JP4363343B2 - Processing condition setting method and processing apparatus - Google Patents

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本発明は、主軸にホルダを介して工具を取り付け加工を行う加工装置の加工条件を設定する加工条件設定方法、及び、当該加工条件設定方法を用いた加工装置に関するものである。   The present invention relates to a machining condition setting method for setting a machining condition of a machining apparatus for attaching a tool to a spindle via a holder, and a machining apparatus using the machining condition setting method.

金型等の切削加工では、ワーク形状に合わせて使用するツーリング(工具とホルダとの組み合わせ)が複雑に変化する。具体的に、金型加工は、30種類程度の工具を交換しながら切削を進めるが、工具を保持するホルダは加工部位を考慮して選択される。例えば、図5(A)に示すように、工具12aでワークWの直立壁を備える凹部を形成する際には、円筒形状のホルダ14aを組み合わせ、図5(B)に示すように、ワークWの傾斜壁を備える凹部を形成する際には、裁頭円錐形状のホルダ14bを剛性に劣るが組み合わせ、円筒形状ホルダを使用した場合に比べ、工具突出し量を短く設定し、工具・ホルダ全体の剛性を高める対策を取る。また、図5(C)に示すように小径の工具12cで、狭い箇所を加工する際には小径工具標準径のホルダ14cを選択する。図5(D)に示すように比較的広い箇所を切削する際には、剛性の高い大径のホルダ14dを組み合わせる。   In cutting of a die or the like, tooling (a combination of a tool and a holder) used in accordance with a workpiece shape changes in a complicated manner. Specifically, in the die machining, cutting is performed while exchanging about 30 types of tools, and the holder for holding the tool is selected in consideration of the machining site. For example, as shown in FIG. 5 (A), when forming a recess having an upright wall of the workpiece W with the tool 12a, a cylindrical holder 14a is combined, and as shown in FIG. 5 (B), the workpiece W When the concave portion having the inclined wall is formed, the truncated cone-shaped holder 14b is inferior in rigidity, but the tool protrusion amount is set shorter than the case where the cylindrical holder is used, and the entire tool / holder is Take measures to increase rigidity. Further, as shown in FIG. 5C, a small diameter tool 12c is used to select a small diameter tool standard diameter holder 14c when machining a narrow portion. When cutting a relatively wide portion as shown in FIG. 5D, a large-diameter holder 14d having high rigidity is combined.

ここで、加工条件(主軸回転数、切り込み量、ピックフィード量、工具送り速度)の選定は、上述したツーリング(工具とホルダとの組み合わせ)を考慮しながら、更に、使用機械、刃先形状、突き出し量(ホルダからの工具の突出長)、被加工部材の材質、荒加工、中仕上加工、仕上加工等を配慮して行う必要があり、高い熟練度が要求されている。   Here, the machining conditions (spindle speed, cutting amount, pick feed amount, tool feed speed) are selected in consideration of the tooling described above (combination of tool and holder), machine used, cutting edge shape, and protrusion. It is necessary to consider the amount (projection length of the tool from the holder), the material of the workpiece, roughing, intermediate finishing, finishing, etc., and high skill is required.

加工条件をコンピュータを用いて設定することが実用化されている。この自動設定について、図6を参照して説明する。
先ず、コンピュータに、工具種類、及び、当該工具に取り付けられたホルダの種類、突き出し量、被切削材、加工方法を入力する(S202)。ここでは、オペレータにより、30本の工具と、それぞれの工具に取り付けられるホルダと、これぞれの工具の突き出し量とが入力されたものとする。これに応じて、コンピュータは、処理の対象となる工具を選択する(S204)。そして、処理対象の工具について、入力された条件から、加工条件データベースを検索して、加工条件(主軸回転数、切り込み量、ピックフィルード量、送り速度)を決定する(S206)。ここで、加工条件データベースは、基礎的な加工試験に基づき構築されており、この加工条件データベースを、工具種類(切れ刃数、刃先形状、材質)、ホルダ種類、被切削材等で検索することで前記加工条件を求める。そして、全工具に対してS206の処理を完了したかを判断し(S208)、処理を完了していない場合には(S208:No)、S204に戻り、次の処理対象となる工具を選択し、上記S206の加工条件決定の処理を行う。そして、30本、全ての工具に対して上記処理を完了すると(S208:Yes)、処理を終了する。
Setting processing conditions using a computer has been put into practical use. This automatic setting will be described with reference to FIG.
First, the tool type, the type of the holder attached to the tool, the protruding amount, the workpiece, and the processing method are input to the computer (S202). Here, it is assumed that 30 tools, holders attached to the respective tools, and protrusion amounts of the respective tools are input by the operator. In response to this, the computer selects a tool to be processed (S204). Then, the processing condition database is searched from the input conditions for the processing target tool, and the processing conditions (spindle rotation speed, cutting amount, pick field amount, feed speed) are determined (S206). Here, the machining condition database is constructed based on basic machining tests, and the machining condition database is searched by tool type (number of cutting edges, cutting edge shape, material), holder type, work material, etc. To obtain the processing conditions. Then, it is determined whether or not the process of S206 has been completed for all the tools (S208). If the process has not been completed (S208: No), the process returns to S204, and the next processing target tool is selected. Then, the processing condition determination processing in S206 is performed. And if the said process is completed with respect to all 30 tools (S208: Yes), a process will be complete | finished.

引用文献1には、キー入力で加工条件を設定する加工条件決定プログラムが記載されている。引用文献2には、加工効率を向上させる切削加工方法が記載されている。引用文献3には、工具の発生する振動を抑制する切削加工方法が記載されている。
特開平7−1286号公報 特開平11−300517号公報 特開2000−263308号公報
Cited Document 1 describes a machining condition determination program for setting machining conditions by key input. Cited Document 2 describes a cutting method for improving machining efficiency. Cited Document 3 describes a cutting method for suppressing vibration generated by a tool.
JP-A-7-1286 Japanese Patent Laid-Open No. 11-300517 JP 2000-263308 A

しかしながら、加工条件を設定するためには、過去の事例、工具カタログ値を調べる必要があり、長時間を要していた。また、長時間かけて行っても、操作者により加工条件の設定の仕方が異なり、安全性を重視すると加工時間が必要以上に長くなり、加工時間を重視すると加工精度が低下していた。
現在、加工機が高速化し、この高速化した加工機の性能を使い切ることは、従来の低速機での知識・経験のみでは困難になって来ている。
更に、上述した加工条件を自動設定しても、人間が設定するよりも荒い設定しかできず、やはり、加工時間が必要以上に長くなったり、加工精度が低下したりしていた。
However, in order to set the machining conditions, it is necessary to examine past cases and tool catalog values, which takes a long time. Further, even if the process is performed for a long time, the method of setting the machining conditions differs depending on the operator. If the safety is emphasized, the machining time becomes longer than necessary, and if the machining time is emphasized, the machining accuracy is lowered.
At present, it is becoming difficult to use the speed of the processing machine and to fully use the performance of the increased processing machine only by knowledge and experience with a conventional low-speed machine.
Furthermore, even if the above-described processing conditions are automatically set, only a rough setting can be made as compared with a human setting, and the processing time is unnecessarily longer or the processing accuracy is lowered.

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高速機を用いて加工を短時間で行うことができる加工条件設定方法及び加工装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a machining condition setting method and a machining apparatus capable of performing machining in a short time using a high speed machine. It is in.

上記目的を達成するため、請求項1の発明は、主軸16aにホルダ14bを介して工具12aを取り付けて被加工部材の加工を行う加工装置MC1の加工条件を設定する加工条件設定方法において、
被加工部材を加工するための前記工具の送り速度、ピックフィード量、切り込み量、主軸回転数の少なくとも一つからなる暫定加工条件を入力するステップ(S102)
工具、ホルダの情報を入力し、主軸の情報を保持又は入力するステップ(S102)
工具、ホルダ、および主軸から構成される工具系の剛性を、工具・ホルダ・機械の形状データ、工具・ホルダ・機械の材質データを基に構造解析することで求めるステップ(S108)と、
工具系の剛性が、必要剛性よりも低い場合には、工具送り速度を修正することで、前記暫定加工条件を修正し、加工する際に求められる必要剛性を下げるステップ(S112)と、
前記ホルダおよび前記工具からなるツーリングの固有振動数を求め、前記固有振動数から前記ツーリングの共振回転数を求め、該共振回転数と前記主軸回転数とが近似する場合に前記主軸回転数を修正するステップと、
前記主軸、前記ホルダ、前記工具からなる工具系の固有振動数を求め、前記固有振動数から前記工具系の共振回転数を求め、該共振回転数と前記主軸回転数とが近似する場合に前記主軸回転数を修正するステップと、を備えることを技術的特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention of claim 1 is a machining condition setting method for setting machining conditions of a machining apparatus MC1 for machining a workpiece by attaching a tool 12a to a spindle 16a via a holder 14b.
Feed speed of the tool for machining a workpiece, the pick feed rate, depth of cut, a step (S102) of inputting the tentative machining conditions comprising at least one spindle speed,
Tool, a step (S102) to enter the information of the holder, for holding or input information of the main shaft,
A step of determining the rigidity of the tool system composed of the tool, the holder, and the spindle by structural analysis based on the shape data of the tool / holder / machine and the material data of the tool / holder / machine (S108) ;
When the rigidity of the tool system is lower than the required rigidity, the provisional machining condition is corrected by correcting the tool feed speed, and the required rigidity required for machining is reduced (S112) ;
The natural frequency of the tooling consisting of the holder and the tool is obtained, the resonance rotational speed of the tooling is obtained from the natural frequency, and the spindle rotational speed is corrected when the resonant rotational speed and the spindle rotational speed are approximated. And steps to
When the natural frequency of the tool system consisting of the spindle, the holder, and the tool is obtained, the resonance rotational speed of the tool system is obtained from the natural frequency, and the resonance rotational speed and the spindle rotational speed are approximated. And a step of correcting the rotational speed of the spindle .

請求項の加工装置は、主軸16aにホルダ14bを介して取り付けられた工具12aと被加工部材とを相対移動させる駆動装置MC1と、該駆動装置MC1を制御する制御装置20を備えた加工装置において、
前記制御装置は、 被加工部材を加工するための前記工具の送り速度主軸回転数の少なくとも一つからなる暫定加工条件を制御装置へ入力する加工条件入力手段と、
工具、ホルダの情報を制御装置へ入力し、主軸の情報を制御装置で保持又は制御装置へ入力する工具系情報入力手段と、
工具、ホルダ、および主軸から構成される工具系の剛性を、工具・ホルダ・機械の形状データ、工具・ホルダ・機械の材質データを基に構造解析することで求める解析手段と、
工具系の剛性が、必要剛性よりも低い場合には、工具送り速度を修正することで、前記暫定加工条件を修正し、加工する際に求められる必要剛性を下げる剛性調整手段と、
前記ホルダおよび前記工具からなるツーリングの固有振動数を求め、前記固有振動数から前記ツーリングの共振回転数を求め、該共振回転数と前記主軸回転数とが近似する場合に前記主軸回転数を修正する第1主軸回転数調整手段と、
前記主軸、前記ホルダ、前記工具からなる工具系の固有振動数を求め、前記固有振動数から前記工具系の共振回転数を求め、該共振回転数と前記主軸回転数とが近似する場合に前記主軸回転数を修正する第2主軸回転数調整手段と、
前記剛性調整手段、第1主軸回転数調整手段、第2主軸回転数調整手段にて修正された加工条件に基づいて前記駆動装置を制御することを技術的特徴とする。
The machining apparatus according to claim 2 includes a drive device MC1 that relatively moves a tool 12a attached to the spindle 16a via a holder 14b and a workpiece, and a control device 20 that controls the drive device MC1. In
The control device includes a machining condition input means for inputting a provisional machining condition including at least one of a feed speed of the tool for machining a workpiece and a spindle rotation speed to the control device ;
Tool, the information of the holder is inputted to the control unit, and the tool system information input means for inputting to hold or control information of the spindle by the control device,
Analysis means for obtaining the rigidity of a tool system composed of a tool, a holder, and a spindle by structural analysis based on tool / holder / machine shape data and tool / holder / machine material data ;
When the rigidity of the tool system is lower than the required rigidity, the provisional processing conditions are corrected by correcting the tool feed speed, and the rigidity adjusting means for reducing the required rigidity required when processing,
The natural frequency of the tooling consisting of the holder and the tool is obtained, the resonance rotational speed of the tooling is obtained from the natural frequency, and the spindle rotational speed is corrected when the resonant rotational speed and the spindle rotational speed are approximated. First spindle rotation speed adjusting means,
When the natural frequency of the tool system consisting of the spindle, the holder, and the tool is obtained, the resonance rotational speed of the tool system is obtained from the natural frequency, and the resonance rotational speed and the spindle rotational speed are approximated. A second spindle speed adjusting means for correcting the spindle speed;
A technical feature is that the driving device is controlled based on the machining conditions corrected by the rigidity adjusting means, the first spindle rotation speed adjusting means, and the second spindle rotation speed adjusting means .

請求項1及び請求項の発明は、主軸、ホルダ、工具の少なくとも1つの剛性を解析し、入力した暫定加工条件で要求される剛性よりも低い場合には、暫定加工条件を修正する。例えば、工具の剛性が暫定加工条件での工具の送り量及び送り速度において要求される剛性よりも低い場合には、工具の送り量及び送り速度の少なくとも一方を低下させる。このため、加工精度を低下させる剛性不足による工具の撓み等を回避することができる。 According to the first and second aspects of the present invention, the rigidity of at least one of the spindle, the holder, and the tool is analyzed, and if the rigidity is lower than that required for the input provisional machining conditions, the provisional machining conditions are corrected. For example, when the rigidity of the tool is lower than the rigidity required for the feed amount and feed speed of the tool under the temporary machining conditions, at least one of the feed amount and feed speed of the tool is reduced. For this reason, it is possible to avoid the bending of the tool due to insufficient rigidity that lowers the machining accuracy.

請求項の発明は、主軸、ホルダ、工具の少なくとも1つの剛性を解析し、例えば、工具の剛性が暫定加工条件での工具の送り速度において要求される剛性よりも低い場合には、工具の送り量を低下させる。このため、加工精度を低下させる剛性不足による工具の撓み等を回避することができる。 The invention of claim 1 analyzes the rigidity of at least one of the spindle, the holder, and the tool. For example, when the rigidity of the tool is lower than the rigidity required at the feed speed of the tool under the temporary machining conditions, Reduce the feed amount. For this reason, it is possible to avoid the bending of the tool due to insufficient rigidity that lowers the machining accuracy.

請求項では、ホルダ及び工具の情報からツーリングの共振回転数を求め、暫定加工条件での主軸回転数とツーリングの共振回転数とを比較し、主軸の回転数とツーリングの共振回転数とが近似する場合に、主軸の回転数を変更する。例えば、回転数が、ツーリングの共振回転数から予め求められた範囲内に有る際には、主軸の回転数を下げる。このため、加工精度を低下させるツーリングの振動を回避することができる。 In claim 1 , the resonance rotational speed of the tooling is obtained from the information of the holder and the tool, the spindle rotational speed under the provisional machining conditions is compared with the resonant rotational speed of the tooling, and the rotational speed of the spindle and the resonant rotational speed of the tooling are determined. When approximating, change the rotation speed of the spindle. For example, when the rotational speed is within a range obtained in advance from the resonance rotational speed of the tooling, the rotational speed of the main shaft is lowered. For this reason, it is possible to avoid tooling vibrations that reduce machining accuracy.

請求項の発明は、主軸、ホルダ及び工具の情報から工具系の固有振動数を求め、該固有振動数から工具系の共振回転数を求め、暫定加工条件での主軸回転数と工具系の共振回転数とを比較し、主軸の回転数と工具系の共振回転数とが近似する場合に、主軸の回転数を変更する。例えば、回転数が、工具系の共振回転数から予め求められた範囲内に有る際には、主軸の回転数を下げる。このため、主軸の共振によるベアリング焼き付き等の障害を発生させることなく、高い回転数によって短時間で加工を行うことが可能になる。 According to the first aspect of the present invention, the natural frequency of the tool system is obtained from the information on the spindle, the holder and the tool, the resonance speed of the tool system is obtained from the natural frequency, and the spindle speed and the tool system under the temporary machining conditions are obtained. The rotation speed of the main shaft is changed when the rotation speed of the main shaft and the resonance rotation speed of the tool system approximate to each other. For example, when the rotational speed is within a range obtained in advance from the resonant rotational speed of the tool system, the rotational speed of the main shaft is lowered. For this reason, it becomes possible to perform machining at a high rotational speed in a short time without causing problems such as bearing seizure due to resonance of the main shaft.

[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る加工条件設定方法及び加工条件設定方法を用いる加工装置の構成を示している。
コンピュータ20は2種類の加工装置MC1、MC2の加工条件を自動的に設定しNCデータを作成する。コンピュータ20には、加工条件を設定するためのデータベースを保持するハードディスク21が接続されている。NCデータは、CNC制御装置CNC1、CNC2に保持され、加工装置MC1、MC2を制御する。加工装置MC1、MC2には、工具を取り付けたホルダを複数個保持する工具交換装置P1、P2が設けられている。
[First embodiment]
FIG. 1 shows a configuration of a machining condition setting method and a machining apparatus using the machining condition setting method according to the first embodiment of the present invention.
The computer 20 automatically sets machining conditions for the two types of machining apparatuses MC1 and MC2 and creates NC data. A hard disk 21 that holds a database for setting processing conditions is connected to the computer 20. The NC data is held in the CNC control devices CNC1 and CNC2, and controls the machining devices MC1 and MC2. The processing devices MC1 and MC2 are provided with tool changers P1 and P2 for holding a plurality of holders to which tools are attached.

図2(A)は、加工装置MC1の主軸16aを示し、図2(B)及び図2(C)は、加工装置MC2の主軸16bを示している。ここで、加工装置MC2の主軸16bは、加工装置MC1の主軸16aよりも太い。図2(A)及び図2(B)に示す同じ工具12a及びホルダ14bを用いても、主軸の太い加工装置MC2の方が高い加工能率(切り込み量×ピックフィルード量×送り速度)を設定することができる。このため、第1実施形態の加工条件設定方法では、このような場合には、主軸の太い加工装置MC2の方に高い加工能率を設定することで、加工時間の短縮化を図る。   2A shows the main shaft 16a of the machining apparatus MC1, and FIGS. 2B and 2C show the main shaft 16b of the machining apparatus MC2. Here, the main shaft 16b of the processing device MC2 is thicker than the main shaft 16a of the processing device MC1. Even when the same tool 12a and holder 14b shown in FIGS. 2 (A) and 2 (B) are used, the machining device MC2 having a thick spindle sets a higher machining efficiency (cut amount × pick field amount × feed speed). be able to. Therefore, in the machining condition setting method of the first embodiment, in such a case, the machining time is shortened by setting a higher machining efficiency to the machining device MC2 having a thick spindle.

図2(B)は、加工装置MC2に中型の工具12aを取り付けた状態を、図2(C)は、同じ加工装置MC2に大型の工具12eを取り付けた状態を示している。図2(C)に示す慣性重量の高い大型の工具12eを取り付けた例では、回転数が高いと、主軸が破損する可能性がある。このため、第1実施形態の加工条件設定方法では、大型の工具12eを取り付けた場合は、中型の工具12aを取り付けた場合よりも、主軸の回転数を下げ、切り込み量、ピックフィルード量、送り速度を上げることで、主軸の破損を防ぎながら、加工時間が長くなることを最小に留める。   FIG. 2B shows a state in which the medium-sized tool 12a is attached to the machining apparatus MC2, and FIG. 2C shows a state in which a large tool 12e is attached to the same machining apparatus MC2. In the example where the large tool 12e having a high inertia weight shown in FIG. 2C is attached, the spindle may be damaged if the rotational speed is high. For this reason, in the machining condition setting method of the first embodiment, when the large tool 12e is attached, the number of revolutions of the spindle is reduced, the cutting amount, the pick field amount, and the feed are lower than when the medium tool 12a is attached. Increasing the speed minimizes the increase in machining time while preventing damage to the spindle.

引き続き、第1実施形態の加工条件設定方法の具体的処理について、図3のフローチャートを参照して説明する。
先ず、コンピュータ20に、図6を参照して上述した従来技術の加工条件の設定方法で設定された加工条件のデータ(工具毎の送り速度、ピックフィード量、切り込み量、主軸回転数等)を「暫定加工条件のデータ」として入力すると共に、該「暫定加工条件のデータ」を作成する基となった、工具種類、及び、当該工具に取り付けられたホルダの種類、突き出し量、被切削材、使用される機械(即ち、図1中に示す加工装置MC1、加工装置MC2のいずれか)、加工方法を入力する(S102)。ここでは、オペレータにより、30本の工具と、それぞれの工具に取り付けられるホルダと、これぞれの工具の突き出し量とが入力され、加工装置MC1が選択され、これに応じて、加工条件データが既に作成されているものとする。
Next, specific processing of the machining condition setting method of the first embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.
First, processing condition data (feed speed for each tool, pick feed amount, cutting amount, spindle rotational speed, etc.) set in the computer 20 by the setting method of the conventional processing conditions described above with reference to FIG. Input as "temporary machining condition data" and the basis of which the "temporary machining condition data" is created, the type of tool, the type of holder attached to the tool, the amount of protrusion, the workpiece, A machine to be used (that is, any one of the processing device MC1 and the processing device MC2 shown in FIG. 1) and a processing method are input (S102). Here, the operator inputs 30 tools, holders attached to the respective tools, and protrusion amounts of the respective tools, selects the processing device MC1, and according to this, the processing condition data has already been stored. It is assumed that it has been created.

「暫定加工条件のデータ」の入力に応じて、処理の対象となる工具を選択する(S106)。ここでは、図2(A)中に示す工具12aが選択されたものとする。そして、工具、ホルダ、および主軸から構成される工具系の剛性を、ハードディスク21中の工具・ホルダ・機械情報データベースから、工具・ホルダ・機械の形状データ、工具・ホルダ・機械の材質データを基に、前記工具系を構造解析することで求める(S108)。ここで、工具・ホルダ・機械情報データベースは、基礎的な加工試験に基づき構築されている。   In response to the input of “temporary machining condition data”, a tool to be processed is selected (S106). Here, it is assumed that the tool 12a shown in FIG. Then, the rigidity of the tool system composed of the tool, the holder, and the spindle is obtained from the tool / holder / machine information database in the hard disk 21 based on the tool / holder / machine shape data and the tool / holder / machine material data. The tool system is obtained by structural analysis (S108). Here, the tool / holder / machine information database is constructed based on basic machining tests.

そして、求めた工具系の剛性が、暫定加工条件(主軸回転数、切り込み量、ピックフィルード量、送り速度)で加工する際に求められる必要剛性よりも大きいかを判断する(S110)。ここで、工具系の剛性が、必要剛性よりも低い場合には(S110:No)、暫定加工条件を修正し、加工する際に求められる必要剛性を下げる(S112)。   Then, it is determined whether the determined rigidity of the tool system is greater than the required rigidity required when machining under temporary machining conditions (spindle rotation speed, cutting amount, pick field amount, feed rate) (S110). Here, when the rigidity of the tool system is lower than the required rigidity (S110: No), the provisional machining conditions are corrected and the required rigidity required for machining is lowered (S112).

引き続き、該工具及びホルダを取り付けた状態での主軸全体(主軸、ホルダ、工具)の振動モードを、上述した工具・ホルダ・機械情報データベースを基に構造解析することで求める(S114)。例えば、主軸、ホルダ、工具からなる工具系の固有振動数を求め、当該固有振動数から工具系の共振回転数を求める。そして、暫定加工条件で設定した主軸回転数が、主軸全体の振動数(又は工具系の共振回転数)の上下所定%以内、即ち、前記振動モードにおいて共振現象による振動を生じる範囲内(危険回転速度)であるかを判断する(S116)。主軸回転数が危険回転速度である際には(S116:Yes)、主軸回転数を共振振動の発生を避けられるまで低下させる(S118)。   Subsequently, the vibration mode of the entire spindle (spindle, holder, tool) with the tool and holder attached is obtained by structural analysis based on the above-described tool / holder / machine information database (S114). For example, the natural frequency of a tool system including a spindle, a holder, and a tool is obtained, and the resonance rotational speed of the tool system is obtained from the natural frequency. The spindle speed set in the provisional machining conditions is within a predetermined percentage above and below the vibration frequency of the entire spindle (or the resonance frequency of the tool system), that is, within the range in which vibration due to the resonance phenomenon occurs in the vibration mode (critical rotation). Speed) is determined (S116). When the main shaft rotation speed is the critical rotation speed (S116: Yes), the main shaft rotation speed is decreased until the occurrence of resonance vibration can be avoided (S118).

更に、該工具及びホルダ(ツーリング)の振動モードを、上述した工具・ホルダ・機械情報データベースを基に求める(S120)。例えば、ホルダおよび工具からなるツーリングの固有振動数を求め、当該固有振動数からツーリングの共振回転数を求める。そして、暫定加工条件で設定した主軸回転数或いはS118で変更された主軸回転数が、工具及びホルダの振動数(又は共振回転数)の上下所定%以内、即ち、該振動モードにおいて共振現象による振動を生じる範囲内(加工びびり速度)であるかを判断する(S122)。主軸回転数が加工びびり速度である際には(S122:Yes)、主軸回転数を共振振動の発生を避けられるまで低下させる(S124)。   Further, the vibration mode of the tool and the holder (tooling) is obtained based on the above-described tool / holder / machine information database (S120). For example, the natural frequency of tooling composed of a holder and a tool is obtained, and the resonance rotational speed of the tooling is obtained from the natural frequency. The spindle rotational speed set in the provisional machining conditions or the spindle rotational speed changed in S118 is within a predetermined upper and lower parts of the vibration frequency (or resonance rotational speed) of the tool and the holder, that is, vibration due to a resonance phenomenon in the vibration mode. It is determined whether it is within a range (processing chatter speed) (S122). When the spindle rotational speed is the machining chatter speed (S122: Yes), the spindle rotational speed is decreased until the occurrence of resonance vibration can be avoided (S124).

全工具に対してS108〜S124の処理を完了したかを判断し(S126)、処理を完了していない場合には(S126:No)、S106に戻り、次の処理対象となる工具を選択し、上記S108〜S124を行う。そして、30本、全ての工具に対して上記処理を完了すると(S126:Yes)、設定した加工条件で図1に示す加工装置MC1用のNCデータを作成し(S128)、処理を終了する。作成されたNCデータは、加工装置MC1のCNC制御装置CNC1に転送され、当該加工装置MC1の制御に用いられる。   It is determined whether or not the processing of S108 to S124 has been completed for all the tools (S126). If the processing has not been completed (S126: No), the process returns to S106 and the next processing target tool is selected. , S108 to S124 are performed. When the above process is completed for all 30 tools (S126: Yes), NC data for the machining apparatus MC1 shown in FIG. 1 is created under the set machining conditions (S128), and the process ends. The created NC data is transferred to the CNC control device CNC1 of the machining device MC1 and used for controlling the machining device MC1.

第1実施形態の加工条件設定方法及び加工条件設定方法を用いる加工装置では、主軸の回転数が加工装置に共振を発生させる際には、主軸の回転数を変更するため、高速機を用いても、主軸の共振によるベアリング焼き付き等の障害を発生させることなく、高い主軸回転数によって短時間で加工を行うことが可能になる。また、加工精度を低下させる工具の振動を回避することができる。   In the machining apparatus using the machining condition setting method and the machining condition setting method of the first embodiment, when the rotation speed of the spindle causes the machining apparatus to resonate, a high speed machine is used to change the rotation speed of the spindle. However, it is possible to perform machining in a short time at a high spindle rotational speed without causing problems such as bearing seizure due to resonance of the spindle. Moreover, the vibration of the tool that reduces the machining accuracy can be avoided.

更に、第1実施形態では、工具の剛性を解析し、決定した工具の送り量及び送り速度を工具の剛性に応じて修正するため、加工精度を低下させる剛性不足による工具の撓み等を回避することができる。このため、障害の発生を防ぐと共に加工精度の低下を避けながら、高速化した加工装置の性能を使い切り、短時間で加工を完了させることが可能となる。   Furthermore, in the first embodiment, since the rigidity of the tool is analyzed and the determined feed amount and feed speed of the tool are corrected according to the rigidity of the tool, the bending of the tool due to the lack of rigidity that reduces the machining accuracy is avoided. be able to. For this reason, it becomes possible to use the performance of the speeded-up processing apparatus and complete the processing in a short time while preventing the occurrence of a failure and avoiding the deterioration of the processing accuracy.

また、第1実施形態では、高速で加工するための加工条件が自動決定され、加工精度を落とすことなく最短の加工時間を設定できるので、生産性を向上させることが可能となる。また、加工条件を設定するための時間を短くできるのは言うまでもない。   In the first embodiment, the processing conditions for processing at high speed are automatically determined, and the shortest processing time can be set without reducing the processing accuracy, so that productivity can be improved. Needless to say, the time for setting the processing conditions can be shortened.

[第2実施形態]
図4を参照して本発明の第2実施形態に係る加工条件設定方法及び加工条件設定方法を用いる加工装置の構成を示している。
図1を参照して上述した第1実施形態では、コンピュータ20が複数の加工装置のNCデータを作成した。これに対して、第2実施形態では、1台の加工装置MC1に専用のNCデータ作成用のコンピュータ20が設けられている。即ち、第2実施形態では、CNC制御装置が第1実施形態と同様に加工条件を決定する。この第2実施形態では、主軸径等の加工装置MC1固有の情報がコンピュータ20に設定されているため、工具種類、及び、当該工具に取り付けられたホルダの種類、突き出し量、被切削材を入力することで、第1実施形態と同様に加工条件を設定してNCデータを作成できる。
[Second Embodiment]
With reference to FIG. 4, the structure of the processing apparatus which uses the processing condition setting method and processing condition setting method which concern on 2nd Embodiment of this invention is shown.
In the first embodiment described above with reference to FIG. 1, the computer 20 creates NC data for a plurality of machining apparatuses. In contrast, in the second embodiment, a dedicated NC data creation computer 20 is provided in one machining apparatus MC1. That is, in the second embodiment, the CNC control device determines the machining conditions as in the first embodiment. In the second embodiment, since information unique to the processing device MC1 such as the spindle diameter is set in the computer 20, the tool type, the type of the holder attached to the tool, the protrusion amount, and the workpiece are input. As a result, NC data can be created by setting the machining conditions as in the first embodiment.

上述した実施形態では、加工装置による金型加工を例に挙げて説明したが、本発明の加工条件設定方法及び加工条件設定方法を用いる加工装置は、様々な加工に適用可能であることは言うまでもない。   In the embodiment described above, the die machining by the machining apparatus has been described as an example, but it goes without saying that the machining apparatus using the machining condition setting method and the machining condition setting method of the present invention can be applied to various machining. Yes.

本発明の第1実施形態に係る加工条件設定方法による加工装置の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the processing apparatus by the processing condition setting method which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図2(A)は、加工装置MC1の主軸16aを示し、図2(B)及び図2(C)は、加工装置MC2の主軸16bを示している。2A shows the main shaft 16a of the machining apparatus MC1, and FIGS. 2B and 2C show the main shaft 16b of the machining apparatus MC2. 第1実施形態に係る加工条件設定方法での処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process by the processing condition setting method which concerns on 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態に係る加工条件設定方法による加工装置の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the processing apparatus by the processing condition setting method which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 工具とホルダとの組み合わせ例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of a combination of a tool and a holder. 従来技術に係る加工条件設定方法での処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process by the processing condition setting method which concerns on a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

12a、12b 工具
14a、14b ホルダ
16a、16b 主軸
20 コンピュータ
21 ハードディスク(データベース)
MC1、MC2 加工装置
12a, 12b Tool 14a, 14b Holder 16a, 16b Spindle 20 Computer 21 Hard disk (database)
MC1, MC2 processing equipment

Claims (2)

主軸にホルダを介して工具を取り付けて被加工部材の加工を行う加工装置の加工条件をコンピュータを用いて設定する加工条件設定方法において、
被加工部材を加工するための前記工具の送り速度主軸回転数の少なくとも一つからなる暫定加工条件をコンピュータへ入力するステップと
工具、ホルダの情報をコンピュータへ入力し、主軸の情報をコンピュータで保持又はコンピュータへ入力するステップと
工具、ホルダ、および主軸から構成される工具系の剛性を、工具・ホルダ・機械の形状データ、工具・ホルダ・機械の材質データを基に構造解析することで求めるステップと、
工具系の剛性が、必要剛性よりも低い場合には、工具送り速度を修正することで、前記暫定加工条件を修正し、加工する際に求められる必要剛性を下げるステップと、
前記ホルダおよび前記工具からなるツーリングの固有振動数を求め、前記固有振動数から前記ツーリングの共振回転数を求め、該共振回転数と前記主軸回転数とが近似する場合に前記主軸回転数を修正するステップと、
前記主軸、前記ホルダ、前記工具からなる工具系の固有振動数を求め、前記固有振動数から前記工具系の共振回転数を求め、該共振回転数と前記主軸回転数とが近似する場合に前記主軸回転数を修正するステップと、を備えることを特徴とする加工条件設定方法。
In a machining condition setting method for setting a machining condition of a machining apparatus for machining a workpiece by attaching a tool to a spindle via a holder, using a computer ,
Inputting a provisional machining condition comprising at least one of a feed speed of the tool for machining a workpiece and a spindle rotation speed to a computer ;
Tool, comprising: information of the holder and input to the computer, to enter into the holding or computer information of the spindle in the computer,
Obtaining rigidity of a tool system composed of a tool, a holder, and a spindle by structural analysis based on tool / holder / machine shape data and tool / holder / machine material data; and
When the rigidity of the tool system is lower than the required rigidity, the provisional machining conditions are corrected by correcting the tool feed speed, and the required rigidity required for machining is reduced, and
The natural frequency of the tooling consisting of the holder and the tool is obtained, the resonance rotational speed of the tooling is obtained from the natural frequency, and the spindle rotational speed is corrected when the resonant rotational speed and the spindle rotational speed are approximated. And steps to
When the natural frequency of the tool system consisting of the spindle, the holder, and the tool is obtained, the resonance rotational speed of the tool system is obtained from the natural frequency, and the resonance rotational speed and the spindle rotational speed are approximated. And a step of correcting the spindle rotational speed .
主軸にホルダを介して取り付けられた工具と被加工部材とを相対移動させる駆動装置と、該駆動装置を制御する制御装置を備えた加工装置において、
前記制御装置は、
被加工部材を加工するための前記工具の送り速度主軸回転数の少なくとも一つからなる暫定加工条件を制御装置へ入力する加工条件入力手段と、
工具、ホルダの情報を制御装置へ入力し、主軸の情報を制御装置で保持又は制御装置へ入力する工具系情報入力手段と、
工具、ホルダ、および主軸から構成される工具系の剛性を、工具・ホルダ・機械の形状データ、工具・ホルダ・機械の材質データを基に構造解析することで求める解析手段と、
工具系の剛性が、必要剛性よりも低い場合には、工具送り速度を修正することで、前記暫定加工条件を修正し、加工する際に求められる必要剛性を下げる剛性調整手段と、
前記ホルダおよび前記工具からなるツーリングの固有振動数を求め、前記固有振動数から前記ツーリングの共振回転数を求め、該共振回転数と前記主軸回転数とが近似する場合に前記主軸回転数を修正する第1主軸回転数調整手段と、
前記主軸、前記ホルダ、前記工具からなる工具系の固有振動数を求め、前記固有振動数から前記工具系の共振回転数を求め、該共振回転数と前記主軸回転数とが近似する場合に前記主軸回転数を修正する第2主軸回転数調整手段と、
前記剛性調整手段、第1主軸回転数調整手段、第2主軸回転数調整手段にて修正された加工条件に基づいて前記駆動装置を制御することを特徴とする加工装置。
In a machining apparatus provided with a drive device that relatively moves a tool attached to a spindle via a holder and a workpiece, and a control device that controls the drive device,
The controller is
Machining condition input means for inputting provisional machining conditions consisting of at least one of a feed speed of the tool and a spindle rotation number for machining a workpiece to the control device ;
Tool, the information of the holder is inputted to the control unit, and the tool system information input means for inputting to hold or control information of the spindle by the control device,
Analysis means for obtaining the rigidity of a tool system composed of a tool, a holder, and a spindle by structural analysis based on tool / holder / machine shape data and tool / holder / machine material data ;
When the rigidity of the tool system is lower than the required rigidity, the provisional processing conditions are corrected by correcting the tool feed speed, and the rigidity adjusting means for reducing the required rigidity required when processing,
The natural frequency of the tooling consisting of the holder and the tool is obtained, the resonance rotational speed of the tooling is obtained from the natural frequency, and the spindle rotational speed is corrected when the resonant rotational speed and the spindle rotational speed are approximated. First spindle rotation speed adjusting means,
When the natural frequency of the tool system consisting of the spindle, the holder, and the tool is obtained, the resonance rotational speed of the tool system is obtained from the natural frequency, and the resonance rotational speed and the spindle rotational speed are approximated. A second spindle speed adjusting means for correcting the spindle speed;
A machining apparatus, characterized in that the drive device is controlled based on machining conditions corrected by the rigidity adjusting means, the first spindle rotation speed adjusting means, and the second spindle rotation speed adjusting means .
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