JP5686760B2 - 振動判別方法、及び振動判別装置 - Google Patents
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Description
k’=60×fc/(Z×S) ・・・(1)
k=|k’」 ・・・(2)
ε=k’−k ・・・(3)
尚、式(1)におけるZは工具刃数であり、Sは回転軸の1分あたりの回転速度である。また、式(2)における|x」は、xよりも小さい最大の整数を表す床関数である(つまり、式(2)ではk’値の整数部を求めている)。
また、請求項6に記載の発明によれば、判別したびびり振動の種類を表示する表示装置を備えているため、作業者は発生しているびびり振動の種類を容易に把握することができ、その種類に応じた効果的な対応を迅速にとることができる。したがって、短時間でびびり振動を抑制することができるため、加工面の仕上げ精度の悪化や工具の摩耗等を最小限に抑えることができることになる。
振動抑制装置10は、回転軸ハウジング1にC軸周りで回転可能に備えられた回転軸3に生じる「びびり振動」を抑制するためのものであって、回転中の回転軸3に生じる振動に伴う特性値である時間領域の振動加速度(時間軸上の振動加速度を意味する)を検出するための振動センサ2a〜2cと、該振動センサ2a〜2cによる検出値を解析して「びびり振動」の発生の有無や「びびり振動」の種類を判別し、その判別結果を表示するとともに、回転軸3の回転速度を変更可能な制御装置5とを備えてなる。
まず、加工を開始する前に、入力装置12により上述したような閾値やびびり振動の種類を判別するための値、工具刃数等の工具情報を入力し、記憶装置13に予め記憶させておく。そして、NC装置16を介して回転軸3の回転速度が指令されて加工が開始される(S1)と、制御装置5では、回転軸ハウジング1にびびり振動が生じているか否かを監視する(S2)。すなわち、振動センサ2a〜2cにより回転軸ハウジング1における時間領域の振動加速度を常時検出し、FFT演算装置11においてその時間領域の振動加速度のフーリエ解析を行い、振動情報である周波数領域の振動加速度の最大値(最大加速度)とその周波数(びびり周波数)fcとを取得する。また、演算装置14において、取得した最大加速度と記憶装置13に記憶されている閾値とを比較し、最大加速度が閾値以下である場合には、びびり振動は発生していないと判定する(S2でNOと判断)。
そして、作業者が、モニター17における表示結果にもとづいて発生しているびびり振動の種類を判別し、発生したびびり振動に応じて回転軸3の回転速度を変更すれば、びびり振動は抑制されることになる。
さらにまた、振動抑制装置において、びびり振動の種類を判別した後、夫々の種類に対応した演算式(たとえば、特許文献1に記載されているような演算式)を用いて当該びびり振動を抑制可能な安定回転速度を算出し、NC装置が自動的に安定回転速度へと回転速度を変更するようにすることも可能である。
加えて、上記実施形態では、工作機械の回転軸における振動を検出する構成としているが、回転しない側(固定側)の振動を検出し、びびり振動の発生の有無を検出してもよい。また、工具を回転させるマシニングセンタに限らず、ワークを回転させる旋盤等といった工作機械にも適用可能であるし、振動センサ等の設置位置や設置数、閾値や判別妥当性と比較する閾値等を、工作機械の種類、大きさ等に応じて適宜変更してもよいことは言うまでもない。
Claims (6)
- 工具又はワークを回転させるための回転軸を備えた工作機械において、前記びびり振動の発生の有無を検出するとともに、前記回転軸にびびり振動が発生した際に生じる振動情報にもとづき、発生した前記びびり振動の種類を判別する振動判別方法であって、
回転中の前記回転軸の時間領域での振動及び前記回転軸の回転速度を検出する第1工程と、
前記時間領域の振動をもとに、びびり周波数及び該びびり周波数における周波数領域の振動を算出するとともに、算出した前記周波数領域の振動が所定の閾値を超えた場合に前記びびり振動が発生したと判断する第2工程と、
前記回転軸の1分あたりの回転速度Sを用いた下記式(6)で回転周波数fcsを算出するとともに、前記回転周波数fcsを整数倍した値にオフセット値ofsを加算及び減算した値をそれぞれ上限及び下限とした第1周波数範囲と、回転速度S及び工具刃数Zを用いた下記式(7)で刃通過周波数fcfを算出するとともに、前記刃通過周波数fcfを整数倍した値にオフセット値offを加算及び減算した値を夫々上限及び下限とした第2周波数範囲とを求める第3工程と、
前記びびり周波数が前記第1周波数範囲若しくは前記第2周波数範囲の何れかの範囲に入るか否かを判断し、何れの範囲にも入らない場合には、前記びびり振動は再生型びびり振動であると判別する第4工程と、
前記びびり周波数が前記第1周波数範囲若しくは前記第2周波数範囲の何れかの範囲に入る場合には、前記びびり周波数が前記第1周波数範囲若しくは前記第2周波数範囲の何れに入るかを特定し、前記第2周波数範囲に入る場合には、前記びびり振動は刃通過周期型強制びびり振動であると判別する第5工程と、
前記第1周波数範囲に入る場合には、前記第1周波数範囲と再生型びびり振動として判別される周波数範囲との割合から判別妥当性を求めるとともに、前記判別妥当性にもとづいて前記びびり振動が前記回転周期型強制びびり振動であるか若しくは前記再生型びびり振動であるかを判別する第6工程と
を実行することを特徴とする振動判別方法。
- 工具又はワークを回転させるための回転軸を備えた工作機械において、前記回転軸を回転させた際に生じるびびり振動の種類を判別するための振動判別装置であって、
回転中の前記回転軸による時間領域の振動及び前記回転軸の回転速度を検出するための検出手段と、該検出手段により検出された時間領域の振動にもとづいて、びびり周波数及び該びびり周波数における周波数領域の振動を算出するFFT演算装置と、
請求項1に記載の方法により第1周波数範囲及び第2周波数範囲を求めるパラメータ演算装置と、
前記周波数領域の振動が所定の閾値を超えた場合に前記びびり振動が発生したと判断するとともに、請求項1に記載の方法により前記第1周波数範囲及び前記第2周波数範囲にもとづき前記びびり振動の種類を判別する演算装置と、
判別した前記びびり振動の種類を表示する表示装置と
を備えたことを特徴とする振動判別装置。
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