JP2021133474A - Cutting device - Google Patents

Cutting device Download PDF

Info

Publication number
JP2021133474A
JP2021133474A JP2020033306A JP2020033306A JP2021133474A JP 2021133474 A JP2021133474 A JP 2021133474A JP 2020033306 A JP2020033306 A JP 2020033306A JP 2020033306 A JP2020033306 A JP 2020033306A JP 2021133474 A JP2021133474 A JP 2021133474A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
work piece
vibration
cutting
cut
speed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020033306A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
章裕 植田
Akihiro Ueda
章裕 植田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2020033306A priority Critical patent/JP2021133474A/en
Publication of JP2021133474A publication Critical patent/JP2021133474A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

To provide a cutting device which can improve productivity while suppressing an amount of vibration of an object to be cut.SOLUTION: A cutting device for cutting an object W to be cut by use of a tool T comprises: a rotary shaft 10 for rotating the tool T; a moving unit 20 having a feed mechanism 21 for moving at least one of the object W to be cut and the tool T; and a control part 30 for controlling a rotation speed of the rotary shaft 10 and a movement speed of the feed mechanism 21. If a size of surface roughness of the object W to be cut, when cutting the object W to be cut while rotating the rotary shaft 10 at the same rotation speed as a natural frequency of the object W to be cut calculated in advance and moving the feed mechanism 21 at a prescribed reference speed, is so made as to be a reference roughness, the control part 30 rotates the rotary shaft 10 at a rotation speed different from the natural frequency, and so makes the movement speed of the feed mechanism 21 as to be faster than the reference speed within a range, in which a size of the surface roughness of the object W to be cut after cutting does not exceed the reference roughness, when cutting the object W to be cut.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、切削装置に関する。 The present disclosure relates to a cutting device.

従来、工具またはワークを回転させる回転軸を備えた工作機械の振動抑制装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この工作機械の振動抑制装置は、回転軸の強制びびり振動(以下、強制振動とも呼ぶ)を検出すると、回転軸の回転速度を変更し、回転軸の強制振動の振動量を抑制することで、加工精度の悪化を抑制する。 Conventionally, a vibration suppression device for a machine tool provided with a rotating shaft for rotating a tool or a workpiece is known (see, for example, Patent Document 1). When the vibration suppression device of this machine tool detects the forced chatter vibration of the rotating shaft (hereinafter, also referred to as forced vibration), it changes the rotation speed of the rotating shaft and suppresses the vibration amount of the forced vibration of the rotating shaft. Suppresses deterioration of processing accuracy.

特開2012−115963号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-115963

ところで、特許文献1に記載の工作機械のうち、切削装置は、工具を回転させてワークを切削すると、ワークが強制振動する場合がある。以下、ワークを被切削物とも呼ぶ。 By the way, among the machine tools described in Patent Document 1, in the cutting device, when the work is cut by rotating the tool, the work may vibrate forcibly. Hereinafter, the work is also referred to as an object to be cut.

しかしながら、特許文献1には、回転軸の強制振動についての対策が記載されているだけで、被切削物の強制振動について何ら考慮されていない。このため、特許文献1に記載の振動抑制装置は、被切削物の強制振動を抑制できない。被切削物に発生する強制振動は、切削装置を用いて切削加工物を製造する際の生産性が悪化する要因となるため、好ましくない。切削加工物とは、切削装置が被切削物を切削することによって得られるものである。 However, Patent Document 1 only describes countermeasures for forced vibration of the rotating shaft, and does not consider forced vibration of the object to be cut. Therefore, the vibration suppression device described in Patent Document 1 cannot suppress the forced vibration of the work piece. Forced vibration generated in the work piece is not preferable because it causes deterioration of productivity when the work piece is manufactured by using the cutting device. The work piece is obtained by cutting the work piece by a cutting device.

本開示は、被切削物の振動量を抑制しつつ、生産性を向上可能な切削装置を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a cutting apparatus capable of improving productivity while suppressing the amount of vibration of a work piece.

請求項1に記載の発明は、
工具(T)を用いて被切削物(W)を切削する切削装置であって、
工具を回転させる回転軸(10)と、
被切削物および工具の少なくとも一方を移動させる送り機構を有する移動装置(20)と、
回転軸の回転数および送り機構の移動速度を制御する制御部(30)とを備え、
予め算出される被切削物の固有振動数と同じ回転数で回転軸を回転させつつ、所定の基準速度で送り機構を移動させながら被切削物を切削した際の被切削物の表面粗さの大きさを基準粗さとしたとき、
制御部は、被切削物を切削する際に、回転軸を固有振動数と異なる回転数で回転させるとともに、切削後の被切削物の表面粗さの大きさが基準粗さを超えない範囲で、送り機構の移動速度を基準速度より大きくする。
The invention according to claim 1
A cutting device that cuts an object to be cut (W) using a tool (T).
The rotating shaft (10) that rotates the tool and
A moving device (20) having a feed mechanism for moving at least one of a work piece and a tool,
It is equipped with a control unit (30) that controls the rotation speed of the rotating shaft and the moving speed of the feed mechanism.
The surface roughness of the work piece when the work piece is cut while moving the feed mechanism at a predetermined reference speed while rotating the rotation axis at the same rotation speed as the natural frequency of the work piece calculated in advance. When the size is used as the reference roughness,
When cutting a work piece, the control unit rotates the rotation axis at a rotation speed different from the natural frequency, and the surface roughness of the work piece after cutting does not exceed the standard roughness. , Make the moving speed of the feed mechanism larger than the reference speed.

これによれば、被切削物を切削する際に、被切削物の固有振動数と異なる回転数で回転軸を回転させることで、被切削物と工具とが共振することで大きくなる被切削物の強制振動を抑制できる。また、切削後の被切削物の表面粗さの大きさが基準粗さを超えない範囲で送り機構の移動速度を大きくするので、被切削物の表面粗さの大きさを悪化させることなく切削完了までの所要時間を短縮することで、生産性を向上させることができる。 According to this, when cutting an object to be cut, the rotating shaft is rotated at a rotation speed different from the natural frequency of the object to be cut, and the object to be cut and the tool resonate to increase the size of the object to be cut. Forced vibration can be suppressed. In addition, since the moving speed of the feed mechanism is increased within the range where the surface roughness of the work piece after cutting does not exceed the standard roughness, cutting is performed without deteriorating the surface roughness of the work piece. Productivity can be improved by shortening the time required for completion.

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。 The reference reference numerals in parentheses attached to each component or the like indicate an example of the correspondence between the component or the like and the specific component or the like described in the embodiment described later.

一実施形態に係る切削装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the cutting apparatus which concerns on one Embodiment. 被切削物の固有振動数を検出する際の切削装置の動作を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the operation of the cutting apparatus at the time of detecting the natural frequency of the object to be cut. 一実施形態に係る切削加工物を製造する際の工程を示す図である。It is a figure which shows the process at the time of manufacturing the cut work piece which concerns on one Embodiment. 被切削物の振動量と工具の切削抵抗の大きさとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the vibration amount of the object to be cut, and the magnitude of the cutting resistance of a tool. 被切削物の表面粗さと送り機構の移動速度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the surface roughness of the object to be cut, and the moving speed of a feed mechanism. 一実施形態に係る準備工程で実施する工程を示す図である。It is a figure which shows the process to carry out in the preparation process which concerns on one Embodiment. 固有振動数の検出が困難な振動波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the vibration waveform which is difficult to detect a natural frequency. 固有振動数の検出が容易な振動波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the vibration waveform which is easy to detect a natural frequency. 加振工程において、制御部が実行する制御処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the control process which a control part executes in a vibration | vibration process. 固有振動算出部が行った周波数解析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 analysis performed by the natural vibration calculation unit. 基準粗さ検出工程において、制御部が実行する制御処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the control process which a control part executes in a reference roughness detection process. 一自由度減衰系の強制振動モデルの一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the forced vibration model of a one-degree-of-freedom damping system. 強制振動モデルの共振曲線の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the resonance curve of a forced vibration model. 切削工程において、制御部が実行する制御処理の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the control process which a control part executes in a cutting process. 一実施形態に係る切削装置を用いて被切削物を切削した際の表面粗さを説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the surface roughness at the time of cutting a work piece by using the cutting apparatus which concerns on one Embodiment.

本開示の一実施形態について図1〜図15に基づいて説明する。本実施形態において、切削加工物は、マシニングセンタである切削装置1に予め記憶されたプログラムにしたがって、切削装置1が工具Tを用いて被切削物Wを切削することで得ることができる。図1に示すように、切削装置1は、被切削物Wを設置するステージ2と、工具Tが取り付けられる回転軸10と、回転軸10を回転させる主軸頭11と、回転軸10を移動させる送り機構21を有する移動装置20とを有する。また、切削装置1は、被切削物Wの振動を検出する振動検出部40と、振動検出部40が検出した検出値に基づいて被切削物Wの固有振動数ω1を算出する固有振動算出部50と、回転軸10に取り付けられた工具Tを交換する図示しない工具交換装置とを備える。切削装置1は、切削装置1を構成する各種機器を制御する制御部30を有し、制御部30によって当該各種機器の作動が制御される。 An embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 to 15. In the present embodiment, the work piece can be obtained by cutting the work piece W with the tool T by the cutting machine 1 according to a program stored in advance in the cutting device 1 which is a machining center. As shown in FIG. 1, the cutting device 1 moves a stage 2 on which an object W to be cut is installed, a rotating shaft 10 to which a tool T is attached, a spindle head 11 for rotating the rotating shaft 10, and a rotating shaft 10. It has a moving device 20 having a feeding mechanism 21. Further, the cutting device 1 has a vibration detection unit 40 that detects the vibration of the work piece W and a natural vibration calculation unit that calculates the natural frequency ω1 of the work piece W based on the detection value detected by the vibration detection unit 40. 50 and a tool changing device (not shown) for replacing the tool T attached to the rotating shaft 10 are provided. The cutting device 1 has a control unit 30 that controls various devices constituting the cutting device 1, and the control unit 30 controls the operation of the various devices.

ステージ2は、被切削物Wがステージ2の鉛直方向の上側に設置される被切削物Wの設置台である。ステージ2は、切削装置1の土台を形成するベース部3に移動不能に設けられている。また、ステージ2は、設置された被切削物Wの設置位置を固定する図示しない固定治具を有し、設置された被切削物Wが切削される際に、被切削物Wの設置位置を固定する。 The stage 2 is an installation table for the work piece W on which the work piece W is installed on the upper side of the stage 2 in the vertical direction. The stage 2 is immovably provided on the base portion 3 forming the base of the cutting device 1. Further, the stage 2 has a fixing jig (not shown) for fixing the installation position of the installed object W, and when the installed object W is cut, the installation position of the object W is set. Fix it.

本実施形態において、被切削物Wは、アルミダイカストで構成されており、図2に示すように、長方形の板状の部材で構成されている。被切削物Wは、鉛直方向の上側に被切削面W1を有している。当該被切削面W1は、被切削物Wにおける切削対象となる部位である。また、被切削物Wには、それぞれの大きさや形状が異なる開口部W2が板厚方向に貫通して設けられている。ステージ2に設置された被切削物Wの鉛直方向の上側には、主軸頭11および回転軸10が配置されている。 In the present embodiment, the object W to be cut is made of die-cast aluminum, and as shown in FIG. 2, it is made of a rectangular plate-shaped member. The object to be cut W has a surface to be cut W1 on the upper side in the vertical direction. The surface to be cut W1 is a portion of the object to be cut W to be cut. Further, the workpiece W is provided with openings W2 having different sizes and shapes penetrating in the plate thickness direction. The spindle head 11 and the rotating shaft 10 are arranged on the upper side of the work piece W installed on the stage 2 in the vertical direction.

主軸頭11は、回転軸10を回転させる駆動装置である。主軸頭11は、回転軸10を回転可能に支持しており、内部に有するモータの回転によって、回転軸10を回転させる。主軸頭11は、制御部30に接続されており、制御部30から送信される回転軸10の回転数の情報に基づいてモータの回転数を制御することで、回転軸10を制御部30から送信される回転数に近づくように回転させる。また、主軸頭11には、振動検出部40が取り付けられている。 The spindle head 11 is a driving device that rotates the rotating shaft 10. The spindle head 11 rotatably supports the rotating shaft 10, and the rotating shaft 10 is rotated by the rotation of the motor contained therein. The spindle head 11 is connected to the control unit 30, and the rotation shaft 10 is controlled from the control unit 30 by controlling the rotation speed of the motor based on the rotation speed information of the rotation shaft 10 transmitted from the control unit 30. Rotate so as to approach the transmitted rotation speed. Further, a vibration detection unit 40 is attached to the spindle head 11.

主軸頭11は、送り機構21に接続されており、送り機構21の移動に伴って、回転軸10および振動検出部40と一体に移動可能に構成されている。 The spindle head 11 is connected to the feed mechanism 21, and is configured to be movable integrally with the rotation shaft 10 and the vibration detection unit 40 as the feed mechanism 21 moves.

回転軸10は、主軸頭11によって回転させられることで、回転軸10に取り付けられた工具Tに旋回運動を与える回転部材である。回転軸10は、工具Tを把持する図示しない把持部を有し、取り付けられる工具Tが脱着可能に構成されている。回転軸10は、工具Tが取り付けられ、工具Tと一体に回転する。本実施形態において、回転軸10には、工具Tとして、超硬合金で形成され外周部に刃Tbを有するフェイスミルT1が取り付けられる。回転軸10に取り付けるフェイスミルT1は、図示しない工具交換装置によって、交換可能である。 The rotating shaft 10 is a rotating member that gives a turning motion to the tool T attached to the rotating shaft 10 by being rotated by the spindle head 11. The rotary shaft 10 has a grip portion (not shown) that grips the tool T, and the attached tool T is detachable. A tool T is attached to the rotating shaft 10, and the rotating shaft 10 rotates integrally with the tool T. In the present embodiment, a face mill T1 formed of cemented carbide and having a blade Tb on the outer peripheral portion is attached to the rotating shaft 10 as a tool T. The face mill T1 attached to the rotating shaft 10 can be replaced by a tool changing device (not shown).

工具交換装置は、複数の図示しない切削用工具を収容しており、回転軸10に取り付けられた工具Tと収容する切削用工具とを交換する装置である。工具交換装置は、切削装置1が行うそれぞれの加工に必要な切削用工具を収容している。また、工具交換装置は、制御部30に接続されており、制御部30から送信される信号に基づいて、回転軸10に取り付けられた工具Tを収容している切削用工具に交換する。 The tool changing device accommodates a plurality of cutting tools (not shown), and is a device for exchanging the tool T attached to the rotating shaft 10 with the accommodating cutting tool. The tool changer accommodates cutting tools required for each machining performed by the cutting device 1. Further, the tool changing device is connected to the control unit 30, and based on the signal transmitted from the control unit 30, the tool changing device is replaced with a cutting tool accommodating the tool T attached to the rotating shaft 10.

移動装置20は、送り機構21を移動させて、送り機構21に接続された主軸頭11を水平方向および鉛直方向に移動させるものである。移動装置20は、送り機構21を移動させて、回転軸10に取り付けられた工具Tとステージ2に固定された被切削物Wとの相対位置を変更させる。 The moving device 20 moves the feeding mechanism 21 to move the spindle head 11 connected to the feeding mechanism 21 in the horizontal direction and the vertical direction. The moving device 20 moves the feed mechanism 21 to change the relative position between the tool T attached to the rotating shaft 10 and the object W fixed to the stage 2.

送り機構21は、主軸頭11とともに水平方向および鉛直方向に移動する図示しない可動部を含んで構成されている。移動装置20は、可動部を駆動するためのモータを有し、モータを回転させることで、送り機構21を水平方向および鉛直方向に移動させる。 The feed mechanism 21 includes a movable portion (not shown) that moves in the horizontal direction and the vertical direction together with the spindle head 11. The moving device 20 has a motor for driving the movable portion, and by rotating the motor, the feed mechanism 21 is moved in the horizontal direction and the vertical direction.

移動装置20は、制御部30に接続されており、制御部30から送信される送り機構21の軌道の情報に基づいてモータの回転位置を制御することで、制御部30から送信された軌道の情報にしたがって送り機構21を移動させる。また、移動装置20は、制御部30から送信される送り機構21の移動速度の情報に基づいてモータの回転速度を制御することで、送り機構21を制御部30から送信される移動速度に近づくように移動させる。ここで、送り機構21の移動速度は、可動部の単位時間当たりの水平方向の移動距離である。 The moving device 20 is connected to the control unit 30, and controls the rotation position of the motor based on the trajectory information of the feed mechanism 21 transmitted from the control unit 30, so that the trajectory of the trajectory transmitted from the control unit 30 is controlled. The feed mechanism 21 is moved according to the information. Further, the moving device 20 controls the rotation speed of the motor based on the information on the moving speed of the feeding mechanism 21 transmitted from the control unit 30, so that the feeding mechanism 21 approaches the moving speed transmitted from the control unit 30. Move it like this. Here, the moving speed of the feed mechanism 21 is the moving distance of the movable portion in the horizontal direction per unit time.

移動装置20は、モータの回転位置を検出する図示しない位置センサが設けられている。位置センサは、モータの回転位置を検出することで送り機構21の位置を検出し、検出した送り機構21の位置情報を制御部30に送信する。 The moving device 20 is provided with a position sensor (not shown) that detects the rotational position of the motor. The position sensor detects the position of the feed mechanism 21 by detecting the rotational position of the motor, and transmits the detected position information of the feed mechanism 21 to the control unit 30.

振動検出部40は、被切削物Wの振動を被切削物Wに非接触で検出する振動センサである。振動検出部40は、主軸頭11からフェイスミルT1の先端に向かって延伸して形成されたセンサ支持部41を介して主軸頭11に取り付けられている。本実施形態の振動検出部40は、被切削物Wが切削される際に発生する音波を音圧信号として検出する音波検出マイクで構成されている。振動検出部40は、検出する音圧信号の大きさおよび周波数の情報を被切削物Wの振動の情報として固有振動算出部50に送信する。 The vibration detection unit 40 is a vibration sensor that detects the vibration of the work piece W in a non-contact manner with the work piece W. The vibration detection unit 40 is attached to the spindle head 11 via a sensor support portion 41 formed by extending from the spindle head 11 toward the tip of the face mill T1. The vibration detection unit 40 of the present embodiment is composed of a sound wave detection microphone that detects a sound wave generated when the object W to be cut is cut as a sound pressure signal. The vibration detection unit 40 transmits information on the magnitude and frequency of the sound pressure signal to be detected to the natural vibration calculation unit 50 as information on the vibration of the object W to be cut.

固有振動算出部50は、振動検出部40が検出する振動の情報に基づいて被切削物Wの固有振動数ω1を算出する演算部である。固有振動算出部50は、振動検出部40が検出する被切削物Wの振動の情報に対して周波数解析を行うことで、被切削物Wの固有振動数ω1を算出する。固有振動算出部50は、被切削物Wの振動周波数に対して高速フーリエ変換を行うことで周波数分解を行い、周波数毎の振動量を算出する。また、固有振動算出部50は、算出した被切削物Wの周波数毎の振動量の情報から、振動量が他の周波数の振動量に比較して突出する周波数を被切削物Wの固有振動数ω1として算出する。固有振動算出部50は、制御部30に接続されており、算出した固有振動数ω1の情報を制御部30に送信する。固有振動算出部50が固有振動数ω1を算出する際の切削装置1の動作の詳細については、後述する。 The natural vibration calculation unit 50 is a calculation unit that calculates the natural frequency ω1 of the work piece W based on the vibration information detected by the vibration detection unit 40. The natural vibration calculation unit 50 calculates the natural frequency ω1 of the work piece W by performing frequency analysis on the vibration information of the work piece W detected by the vibration detection unit 40. The natural vibration calculation unit 50 performs frequency decomposition by performing a fast Fourier transform on the vibration frequency of the object W to be cut, and calculates the vibration amount for each frequency. Further, the natural vibration calculation unit 50 sets the frequency at which the vibration amount protrudes as compared with the vibration amount of another frequency from the calculated vibration amount information for each frequency of the work piece W, which is the natural frequency of the work piece W. Calculated as ω1. The natural vibration calculation unit 50 is connected to the control unit 30 and transmits the calculated information on the natural frequency ω1 to the control unit 30. The details of the operation of the cutting device 1 when the natural vibration calculation unit 50 calculates the natural frequency ω1 will be described later.

制御部30は、プロセッサおよびメモリ等を含むマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されており、切削装置1を構成する各種機器の作動を制御する制御装置である。制御部30は、切削装置1を構成する各種機器の動作が予めプログラムされており、プログラムに基づいて各種演算、処理を行う。 The control unit 30 is composed of a microcomputer including a processor, a memory, and the like and peripheral circuits thereof, and is a control device that controls the operation of various devices constituting the cutting device 1. The control unit 30 is pre-programmed with the operations of various devices constituting the cutting device 1, and performs various calculations and processes based on the programs.

制御部30は、各種機器を動作させるために必要なパラメータの情報、切削装置1の動作開始信号、動作終了信号などを作業者が制御部30に入力するための図示しない入力部を有する。また、制御部30は、入力部の操作によって入力されるパラメータの情報、位置センサから送信される送り機構21の位置情報、固有振動算出部50から送信される固有振動数ω1の情報等をメモリに記憶する。また、制御部30は、後述する準備工程で算出される回転軸10の回転数の情報および送り機構21の移動速度の情報をメモリに記憶する。 The control unit 30 has an input unit (not shown) for an operator to input parameter information necessary for operating various devices, an operation start signal of the cutting device 1, an operation end signal, and the like to the control unit 30. Further, the control unit 30 stores the parameter information input by the operation of the input unit, the position information of the feed mechanism 21 transmitted from the position sensor, the information of the natural frequency ω1 transmitted from the natural vibration calculation unit 50, and the like. Remember in. Further, the control unit 30 stores the information on the rotation speed of the rotation shaft 10 and the information on the movement speed of the feed mechanism 21 calculated in the preparation step described later in the memory.

続いて、切削加工物の製造方法の概略について、図3を参照して説明する。図3に示すように、切削加工物の製造方法は、被切削物Wを切削する前の準備工程と、被切削物Wを切削する切削工程とを含む。準備工程において、切削工程における回転軸10の目標の回転数である目標回転数nおよび切削工程における送り機構21の目標の移動速度である目標速度Vf1を設定し、切削工程において、切削装置1が被切削物Wを切削することで切削加工物を製造する。 Subsequently, an outline of a method for manufacturing a machined product will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the method for manufacturing a work piece includes a preparatory step before cutting the work piece W and a cutting step for cutting the work piece W. In the preparatory step, the target rotation speed n, which is the target rotation speed of the rotary shaft 10 in the cutting process, and the target speed Vf1, which is the target moving speed of the feed mechanism 21 in the cutting process, are set. A work piece is manufactured by cutting the work piece W.

ところで、切削装置1が被切削物Wを切削する際、回転軸10の回転に伴って回転するフェイスミルT1の刃Tbと被切削面W1とが繰り返し衝突すると、被切削物WとフェイスミルT1との間に強制振動が発生する。強制振動とは、強制的な振動源に起因する力外乱や変位外乱によって発生する振動である。本実施形態において、回転した状態で繰り返し被切削面W1に衝突するフェイスミルT1が振動源となり、被切削物WとフェイスミルT1との間に強制振動が発生する。 By the way, when the cutting device 1 cuts the work piece W, if the blade Tb of the face mill T1 that rotates with the rotation of the rotating shaft 10 and the work surface W1 repeatedly collide with each other, the work piece W and the face mill T1 Forced vibration occurs between and. Forced vibration is vibration generated by force disturbance or displacement disturbance caused by a forced vibration source. In the present embodiment, the face mill T1 that repeatedly collides with the machined surface W1 in a rotated state serves as a vibration source, and forced vibration is generated between the machined object W and the face mill T1.

本実施形態の被切削物Wは、アルミダイカストで構成され、超硬合金で形成されたフェイスミルT1や回転軸10に比較して剛性が低い。このため、被切削物Wは、フェイスミルT1を用いて切削加工される際に、フェイスミルT1や回転軸10に比較して強制振動が発生し易い。被切削物Wに発生する強制振動は、被切削物Wを切削する際のフェイスミルT1にかかる切削抵抗を大きくし、フェイスミルT1の摩耗の拡大や破損の発生の要因となる。また、被切削物Wに発生する強制振動は、被切削物Wを切削した後の被切削物Wの表面粗さの大きさを大きくさせる要因となる。なお、本実施形態の説明における表面粗さの大きさは、被切削面W1の断面の輪郭曲線における所定の基準長さにおいて、輪郭曲線の山高さの最大値と輪郭曲線の谷深さの最大値との和によって求められる最大高さを用いる。 The workpiece W of the present embodiment is made of die-cast aluminum and has lower rigidity than the face mill T1 and the rotating shaft 10 made of cemented carbide. Therefore, when the object W to be cut is machined using the face mill T1, forced vibration is more likely to occur as compared with the face mill T1 and the rotating shaft 10. The forced vibration generated in the object W to be cut increases the cutting resistance applied to the face mill T1 when cutting the object W to be cut, and causes an increase in wear and breakage of the face mill T1. Further, the forced vibration generated in the work piece W becomes a factor that increases the size of the surface roughness of the work piece W after cutting the work piece W. The magnitude of the surface roughness in the description of the present embodiment is the maximum value of the peak height of the contour curve and the maximum valley depth of the contour curve at a predetermined reference length in the contour curve of the cross section of the surface to be cut W1. Use the maximum height obtained by the sum of the values.

被切削物Wに発生する強制振動は、振動量が大きいほど、フェイスミルT1にかかる切削抵抗が増加し、且つ、表面粗さの大きさが大きくなる。また、被切削物Wが強制振動する際に、回転軸10の回転数と固有振動数ω1とが重なり、被切削物WとフェイスミルT1とが共振すると、共振しない場合に比較して振動量が大きくなる。 As for the forced vibration generated in the object W to be cut, the larger the vibration amount, the larger the cutting resistance applied to the face mill T1 and the larger the surface roughness. Further, when the object W to be machined vibrates forcibly, the rotation speed of the rotating shaft 10 and the natural frequency ω1 overlap, and when the object W to be machined and the face mill T1 resonate, the vibration amount is compared with the case where the object W does not resonate. Becomes larger.

被切削物Wが強制振動する際の被切削物Wの振動量とフェイスミルT1にかかる切削抵抗の大きさとの関係について、図4を参照して説明する。図4に示すように、フェイスミルT1にかかる切削抵抗の大きさは、被切削物Wが強制振動する際の被切削物Wの振動量が大きくなるにしたがい大きくなり易い。被切削物Wの振動量を抑制し、フェイスミルT1の摩耗の拡大や破損の発生を抑制するため、目標回転数nは、固有振動数ω1と異なる回転数に設定される。目標回転数nの詳細については、後述する。 The relationship between the amount of vibration of the work piece W when the work piece W is forcibly vibrated and the magnitude of the cutting resistance applied to the face mill T1 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the magnitude of the cutting resistance applied to the face mill T1 tends to increase as the amount of vibration of the work piece W increases when the work piece W vibrates forcibly. The target rotation speed n is set to a rotation speed different from the natural frequency ω1 in order to suppress the vibration amount of the work piece W and suppress the expansion of wear and the occurrence of breakage of the face mill T1. The details of the target rotation speed n will be described later.

続いて、被切削物Wを切削した後の表面粗さの大きさと送り機構21の移動速度の大きさとの関係について、図5を参照して説明する。図5は、被切削物Wを切削した後の被切削物Wの表面粗さの大きさの測定結果を示す図であって、被切削物Wの切削するための各種パラメータのうち、送り機構21の移動速度のみを変化させた場合の測定結果の変化を示す。 Subsequently, the relationship between the magnitude of the surface roughness after cutting the object W to be cut and the magnitude of the moving speed of the feed mechanism 21 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing the measurement result of the surface roughness of the work piece W after cutting the work piece W, and is a feed mechanism among various parameters for cutting the work piece W. The change of the measurement result when only the moving speed of 21 is changed is shown.

図5における黒丸は、送り機構21を異なる移動速度で移動させて被切削物Wを切削した場合において、被切削物Wの理論表面粗さの大きさを示す。ここで、理論表面粗さの大きさは、被切削物Wを切削する際に工具Tおよび被切削物Wのいずれもが振動しないと仮定した場合の表面粗さの大きさであって、刃Tbの一刃当たりの送り速度および刃Tbの刃先の半径によって定まる理論値である。 The black circles in FIG. 5 indicate the magnitude of the theoretical surface roughness of the work piece W when the work piece W is cut by moving the feed mechanism 21 at different moving speeds. Here, the size of the theoretical surface roughness is the size of the surface roughness when it is assumed that neither the tool T nor the work piece W vibrates when the work piece W is cut, and the blade It is a theoretical value determined by the feed rate per blade of Tb and the radius of the cutting edge of the blade Tb.

また、図5における白丸は、送り機構21を異なる移動速度で移動させて被切削物Wを切削した場合において、被切削物Wの表面粗さの大きさを示す。また、図5に示すそれぞれの移動速度において、黒丸で示す表面粗さの大きさと白丸で示す表面粗さの大きさとの差分が、被切削物Wを切削する際に発生する被切削物Wの振動に起因して増大する表面粗さの大きさを示す。被切削物Wの振動に起因して増大する表面粗さの大きさは、送り機構21の移動速度、回転軸10の回転数、被切削物Wおよび工具Tの剛性等、様々な要因によって変動する値である。被切削物Wを切削した際の表面粗さの大きさは、理論表面粗さの大きさと、被切削物Wの振動に起因して増大する表面粗さの大きさとの合計になる。 Further, the white circles in FIG. 5 indicate the magnitude of the surface roughness of the work piece W when the work piece W is cut by moving the feed mechanism 21 at different moving speeds. Further, at each movement speed shown in FIG. 5, the difference between the size of the surface roughness indicated by the black circle and the size of the surface roughness indicated by the white circle is the difference between the size of the surface roughness indicated by the white circle and the size of the surface roughness generated when the work piece W is cut. Indicates the magnitude of surface roughness that increases due to vibration. The magnitude of the surface roughness that increases due to the vibration of the work piece W varies depending on various factors such as the moving speed of the feed mechanism 21, the rotation speed of the rotating shaft 10, the rigidity of the work piece W and the tool T, and the like. It is a value to be used. The size of the surface roughness when the work piece W is cut is the sum of the size of the theoretical surface roughness and the size of the surface roughness that increases due to the vibration of the work piece W.

図5に示すように、理論表面粗さの大きさおよび被切削物Wの振動に起因して増大する表面粗さの大きさのそれぞれは、被切削物Wを切削する際の送り機構21の移動速度が大きいほど大きくなる。このため、目標速度Vf1が大きくなるにしたがい、被切削物Wは、加工精度が悪化する。目標速度Vf1の詳細については、後述する。 As shown in FIG. 5, the magnitude of the theoretical surface roughness and the magnitude of the surface roughness that increases due to the vibration of the work piece W are each determined by the feed mechanism 21 when cutting the work piece W. The higher the movement speed, the larger the movement speed. Therefore, as the target speed Vf1 increases, the machining accuracy of the workpiece W deteriorates. The details of the target speed Vf1 will be described later.

続いて、切削加工物の製造方法の詳細について、図6等を参照しつつ説明する。図6に示すように、準備工程は、被切削物Wを加振するとともに、加振された被切削物Wの振動を検出する加振工程と、加振工程で検出した振動の検出値に基づいて固有振動数ω1を算出する固有振動算出工程とを有する。また、準備工程は、切削工程における目標の表面粗さを設定するための基準となる表面粗さの大きさを検出する基準粗さ検出工程を有する。 Subsequently, the details of the manufacturing method of the machined product will be described with reference to FIG. 6 and the like. As shown in FIG. 6, in the preparatory step, the work piece W is vibrated, and the vibration step of detecting the vibration of the vibrated work piece W and the detection value of the vibration detected in the vibration step are used. It has a natural vibration calculation step of calculating the natural frequency ω1 based on the natural vibration. Further, the preparatory step includes a reference roughness detecting step for detecting the magnitude of the surface roughness which is a reference for setting the target surface roughness in the cutting step.

準備工程において、最初に、加振工程を実施する。加振工程は、被切削物WとフェイスミルT1とを衝突させ、被切削物WとフェイスミルT1とが衝突した際の衝撃によって被切削物Wを加振し、加振された被切削物Wの振動を振動検出部40が検出する工程である。 In the preparatory step, the vibration step is first carried out. In the vibration step, the work piece W and the face mill T1 collide with each other, and the work piece W is vibrated by the impact when the work piece W and the face mill T1 collide with each other, and the vibrated work piece is vibrated. This is a step in which the vibration detection unit 40 detects the vibration of W.

加振工程において、最初に、作業者が被切削物Wをステージ2に設置する。被切削物Wは、切削される際に設置された位置が変更されないように、ステージ2の固定治具を用いて、所定の設置位置に固定される。続いて、切削装置1は、予め制御部30に定められる各種パラメータの情報に基づいて回転軸10を回転させつつ送り機構21を移動させて、被切削物Wに回転状態のフェイスミルT1を衝突させる。また、振動検出部40は、送り機構21の移動に伴って、主軸頭11と一体に移動しつつ、フェイスミルT1と被切削面W1とが衝突する際の被切削物Wの振動を検出する。また、振動検出部40は、検出する被切削物Wの振動の情報を固有振動算出部50に送信する。 In the vibration step, the operator first installs the workpiece W on the stage 2. The object W to be cut is fixed at a predetermined installation position by using a fixing jig of the stage 2 so that the installed position is not changed at the time of cutting. Subsequently, the cutting device 1 moves the feed mechanism 21 while rotating the rotating shaft 10 based on the information of various parameters determined in advance in the control unit 30, and collides the rotating face mill T1 with the object W to be cut. Let me. Further, the vibration detection unit 40 detects the vibration of the object to be cut W when the face mill T1 and the surface to be cut W1 collide with each other while moving integrally with the spindle head 11 as the feed mechanism 21 moves. .. Further, the vibration detection unit 40 transmits the vibration information of the object W to be detected to the natural vibration calculation unit 50.

加振工程時における切削装置1の動作は、制御部30によって制御される。制御部30のメモリには、予め、加振工程を実施するためのパラメータとして、回転軸10の回転数の情報、送り機構21の移動速度の情報、送り機構21の軌道の情報が設定される。制御部30に設定されるそれぞれのパラメータは、例えば、作業者の操作が入力部に入力することで設定される。制御部30は、加振工程におけるそれぞれのパラメータが規定された制御マップをメモリに記憶する。 The operation of the cutting device 1 during the vibration step is controlled by the control unit 30. In the memory of the control unit 30, information on the rotation speed of the rotating shaft 10, information on the moving speed of the feed mechanism 21, and information on the trajectory of the feed mechanism 21 are set in advance as parameters for executing the vibration step. .. Each parameter set in the control unit 30 is set, for example, by inputting an operator's operation into the input unit. The control unit 30 stores in the memory a control map in which each parameter in the vibration step is defined.

ここで、加振工程において刃Tbと被切削面W1との衝突間隔を大きくするため、制御部30には、加振工程における回転軸10の回転数が切削工程における回転軸10の回転数より小さく設定される。 Here, in order to increase the collision interval between the blade Tb and the surface to be cut W1 in the vibration step, the number of rotations of the rotary shaft 10 in the vibration step is higher than the number of rotations of the rotary shaft 10 in the cutting process in the control unit 30. Set small.

仮に、加振工程における回転軸10の回転数が切削工程における回転軸10の回転数より大きい場合、刃Tbと被切削面W1との衝突間隔が小さくなり易い。刃Tbと被切削面W1との衝突間隔が小さいほど、刃Tbと被切削面W1との衝突によって繰り返し加振される被切削物Wの振動の周期が小さくなる。また、被切削物Wの振動の周期が小さいほど、刃Tbと被切削物Wとが衝突してから、次に刃Tbと被切削物Wとが衝突するまでの時間を充分に確保することが難しくなる。 If the rotation speed of the rotating shaft 10 in the vibration step is larger than the rotation speed of the rotating shaft 10 in the cutting process, the collision interval between the blade Tb and the surface to be cut W1 tends to be small. The smaller the collision interval between the blade Tb and the surface to be cut W1, the smaller the period of vibration of the object to be cut W, which is repeatedly vibrated by the collision between the blade Tb and the surface to be cut W1. Further, the smaller the vibration cycle of the work piece W, the sufficient time is secured from the collision between the blade Tb and the work piece W until the next collision between the blade Tb and the work piece W. Becomes difficult.

刃Tbと被切削物Wとが衝突するまでの時間を充分に確保できない場合、図7に示すように、被切削物Wの振動毎の振動を示す振幅を充分に減衰させることができない。その結果、繰り返し発生する振動それぞれの開始タイミングおよび終了タイミングの検出が難しくなるため、後述する固有振動算出工程において、固有振動数ω1の算出が難しい。 When the time until the blade Tb and the object W to collide cannot be sufficiently secured, as shown in FIG. 7, the amplitude indicating the vibration of each vibration of the object W cannot be sufficiently attenuated. As a result, it becomes difficult to detect the start timing and the end timing of each of the repeatedly generated vibrations, so that it is difficult to calculate the natural frequency ω1 in the natural vibration calculation step described later.

これに対して、加振工程における回転軸10の回転数が切削工程における回転軸10の回転数より小さい場合、刃Tbと被切削面W1との衝突間隔が大きくなり易い。また、刃Tbと被切削面W1との衝突間隔が大きいほど、刃Tbと被切削面W1との衝突によって繰り返し加振される被切削物Wの振動の周期を大きくできる。これにより、刃Tbと被切削物Wとが衝突してから、次に刃Tbと被切削物Wとが衝突するまでの時間を充分に確保することができる。 On the other hand, when the rotation speed of the rotating shaft 10 in the vibration step is smaller than the rotation speed of the rotating shaft 10 in the cutting process, the collision interval between the blade Tb and the surface to be cut W1 tends to be large. Further, the larger the collision interval between the blade Tb and the surface to be cut W1, the larger the period of vibration of the object to be cut W, which is repeatedly vibrated by the collision between the blade Tb and the surface to be cut W1. As a result, it is possible to secure a sufficient time from the collision between the blade Tb and the work piece W until the next collision between the blade Tb and the work piece W.

なお、本実施形態では、加振工程において回転軸10に取り付けられるフェイスミルT1は、切削工程において回転軸10に取り付けられるフェイスミルT1と同じフェイスミルT1を用いることで、加振工程と切削工程とのそれぞれに用いられる工具Tを合わせる。 In the present embodiment, the face mill T1 attached to the rotary shaft 10 in the vibration step uses the same face mill T1 as the face mill T1 attached to the rotary shaft 10 in the cutting step, thereby performing the vibration step and the cutting step. Match the tools T used for each of.

この場合、図8に示すように、被切削物Wが繰り返し加振される際に、被切削物Wの振動毎の振動を示す振幅を充分に減衰させることができるので、繰り返し発生する振動それぞれの開始タイミングおよび終了タイミングが検出し易くなる。したがって、後述する固有振動算出工程において、固有振動数ω1を安定して算出できる。 In this case, as shown in FIG. 8, when the work piece W is repeatedly vibrated, the amplitude indicating the vibration of each vibration of the work piece W can be sufficiently attenuated, so that each of the repeatedly generated vibrations can be sufficiently damped. The start timing and end timing of are easily detected. Therefore, the natural frequency ω1 can be stably calculated in the natural vibration calculation step described later.

また、制御部30には、加振工程における送り機構21の軌道の情報が、切削工程における軌道の少なくとも一部を通過するように設定される。本実施形態において、加振工程における送り機構21の軌道は、切削工程における送り機構21の軌道と同じ軌道であって、被切削面W1に沿ってフェイスミルT1が移動するように定められている。また、加振工程における送り機構21の軌道は、送り機構21が軌道に沿ってフェイスミルT1を移動させる際に、刃Tbが被切削面W1に当接するように定められている。 Further, the control unit 30 is set so that the information on the trajectory of the feed mechanism 21 in the vibration step passes through at least a part of the trajectory in the cutting process. In the present embodiment, the trajectory of the feed mechanism 21 in the vibration step is the same trajectory as the trajectory of the feed mechanism 21 in the cutting process, and the face mill T1 is defined to move along the machined surface W1. .. Further, the trajectory of the feed mechanism 21 in the vibration step is defined so that the blade Tb comes into contact with the surface to be cut W1 when the feed mechanism 21 moves the face mill T1 along the trajectory.

また、制御部30には、加振工程における送り機構21の移動速度が、被切削面W1と刃Tbとが複数の箇所で衝突するように定められている。振動検出部40は、被切削面W1と刃Tbとが衝突する複数の箇所で被切削物Wの振動を検出し、検出した複数の箇所での被切削物Wのそれぞれの振動の情報を固有振動算出部50に送信する。 Further, the control unit 30 is set so that the moving speed of the feed mechanism 21 in the vibration step is such that the surface to be cut W1 and the blade Tb collide with each other at a plurality of points. The vibration detection unit 40 detects the vibration of the work piece W at a plurality of places where the surface W1 to be cut and the blade Tb collide, and uniquely provides information on the vibration of the work piece W at the detected plurality of places. It is transmitted to the vibration calculation unit 50.

続いて、加振工程において制御部30が実行する制御処理の一例を図9に示すフローチャートを参照して説明する。図9に示す制御処理は、制御部30に加振工程の開始信号が入力されると実行される。 Subsequently, an example of the control process executed by the control unit 30 in the vibration excitation step will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The control process shown in FIG. 9 is executed when the start signal of the vibration step is input to the control unit 30.

制御部30は、加振工程の開始信号が入力されると、ステップS10において、制御部30のメモリに記憶されている制御マップを参照し、制御マップに規定された加振工程におけるそれぞれのパラメータの情報を取得する。 When the start signal of the vibration process is input, the control unit 30 refers to the control map stored in the memory of the control unit 30 in step S10, and each parameter in the vibration process defined in the control map. Get information about.

続いて、ステップS11において、制御部30は、加振工程における回転軸10の回転数の情報にしたがって回転軸10を回転させることで、フェイスミルT1を回転させる。そして、ステップS12において、制御部30は、加振工程における送り機構21の移動速度の情報および切削工程における軌道の情報にしたがって送り機構21を移動させることで、フェイスミルT1を被切削面W1に沿って移動させる。 Subsequently, in step S11, the control unit 30 rotates the face mill T1 by rotating the rotation shaft 10 according to the information on the rotation speed of the rotation shaft 10 in the vibration step. Then, in step S12, the control unit 30 moves the feed mechanism 21 according to the information on the moving speed of the feed mechanism 21 in the vibration step and the information on the trajectory in the cutting step, thereby moving the face mill T1 to the surface to be cut W1. Move along.

これにより、切削装置1は、回転状態のフェイスミルT1と被切削面W1における互いに異なる複数の箇所とを衝突させて被切削物Wを繰り返し加振させる。被切削物Wは、被切削面W1に刃Tbが繰り返し衝突すると、被切削面W1が切削されるとともに、被切削面W1に刃Tbが衝突する際の衝撃によって強制振動する。 As a result, the cutting device 1 repeatedly vibrates the object to be cut W by colliding the rotating face mill T1 with a plurality of different points on the surface to be cut W1. When the blade Tb repeatedly collides with the surface to be cut W1, the object to be cut W is cut by the surface W1 to be cut and is forcibly vibrated by the impact when the blade Tb collides with the surface W1 to be cut.

図6に戻って、加振工程の次に固有振動算出工程を実施する。固有振動算出工程は、加振工程で検出した被切削物Wの振動の検出値に基づいて、固有振動数ω1を算出する工程である。 Returning to FIG. 6, the natural vibration calculation step is performed after the vibration step. The natural vibration calculation step is a step of calculating the natural frequency ω1 based on the detected value of the vibration of the work piece W detected in the vibration step.

固有振動算出部50は、振動検出部40から送信される被切削面W1における複数の箇所のそれぞれの振動の情報に対して周波数解析を行う。図10において、振動検出部40が検出した所定の箇所での振動に対して、固有振動算出部50が行った周波数解析の結果の一例を示す。図10は、当該所定の箇所において被切削物Wの振動量の成分毎の周波数スペクトルを示す。図10に示す周波数スペクトルでは、振動成分を有する周波数領域において、周囲の周波数の振動量に比較して、振動量が突出して大きくなる周波数が複数存在する。 The natural vibration calculation unit 50 performs frequency analysis on the vibration information of each of the plurality of locations on the machined surface W1 transmitted from the vibration detection unit 40. FIG. 10 shows an example of the result of frequency analysis performed by the natural vibration calculation unit 50 for the vibration at a predetermined location detected by the vibration detection unit 40. FIG. 10 shows a frequency spectrum for each component of the vibration amount of the work piece W at the predetermined location. In the frequency spectrum shown in FIG. 10, in the frequency region having a vibration component, there are a plurality of frequencies in which the vibration amount is prominently large as compared with the vibration amount of the surrounding frequency.

具体的に、周囲の周波数の振動量に比較して振動量が突出して大きくなる周波数の値として、周波数ν1、ν2、ν3、ν4、ν5が存在する。固有振動算出部50は、周波数ν1〜ν5のそれぞれを所定の箇所における固有振動数ω1として算出する。また、固有振動算出部50は、算出した固有振動数ω1の情報を制御部30に送信する。制御部30は、固有振動算出部50から固有振動数ω1の情報を取得する際に、振動検出部40が被切削物Wの振動を検出した際の送り機構21の位置情報を位置センサから取得する。 Specifically, there are frequencies ν1, ν2, ν3, ν4, and ν5 as frequency values in which the vibration amount is prominently larger than the vibration amount of the surrounding frequency. The natural vibration calculation unit 50 calculates each of the frequencies ν1 to ν5 as the natural frequency ω1 at a predetermined position. Further, the natural vibration calculation unit 50 transmits the calculated information on the natural frequency ω1 to the control unit 30. When the control unit 30 acquires the information of the natural frequency ω1 from the natural vibration calculation unit 50, the control unit 30 acquires the position information of the feed mechanism 21 when the vibration detection unit 40 detects the vibration of the work piece W from the position sensor. do.

制御部30は、固有振動算出部50から送信される固有振動数ω1の情報と、固有振動数ω1の情報を受信した際の送り機構21の位置情報との紐づけを行う。また、制御部30は、当該紐づけした固有振動数ω1の情報と送り機構21の位置情報とに基づいて、被切削物Wの切削する部位のうち送り機構21の位置情報を示す部位と、当該部位における固有振動数ω1との対応関係をメモリに記憶する。 The control unit 30 associates the information of the natural frequency ω1 transmitted from the natural vibration calculation unit 50 with the position information of the feed mechanism 21 when the information of the natural frequency ω1 is received. Further, the control unit 30 determines, based on the linked natural frequency ω1 information and the position information of the feed mechanism 21, a part of the part to be cut of the object W to be cut and a part showing the position information of the feed mechanism 21. The correspondence relationship with the natural frequency ω1 in the relevant part is stored in the memory.

また、制御部30は、被切削面W1における複数の箇所において振動検出部40が検出する振動に対して固有振動算出部50が算出するそれぞれの固有振動数ω1の情報と、それぞれの固有振動数ω1の情報を受信した際の送り機構21の位置情報とを紐づけを行う。制御部30は、被切削面W1のうち、固有振動数ω1が算出されるそれぞれの部位と当該部位における固有振動数ω1との対応関係をメモリに記憶する。 Further, the control unit 30 provides information on each natural frequency ω1 calculated by the natural vibration calculation unit 50 with respect to the vibration detected by the vibration detection unit 40 at a plurality of locations on the surface W1 to be cut, and each natural frequency. The position information of the feed mechanism 21 when the information of ω1 is received is associated with it. The control unit 30 stores in the memory the correspondence between each portion of the surface to be cut W1 from which the natural frequency ω1 is calculated and the natural frequency ω1 at the portion.

このように、加振工程および固有振動算出工程において、切削装置1を利用することで、被切削物Wを切削する前に、被切削物Wにおける切削する部位の固有振動数ω1を算出する。 In this way, in the vibration excitation step and the natural vibration calculation step, by using the cutting device 1, the natural frequency ω1 of the part to be cut in the work piece W is calculated before the work piece W is cut.

ところで、本実施形態における被切削物Wは、形状の異なる開口部W2が複数設けられており、フェイスミルT1と被切削面W1とが衝突する部位によって固有振動数ω1が異なり易い。これに対して、切削装置1は、フェイスミルT1と被切削面W1における互いに異なる複数の箇所とを衝突させて加振した際の振動を振動検出部40が検出した検出値に基づいて、当該複数の箇所のそれぞれの固有振動数ω1を算出できる。 By the way, the object W to be cut in the present embodiment is provided with a plurality of openings W2 having different shapes, and the natural frequency ω1 tends to differ depending on the portion where the face mill T1 and the surface W1 to be cut collide with each other. On the other hand, the cutting device 1 is based on the detection value detected by the vibration detection unit 40 of the vibration when the face mill T1 and the surface to be cut W1 collide with each other and vibrate. The natural frequency ω1 of each of a plurality of locations can be calculated.

また、例えば、同じ形状の被切削物Wを切削し、同じ切削加工物を製造する場合、複数の被切削物Wは、形状や構成が同じであれば、複数の被切削物Wのそれぞれの固有振動数ω1が略同じである。このため、加振工程および固有振動算出工程は、被切削物Wが複数存在する場合であっても、複数の被切削物Wのうち、一つの被切削物Wに対して実施される。 Further, for example, when cutting a work piece W having the same shape and manufacturing the same work piece, the plurality of work pieces W may have the same shape and configuration, respectively. The natural frequency ω1 is substantially the same. Therefore, the vibration excitation step and the natural vibration calculation step are performed on one work piece W out of the plurality of work pieces W even when there are a plurality of work pieces W.

続いて、固有振動算出工程の次に、基準粗さ検出工程を実施する。基準粗さ検出工程は、切削装置1を用いて実際に被切削物Wを切削し、切削した後の被切削物Wの表面粗さの大きさを測定することで、基準粗さRz0を検出する工程である。ここで、基準粗さRz0とは、送り機構21の所定の速度を基準速度Vf0としたとき、回転軸10を固有振動数ω1と同じ回転数で回転させつつ、送り機構21を基準速度Vf0で移動させながら被切削物Wを切削した際の被切削物Wの表面粗さの大きさである。 Subsequently, the reference roughness detection step is carried out after the natural vibration calculation step. In the reference roughness detection step, the reference roughness Rz0 is detected by actually cutting the work piece W using the cutting device 1 and measuring the size of the surface roughness of the work piece W after cutting. It is a process to do. Here, the reference roughness Rz0 means that when the predetermined speed of the feed mechanism 21 is set to the reference speed Vf0, the feed mechanism 21 is rotated at the same rotation speed as the natural frequency ω1 and the feed mechanism 21 is set to the reference speed Vf0. It is the magnitude of the surface roughness of the work piece W when the work piece W is cut while being moved.

基準粗さ検出工程において、加振工程と同様に、作業者が被切削物Wをステージ2に設置する。被切削物Wは、ステージ2の固定治具を用いて、所定の設置位置に固定される。続いて、切削装置1は、予め制御部30に定められる各種パラメータの情報に基づいて回転軸10を回転させつつ送り機構21を移動させて、被切削物Wを切削する。 In the reference roughness detection step, the operator installs the work piece W on the stage 2 as in the vibration step. The object W to be cut is fixed at a predetermined installation position by using the fixing jig of the stage 2. Subsequently, the cutting device 1 moves the feed mechanism 21 while rotating the rotating shaft 10 based on the information of various parameters previously determined in the control unit 30, and cuts the object W to be cut.

基準粗さ検出工程における切削装置1の動作は、制御部30によって制御される。制御部30のメモリには、基準粗さ検出工程を実施するためのパラメータとして、回転軸10の回転数の情報、送り機構21の移動速度の情報、送り機構21の軌道の情報が設定される。 The operation of the cutting device 1 in the reference roughness detection step is controlled by the control unit 30. In the memory of the control unit 30, information on the rotation speed of the rotating shaft 10, information on the moving speed of the feed mechanism 21, and information on the trajectory of the feed mechanism 21 are set as parameters for carrying out the reference roughness detection step. ..

基準粗さ検出工程における回転軸10の回転数は、例えば、制御部30によって、固有振動算出工程において算出した固有振動数ω1と同じ回転数で設定される。また、基準粗さ検出工程における送り機構21の移動速度は、例えば、作業者の操作によって入力部に入力されることで設定される。また、基準粗さ検出工程における送り機構21の軌道の情報は、加振工程における送り機構21の軌道と同じ軌道で設定される。制御部30は、基準粗さ検出工程におけるそれぞれのパラメータが規定された制御マップをメモリに記憶する。 The rotation speed of the rotation shaft 10 in the reference roughness detection step is set by, for example, the control unit 30 at the same rotation speed as the natural frequency ω1 calculated in the natural vibration calculation step. Further, the moving speed of the feed mechanism 21 in the reference roughness detection step is set by being input to the input unit by, for example, an operator's operation. Further, the information on the trajectory of the feed mechanism 21 in the reference roughness detection step is set to the same trajectory as the trajectory of the feed mechanism 21 in the vibration excitation process. The control unit 30 stores in the memory a control map in which each parameter in the reference roughness detection step is defined.

基準粗さ検出工程において制御部30が実行する制御処理の一例を図11に示すフローチャートを参照して説明する。図11に示す制御処理は、制御部30に基準粗さ検出工程の開始信号が入力されると実行される。 An example of the control process executed by the control unit 30 in the reference roughness detection step will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The control process shown in FIG. 11 is executed when the start signal of the reference roughness detection step is input to the control unit 30.

制御部30は、基準粗さ検出工程の開始信号が入力されると、ステップS20において、制御部30のメモリに記憶されている制御マップを参照し、制御マップに規定された基準粗さ検出工程におけるそれぞれのパラメータの情報を取得する。 When the start signal of the reference roughness detection step is input, the control unit 30 refers to the control map stored in the memory of the control unit 30 in step S20, and the reference roughness detection step defined in the control map. Get the information of each parameter in.

続いて、ステップS21において、制御部30は、切削工程における軌道に沿って、送り機構21を基準速度Vf0で移動を開始させる。そして、ステップS22において、制御部30は、送り機構21の移動に伴い、回転軸10を固有振動数ω1と同じ回転数で回転させる。制御部30は、固有振動算出工程において固有振動数ω1を算出したそれぞれの部位を切削する際に、回転軸10の回転数を、固有振動数ω1を算出した部位毎の固有振動数ω1に変更する。 Subsequently, in step S21, the control unit 30 starts the feed mechanism 21 to move at the reference speed Vf0 along the trajectory in the cutting process. Then, in step S22, the control unit 30 rotates the rotation shaft 10 at the same rotation speed as the natural frequency ω1 as the feed mechanism 21 moves. The control unit 30 changes the rotation speed of the rotation shaft 10 to the natural frequency ω1 for each part for which the natural frequency ω1 is calculated when cutting each part for which the natural frequency ω1 is calculated in the natural vibration calculation process. do.

なお、固有振動数ω1を算出した部位において固有振動数ω1が複数存在する場合、制御部30は、回転軸10の回転数を、算出した複数の固有振動数ω1のうちのいずれか1つの固有振動数ω1に変更する。 When a plurality of natural frequencies ω1 exist in the portion where the natural frequency ω1 is calculated, the control unit 30 determines the rotation number of the rotation shaft 10 to be unique to any one of the plurality of calculated natural frequencies ω1. Change to frequency ω1.

これにより、切削装置1は、固有振動算出工程で算出した固有振動数ω1と同じ回転数で回転軸10を回転させつつ、基準速度Vf0で送り機構21を移動させて被切削物Wを切削できる。また、基準粗さ検出工程で切削した被切削物Wの表面粗さの大きさを作業者が表面粗さ計等を用いて測定することで、基準粗さRz0を検出できる。 As a result, the cutting device 1 can cut the object W to be cut by moving the feed mechanism 21 at the reference speed Vf0 while rotating the rotating shaft 10 at the same rotation speed as the natural frequency ω1 calculated in the natural vibration calculation process. .. Further, the reference roughness Rz0 can be detected by the operator measuring the size of the surface roughness of the work piece W cut in the reference roughness detection step using a surface roughness meter or the like.

続いて、制御部30は、基準粗さ検出工程の次に、切削工程を実施するためのそれぞれのパラメータを設定する。具体的に、制御部30は、固有振動算出工程における算出結果に基づいて目標回転数nを設定し、基準粗さ検出工程における算出結果および設定した目標回転数nに基づいて目標速度Vf1を設定する。また、制御部30には、送り機構21の軌道の情報が予め設定される。制御部30は、切削工程におけるそれぞれのパラメータが規定された制御マップをメモリに記憶する。 Subsequently, the control unit 30 sets each parameter for carrying out the cutting step after the reference roughness detection step. Specifically, the control unit 30 sets the target rotation speed n based on the calculation result in the natural vibration calculation process, and sets the target speed Vf1 based on the calculation result in the reference roughness detection process and the set target rotation speed n. do. Further, information on the trajectory of the feed mechanism 21 is preset in the control unit 30. The control unit 30 stores in the memory a control map in which each parameter in the cutting process is defined.

目標回転数nの算出方法について、図12および図13を参照して説明する。本実施形態では、被切削物Wの強制振動の発生状態を、図12に示す一自由度減衰系の強制振動モデルに置き換えている。この強制振動モデルは、被切削物Wに対応する質量mの物質Mと、減衰係数cのダンパDpと、バネ定数kのバネSで構成されている。物質Mは、外部から加振されることによって強制振動する。 A method of calculating the target rotation speed n will be described with reference to FIGS. 12 and 13. In the present embodiment, the generated state of the forced vibration of the object W to be cut is replaced with the forced vibration model of the one-degree-of-freedom damping system shown in FIG. This forced vibration model is composed of a substance M having a mass m corresponding to a work piece W, a damper Dp having a damping coefficient c, and a spring S having a spring constant k. The substance M is forcibly vibrated by being vibrated from the outside.

本実施形態では、被切削物Wの強制振動は、物質Mの強制振動に対応する。また、切削装置1が被切削物Wを切削する際に発生する強制振動の周波数は、物質Mが強制振動する際の振動数ωに対応する。また、切削装置1が被切削物Wを切削する際に発生する強制振動の周波数は、回転状態の工具Tと被切削物Wとが繰り返し衝突する際の衝突間隔によって定まる。このため、回転軸10の回転数は、物質Mが強制振動する際の振動数ωに対応する。 In the present embodiment, the forced vibration of the object W to be cut corresponds to the forced vibration of the substance M. Further, the frequency of the forced vibration generated when the cutting device 1 cuts the object W to be cut corresponds to the frequency ω when the substance M is forced to vibrate. Further, the frequency of the forced vibration generated when the cutting device 1 cuts the work piece W is determined by the collision interval when the rotating tool T and the work piece W repeatedly collide with each other. Therefore, the rotation speed of the rotation shaft 10 corresponds to the frequency ω when the substance M is forced to vibrate.

ここで、図12に示す強制振動モデルにおいて、物質Mに外部からFcosωtの加振力を加えて物質Mを振動させた際において、振動が過渡状態の物質Mの時間tにおける振幅xは、以下の数式1より算出できる。 Here, in the forced vibration model shown in FIG. 12, when the substance M is vibrated by applying an external excitation force of Fcosωt to the substance M, the amplitude x at time t of the substance M in the transient state of vibration is as follows. It can be calculated from Equation 1 of.

Figure 2021133474
数式1におけるxaは、強制振動の振動量の最大値を示す。また、数式1におけるζは、ダンパDpの減衰比を示す。また、数式1におけるω0は、物質Mの固有振動数を示す。また、数式1におけるωdは、減衰系の固有振動数を示す。また、数式1におけるφは、強制振動の位相を示す。
Figure 2021133474
Xa in Equation 1 indicates the maximum value of the amount of forced vibration. Further, ζ in Equation 1 indicates the damping ratio of the damper Dp. Further, ω0 in Equation 1 indicates the natural frequency of the substance M. Further, ωd in Equation 1 indicates the natural frequency of the damping system. Further, φ in Equation 1 indicates the phase of forced vibration.

また、過渡状態から充分な時間が経過した定常状態における物質Mの振動量の最大値xaは、以下の数式2より算出できる。 Further, the maximum value xa of the vibration amount of the substance M in the steady state in which a sufficient time has passed from the transient state can be calculated from the following mathematical formula 2.

Figure 2021133474
数式2におけるxsは、物質Mに静的な力Fを加えたときの物質Mの静的変位量を示す。なお、物質Mに加えられる力Fは固定値である。このため、物質Mに静的な力Fを加えたときの物質Mの静的変位量であるxsは固定値になる。また、数式2におけるωは、物質Mが加振される際の強制振動の振動数ωを示す。
Figure 2021133474
Xs in Equation 2 indicates the amount of static displacement of the substance M when a static force F is applied to the substance M. The force F applied to the substance M is a fixed value. Therefore, xs, which is the amount of static displacement of the substance M when a static force F is applied to the substance M, becomes a fixed value. Further, ω in Equation 2 indicates the frequency ω of forced vibration when the substance M is vibrated.

また、定常状態における位相φは、以下の数式3より算出できる。 Further, the phase φ in the steady state can be calculated from the following mathematical formula 3.

Figure 2021133474
また、上述の数式2において、強制振動の振動量の最大値xaを静的変位量xsで除した値である振幅倍率と、強制振動の振動数ωを固有振動数ω0で除した値である強制振動の周波数比との相関関係を図13の共振曲線に示す。なお、図13に示す共振曲線は、数式2において減衰比ζを0.02で設定した場合の曲線である。
Figure 2021133474
Further, in the above equation 2, the amplitude magnification which is the value obtained by dividing the maximum value xa of the vibration amount of the forced vibration by the static displacement amount xs and the value obtained by dividing the frequency ω of the forced vibration by the natural frequency ω0. The correlation with the frequency ratio of forced vibration is shown in the resonance curve of FIG. The resonance curve shown in FIG. 13 is a curve when the attenuation ratio ζ is set to 0.02 in Equation 2.

図13に示すように、振幅倍率は、強制振動の周波数比が1に近いほど大きくなり、強制振動の周波数比が1から遠くなるほど小さくなる。すなわち、振幅倍率は、物質Mが加振される際の強制振動の振動数ωが固有振動数ω0に近いほど大きくなり、物質Mが加振される際の強制振動の振動数ωが固有振動数ω0から遠くなるほど小さくなる。 As shown in FIG. 13, the amplitude magnification increases as the frequency ratio of forced vibration approaches 1, and decreases as the frequency ratio of forced vibration increases from 1. That is, the amplitude magnification increases as the frequency ω of the forced vibration when the substance M is vibrated approaches the natural frequency ω 0, and the frequency ω of the forced vibration when the substance M is vibrated becomes the natural vibration. The farther from the number ω0, the smaller it becomes.

さらに言えば、図13に示すように、振幅倍率の減少率は、強制振動の周波数比が1に近づくほど大きくなり、1から離れるにしたがい、小さくなる。特に、強制振動の周波数比が0.8から1.2である場合の振幅倍率の減少率は、強制振動の周波数比が0.8より小さい場合、または、強制振動の周波数比が1.2より大きい場合の振幅倍率の減少率に比較して大きい。 Furthermore, as shown in FIG. 13, the reduction rate of the amplitude magnification increases as the frequency ratio of the forced vibration approaches 1, and decreases as the frequency ratio of the forced vibration approaches 1. In particular, when the frequency ratio of forced vibration is 0.8 to 1.2, the reduction rate of the amplitude magnification is when the frequency ratio of forced vibration is smaller than 0.8, or the frequency ratio of forced vibration is 1.2. It is large compared to the reduction rate of the amplitude magnification when it is larger.

換言すれば、強制振動の周波数比が0.8から1.2の間の値となるように強制振動の振動数ωが設定されると、振幅倍率は、強制振動の周波数比が0.8より小さい場合、または、1.2より大きい場合に比較して、大きく減少する。 In other words, when the forced vibration frequency ω is set so that the forced vibration frequency ratio is between 0.8 and 1.2, the amplitude magnification is such that the forced vibration frequency ratio is 0.8. It is greatly reduced as compared with the case where it is smaller or larger than 1.2.

ここで、静的変位量xsが固定値であるため、振幅倍率の減少率は、強制振動の振動量の最大値xaの減少率に対応する。このため、強制振動の振動量の最大値xaは、強制振動の周波数比が1である場合の強制振動の振動量の最大値xaを最大として、強制振動の周波数比が1から遠くなるにしたがい、小さくなっていく。強制振動の振動量の最大値xaが小さくなる際の減少率は、振幅倍率の減少率に等しい。 Here, since the static displacement amount xs is a fixed value, the reduction rate of the amplitude magnification corresponds to the reduction rate of the maximum value xa of the vibration amount of the forced vibration. Therefore, the maximum value xa of the vibration amount of the forced vibration is the maximum value xa of the vibration amount of the forced vibration when the frequency ratio of the forced vibration is 1, and the frequency ratio of the forced vibration becomes farther from 1. , It's getting smaller. The reduction rate when the maximum value xa of the vibration amount of the forced vibration becomes small is equal to the reduction rate of the amplitude magnification.

また、強制振動の振動量の最大値xaが小さくなる際の減少幅は、強制振動の周波数比と、図13に示す共振曲線とに基づいて、算出することができる。例えば、強制振動の周波数比が0.8または1.2であるの場合の物質Mの強制振動の振動量の減少幅は、図13に示す共振曲線に基づいて、強制振動の周波数比が1である場合の強制振動の振動量の約80%となる。換言すれば、強制振動の周波数比が0.8または1.2であるの場合の物質Mの強制振動の振動量は、強制振動の周波数比が1である場合の強制振動の振動量の20%となる。 Further, the reduction width when the maximum value xa of the vibration amount of the forced vibration becomes small can be calculated based on the frequency ratio of the forced vibration and the resonance curve shown in FIG. For example, when the frequency ratio of the forced vibration is 0.8 or 1.2, the decrease width of the vibration amount of the forced vibration of the substance M is 1 for the frequency ratio of the forced vibration based on the resonance curve shown in FIG. It is about 80% of the vibration amount of the forced vibration in the case of. In other words, the vibration amount of the forced vibration of the substance M when the frequency ratio of the forced vibration is 0.8 or 1.2 is 20 of the vibration amount of the forced vibration when the frequency ratio of the forced vibration is 1. It becomes%.

また、上述したように、本実施形態では、被切削物Wの強制振動の発生状態を強制振動モデルに置き換えている。このため、物質Mの強制振動の振動数ωは、被切削物Wを切削する際の回転軸10の回転数に対応し、物質Mの固有振動数ω0は、被切削物Wの固有振動数ω1に対応する。また、は、被切削物Wが強制振動する際の振動量に対応し、静的変位量xsは、被切削物Wが切削される際にフェイスミルT1から静的な力を受けた場合の静的変位量に対応する。 Further, as described above, in the present embodiment, the generated state of the forced vibration of the work piece W is replaced with the forced vibration model. Therefore, the frequency ω of the forced vibration of the material M corresponds to the rotation speed of the rotating shaft 10 when cutting the work piece W, and the natural frequency ω0 of the material M is the natural frequency of the work piece W. Corresponds to ω1. Further, corresponds to the amount of vibration when the work piece W is forcibly vibrated, and the static displacement amount xs is the case where a static force is received from the face mill T1 when the work piece W is cut. Corresponds to the amount of static displacement.

したがって、被切削物Wが強制振動する際の振幅倍率および固有振動数ω1と目標回転数nとの比率は、強制振動モデルの振幅倍率および強制振動の周波数比に対応する。このため、被切削物Wが強制振動する際の振幅倍率は、目標回転数nが固有振動数ω1に近いほど大きくなり、目標回転数nが固有振動数ω1から遠くなるほど、小さくなる。 Therefore, the amplitude magnification and the ratio of the natural frequency ω1 to the target rotation number n when the object W to be forced vibrates corresponds to the amplitude magnification of the forced vibration model and the frequency ratio of the forced vibration. Therefore, the amplitude magnification when the object W to be forced vibrates increases as the target rotation speed n approaches the natural frequency ω1, and decreases as the target rotation speed n becomes farther from the natural frequency ω1.

そして、被切削物Wが強制振動する際の振幅倍率の減少率は、被切削物Wの強制振動の振動量の減少率に対応する。また、被切削物Wの強制振動の振動量は、固有振動数ω1と目標回転数nとの比率が1である場合の振動量を最大値として、固有振動数ω1と目標回転数nとの比率が1から遠くなるにしたがい、小さくなっていく。 The reduction rate of the amplitude magnification when the work piece W is forced to vibrate corresponds to the reduction rate of the vibration amount of the forced vibration of the work piece W. Further, the vibration amount of the forced vibration of the object W to be cut is the natural frequency ω1 and the target rotation speed n, with the vibration amount when the ratio of the natural frequency ω1 and the target rotation speed n is 1 as the maximum value. As the ratio increases from 1, it decreases.

このため、目標回転数nは、固有振動数ω1と異なる回転数で設定される。これにより、被切削物Wの強制振動の振動量は、回転軸10を固有振動数ω1と同じ回転数に設定して切削する場合に比較して小さくなる。 Therefore, the target rotation speed n is set at a rotation speed different from the natural frequency ω1. As a result, the amount of forced vibration of the object to be cut W becomes smaller than when cutting with the rotation shaft 10 set to the same rotation speed as the natural frequency ω1.

また、本実施形態では、被切削物Wの強制振動の振幅倍率が強制振動モデルの振幅倍率に対応する。このため、固有振動数ω1と同じ回転数で回転軸10を回転させた場合の被切削物Wの振動量に対する回転軸10を目標回転数nで回転させた場合の被切削物Wの振動量の減少幅は、固有振動数ω1および目標回転数nの比率から算出できる。 Further, in the present embodiment, the amplitude magnification of the forced vibration of the object W to be cut corresponds to the amplitude magnification of the forced vibration model. Therefore, the vibration amount of the work piece W when the rotation shaft 10 is rotated at the target rotation speed n with respect to the vibration amount of the work piece W when the rotation shaft 10 is rotated at the same rotation speed as the natural frequency ω1. The reduction width of can be calculated from the ratio of the natural frequency ω1 and the target rotation speed n.

例えば、固有振動数ω1に0.8を乗じた値である回転数n1を回転軸10の目標回転数nの第1候補とする。回転軸10を回転数n1以下の回転数で回転させて切削した場合の被切削物Wの振動量の減少幅は、図13に示す共振曲線に基づいて、回転軸10を固有振動数ω1と同じ回転数で回転させて切削した場合の被切削物Wの振動量の約80%以上となる。換言すれば、回転軸10を回転数n1以下で回転させて切削した場合の被切削物Wの振動量は、回転軸10を固有振動数ω1と同じ回転数で回転させて切削した場合の被切削物Wの振動量の20%以下となる。 For example, the rotation speed n1, which is a value obtained by multiplying the natural frequency ω1 by 0.8, is set as the first candidate for the target rotation speed n of the rotation shaft 10. The reduction width of the vibration amount of the work piece W when the rotating shaft 10 is rotated at a rotation speed of n1 or less is set to the natural frequency ω1 based on the resonance curve shown in FIG. It is about 80% or more of the vibration amount of the work piece W when it is rotated and cut at the same rotation speed. In other words, the vibration amount of the work piece W when the rotary shaft 10 is rotated at a rotation speed n1 or less and cut is the cover when the rotary shaft 10 is rotated at the same rotation speed as the natural frequency ω1. It is 20% or less of the vibration amount of the cut object W.

また、固有振動数ω1に1.2を乗じた値である回転数n2を回転軸10の目標回転数nの第2候補とする。回転軸10を回転数n2以上の回転数で回転させて切削した場合も同様に、被切削物Wの振動量の減少幅は、回転軸10を固有振動数ω1と同じ回転数で回転させて切削した場合の被切削物Wの振動量の約80%以上となる。すなわち、回転軸10を回転数n2以上の回転数で回転させて切削した場合の被切削物Wの振動量は、回転軸10を固有振動数ω1と同じ回転数で回転させて切削した場合の被切削物Wの振動量の20%以下となる。 Further, the rotation speed n2, which is a value obtained by multiplying the natural frequency ω1 by 1.2, is set as the second candidate for the target rotation speed n of the rotation shaft 10. Similarly, when the rotary shaft 10 is rotated at a rotation speed of n2 or more for cutting, the reduction width of the vibration amount of the work piece W is such that the rotary shaft 10 is rotated at the same rotation speed as the natural frequency ω1. It is about 80% or more of the vibration amount of the work piece W when it is cut. That is, the vibration amount of the work piece W when the rotary shaft 10 is rotated at a rotation speed of n2 or more and cut is the case where the rotary shaft 10 is rotated at the same rotation speed as the natural frequency ω1 and cut. It is 20% or less of the vibration amount of the work piece W.

ここで、目標回転数nは、目標回転数nで回転軸10を回転させて被切削物Wを切削する際の振動量が目標の振動量以下になるように定められる。目標の振動量は、固有振動数ω1と同じ回転数で回転軸10を回転させた場合の被切削物Wの振動量に対して、所定の割合になるように定められる。例えば、目標の振動量が、固有振動数ω1と同じ回転数で回転軸10を回転させた場合の被切削物Wの振動量の20%で定められた場合、目標回転数nは、回転数n1以下、または、n2以上となる回転数に設定される。 Here, the target rotation speed n is determined so that the vibration amount when the rotating shaft 10 is rotated at the target rotation speed n to cut the object W to be cut is equal to or less than the target vibration amount. The target vibration amount is determined so as to be a predetermined ratio with respect to the vibration amount of the work piece W when the rotating shaft 10 is rotated at the same rotation speed as the natural frequency ω1. For example, when the target vibration amount is determined by 20% of the vibration amount of the work piece W when the rotation shaft 10 is rotated at the same rotation speed as the natural frequency ω1, the target rotation speed n is the rotation speed. It is set to a rotation speed of n1 or less or n2 or more.

なお、目標の振動量を定める際に用いられる所定の割合の大きさは、後述の目標速度Vf1の算出方法を説明する際に用いられる所定の割合αに対応する。また、目標の振動量は、固有振動数ω1と同じ回転数で回転軸10を回転させた場合の被切削物Wの振動量の20%に限定されるものでなく、適宜設定可能である。 The magnitude of the predetermined ratio used when determining the target vibration amount corresponds to the predetermined ratio α used when explaining the calculation method of the target speed Vf1 described later. Further, the target vibration amount is not limited to 20% of the vibration amount of the work piece W when the rotation shaft 10 is rotated at the same rotation speed as the natural frequency ω1, and can be set as appropriate.

制御部30は、メモリが記憶する情報のうち、固有振動数ω1が算出されるそれぞれの部位と当該部位における固有振動数ω1との対応関係に基づいて、当該部位毎に目標回転数nを設定する。本実施形態では、目標回転数nは、固有振動数ω1が算出されるそれぞれの部位毎に回転数n1または回転数n2に設定される。 The control unit 30 sets the target rotation speed n for each part of the information stored in the memory based on the correspondence between each part where the natural frequency ω1 is calculated and the natural frequency ω1 in the part. do. In the present embodiment, the target rotation speed n is set to the rotation speed n1 or the rotation speed n2 for each part where the natural frequency ω1 is calculated.

また、被切削物Wの振動に起因して増大する表面粗さの大きさは、被切削物Wの強制振動の振動量を小さくするにしたがい小さくなる。このため、例えば、回転軸10を回転数n1またはn2で回転させた際の被切削物Wの振動に起因して増大する表面粗さの大きさは、回転軸10を固有振動数ω1と同じ回転数で回転させた際の被切削物Wの振動に起因して増大する表面粗さの大きさより小さくなる。具体的に、回転軸10を回転数n1またはn2で回転させた際の被切削物Wの振動に起因して増大する表面粗さの大きさは、回転軸10を固有振動数ω1と同じ回転数で回転させた際の被切削物Wの振動に起因して増大する表面粗さの大きさの約20%となる。このため、送り機構21の移動速度が基準速度Vf0である場合、回転軸10を回転数n1またはn2で回転させて切削した際の被切削物Wの振動に起因して増大する表面粗さの大きさは、基準粗さの約20%となる。また、回転軸10を目標回転数nで回転させた際における、被切削物Wの振動に起因して増大する表面粗さの減少幅は、回転軸10を目標回転数nで回転させた場合の被切削物Wの振動量の減少幅となる。 Further, the magnitude of the surface roughness that increases due to the vibration of the work piece W becomes smaller as the vibration amount of the forced vibration of the work piece W is reduced. Therefore, for example, the magnitude of the surface roughness that increases due to the vibration of the work piece W when the rotating shaft 10 is rotated at the rotation speed n1 or n2 is the same as the natural frequency ω1 of the rotating shaft 10. It is smaller than the magnitude of the surface roughness that increases due to the vibration of the work piece W when it is rotated at the number of rotations. Specifically, the magnitude of the surface roughness that increases due to the vibration of the work piece W when the rotating shaft 10 is rotated at the rotation number n1 or n2 is the same as the rotation of the rotating shaft 10 with the natural frequency ω1. It is about 20% of the magnitude of the surface roughness that increases due to the vibration of the work piece W when it is rotated by a number. Therefore, when the moving speed of the feed mechanism 21 is the reference speed Vf0, the surface roughness increases due to the vibration of the work piece W when the rotating shaft 10 is rotated at the rotation speed n1 or n2 to cut. The size is about 20% of the standard roughness. Further, when the rotating shaft 10 is rotated at the target rotation speed n, the decrease in surface roughness that increases due to the vibration of the work piece W is the case where the rotating shaft 10 is rotated at the target rotation speed n. This is the amount of decrease in the amount of vibration of the work piece W.

ここで、被切削物Wにおける固有振動数ω1の算出部位それぞれにおいて、複数の固有振動数ω1が存在する場合の目標回転数nの設定方法について説明する。固有振動数ω1の算出部位それぞれにおいて、複数の固有振動数ω1が存在する場合、制御部30は、複数の固有振動数ω1のそれぞれと異なる回転数で目標回転数nを設定する。また、制御部30は、複数の固有振動数ω1のうち、いずれか1つの固有振動数ω1を抽出し、抽出した1つの固有振動数ω1に0.8または1.2を乗じた値を目標回転数nに設定する。 Here, a method of setting the target rotation speed n when a plurality of natural frequencies ω1 exist at each calculation site of the natural frequency ω1 in the object W to be cut will be described. When a plurality of natural frequencies ω1 exist in each of the calculation sites of the natural frequency ω1, the control unit 30 sets the target rotation speed n at a rotation speed different from that of each of the plurality of natural frequencies ω1. Further, the control unit 30 extracts one of the plurality of natural frequencies ω1 and targets a value obtained by multiplying the extracted one natural frequency ω1 by 0.8 or 1.2. Set to the number of revolutions n.

また、制御部30は、被切削物Wの算出部位それぞれにおいて設定する目標回転数nが、互いに他の算出部位で設定する目標回転数nにできるだけ近い値となるように、複数の固有振動数ω1のなかから1つの固有振動数ω1を抽出する。特に、制御部30は、当該軌道上において互いに隣接する算出部位において設定する目標回転数nが、互いにできるだけ近い値となるように設定する。 Further, the control unit 30 has a plurality of natural frequencies so that the target rotation speed n set at each calculation portion of the object W to be cut becomes a value as close as possible to the target rotation speed n set at each other calculation portion. One natural frequency ω1 is extracted from ω1. In particular, the control unit 30 sets the target rotation speed n set at the calculation sites adjacent to each other on the orbit so as to be as close to each other as possible.

続いて、目標速度Vf1について、被切削物Wを切削する際の表面粗さの大きさと、回転軸10の回転数と、送り機構21の移動速度を関連付けた演算式を用いて算出する方法の一例を説明する。具体的に、固有振動数ω1と基準速度Vf0とに対応する基準粗さRz0および目標回転数nと目標速度Vf1とに対応する目標粗さRz1等を用いた算出方法について説明する。なお、回転軸10を固有振動数ω1と同じ回転数で回転させつつ送り機構21を基準速度Vf0で移動させて被切削物Wを切削した際の理論表面粗さの大きさをRh0、被切削物Wの振動に起因して増大する表面粗さの大きさを振動に起因する表面粗さRh1とする。この場合、基準粗さRz0は、理論表面粗さRh0と振動に起因する表面粗さRh1との合計になるため、以下の数式4より定まる。 Subsequently, a method of calculating the target speed Vf1 by using an arithmetic formula that associates the size of the surface roughness when cutting the object W to be cut, the rotation speed of the rotating shaft 10, and the moving speed of the feed mechanism 21. An example will be described. Specifically, a calculation method using the reference roughness Rz0 corresponding to the natural frequency ω1 and the reference speed Vf0 and the target roughness Rz1 corresponding to the target rotation speed n and the target speed Vf1 will be described. The size of the theoretical surface roughness when the work piece W is cut by moving the feed mechanism 21 at the reference speed Vf0 while rotating the rotation shaft 10 at the same rotation speed as the natural frequency ω1 is Rh0, and the work piece is to be cut. The magnitude of the surface roughness caused by the vibration of the object W is defined as the surface roughness Rh1 caused by the vibration. In this case, the reference roughness Rz0 is the sum of the theoretical surface roughness Rh0 and the surface roughness Rh1 caused by vibration, and is therefore determined by the following mathematical formula 4.

Figure 2021133474
また、送り機構21が基準速度Vf0で移動する際において、フェイスミルT1が一回転する際の一刃あたりの移動距離を刃当たり送りfz0、刃Tbの刃先の半径をrとすると、理論表面粗さRh0は、以下の数式5より算出できる。
Figure 2021133474
Further, when the feed mechanism 21 moves at the reference speed Vf0, assuming that the moving distance per blade when the face mill T1 makes one rotation is the feed fz0 per blade and the radius of the cutting edge of the blade Tb is r, the theoretical surface roughness Rh0 can be calculated from the following mathematical formula 5.

Figure 2021133474
これにより、基準粗さRz0は、数式5で示す理論表面粗さRh0および振動に起因する表面粗さRh1に基づいて、以下の数式6より算出できる。
Figure 2021133474
Thereby, the reference roughness Rz0 can be calculated from the following equation 6 based on the theoretical surface roughness Rh0 shown by the equation 5 and the surface roughness Rh1 caused by the vibration.

Figure 2021133474
これに対して、目標回転数nで回転軸10を回転させつつ、目標速度Vf1で送り機構21を移動させながら被切削物Wを切削した際の被切削物Wの表面粗さの大きさを目標粗さRz1とする。また、回転軸10を目標回転数nで回転させつつ、送り機構21を目標速度Vf1で移動させて被切削物Wを切削した際の理論表面粗さの大きさをRh2、被切削物Wの振動に起因して増大する表面粗さの大きさを振動に起因する表面粗さRh3とする。この場合、目標粗さRz1は、理論表面粗さRh2と、振動に起因する表面粗さRh3との合計になるため、以下の数式7より定まる。
Figure 2021133474
On the other hand, the size of the surface roughness of the work piece W when the work piece W is cut while rotating the rotation shaft 10 at the target rotation speed n and moving the feed mechanism 21 at the target speed Vf1 is determined. The target roughness Rz1 is set. Further, while rotating the rotating shaft 10 at the target rotation speed n, the feed mechanism 21 is moved at the target speed Vf1 to cut the work piece W, and the size of the theoretical surface roughness is Rh2 and the work piece W. The magnitude of the surface roughness caused by the vibration is defined as the surface roughness Rh3 caused by the vibration. In this case, the target roughness Rz1 is the sum of the theoretical surface roughness Rh2 and the surface roughness Rh3 caused by vibration, and is therefore determined by the following mathematical formula 7.

Figure 2021133474
また、送り機構21が目標速度Vf1で移動する際において、フェイスミルT1が一回転する際の一刃あたりの移動距離を刃当たり送りfz1、刃Tbの刃先の半径をrとすると、理論表面粗さRh2は、以下の数式8より算出できる。
Figure 2021133474
Further, when the feed mechanism 21 moves at the target speed Vf1, assuming that the moving distance per blade when the face mill T1 makes one rotation is the feed fz1 per blade and the radius of the cutting edge of the blade Tb is r, the theoretical surface roughness Rh2 can be calculated from the following equation 8.

Figure 2021133474
ところで、フェイスミルT1が一回転する際の一刃あたりの移動距離を刃当たり送りfz0から刃当たり送りfz1に大きくすると、フェイスミルT1が被切削物Wを切削する際の切削抵抗が増加する。仮に、回転軸10の回転数が一定の場合、切削抵抗が大きくなるにしたがい、振動に起因する表面粗さは大きくなる。回転軸10の回転数が一定の場合、送り機構21の移動速度を刃当たり送りfz1に大きくした際の振動に起因する表面粗さは、振動に起因する表面粗さRh1に刃当たり送りfz1と刃当たり送りfz0との比率を乗じることよって算出できる。
Figure 2021133474
By the way, if the moving distance per blade when the face mill T1 makes one rotation is increased from the blade-per-blade feed fz0 to the blade-per-blade feed fz1, the cutting resistance when the face mill T1 cuts the workpiece W increases. If the rotation speed of the rotating shaft 10 is constant, the surface roughness caused by vibration increases as the cutting resistance increases. When the rotation speed of the rotating shaft 10 is constant, the surface roughness caused by the vibration when the moving speed of the feed mechanism 21 is increased to the blade-per-blade feed fz1 is the surface roughness Rh1 caused by the vibration and the blade-per-blade feed fz1. It can be calculated by multiplying the ratio with the feed per blade fz0.

これに対して、回転軸10の回転数が固有振動数ω1と同じ回転数から目標回転数nに変更すると、被切削物Wを切削する際の振動量は抑制される。このため、仮に、フェイスミルT1が一回転する際の一刃あたりの移動距離が一定の場合、振動に起因する表面粗さが抑制される。フェイスミルT1が一回転する際の一刃あたりの移動距離が一定の場合、回転軸10の回転数を目標回転数nに変更した際の振動に起因する表面粗さは、目標の振動量を定める際に用いられる所定の割合αに基づいて算出できる。所定の割合αは、0より大きく、1より小さい範囲内で予め定められる値であって、図13に示す共振曲線に基づいて、固有振動数ω1と目標回転数nとの比率よって定まるものである。 On the other hand, when the rotation speed of the rotating shaft 10 is changed from the same rotation speed as the natural frequency ω1 to the target rotation speed n, the vibration amount when cutting the workpiece W is suppressed. Therefore, if the moving distance per blade when the face mill T1 makes one rotation is constant, the surface roughness caused by vibration is suppressed. When the movement distance per blade when the face mill T1 makes one rotation is constant, the surface roughness caused by the vibration when the rotation speed of the rotation shaft 10 is changed to the target rotation speed n is the target vibration amount. It can be calculated based on the predetermined ratio α used when determining. The predetermined ratio α is a predetermined value within a range larger than 0 and smaller than 1, and is determined by the ratio of the natural frequency ω1 and the target rotation speed n based on the resonance curve shown in FIG. be.

このため、振動に起因する表面粗さRh3は、振動に起因する表面粗さRh1と、刃当たり送りfz1および刃当たり送りfz0の比率と、所定の割合αとに基づいて、以下の数式9より算出できる。 Therefore, the surface roughness Rh3 caused by vibration is calculated from the following equation 9 based on the surface roughness Rh1 caused by vibration, the ratio of the feed per blade fz1 and the feed fz0 per blade, and a predetermined ratio α. Can be calculated.

Figure 2021133474
本実施形態において、目標回転数nは、回転数n1、または、回転数n2に設定される。この場合、被切削物Wの振動に起因して増大する表面粗さの大きさは、回転軸10を固有振動数ω1と同じ回転数で回転させて切削した場合の被切削物Wの振動に起因して増大する表面粗さの大きさの約20%になる。このため、回転軸10を回転数n1、または、回転数n2で回転させた場合、所定の割合αは、0.2を用いることができる。
Figure 2021133474
In the present embodiment, the target rotation speed n is set to the rotation speed n1 or the rotation speed n2. In this case, the magnitude of the surface roughness that increases due to the vibration of the work piece W is the vibration of the work piece W when the rotating shaft 10 is rotated at the same rotation speed as the natural frequency ω1 and cut. It is about 20% of the magnitude of the surface roughness that results from it. Therefore, when the rotation shaft 10 is rotated at the rotation speed n1 or the rotation speed n2, 0.2 can be used as the predetermined ratio α.

なお、所定の割合αは、0.2に限定されず、図13に示す固有振動数ω0に対応する固有振動数ω1と振動数ωに対応する目標回転数nとの比率によって定めることができる。例えば、目標回転数nを回転数n1より小さい回転数、または、回転数n2より大きい回転数に設定した場合、被切削物Wの強制振動の振幅倍率は、目標回転数nを回転数n1またはn2に設定した場合に比較して小さくなる。したがって、所定の割合αは、0.2より小さい値を用いることができる。また、目標回転数nを回転数n1より大きく、回転数n2より小さい回転数に設定した場合、被切削物Wの強制振動の振幅倍率は、目標回転数nを回転数n1またはn2に設定した場合に比較して大きくなる。このため、所定の割合αは、0.2より大きい値を用いることができる。 The predetermined ratio α is not limited to 0.2, and can be determined by the ratio of the natural frequency ω1 corresponding to the natural frequency ω0 shown in FIG. 13 and the target rotation speed n corresponding to the frequency ω. .. For example, when the target rotation speed n is set to a rotation speed smaller than the rotation speed n1 or a rotation speed larger than the rotation speed n2, the amplitude magnification of the forced vibration of the workpiece W is such that the target rotation speed n is the rotation speed n1 or It becomes smaller than when it is set to n2. Therefore, a value smaller than 0.2 can be used for the predetermined ratio α. Further, when the target rotation speed n is set to a rotation speed larger than the rotation speed n1 and smaller than the rotation speed n2, the amplitude magnification of the forced vibration of the work piece W is set to the rotation speed n1 or n2. It will be larger than the case. Therefore, a value larger than 0.2 can be used for the predetermined ratio α.

これにより、目標粗さRz1は、数式8および数式9に基づいて、以下の数式10より算出できる。 As a result, the target roughness Rz1 can be calculated from the following formula 10 based on the formulas 8 and 9.

Figure 2021133474
そして、上述の数式6および数式10に基づいて、刃当たり送りfz1は、以下の数式11を満たす。
Figure 2021133474
Then, based on the above-mentioned formulas 6 and 10, the blade-per-blade feed fz1 satisfies the following formula 11.

Figure 2021133474
数式11より、目標粗さRz1を予め定めることによって、制御部30は、刃当たり送りfz1を算出することができる。また、フェイスミルT1の移動距離が刃当たり送りfz1である場合の目標速度Vf1は、フェイスミルT1に取り付けられた刃Tbの数をzとしたとき、刃当たり送りfz1と刃Tbの数zと目標回転数nとに基づいて、以下の数式12より算出できる。
Figure 2021133474
By predetermining the target roughness Rz1 from Equation 11, the control unit 30 can calculate the feed per blade fz1. Further, the target speed Vf1 when the moving distance of the face mill T1 is the blade-to-blade feed fz1 is the number z of the blade-to-blade feed fz1 and the blade Tb, where z is the number of blades Tb attached to the face mill T1. It can be calculated from the following formula 12 based on the target rotation speed n.

Figure 2021133474
本実施形態において、目標粗さRz1は、被切削物Wの加工精度が基準粗さRz0より悪化することを回避するため、基準粗さRz0を超えない範囲で設定される。すなわち、目標粗さRz1の最大値を基準粗さRz0としている。
Figure 2021133474
In the present embodiment, the target roughness Rz1 is set within a range not exceeding the reference roughness Rz0 in order to prevent the machining accuracy of the workpiece W from becoming worse than the reference roughness Rz0. That is, the maximum value of the target roughness Rz1 is set as the reference roughness Rz0.

また、目標速度Vf1は、切削装置1を用いて切削加工物を製造する際の生産性の向上のため、できるだけ大きい値で設定されることが望ましい。このため、本実施形態において、目標速度Vf1は、基準速度Vf0より大きい値で設定される。また、送り機構21の移動速度が大きくなるにしたがい被切削物Wの表面粗さの大きさが大きくなるので、目標粗さRz1を大きく設定するほど目標速度Vf1を大きく設定できる。 Further, it is desirable that the target speed Vf1 is set to a value as large as possible in order to improve productivity when manufacturing a machined product using the cutting device 1. Therefore, in the present embodiment, the target speed Vf1 is set to a value larger than the reference speed Vf0. Further, since the size of the surface roughness of the work piece W increases as the moving speed of the feed mechanism 21 increases, the target speed Vf1 can be set larger as the target roughness Rz1 is set larger.

ここで、目標粗さRz1は、基準粗さRz0を超えない範囲で設定されるので、目標速度Vf1は、目標粗さRz1が基準粗さRz0で設定される際に最大値となる。よって、目標速度Vf1は、目標粗さRz1が基準粗さRz0となる際に許容最大速度Vf2となる。許容最大速度Vf2は、目標粗さRz1を基準粗さRz0に設定することで、数式11および数式12によって、基準粗さRz0、刃Tbの刃先の半径r、目標回転数n、フェイスミルT1に取り付けられる刃Tbの数zに基づいて、算出することができる。 Here, since the target roughness Rz1 is set within a range that does not exceed the reference roughness Rz0, the target velocity Vf1 becomes the maximum value when the target roughness Rz1 is set with the reference roughness Rz0. Therefore, the target speed Vf1 becomes the allowable maximum speed Vf2 when the target roughness Rz1 becomes the reference roughness Rz0. By setting the target roughness Rz1 to the reference roughness Rz0, the allowable maximum speed Vf2 can be set to the reference roughness Rz0, the radius r of the cutting edge of the blade Tb, the target rotation speed n, and the face mill T1 according to Equations 11 and 12. It can be calculated based on the number z of the attached blades Tb.

そして、目標速度Vf1は、基準速度Vf0より大きく、且つ、許容最大速度Vf2以下となる速度範囲Vfr内で設定される。 Then, the target speed Vf1 is set within the speed range Vfr which is larger than the reference speed Vf0 and equal to or less than the allowable maximum speed Vf2.

以上より、制御部30は、目標粗さRz1と、速度範囲Vfr内で設定される目標速度Vf1と、目標回転数nとを関連付けた数式11および数式12を用いて、目標回転数nおよび目標粗さRz1に対応する目標速度Vf1を算出することができる。また、目標速度Vf1は、作業者の操作によって入力部に入力されることで制御部30に設定される。 From the above, the control unit 30 uses the target rotation speed n and the target rotation speed n and the target rotation speed n by using the equations 11 and 12 in which the target roughness Rz1, the target speed Vf1 set in the speed range Vfr, and the target rotation speed n are associated with each other. The target velocity Vf1 corresponding to the roughness Rz1 can be calculated. Further, the target speed Vf1 is set in the control unit 30 by being input to the input unit by the operation of the operator.

また、制御部30には、切削工程における送り機構21の軌道の情報が、上述したように被切削面W1に沿ってフェイスミルT1が移動するように設定される。 Further, the control unit 30 is set so that the information on the trajectory of the feed mechanism 21 in the cutting process moves the face mill T1 along the machined surface W1 as described above.

続いて、図3に戻って、準備工程の次に、準備工程で設定された各種パラメータに基づいて、切削工程を実施する。切削工程は、切削装置1を用いて被切削物Wを切削し、切削加工物を製造する工程である。 Then, returning to FIG. 3, the cutting step is carried out based on the various parameters set in the preparatory step after the preparatory step. The cutting process is a process of cutting the work piece W using the cutting device 1 to manufacture a machined work piece.

切削工程において、加振工程および基準粗さ検出工程と同様に、作業者が被切削物Wをステージ2に設置する。被切削物Wは、ステージ2の固定治具を用いて、所定の設置位置に固定される。 In the cutting process, the operator installs the object W to be cut on the stage 2 in the same manner as in the vibration step and the reference roughness detection process. The object W to be cut is fixed at a predetermined installation position by using the fixing jig of the stage 2.

切削工程における切削装置1の動作は、制御部30によって制御される。切削工程において制御部30が実行する制御処理の一例を図14に示すフローチャートを参照して説明する。図14に示す制御処理は、制御部30に切削工程の開始信号が入力されると実行される。 The operation of the cutting device 1 in the cutting process is controlled by the control unit 30. An example of the control process executed by the control unit 30 in the cutting process will be described with reference to the flowchart shown in FIG. The control process shown in FIG. 14 is executed when the start signal of the cutting process is input to the control unit 30.

制御部30は、切削工程の開始信号が入力されると、ステップS30において、準備工程で設定されたパラメータの情報を取得する。 When the start signal of the cutting process is input, the control unit 30 acquires the parameter information set in the preparation process in step S30.

続いて、ステップS31において、制御部30は、予め定められた軌道の情報にしたがって送り機構21を準備工程で設定された目標速度Vf1で移動させる。 Subsequently, in step S31, the control unit 30 moves the feed mechanism 21 at the target speed Vf1 set in the preparation step according to the information of the orbit determined in advance.

そして、ステップS32において、制御部30は、送り機構21の移動に伴い、固有振動数ω1と異なる回転数である目標回転数nで回転軸10を回転させる。制御部30は、固有振動数ω1が算出された部位と当該部位での固有振動数ω1との対応関係に基づいて定められた目標回転数nで回転軸10を回転させる。具体的に、制御部30は、固有振動算出工程において被切削物Wにおける固有振動数ω1を算出した部位のそれぞれを切削する際の回転軸10の回転数を、それぞれの部位毎の固有振動数ω1に0.8または1.2を乗じた回転数に変更する。 Then, in step S32, the control unit 30 rotates the rotation shaft 10 at a target rotation speed n, which is a rotation speed different from the natural frequency ω1, as the feed mechanism 21 moves. The control unit 30 rotates the rotation shaft 10 at a target rotation speed n determined based on the correspondence between the portion where the natural frequency ω1 is calculated and the natural frequency ω1 at the portion. Specifically, the control unit 30 determines the rotation speed of the rotation shaft 10 when cutting each of the parts for which the natural frequency ω1 of the object W to be calculated is calculated in the natural vibration calculation step, and the natural frequency for each part. Change to the number of revolutions obtained by multiplying ω1 by 0.8 or 1.2.

これにより、切削装置1は、固有振動数ω1が算出された部位毎の被切削物Wの強制振動の振動量を抑制しつつ、切削加工物を製造することができる。 As a result, the cutting device 1 can manufacture the machined object while suppressing the vibration amount of the forced vibration of the object to be machined W for each part where the natural frequency ω1 is calculated.

続いて、切削工程で切削された被切削物Wの表面粗さの大きさについて、図15を参照して説明する。図15は、回転軸10を固有振動数ω1と同じ回転数または目標回転数nで回転させた際における送り機構21の移動速度を基準速度Aから許容最大速度Cに変化させた場合の被切削物Wの表面粗さの測定結果を示す。 Subsequently, the magnitude of the surface roughness of the work piece W cut in the cutting step will be described with reference to FIG. FIG. 15 shows the machine to be cut when the moving speed of the feed mechanism 21 when the rotating shaft 10 is rotated at the same rotation speed as the natural frequency ω1 or the target rotation speed n is changed from the reference speed A to the allowable maximum speed C. The measurement result of the surface roughness of the thing W is shown.

図15における黒丸は、被切削物Wの理論表面粗さの大きさを示す。また、図15における白丸は、回転軸10を固有振動数ω1と同じ回転数で回転させて被切削物Wを切削した場合の被切削物Wの表面粗さの測定結果の実測値を示す。 The black circles in FIG. 15 indicate the magnitude of the theoretical surface roughness of the work piece W. The white circles in FIG. 15 indicate actual measurement results of the surface roughness of the work piece W when the work piece W is cut by rotating the rotation shaft 10 at the same rotation speed as the natural frequency ω1.

また、図15における二重丸は、回転軸10を目標回転数nで回転させて被切削物Wを切削した場合の被切削物Wの表面粗さの測定結果の実測値を示す。なお、基準速度Aにおける白丸は、基準粗さRz0の大きさである。 Further, the double circle in FIG. 15 indicates an actually measured value of the measurement result of the surface roughness of the work piece W when the rotation shaft 10 is rotated at the target rotation speed n to cut the work piece W. The white circles at the reference speed A are the magnitudes of the reference roughness Rz0.

本実施形態において、回転軸10を固有振動数ω1と異なる目標回転数nで回転させるので、被切削物Wの振動量は、送り機構21を基準速度Aで移動させつつ、回転軸10を固有振動数ω1と同じ回転数で回転させて切削した場合の振動量に比較して小さくできる。また、図15に示すように、目標粗さRz1を基準粗さRz0より小さく設定した場合、送り機構21の移動速度を基準速度Aから基準速度Aより大きく許容最大速度Cより小さい速度Bへ大きくすることができる。 In the present embodiment, since the rotating shaft 10 is rotated at a target rotation speed n different from the natural frequency ω1, the vibration amount of the work piece W determines the rotating shaft 10 while moving the feed mechanism 21 at the reference speed A. It can be made smaller than the amount of vibration when cutting by rotating at the same rotation speed as the frequency ω1. Further, as shown in FIG. 15, when the target roughness Rz1 is set to be smaller than the reference roughness Rz0, the moving speed of the feed mechanism 21 is increased from the reference speed A to a speed B larger than the reference speed A and smaller than the allowable maximum speed C. can do.

さらに、目標粗さRz1を基準粗さRz0と同程度に設定した場合、送り機構21の移動速度を基準速度Aから許容最大速度Cへ大きくすることができる。 Further, when the target roughness Rz1 is set to be about the same as the reference roughness Rz0, the moving speed of the feed mechanism 21 can be increased from the reference speed A to the allowable maximum speed C.

以上説明した本実施形態の切削装置1によれば、被切削物Wを切削する際に、固有振動数ω1と異なる回転数で回転軸10を回転させることで、被切削物Wの強制振動に起因する表面粗さの大きさを抑制できる。また、目標粗さRz1が基準粗さRz0を超えない範囲で送り機構21の移動速度を大きくするので、被切削物Wの表面粗さの大きさを悪化させることなく切削完了までの所要時間を短縮することで、生産性を向上させることができる。 According to the cutting device 1 of the present embodiment described above, when the object W to be cut is cut, the rotating shaft 10 is rotated at a rotation frequency different from the natural frequency ω1 to obtain forced vibration of the object W to be cut. The amount of surface roughness caused by this can be suppressed. Further, since the moving speed of the feed mechanism 21 is increased within the range where the target roughness Rz1 does not exceed the reference roughness Rz0, the time required to complete the cutting can be reduced without deteriorating the size of the surface roughness of the work piece W. By shortening, productivity can be improved.

また、制御部30は、固有振動数ω1を算出した部位のそれぞれを切削する際の回転軸10の回転数を、それぞれの部位毎の固有振動数ω1と異なる回転数にする。このため、被切削物Wが切削する箇所によって固有振動数ω1が異なっても、切削するそれぞれの部位における被切削物Wの強制振動の振動量を抑制できる。 Further, the control unit 30 sets the rotation speed of the rotation shaft 10 when cutting each of the parts for which the natural frequency ω1 is calculated to be different from the natural frequency ω1 for each part. Therefore, even if the natural frequency ω1 differs depending on the portion to be cut by the workpiece W, the amount of forced vibration of the workpiece W at each portion to be cut can be suppressed.

また、被切削物Wを切削するための回転軸10および工具Tを利用することで被切削物Wを加振できるので、切削装置1に被切削物Wを加振させるための機器を設けなくとも、被切削物Wを加振できる。 Further, since the work piece W can be vibrated by using the rotary shaft 10 and the tool T for cutting the work piece W, the cutting device 1 does not need to be provided with a device for vibrating the work piece W. In both cases, the work piece W can be vibrated.

また、切削装置1は、振動検出部40を備えており、切削装置1を利用して被切削物Wの振動を検出できるので、切削装置1以外に、被切削物Wの振動を検出するための機器が不要になる。 Further, since the cutting device 1 includes a vibration detecting unit 40 and can detect the vibration of the work piece W by using the cutting device 1, it is necessary to detect the vibration of the work piece W in addition to the cutting device 1. No need for equipment.

また、切削装置1を利用して被切削物Wの固有振動数ω1を算出できるので、切削装置1以外に、被切削物Wの固有振動数ω1を算出するための機器が不要になる。 Further, since the natural frequency ω1 of the work piece W can be calculated by using the cutting device 1, a device other than the cutting device 1 for calculating the natural frequency ω1 of the work piece W becomes unnecessary.

また、切削装置1は、ステージ2に設置されている被切削物Wに、切削工程を実施する際と同様に工具Tを回転した状態で衝突させて被切削物Wの固有振動数ω1を検出することができる。このため、切削装置1は、被切削物Wを切削する環境下で被切削物Wの固有振動数ω1を算出できるので、環境の変化に伴う固有振動数ω1の検出における影響を抑制でき、被切削物Wの固有振動数ω1を安定して算出できる。 Further, the cutting device 1 detects the natural frequency ω1 of the work piece W by colliding with the work piece W installed on the stage 2 in a rotated state in the same manner as when performing the cutting process. can do. Therefore, since the cutting device 1 can calculate the natural frequency ω1 of the work piece W in the environment where the work piece W is cut, the influence on the detection of the natural frequency ω1 due to the change in the environment can be suppressed, and the work piece W can be cut. The natural frequency ω1 of the cutting object W can be calculated stably.

また、切削装置1は、加振工程における回転軸10の回転数を切削工程における回転軸10の回転数より小さくすることで、加振工程において、被切削物Wの振動毎の振幅を充分に減衰させることができる。このため、繰り返し発生する振動それぞれの開始タイミングおよび終了タイミングを検出し易くできるので、固有振動数ω1を安定して算出できる。 Further, the cutting device 1 makes the rotation speed of the rotary shaft 10 in the vibration process smaller than the rotation speed of the rotary shaft 10 in the cutting process, so that the amplitude of each vibration of the work piece W in the vibration process can be sufficiently increased. It can be attenuated. Therefore, it is possible to easily detect the start timing and the end timing of each of the repeatedly generated vibrations, so that the natural frequency ω1 can be calculated stably.

また、制御部30は、被切削物Wにおける固有振動数ω1の算出部位それぞれにおいて目標回転数nを設定する場合、切削工程における軌道上の互いに隣接する算出部位において設定する目標回転数nが、互いにできるだけ近い値となるように設定する。これにより、切削工程において、制御部30が固有振動数ω1の算出部位毎に定められる目標回転数nに回転軸10の回転数を変更させる際に、それぞれの目標回転数nに変更するために必要な時間を小さくすることができる。 Further, when the control unit 30 sets the target rotation speed n at each of the calculation parts of the natural frequency ω1 in the object W to be cut, the target rotation speed n set at the calculation parts adjacent to each other on the trajectory in the cutting process is set. Set the values so that they are as close as possible to each other. As a result, in the cutting process, when the control unit 30 changes the rotation speed of the rotation shaft 10 to the target rotation speed n determined for each calculation site of the natural frequency ω1, it is changed to each target rotation speed n. The time required can be reduced.

(他の実施形態)
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、例えば、以下のように種々変形可能である。
(Other embodiments)
Although the typical embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified as follows, for example.

上述の実施形態では、切削装置1がマシニングセンタで構成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、切削装置1は、旋盤加工装置、フライス加工装置、NC加工装置等の機械加工装置で構成されてもよい。 In the above-described embodiment, an example in which the cutting device 1 is configured by a machining center has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the cutting apparatus 1 may be composed of a machining apparatus such as a lathe processing apparatus, a milling apparatus, and an NC machining apparatus.

上述の実施形態では、工具Tおよび回転軸10が主軸頭11の鉛直方向の下側に取り付けられる例について説明したが、これに限定されない。例えば、工具Tおよび回転軸10は、主軸頭11の設置位置に対して水平方向等、鉛直方向以外の方向に取り付けられる構成でもよい。 In the above-described embodiment, the example in which the tool T and the rotary shaft 10 are attached to the lower side of the spindle head 11 in the vertical direction has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, the tool T and the rotating shaft 10 may be mounted in a direction other than the vertical direction, such as a horizontal direction with respect to the installation position of the spindle head 11.

上述の実施形態では、被切削物Wがアルミダイカストで構成されている例について説明したが、これに限定されない。例えば、被切削物Wは、鉄や銅など、アルミ以外で構成された様々なものを適用することができる。 In the above-described embodiment, an example in which the workpiece W is made of aluminum die-cast has been described, but the present invention is not limited to this. For example, as the workpiece W, various objects other than aluminum, such as iron and copper, can be applied.

上述の実施形態では、送り機構21が工具Tを移動させる例について説明したが、これに限定されない。例えば、送り機構21は、ステージ2を移動させることで被切削物Wを移動させる構成でもよい。 In the above-described embodiment, an example in which the feed mechanism 21 moves the tool T has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the feed mechanism 21 may be configured to move the workpiece W by moving the stage 2.

上述の実施形態では、制御部30が、切削工程における回転軸10の回転数を、固有振動算出工程で算出された被切削物Wの算出部位毎に、算出部位のそれぞれの固有振動数ω1と異なる回転数に変更させる例について説明したが、これに限定されない。例えば、制御部30は、切削工程における回転軸10の回転数を、算出部位の全ての固有振動数ω1と異なる回転数に設定し、切削する部位に応じて回転軸10の回転数を変更しない構成であってもよい。 In the above-described embodiment, the control unit 30 sets the rotation speed of the rotating shaft 10 in the cutting process to the natural frequency ω1 of each calculated part for each calculation part of the work piece W calculated in the natural vibration calculation step. An example of changing to a different rotation speed has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the control unit 30 sets the rotation speed of the rotating shaft 10 in the cutting process to a rotation speed different from all the natural frequencies ω1 of the calculated portion, and does not change the rotation speed of the rotating shaft 10 according to the portion to be cut. It may be a configuration.

上述の実施形態では、減衰比を0.02で設定した際の数式2に基づいて、被切削物Wを切削する際の振動量が目標の振動量になるように目標回転数nが定められる例について説明したが、これに限定されない。例えば、減衰比が0.02と異なる値に設定する場合、目標回転数nは、その値で設定した際の数式2に基づいて、被切削物Wを切削する際の振動量が目標の振動量になるように定められていてもよい。 In the above-described embodiment, the target rotation speed n is determined so that the vibration amount when cutting the object W to be cut becomes the target vibration amount based on the mathematical formula 2 when the damping ratio is set to 0.02. An example has been described, but the present invention is not limited to this. For example, when the damping ratio is set to a value different from 0.02, the target rotation speed n is the vibration amount at which the work piece W is cut based on the mathematical formula 2 set at that value. It may be set to be a quantity.

上述の実施形態では、制御部30が、被切削物Wの表面粗さの大きさ、回転軸10の回転数、送り機構21の移動速度を関連付けた演算式を用いて、目標粗さRz1および目標回転数nに対応する目標速度Vf1を求める例について説明したが、これに限定されない。例えば、制御部30は、被切削物Wの表面粗さの大きさ、回転軸10の回転数、送り機構21の移動速度を予め関連付けた制御マップを用いて、目標粗さRz1および目標回転数nに対応する目標速度Vf1を求めてもよい。具体的に、制御部30は、予め目標回転数nおよび目標粗さRz1に対応する目標速度Vf1が定められた制御マップをメモリに記憶しており、制御マップを参照することによって、目標速度Vf1を求めてもよい。さらに、制御部30は、被切削物Wの表面粗さの大きさ、回転軸10の回転数、送り機構21の移動速度を予め関連付けた制御マップを用いることなく、その他の方法を用いることによって、目標速度Vf1を求めてもよい。 In the above-described embodiment, the control unit 30 uses an arithmetic expression that associates the size of the surface roughness of the work piece W, the rotation speed of the rotating shaft 10, and the moving speed of the feed mechanism 21 with the target roughness Rz1 and An example of obtaining the target speed Vf1 corresponding to the target rotation speed n has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the control unit 30 uses a control map in which the size of the surface roughness of the work piece W, the rotation speed of the rotating shaft 10, and the moving speed of the feed mechanism 21 are previously associated with each other, and the target roughness Rz1 and the target rotation speed are used. The target speed Vf1 corresponding to n may be obtained. Specifically, the control unit 30 stores in the memory a control map in which the target speed Vf1 corresponding to the target rotation speed n and the target roughness Rz1 is determined in advance, and by referring to the control map, the target speed Vf1 May be sought. Further, the control unit 30 uses another method without using a control map in which the size of the surface roughness of the object W to be cut, the rotation speed of the rotating shaft 10, and the moving speed of the feed mechanism 21 are previously associated with each other. , The target speed Vf1 may be obtained.

上述の実施形態では、切削装置1が工具Tを被切削物Wに衝突させることによって被切削物Wを加振する例について説明したが、これに限定されない。例えば、切削装置1は、被切削物Wを加振するための加振装置を含んで構成されており、加振装置によって被切削物Wを加振する構成であってもよい。 In the above-described embodiment, an example in which the cutting device 1 vibrates the work piece W by colliding the tool T with the work piece W has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the cutting device 1 is configured to include a vibrating device for vibrating the work piece W, and may be configured to vibrate the work piece W by the vibrating device.

上述の実施形態では、被切削物Wが加振された際の振動検出部40の検出値に基づいて、固有振動算出部50が固有振動数ω1を算出する例について説明したが、これに限定されない。切削装置1は、振動検出部40および固有振動算出部50を含まずに構成されており、予め切削装置1以外を用いて算出された固有振動数ω1に基づいて、上述の実施形態の製造方法を行う構成であってもよい。 In the above-described embodiment, an example in which the natural vibration calculation unit 50 calculates the natural frequency ω1 based on the detection value of the vibration detection unit 40 when the object W to be cut is vibrated has been described, but the present invention is limited to this. Not done. The cutting device 1 is configured not to include the vibration detection unit 40 and the natural vibration calculation unit 50, and is based on the natural frequency ω1 calculated in advance by using a device other than the cutting device 1, the manufacturing method of the above-described embodiment. It may be configured to perform.

上述の実施形態では、加振工程において回転軸10に取り付けられるフェイスミルT1が、切削工程において回転軸10に取り付けられるフェイスミルT1と同じフェイスミルT1である例について説明したが、これに限定されない。例えば、加振工程において回転軸10に取り付けられるフェイスミルT1は、切削工程において回転軸10に取り付けられるフェイスミルT1よりもフェイスミルT1に取り付けられた刃Tbが少ない構成であってもよい。加振工程に用いられるフェイスミルT1の刃Tbの数が少ないほどフェイスミルT1の一回転当たりの刃Tbと被切削面W1との衝突回数が少なくなるので、刃Tbと被切削面W1との衝突間隔を大きくすることができる。このため、加振工程に用いられるフェイスミルT1の刃Tbの数が少ないほど、固有振動算出工程において、固有振動数ω1を安定して算出できる。 In the above-described embodiment, an example has been described in which the face mill T1 attached to the rotary shaft 10 in the vibration step is the same face mill T1 as the face mill T1 attached to the rotary shaft 10 in the cutting step, but the present invention is not limited thereto. .. For example, the face mill T1 attached to the rotary shaft 10 in the vibration step may have a configuration in which the number of blades Tb attached to the face mill T1 is smaller than that of the face mill T1 attached to the rotary shaft 10 in the cutting step. As the number of blades Tb of the face mill T1 used in the vibration step is smaller, the number of collisions between the blade Tb and the machined surface W1 per rotation of the face mill T1 decreases, so that the blade Tb and the machined surface W1 The collision interval can be increased. Therefore, the smaller the number of blades Tb of the face mill T1 used in the vibration step, the more stable the natural frequency ω1 can be calculated in the natural vibration calculation step.

上述の実施形態では、加振工程における回転軸10の回転数が、切削工程における回転軸10の回転数より小さく設定される例につい説明したが、これに限定されない。加振工程における回転軸10の回転数は、切削工程における回転軸10の回転数と同じ回転数で設定されもよく、また、切削工程における回転軸10の回転数より大きく設定されてもよい。 In the above-described embodiment, the example in which the rotation speed of the rotary shaft 10 in the vibration step is set to be smaller than the rotation speed of the rotary shaft 10 in the cutting step has been described, but the present invention is not limited to this. The rotation speed of the rotating shaft 10 in the vibration step may be set to be the same as the rotation speed of the rotating shaft 10 in the cutting process, or may be set to be larger than the rotation speed of the rotating shaft 10 in the cutting process.

上述の実施形態では、振動検出部40が音波検出マイクで構成されており、被切削物Wに非接触で被切削物Wの振動を検出する例につい説明したが、これに限定されない。例えば、振動検出部40は、センサ素子の静電容量の変化を検出することで振動を検出する加速度センサ等の非接触式加速度センサで構成されていてもよい。また、振動検出部40は、圧電素子の歪みを検出することで振動を検出する加速度センサ等の接触式加速度センサで構成されていてもよい。 In the above-described embodiment, an example in which the vibration detection unit 40 is composed of a sound wave detection microphone and detects the vibration of the work piece W without contacting the work piece W has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the vibration detection unit 40 may be composed of a non-contact type acceleration sensor such as an acceleration sensor that detects vibration by detecting a change in the capacitance of the sensor element. Further, the vibration detection unit 40 may be composed of a contact type acceleration sensor such as an acceleration sensor that detects vibration by detecting the distortion of the piezoelectric element.

上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。 Needless to say, in the above-described embodiment, the elements constituting the embodiment are not necessarily essential except when it is clearly stated that they are essential and when they are clearly considered to be essential in principle.

上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されない。 In the above-described embodiment, when numerical values such as the number, numerical value, amount, range, etc. of the components of the embodiment are mentioned, when it is clearly stated that it is particularly essential, and in principle, it is clearly limited to a specific number. Except as the case, it is not limited to the specific number.

上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。 In the above-described embodiment, when referring to the shape, positional relationship, etc. of a component or the like, the shape, positional relationship, etc., unless otherwise specified or limited in principle to a specific shape, positional relationship, etc. Etc. are not limited.

10 回転軸
20 移動装置
21 送り機構
30 制御部
T 工具
W 被切削物
10 Rotating shaft 20 Moving device 21 Feeding mechanism 30 Control unit T Tool W Work piece

Claims (7)

工具(T)を用いて被切削物(W)を切削する切削装置であって、
前記工具を回転させる回転軸(10)と、
前記被切削物および前記工具の少なくとも一方を移動させる送り機構を有する移動装置(20)と、
前記回転軸の回転数および前記送り機構の移動速度を制御する制御部(30)とを備え、
予め算出される前記被切削物の固有振動数と同じ回転数で前記回転軸を回転させつつ、所定の基準速度で前記送り機構を移動させながら前記被切削物を切削した際の前記被切削物の表面粗さの大きさを基準粗さとしたとき、
前記制御部は、前記被切削物を切削する際に、前記回転軸を前記固有振動数と異なる回転数で回転させるとともに、切削後の前記被切削物の表面粗さの大きさが前記基準粗さを超えない範囲で、前記送り機構の移動速度を前記基準速度より大きくする切削装置。
A cutting device that cuts an object to be cut (W) using a tool (T).
A rotating shaft (10) for rotating the tool and
A moving device (20) having a feed mechanism for moving at least one of the object to be cut and the tool.
A control unit (30) for controlling the rotation speed of the rotation shaft and the moving speed of the feed mechanism is provided.
The work piece when the work piece is cut while moving the feed mechanism at a predetermined reference speed while rotating the rotation shaft at the same rotation speed as the natural frequency of the work piece calculated in advance. When the size of the surface roughness of
When cutting the work piece, the control unit rotates the rotation axis at a rotation speed different from the natural frequency, and the size of the surface roughness of the work piece after cutting is the reference roughness. A cutting device that increases the moving speed of the feed mechanism above the reference speed within a range not exceeding the above.
前記制御部は、
前記被切削物における互いに異なる複数の箇所と前記複数の箇所での前記固有振動数との対応関係が記憶され、
前記複数の箇所を切削する際に前記対応関係に基づいて、前記固有振動数と異なる回転数で前記回転軸を回転させる請求項1に記載の切削装置。
The control unit
Correspondence relationship between a plurality of different points in the work piece and the natural frequency at the plurality of points is stored.
The cutting device according to claim 1, wherein the rotating shaft is rotated at a rotation speed different from the natural frequency based on the correspondence relationship when cutting the plurality of parts.
前記被切削物の振動を検出する振動検出部(40)と、
回転状態の前記工具と前記被切削物とを衝突させることによって前記被切削物を加振する際の前記振動検出部の検出値に基づいて、前記被切削物の前記固有振動数を算出する固有振動算出部(50)とを備える請求項1または2に記載の切削装置。
A vibration detection unit (40) that detects the vibration of the object to be cut, and
The natural frequency of the work piece is calculated based on the detection value of the vibration detection unit when the work piece is vibrated by colliding the tool in the rotating state with the work piece. The cutting apparatus according to claim 1 or 2, further comprising a vibration calculation unit (50).
前記被切削物を切削する際に前記被切削物を設置するステージ(2)を備え、
前記制御部は、前記被切削物を切削する際における前記送り機構の軌道の情報が予め記憶され、前記被切削物を加振する際に、前記軌道の情報にしたがって前記送り機構を前記軌道の少なくとも一部に沿って移動させながら前記ステージに設置された前記被切削物と回転状態の前記工具とを衝突させる請求項3に記載の切削装置。
A stage (2) for installing the work piece when cutting the work piece is provided.
The control unit stores in advance information on the trajectory of the feed mechanism when cutting the object to be cut, and when the object to be cut is vibrated, the control unit sets the feed mechanism on the trajectory according to the information on the trajectory. The cutting device according to claim 3, wherein the object to be cut and the tool in a rotating state collide with each other while being moved along at least a part of the cutting device.
前記制御部は、前記被切削物を加振する際に、前記被切削物を切削する際の前記回転軸の回転数より小さい回転数で前記回転軸を回転させて前記工具の刃と前記被切削物との衝突間隔を大きくする請求項4に記載の切削装置。 When the control unit vibrates the work piece, the control unit rotates the rotation shaft at a rotation speed smaller than the rotation speed of the rotation shaft when cutting the work piece, and the blade of the tool and the work piece. The cutting device according to claim 4, wherein the collision interval with a cutting object is increased. 前記制御部は、切削後の前記被切削物の表面粗さの大きさが前記基準粗さとなる際の前記送り機構の移動速度を許容最大速度として算出し、前記被切削物を切削する際に、前記基準速度より大きく、且つ、前記許容最大速度以下となる速度範囲内で前記送り機構を移動させる請求項1ないし5のいずれか1つに記載の切削装置。 The control unit calculates the moving speed of the feed mechanism when the size of the surface roughness of the work piece after cutting becomes the reference roughness as the allowable maximum speed, and when cutting the work piece. The cutting device according to any one of claims 1 to 5, wherein the feed mechanism is moved within a speed range that is greater than the reference speed and equal to or less than the allowable maximum speed. 前記制御部は、
前記被切削物を切削する際の表面粗さの大きさである目標粗さを前記基準粗さを超えない範囲の大きさに設定し、
前記被切削物を切削する際の前記回転軸の回転数の目標回転数を前記固有振動数と異なる回転数に設定し、
前記被切削物を切削する際の表面粗さの大きさ、前記回転軸の回転数、前記速度範囲内の前記送り機構の移動速度を関連付けた演算式または制御マップを用いて、前記目標粗さおよび前記目標回転数に対応する前記送り機構の移動速度を目標速度として求め、
前記被切削物を切削する際、前記回転軸を前記目標回転数で回転させつつ、前記送り機構を前記目標速度で移動させる請求項6に記載の切削装置。
The control unit
The target roughness, which is the size of the surface roughness when cutting the work piece, is set to a size within a range not exceeding the reference roughness.
The target rotation speed of the rotation speed of the rotation shaft when cutting the object to be cut is set to a rotation speed different from the natural frequency.
The target roughness using a calculation formula or a control map that associates the magnitude of the surface roughness when cutting the work piece, the rotation speed of the rotation shaft, and the moving speed of the feed mechanism within the speed range. And the moving speed of the feed mechanism corresponding to the target rotation speed is obtained as the target speed.
The cutting device according to claim 6, wherein when cutting the object to be cut, the feed mechanism is moved at the target speed while rotating the rotation shaft at the target rotation speed.
JP2020033306A 2020-02-28 2020-02-28 Cutting device Pending JP2021133474A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020033306A JP2021133474A (en) 2020-02-28 2020-02-28 Cutting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020033306A JP2021133474A (en) 2020-02-28 2020-02-28 Cutting device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021133474A true JP2021133474A (en) 2021-09-13

Family

ID=77659706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020033306A Pending JP2021133474A (en) 2020-02-28 2020-02-28 Cutting device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2021133474A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8374717B2 (en) Vibration suppressing method and vibration suppressing device for machine tool
Siddhpura et al. A review of chatter vibration research in turning
US11733673B2 (en) Numerical control system and motor drive controller
US6993410B2 (en) Active electromagnetic device for measuring the dynamic response of a tool in a CNC machine
JP4433422B2 (en) Vibration suppression device
US8432119B2 (en) Method and apparatus for characterizing and enhancing the functional performance of machine tools
Damir et al. Force prediction and stability analysis of plunge milling of systems with rigid and flexible workpiece
WO2008042897A2 (en) System and method for tool point prediction using multi-component receptance coupling substructure analysis
EP2682228B1 (en) Dynamic characteristic calculation apparatus and its method for machine tool
JP6990134B2 (en) Cutting equipment and its control method
JP4891150B2 (en) Vibration suppressor for machine tools
JP5631792B2 (en) Machine tool monitoring device
US20070277609A1 (en) Flexure-based dynamometer for determining cutting force
JP5983112B2 (en) Machine tool dynamic characteristic calculation device and dynamic characteristic calculation method
US8610393B2 (en) Method and apparatus for characterizing and enhancing the dynamic performance of machine tools
JP2018118362A (en) Machine tool and vibration suppression method
JP5321515B2 (en) Numerical control device for machine tools
JP2021133474A (en) Cutting device
JP2021133473A (en) Cut product manufacturing method
JP5983113B2 (en) Machine tool dynamic characteristic calculation device and dynamic characteristic calculation method
Zhang et al. A synthetical stability method for cutting parameter optimization to assure surface location accuracy in flexible part milling
Shimana et al. Real-time estimation of machining error caused by vibrations of end mill
JP7424759B2 (en) Spindle abnormality detection device
JP7058210B2 (en) Machine tools, defect detection methods, and defect detection programs
JP2020080015A (en) Monitoring apparatus and monitoring method