JP5683234B2 - 工作機械の振動抑制装置及び方法 - Google Patents
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Description
k’=60fc/(n0N) ・・・(2)
nは演算によって求めた最適回転速度、n0は現在の回転速度、Nは工具の刃数、fcは検出されたびびり振動周波数、kはk’(被削面上に転写される振動の1刃ピッチ内の数)の整数部分である。
前記びびり振動の発生を検出する振動検出手段と、前記びびり振動の発生が検出されると、びびり振動周波数の60倍の数値を工具刃数と前記回転軸の回転速度との積で除してk’値を算出するk’値算出手段と、算出された前記k’値が1未満か否かを判別する判別手段と、を備え、前記判別手段による判別で前記k’値が1未満であれば、前記回転速度を上昇側へ変更して前記びびり振動を抑制することを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、請求項1の構成において、前記判別手段の判別結果を表示する表示手段を備えることを特徴とするものである。
上記目的を達成するために、請求項3に記載の発明は、工具又はワークを回転させる回転軸を備えた工作機械において、前記回転軸の回転に伴って発生するびびり振動を前記回転軸の回転速度の変更によって抑制する振動抑制方法であって、
前記びびり振動の発生を検出する振動検出ステップと、前記びびり振動の発生が検出されると、びびり振動周波数の60倍の数値を工具刃数と前記回転軸の回転速度との積で除してk’値を算出するk’値算出ステップと、算出された前記k’値が1未満か否かを判別する判別ステップと、前記判別ステップによる判別で前記k’値が1未満であれば、前記回転速度を上昇側へ変更する回転速度変更ステップと、を実行することを特徴とするものである。
請求項4に記載の発明は、請求項3の構成において、前記判別ステップと回転速度変更ステップとの間に、前記判別ステップでの判別結果を表示する表示ステップを実行することを特徴とするものである。
請求項2及び4に記載の発明によれば、上記効果に加えて、k’<1であるか否かが確実に判別でき、オペレータによる回転速度の変更も簡単に可能となる。
図1は、工作機械の一例である立形マシニングセンタ及び立形マシニングセンタに設けられる振動抑制装置を概略で示した構成図である。
まず、立形マシニングセンタ1は、上方に設けた主軸頭2にC軸回りで回転自在な回転軸としての主軸3を設け、その主軸3に取り付けた工具4によって、下方の加工テーブル5上にセットされたワーク6を加工する周知の構成で、NC装置12が、NCプログラムに従って主軸3の回転を制御すると共に、図示しない自動工具交換装置によって工具4を自動交換可能となっている。
制御装置11は、NC装置12と、振動センサ7から検出される時間領域の振動加速度をもとにしたフーリエ解析を行う演算装置13と、演算装置13で演算された演算値やびびり振動の抑制履歴等を記憶する記憶装置14と、演算装置13にて演算された結果、もしくはその結果を基にした計算結果を表示する表示手段としての表示装置15と、NC装置12にオペレータが入力操作する操作装置16とを備えている。演算装置13が振動センサ7と共に振動検出手段を構成すると共に、k’値算出手段及び判別手段としても機能する。
まず、S1で任意の初期回転速度を設定し、S2で加工を開始する。加工中には、振動センサ7から得られる加工中の振動加速度を検出して、演算装置13で周波数領域の加速度に変換し(S3)、S4でびびり振動の発生を判別する(振動検出ステップ)。この判別は、S3で得られた最大加速度の値を予め設定した閾値と比較することで行い、最大加速度が閾値を越えた場合には、びびり振動が発生したと判断して、S5でそのときの回転速度とびびり周波数とを記憶装置14に記憶する。
安定限界線図は、横軸が回転速度、縦軸が限界切込量で、曲線の下側が安定領域であり、上側が不安定領域であることを示している。また、点線Aは、k’=1となる回転速度で、点線Aの右側がk’<1、左側がk’>1の領域となる。さらに、点線Bは初期回転速度、点線Cは工具限界回転速度である。
一方、k’≧1(S8でNO)であれば、オペレータは安定限界線図を参照しながら左側領域内で回転速度を選択して操作装置16に入力し、回転速度を変更する(S10)。
特にここでは、k’<1か否かの判別結果を表示装置15に表示させているので、k’値が1未満であるか否かが確実に判別でき、オペレータによる回転速度の変更も簡単に行える。
また、オペレータの入力指令による回転速度の変更に限らず、S8の判別結果に基づいて演算装置13が自動的に変更すべき回転速度を演算し、NC装置12に変更させるようにしても差し支えない。
その他、工作機械としては立形マシニングセンタに限らず、回転軸に装着したワークを回転させて加工を行うNC旋盤等の他の工作機械であっても本発明は適用可能である。
Claims (4)
- 工具又はワークを回転させる回転軸を備えた工作機械において、前記回転軸の回転に伴って発生するびびり振動を前記回転軸の回転速度の変更によって抑制する振動抑制装置であって、
前記びびり振動の発生を検出する振動検出手段と、
前記びびり振動の発生が検出されると、びびり振動周波数の60倍の数値を工具刃数と前記回転軸の回転速度との積で除してk’値を算出するk’値算出手段と、
算出された前記k’値が1未満か否かを判別する判別手段と、を備え、
前記判別手段による判別で前記k’値が1未満であれば、前記回転速度を上昇側へ変更して前記びびり振動を抑制することを特徴とする工作機械の振動抑制装置。 - 前記判別手段の判別結果を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項1に記載の工作機械の振動抑制装置。
- 工具又はワークを回転させる回転軸を備えた工作機械において、前記回転軸の回転に伴って発生するびびり振動を前記回転軸の回転速度の変更によって抑制する振動抑制方法であって、
前記びびり振動の発生を検出する振動検出ステップと、
前記びびり振動の発生が検出されると、びびり振動周波数の60倍の数値を工具刃数と前記回転軸の回転速度との積で除してk’値を算出するk’値算出ステップと、
算出された前記k’値が1未満か否かを判別する判別ステップと、
前記判別ステップによる判別で前記k’値が1未満であれば、前記回転速度を上昇側へ変更する回転速度変更ステップと、
を実行することを特徴とする工作機械の振動抑制方法。 - 前記判別ステップと回転速度変更ステップとの間に、前記判別ステップでの判別結果を表示する表示ステップを実行することを特徴とする請求項3に記載の工作機械の振動抑制方法。
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