pillar member, 18 saddle, 21 column, 22, 22s, 22t side, 23 top, 26 table, 27 pallet, 29, 29s, 29t rotating mechanism part, 30 magazine, 31 magazine body part, 32 Tool, 32A, 32B blade, 33 base member, 34 tool holder, 35 sprocket, 36 automatic tool changer, 37 double arm, 41 spindle head, 42 spindle, 43 housing, 50 boundaries, 70 spectra, 100 machine tools, DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 control apparatus, 102 ROM, 103 RAM, 104 communication interface, 105 display interface, 106 servo driver, 107 servo motor, 109 input interface, 110 acceleration sensor, 120 memory | storage device, 122 processing program, 124 setting , 130 display, 131 input device, 150 vibration detection unit, 152 FFT unit, 154 playback chatter vibration detection unit, 160 adjustment section 162 first adjustment unit, 164 second adjustment unit, 166 excessive adjustment determination unit.

Claims (13)

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、
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、前記主軸の回転数を前記第2回転数から所定値ずつ調整し、前記主軸の回転数が前記第1回転数に達しそうなことを示す所定条件が満たされたことに基づいて、前記主軸の回転数の調整量を前記所定値よりも小さくする、工作機械。
A spindle for rotating the workpiece or tool,
A sensor for detecting the vibration frequency of the spindle or the tool;
A vibration detection unit for detecting a regenerative chatter vibration occurring in the spindle or the tool based on the vibration frequency;
An adjusting unit for adjusting the number of revolutions of the spindle;
The adjustment unit is
When the regenerative chatter vibration is detected by the vibration detection unit, the number of rotations of the main spindle is adjusted from the first number of rotations which is the current setting value to the second number of rotations according to a predetermined calculation formula,
When the regenerative chatter vibration is detected by the vibration detection unit after the adjustment to the second rotational speed, the rotational speed of the main spindle is adjusted to the regenerative chatter vibration by adjusting the first rotational speed to the second rotational speed. It is judged whether or not it has exceeded the stable range in which no rotation occurs, and the rotation speed is changed depending on the judgment result.
While the regenerative chatter vibration is detected by the vibration detection unit, the number of rotations of the main shaft is adjusted by a predetermined value from the second number of rotations, and the number of rotations of the main shaft is likely to reach the first number of rotations A machine tool, wherein the adjustment amount of the number of rotations of the spindle is made smaller than the predetermined value based on satisfaction of a predetermined condition indicating.
前記調整部は、前記主軸の回転数の増減を逆転させてからの前記所定値ずつの調整を何回行えば前記主軸の回転数が前記第1回転数に達するかを算出し、当該算出した回数が所定回数以下である場合に、前記所定条件が満たされたと判断する、請求項1に記載の工作機械。   The adjustment unit calculates how many times the number of revolutions of the main spindle reaches the first number of revolutions by adjusting how many times each of the predetermined values is adjusted after reversing the increase and decrease of the number of revolutions of the main spindle. The machine tool according to claim 1, wherein if the number of times is equal to or less than a predetermined number of times, it is determined that the predetermined condition is satisfied. 前記調整部は、前記主軸の回転数の増減を逆転させてからの前記所定値ずつの調整回数が所定回数を超えた場合に前記所定条件が満たされたと判断する、請求項1に記載の工作機械。   The work according to claim 1, wherein the adjusting unit determines that the predetermined condition is satisfied when the number of times of adjustment by the predetermined value after reversing the increase and decrease of the rotation speed of the spindle exceeds the predetermined number. machine. 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1〜3のいずれか1項に記載の工作機械。
The adjustment unit is
If it is determined that the number of revolutions of the spindle does not exceed the stable range, the number of revolutions of the spindle is decreased by a first predetermined value,
When it is determined that the number of revolutions of the spindle exceeds the stable range, the number of revolutions of the spindle is increased by a predetermined second value,
The machine tool according to any one of claims 1 to 3, wherein the second value is smaller than the first value.
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1〜4のいずれか1項に記載の工作機械。   The said adjustment part judges whether the rotation speed of the said main axis | shaft exceeded the said stable range based on the comparison result of the said vibration frequency before and behind adjustment of the rotation speed of the said main axis. The machine tool according to item 1. 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1〜4のいずれか1項に記載の工作機械。
In the machine tool, the wave number of the processing surface generated by the vibration of the spindle or the tool after the first blade of the tool contacts the work and the second blade of the tool contacts the work. Calculate
The adjustment unit determines whether or not the number of revolutions of the main shaft has exceeded the stable range based on whether or not the integer part of the wave number has changed before and after adjustment of the number of revolutions of the main spindle. The machine tool according to any one of ~ 4.
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1〜6のいずれか1項に記載の工作機械。   The adjustment unit sequentially executes adjustment processing of the rotation speed of the spindle while the vibration detection unit detects the regenerative chatter vibration, and the vibration detection unit generates the spindle or the tool. The machine tool according to any one of claims 1 to 6, wherein the adjustment process of the rotational speed is ended when the regenerative chatter vibration is not detected. 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1〜7のいずれか1項に記載の工作機械。   The adjustment unit is configured to increase the number of revolutions of the main spindle more than the first number of revolutions when the vibration detection unit detects the regenerative chatter after the adjustment of the number of revolutions of the main spindle is performed a predetermined number of times. The machine tool according to any one of Items 1 to 7. 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1〜8のいずれか1項に記載の工作機械。   The adjustment unit makes the cutting depth of the workpiece by the tool shallower than the present when the regenerative vibration is detected by the vibration detection unit after performing the adjustment of the number of rotations of the spindle a predetermined number of times. The machine tool according to any one of claims 1 to 8. 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4に記載の工作機械。   The adjustment unit makes the cutting depth of the workpiece by the tool shallower than the present when the regenerative vibration is detected by the vibration detection unit after the second value becomes equal to or less than a predetermined threshold. The machine tool according to claim 4. 前記振動検知部は、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強制びびり振動をさらに検知し、
前記調整部は、前記主軸の回転数の調整により前記再生びびり振動が検知されなくなった場合において、前記強制びびり振動が検知されたときに、前記再生びびり振動を抑制するための前記調整量よりも小さい調整量で当該回転数を再調整する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の工作機械。
The vibration detection unit further detects forced chatter vibration occurring in the spindle or the tool based on the vibration frequency.
When the forced chatter vibration is detected when the regenerative chatter vibration is not detected due to the adjustment of the number of revolutions of the main shaft, the adjusting unit is more than the adjustment amount for suppressing the regenerative chatter vibration. The machine tool according to any one of claims 1 to 10, wherein the rotational speed is readjusted with a small adjustment amount.
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、
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ている間、前記主軸の回転数を前記第2回転数から所定値ずつ調整し、前記主軸の回転数が前記第1回転数に達しそうなことを示す所定条件が満たされたことに基づいて、前記主軸の回転数の調整量を前記所定値よりも小さくするステップとを備える、加工方法。
The machining method by a machine tool
The machine tool is
A spindle for rotating the workpiece or tool,
A sensor for detecting a vibration frequency of the spindle or the tool;
The processing method is
Detecting a regenerative chatter vibration occurring in the spindle or the tool based on the vibration frequency;
Adjusting the number of rotations of the main spindle from the first number of rotations, which is the current setting value, to the second number of rotations according to a predetermined calculation formula when the regenerative chatter vibration is detected in the detecting step;
When the regenerative chatter vibration is detected in the detecting step after the adjustment to the second rotational speed, the rotational speed of the main spindle is adjusted to the regenerative chatter vibration by adjusting the first rotational speed to the second rotational speed. Determining whether it has exceeded a stable range in which no rotation occurs, and changing whether to increase or decrease the number of revolutions according to the result of the determination;
While the regenerative chatter vibration is detected in the detecting step, the number of rotations of the main shaft is adjusted by a predetermined value from the second number of rotations, and the number of rotations of the main shaft is likely to reach the first number of rotations And D. making the amount of adjustment of the number of rotations of the spindle smaller than the predetermined value based on the satisfaction of the predetermined condition indicating.
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、
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ている間、前記主軸の回転数を前記第2回転数から所定値ずつ調整し、前記主軸の回転数が前記第1回転数に達しそうなことを示す所定条件が満たされたことに基づいて、前記主軸の回転数の調整量を前記所定値よりも小さくするステップとを実行させる、加工プログラム。
Machining program by machine tool,
The machine tool is
A spindle for rotating the workpiece or tool,
A sensor for detecting a vibration frequency of the spindle or the tool;
The processing program is for the machine tool
Detecting a regenerative chatter vibration occurring in the spindle or the tool based on the vibration frequency;
Adjusting the number of rotations of the main spindle from the first number of rotations, which is the current setting value, to the second number of rotations according to a predetermined calculation formula when the regenerative chatter vibration is detected in the detecting step;
When the regenerative chatter vibration is detected in the detecting step after the adjustment to the second rotational speed, the rotational speed of the main spindle is adjusted to the regenerative chatter vibration by adjusting the first rotational speed to the second rotational speed. Determining whether it has exceeded a stable range in which no rotation occurs, and changing whether to increase or decrease the number of revolutions according to the result of the determination;
While the regenerative chatter vibration is detected in the detecting step, the number of rotations of the main shaft is adjusted by a predetermined value from the second number of rotations, and the number of rotations of the main shaft is likely to reach the first number of rotations And a step of executing the step of making the amount of adjustment of the number of rotations of the spindle smaller than the predetermined value based on the satisfaction of the predetermined condition indicating.
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