JP6330324B2 - Machine tool dynamic characteristic calculation device and dynamic characteristic calculation method - Google Patents

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Description

本発明は、エンドミル等の回転工具により切削加工を行う工作機械において、回転工具の刃部を振動体とする振動系における回転工具の動特性を算出する装置および方法に関するものである。   The present invention relates to an apparatus and a method for calculating dynamic characteristics of a rotary tool in a vibration system in which a blade of the rotary tool is used as a vibrating body in a machine tool that performs cutting with a rotary tool such as an end mill.

エンドミルなどの回転工具による切削加工を高精度に行うために、工作機械の動特性を把握することは、適正な加工条件を決定するために重要である。特許文献１には、主軸にアンバランスマスタを装着して、当該アンバランスマスタの振れ量を検出し、主軸の動剛性を算出することが記載されている。また、特許文献２には、主軸または主軸に取り付けられた工具、疑似工具などの測定対象部を電磁石の磁気吸引力によって加振し、測定対象部の変位を測定して、主軸の動剛性を測定することが記載されている。当該文献には、変位センサとして、渦電流型変位センサ、インダクタンス型変位センサ、光電型変位センサ、静電容量型変位センサなどが記載されている。   In order to perform cutting with a rotating tool such as an end mill with high accuracy, it is important to determine the dynamic characteristics of a machine tool in order to determine appropriate machining conditions. Patent Document 1 describes that an unbalance master is mounted on a main shaft, the amount of deflection of the unbalance master is detected, and the dynamic rigidity of the main shaft is calculated. Further, in Patent Document 2, a measurement target portion such as a main shaft or a tool or a pseudo tool attached to the main shaft is vibrated by a magnetic attraction force of an electromagnet, and the displacement of the measurement target portion is measured to determine the dynamic rigidity of the main shaft. It is described to measure. This document describes an eddy current displacement sensor, an inductance displacement sensor, a photoelectric displacement sensor, a capacitance displacement sensor, and the like as a displacement sensor.

特開２０１０−２７４３７５号公報JP 2010-274375 A 特開平１１−１９８５０号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-19850

ところで、近年、より高精度な切削加工を行うために、回転工具の小径化および突出量の長大化に伴い、切削加工中に回転工具のたわみ量が大きくなる。そのため、従来のように主軸自体の動剛性を測定するのみでは十分ではなく、実際に使用する回転工具を含む振動系における動特性を測定することが望まれる。そのため、疑似工具を取り付けた状態では、目的の動特性を得ることはできない。また、動特性をより容易に測定することも求められる。   By the way, in order to perform cutting with higher accuracy in recent years, the amount of deflection of the rotary tool increases during cutting as the diameter of the rotary tool is reduced and the length of the protrusion is increased. For this reason, it is not sufficient to measure the dynamic rigidity of the spindle itself as in the prior art, and it is desired to measure the dynamic characteristics in a vibration system including a rotary tool that is actually used. Therefore, the target dynamic characteristics cannot be obtained with the pseudo tool attached. It is also required to measure the dynamic characteristics more easily.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、容易にかつ高精度に、実際に使用する回転工具を含む振動系における動特性を測定することができる工作機械の動特性算出装置および動特性算出方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and is capable of measuring a dynamic characteristic of a machine tool that can easily and accurately measure a dynamic characteristic in a vibration system including a rotary tool that is actually used. It is another object of the present invention to provide a dynamic characteristic calculation method.

（請求項１）本手段に係る工作機械の動特性算出装置は、１または複数の刃部を備える回転工具を用いて、当該回転工具を回転しながら被加工物に対して相対移動して断続的な切削加工を行う工作機械の動特性を算出する装置であって、前記刃部におけるすくい面と逃げ面の境界部を前記工作機械に固定されたターゲット材のコーナー部に接触させて前記回転工具を規定の撓み量まで撓ませた後に、前記回転工具を加工時とは逆回転に回転させて前記境界部を前記コーナー部から離脱させることにより前記回転工具を加振する加振制御部と、加振された前記回転工具の振動を検出する振動検出器と、前記振動検出器による検出値に基づいて、前記回転工具の前記刃部を振動体とする振動系における動特性を算出する振動解析部と、を備える。 (Claim 1) An apparatus for calculating dynamic characteristics of a machine tool according to the present means uses a rotary tool having one or a plurality of blades and moves intermittently by rotating relative to the workpiece while rotating the rotary tool. An apparatus for calculating the dynamic characteristics of a machine tool that performs a general cutting process, wherein the boundary between the rake face and the flank face of the blade portion is brought into contact with a corner portion of a target material fixed to the machine tool. after flexed tool to deflection of the provision, above the rotary tool and during machining the rotary tool the vibration to vibration controlled by rotate by causing the boundary de the corner portion or et away in reverse rotation And a vibration detector for detecting vibration of the excited rotating tool, and calculating a dynamic characteristic in a vibration system using the blade portion of the rotating tool as a vibrating body based on a detection value by the vibration detector. And a vibration analysis unit.

本手段によれば、加振制御部は、ターゲット材との接触により回転工具を撓ませた後に、ターゲット材から回転工具を離脱させることにより回転工具を加振している。これにより、回転工具の加振を自動化することができる。本手段では、このような方法により加振された回転工具の振動を検出し、当該検出値に基づいて刃部の固有振動数を算出する。よって、断続的な切削加工によって回転工具の刃部が無負荷時の回転中心に対して撓んで振動する場合に、刃部の固有振動数を用いて加工条件を決定することで、より高精度な切削加工を行うことができる。   According to this means, the vibration control unit vibrates the rotary tool by detaching the rotary tool from the target material after bending the rotary tool by contact with the target material. Thereby, the vibration of the rotary tool can be automated. In this means, the vibration of the rotating tool vibrated by such a method is detected, and the natural frequency of the blade portion is calculated based on the detected value. Therefore, when the blade part of the rotary tool bends and vibrates with respect to the center of rotation when there is no load due to intermittent cutting, the processing conditions are determined using the natural frequency of the blade part, thereby achieving higher accuracy. Cutting can be performed.

また、撓んだ回転工具をターゲット材から離脱させて加振することにより、ハンマーなどにより回転工具に衝撃力を加えて加振する方法と比較して、ノイズの少ない振動を付与できる。さらに、回転工具の撓み量に応じて振動の振幅が変動するため、加振の強度調整が容易となる。このように加振された回転工具の振動を検出することによって、より正確な動特性の算出できる。さらに、実際に加工に使用する回転工具を加振する構成であるため、当該回転工具を含む正確な工作機械の動特性を得ることができる。また、実際の切削加工の直前に行うことができるようになるため、実際の切削加工の状態における動特性を得ることができる。   Further, by vibrating the deflected rotary tool away from the target material, vibration with less noise can be applied compared to a method of applying an impact force to the rotary tool with a hammer or the like. Furthermore, since the amplitude of vibration varies according to the amount of bending of the rotary tool, it is easy to adjust the intensity of vibration. By detecting the vibration of the rotating tool thus vibrated, more accurate dynamic characteristics can be calculated. Furthermore, since it is the structure which vibrates the rotary tool actually used for a process, the exact dynamic characteristic of the machine tool containing the said rotary tool can be obtained. Further, since it can be performed immediately before actual cutting, dynamic characteristics in an actual cutting state can be obtained.

このような構成によると、ターゲット材との接触により撓んでいた回転工具は、ターゲット材からの離脱により弾性復帰して振動する。よって、加振制御部は、ターゲット材に対して回転工具を保持する主軸装置を相対移動させなくとも、刃部の形状を利用して回転工具の回転により加振を行うことができる。また、回転工具を加工時とは逆回転に回転させるため、回転工具に接触させるターゲット材は切削加工されない。そのため、ターゲット材の摩耗を抑制できる。   According to such a configuration, the rotary tool that has been bent due to contact with the target material is elastically restored and vibrated by being detached from the target material. Therefore, the vibration control unit can perform vibration by rotating the rotary tool using the shape of the blade part without relatively moving the spindle device that holds the rotary tool with respect to the target material. In addition, since the rotary tool is rotated in the reverse direction to that during processing, the target material brought into contact with the rotary tool is not cut. Therefore, wear of the target material can be suppressed.

（請求項２）また、前記加振制御部は、前記ターゲット材に対して前記回転工具を支持する主軸装置を位置決めした状態で、前記回転工具を継続して回転させることにより間欠的に前記回転工具を加振し、前記ターゲット材から前記回転工具が離脱してから再び前記ターゲット材に前記回転工具が接触するまでの期間が、前記回転工具の振幅が前記撓み量の１／１０以下に減衰するまでに要する期間よりも長くなるように、前記回転工具の回転数を設定してもよい。 (Claim 2 ) In addition, the vibration control unit intermittently rotates the rotating tool by continuously rotating the rotating tool with the spindle device supporting the rotating tool positioned with respect to the target material. The period after the tool is vibrated and the rotating tool is detached from the target material until the rotating tool comes into contact with the target material again, the amplitude of the rotating tool is attenuated to 1/10 or less of the deflection amount. You may set the rotation speed of the said rotary tool so that it may become longer than the period required to do.

回転工具を間欠的に加振する場合には、ターゲット材に回転工具が周期的に接触と離脱を繰り返すことになる。このとき、ターゲット材から回転工具が離脱してから再びターゲット材に回転工具が接触するまでの期間は、回転工具の速度、即ち単位時間あたりの回転数に依存する。また、回転工具は、ターゲット材から離脱すると、時間の経過とともに振幅が減衰する。この減衰の度合いは、回転工具の動特性に依存する。そこで、回転工具の回転数を、回転工具がターゲット材から離脱している期間よりも、回転部材の振幅が撓み量（振動初期の振幅）の１／１０以下に減衰するまでに要する期間よりも長くなるように設定する。これにより、回転工具の振動を検出する期間を十分に確保することができる。よって、回転工具の減衰比を含む動特性を確実に算出することができる。   When the rotary tool is vibrated intermittently, the rotary tool periodically contacts and separates from the target material. At this time, the period from when the rotary tool is detached from the target material until the rotary tool comes into contact with the target material again depends on the speed of the rotary tool, that is, the number of rotations per unit time. Further, when the rotary tool is detached from the target material, the amplitude is attenuated as time passes. The degree of attenuation depends on the dynamic characteristics of the rotary tool. Therefore, the number of rotations of the rotary tool is set longer than the period required until the amplitude of the rotary member is attenuated to 1/10 or less of the deflection amount (the amplitude at the initial stage of vibration), compared to the period in which the rotary tool is detached from the target material. Set to be longer. Thereby, it is possible to ensure a sufficient period for detecting the vibration of the rotary tool. Therefore, it is possible to reliably calculate the dynamic characteristics including the damping ratio of the rotary tool.

（請求項３）また、前記加振制御部は、加工時の回転数で前記回転工具を回転させて前記回転工具を加振してもよい。
工作機械の動特性は、駆動装置の発熱状況などの加工環境に影響を受けることがある。そこで、回転工具を加工時の回転数で回転させて加振することで、より加工時に近い状態における動特性を得ることができる。 (Claim 3 ) The vibration control unit may vibrate the rotary tool by rotating the rotary tool at the number of rotations during processing.
The dynamic characteristics of a machine tool may be affected by the processing environment such as the heat generation status of the drive device. Therefore, by rotating and rotating the rotary tool at the number of rotations at the time of machining, it is possible to obtain dynamic characteristics in a state closer to the time of machining.

（請求項４）また、前記ターゲット材のうち前記回転工具と接触する部位には、前記回転工具の軸線方向視において、前記回転工具の撓み方向に直交する平面に対して傾斜する斜面が設けられていてもよい。
このような構成によると、ターゲット材に回転工具が接触した際の衝撃を低減することができる。また、接触の際に、回転工具が振動している場合にも、この振動を吸収して回転工具を好適に撓ませることが可能となる。 (Claim 4 ) Further, in the portion of the target material that comes into contact with the rotary tool, an inclined surface that is inclined with respect to a plane orthogonal to the bending direction of the rotary tool in the axial direction of the rotary tool is provided. It may be.
According to such a configuration, it is possible to reduce an impact when the rotary tool comes into contact with the target material. Further, even when the rotary tool vibrates at the time of contact, the rotary tool can be favorably bent by absorbing this vibration.

（請求項５）また、前記回転工具が前記ターゲット材との接触により撓んでいる状態において、前記ターゲット材に作用する前記回転工具の撓み方向の力を測定する力センサをさらに備えてもよい。
回転工具が規定の撓み量まで撓んだ状態において、回転工具と接触するターゲット材に作用する撓み方向の力は、回転工具の静剛性により変動する。そこで、ターゲット材に作用する力を測定することにより、回転工具の動特性をより確実に算出することができる。 (Claim 5 ) Further, in the state where the rotary tool is bent by contact with the target material, a force sensor for measuring a force in the bending direction of the rotary tool acting on the target material may be further provided.
In a state where the rotary tool is bent to a specified deflection amount, the force in the bending direction acting on the target material in contact with the rotary tool varies depending on the static rigidity of the rotary tool. Therefore, by measuring the force acting on the target material, the dynamic characteristics of the rotary tool can be calculated more reliably.

（請求項６）また、前記振動解析部は、前記振動系における前記動特性として前記刃部の固有振動数のみを算出してもよい。
従来では、ハンマーなどにより回転工具に衝撃力を加えて加振する場合がある。このような加振態様により振動する回転工具に係る振動系の動特性を算出するには、当該振動の振動数の他に、回転工具の変位量、および対象部位の速度もしくは加速度の何れかを検出した振動から算出する必要があった。これに対して、本手段では、回転工具の加振において、ターゲット材から回転工具が離脱する際の両部材の位置関係が既知である。よって、振動解析部は、振動検出器による検出値に基づいて回転工具の固有振動数のみを算出すれば、動特性算出装置が回転工具に係る振動系の動特性を算出することが可能となる。従って、振動系の動特性の算出をより容易にかつ高精度に行うことができる。 (Claim 6 ) Further, the vibration analysis unit may calculate only the natural frequency of the blade part as the dynamic characteristic in the vibration system.
Conventionally, there is a case where an impact force is applied to a rotary tool by a hammer or the like for vibration. In order to calculate the dynamic characteristics of the vibration system related to the rotating tool that vibrates in such a vibration mode, in addition to the vibration frequency, the displacement amount of the rotating tool and the speed or acceleration of the target part are determined. It was necessary to calculate from the detected vibration. On the other hand, in this means, in the vibration of the rotary tool, the positional relationship between the two members when the rotary tool is detached from the target material is known. Therefore, if the vibration analysis unit calculates only the natural frequency of the rotary tool based on the detection value by the vibration detector, the dynamic characteristic calculation device can calculate the dynamic characteristic of the vibration system related to the rotary tool. . Accordingly, the dynamic characteristics of the vibration system can be calculated more easily and with high accuracy.

（請求項７）本手段に係る工作機械の動特性算出方法は、１または複数の刃部を備える回転工具を用いて、当該回転工具を回転しながら被加工物に対して相対移動して断続的な切削加工を行う工作機械の動特性を算出する方法であって、前記刃部におけるすくい面と逃げ面の境界部を前記工作機械に固定されたターゲット材のコーナー部に接触させて前記回転工具を規定の撓み量まで撓ませた後に、前記回転工具を加工時とは逆回転に回転させて前記境界部を前記コーナー部から離脱させることにより前記回転工具を加振する加振工程と、加振された前記回転工具の振動を検出する検出工程と、前記検出工程にて検出した検出値に基づいて、前記回転工具の前記刃部を振動体とする振動系における動特性を算出する振動解析工程と、を備える。
このような構成によると、請求項１と同様の効果を奏する。 (Claim 7 ) The method for calculating dynamic characteristics of a machine tool according to the present means uses a rotary tool having one or a plurality of blades and intermittently moves relative to the workpiece while rotating the rotary tool. A method of calculating dynamic characteristics of a machine tool that performs a general cutting process, wherein the boundary between the rake face and the flank face of the blade portion is brought into contact with a corner portion of a target material fixed to the machine tool. after flexed tool to deflection of the provision of the rotary tool a step excitation vibrated the rotating tool by the cause corner portions or et away de the boundary portion is rotated in the reverse rotation to the time of processing And a detecting step for detecting vibration of the excited rotating tool, and calculating a dynamic characteristic in a vibration system using the blade portion of the rotating tool as a vibrating body based on the detection value detected in the detecting step. A vibration analysis process for .
According to such a structure, there exists an effect similar to Claim 1.

本発明の実施形態における工作機械の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the machine tool in embodiment of this invention. 図１の工作機械において、回転工具により被加工物を切削している状態であって、回転工具が撓み変形している状態を示す図である。In the machine tool of FIG. 1, it is a figure which shows the state which is the state which is cutting the workpiece with a rotary tool, Comprising: The rotary tool is bent and deformed. 回転工具に生じる切削抵抗および回転工具の回転中心の変位の経過時間に対する挙動を示すグラフである。It is a graph which shows the behavior with respect to the elapsed time of the cutting force which arises in a rotary tool, and the displacement of the rotation center of a rotary tool. 図３の時刻ｔ１における回転工具と被加工物との位置関係を示す図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a positional relationship between a rotary tool and a workpiece at time t1 in FIG. 3. 図３の時刻ｔ２における回転工具と被加工物との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of a rotary tool and a to-be-processed object in the time t2 of FIG. 図３の時刻ｔ３における回転工具と被加工物との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of a rotary tool and a to-be-processed object in the time t3 of FIG. 図３の時刻ｔ４における回転工具と被加工物との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of a rotary tool and a to-be-processed object in the time t4 of FIG. 図３の時刻ｔ５における回転工具と被加工物との位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of the rotary tool and a to-be-processed object in the time t5 of FIG. 本発明の実施形態における工作機械の動特性算出装置を含む加工条件判定装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of the processing condition determination apparatus containing the dynamic characteristic calculation apparatus of the machine tool in embodiment of this invention. 回転工具を対象とした加振工程の時刻ｔ１１における回転工具とターゲット材の位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of a rotary tool and a target material in the time t11 of the vibration process which made the rotary tool object. 回転工具を対象とした加振工程の時刻ｔ１２における回転工具とターゲット材の位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of a rotary tool and a target material at the time t12 of the vibration process for a rotary tool. 回転工具を対象とした加振工程の時刻ｔ１３における回転工具とターゲット材の位置関係を示す図である。It is a figure which shows the positional relationship of a rotary tool and a target material in the time t13 of the vibration process made into a rotary tool object. 回転工具の撓み量（変位量）と時間の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the deflection amount (displacement amount) of a rotary tool, and time. 図５の振動検出器を用いた振動検出処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the vibration detection process using the vibration detector of FIG. 回転主軸の回転速度と加工誤差との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the rotational speed of a rotating main shaft, and a processing error. 回転主軸の回転速度と回転工具の最大振幅との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the rotational speed of a rotating main shaft, and the maximum amplitude of a rotary tool. コーナー部に斜面を形成されたターゲット材を示す図である。It is a figure which shows the target material in which the slope was formed in the corner part.

本発明に係る工作機械の動特性算出装置および動特性算出方法を具体化した実施形態について説明する。
（工作機械の機械構成）
適用対象の工作機械の一例として横型マシニングセンタを例に挙げ、図１を参照して説明する。なお、本発明は、当該横型マシニングセンタに限定されるものではなく、他の構成のマシニングセンタでもよく、回転工具を用いる工作機械であれば適用できる。 An embodiment embodying a dynamic characteristic calculation apparatus and dynamic characteristic calculation method for a machine tool according to the present invention will be described.
(Machine tool configuration)
A horizontal machining center is taken as an example of a machine tool to be applied, and will be described with reference to FIG. Note that the present invention is not limited to the horizontal machining center, and may be a machining center having another configuration, and can be applied to any machine tool that uses a rotating tool.

当該工作機械は、駆動軸として、相互に直交する３つの直進軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）を有する工作機械である。図１に示すように、工作機械は、ベッド１と、ベッド１上にてＸ軸方向に移動可能なコラム２と、コラム２の前面（図１の左面）にてＹ軸方向に移動可能なサドル３と、サドル３に取り付けられかつ回転可能な主軸４ａを有する主軸装置４と、主軸４ａの先端側（図１の左側）に工具ホルダ５を介して取り付けられる回転工具６と、ベッド１上にてＺ軸方向に移動可能であり被加工物Ｗを載置するテーブル７を備える。また、工作機械は、各駆動軸を制御するための制御装置（図示せず）を備える。   The machine tool is a machine tool having three rectilinear axes (X, Y, Z axes) orthogonal to each other as drive axes. As shown in FIG. 1, the machine tool is movable in the Y-axis direction on the bed 1, the column 2 movable on the bed 1 in the X-axis direction, and the front surface of the column 2 (left surface in FIG. 1). A spindle device 4 having a saddle 3, a spindle 4a attached to the saddle 3 and rotatable, a rotary tool 6 attached to the distal end side (left side in FIG. 1) of the spindle 4a via a tool holder 5, and the bed 1 And a table 7 on which the workpiece W is placed. Further, the machine tool includes a control device (not shown) for controlling each drive shaft.

（切削加工時の回転工具の状態）
次に、回転工具６により被加工物Ｗを切削加工する場合における回転工具６の状態について説明する。図２に示すように、回転工具６は、先端側に複数の刃部６ａ，６ｂを備えており、基端側（根元側）に工具ホルダ５に支持される非刃部６ｃを備える。なお、本実施形態においては、２つの刃部６ａ，６ｂを有する回転工具６を例に挙げるが、１の刃部または３以上の刃部を有する回転工具を適用することもできる。 (Status of rotating tool during cutting)
Next, the state of the rotary tool 6 when cutting the workpiece W with the rotary tool 6 will be described. As shown in FIG. 2, the rotary tool 6 includes a plurality of blade portions 6 a and 6 b on the distal end side and a non-blade portion 6 c supported by the tool holder 5 on the proximal end side (root side). In this embodiment, the rotary tool 6 having two blade parts 6a and 6b is taken as an example, but a rotary tool having one blade part or three or more blade parts can also be applied.

この回転工具６による切削加工時には、図２に示すように、刃部６ａ，６ｂが被加工物Ｗから切削抵抗Ｆｙを受けることにより、刃部６ａ，６ｂ側が無負荷時の回転中心Ｃｂに対して撓み変形する。特に、Ｌ／Ｄ（＝長さ／直径）の大きな回転工具６（細長い回転工具）を用いる場合には、当該回転工具６の剛性が低いため、切削抵抗Ｆｙによって当該回転工具６の先端側の撓み量（撓み変形による変形量）が大きくなる。   At the time of cutting with the rotary tool 6, as shown in FIG. 2, the blade portions 6a and 6b receive the cutting resistance Fy from the workpiece W, so that the blade portions 6a and 6b side is not loaded with respect to the rotation center Cb. Bend and deform. In particular, when a rotary tool 6 (elongated rotary tool) having a large L / D (= length / diameter) is used, the rigidity of the rotary tool 6 is low, so that the cutting force Fy causes the tip side of the rotary tool 6 to move forward. The amount of bending (the amount of deformation due to bending deformation) increases.

ここで、回転工具６に生じる切削抵抗Ｆｙが一定であれば、回転工具６の先端側の撓み量は一定となる。しかし、回転工具６の刃部６ａ，６ｂによる断続的な切削加工により、回転工具６に生じる切削抵抗Ｆｙは逐次変化する。また、上記のように切削抵抗Ｆｙが逐次変化することに伴い、回転工具６の撓み量も変化する。そのため、回転工具６の刃部６ａ，６ｂの回転中心Ｃｔの変位量は、図２の往復矢印にて示すように、主としてＹ方向に逐次変化する。   Here, if the cutting resistance Fy generated in the rotary tool 6 is constant, the amount of deflection on the tip side of the rotary tool 6 is constant. However, the cutting resistance Fy generated in the rotary tool 6 is sequentially changed by intermittent cutting by the blade portions 6a and 6b of the rotary tool 6. Further, as the cutting resistance Fy changes sequentially as described above, the amount of deflection of the rotary tool 6 also changes. Therefore, the displacement amount of the rotation center Ct of the blade parts 6a and 6b of the rotary tool 6 changes sequentially mainly in the Y direction as indicated by the reciprocating arrow in FIG.

このときの回転工具６の刃部６ａ，６ｂの回転中心Ｃｔの変位量と切削抵抗Ｆｙとは、回転工具６の刃部６ａ，６ｂを振動体とする振動系における動特性（以下、「回転工具の刃部の動特性」と称する）に依存する。回転工具６の刃部６ａ，６ｂの動特性は、刃部６ａ，６ｂに入力された力に対する変形の挙動を示すものであり、伝達関数（コンプライアンスおよび位相遅れ）もしくはそれから算出される固有振動数ｆ、ばね定数Ｋ、減衰比ζなどにより表される。なお、動特性として、粘性減衰係数Ｃ、質量係数Ｍを用いることもあるが、これらは、上記の固有振動数ｆ、ばね定数Ｋ、減衰比ζから求められる。   The displacement amount of the rotation center Ct of the blade portions 6a and 6b of the rotary tool 6 and the cutting resistance Fy at this time are dynamic characteristics (hereinafter referred to as “rotation” in the vibration system using the blade portions 6a and 6b of the rotary tool 6 as a vibrating body. This is referred to as “dynamic characteristics of the cutting edge of the tool”. The dynamic characteristics of the blade portions 6a and 6b of the rotary tool 6 indicate the behavior of deformation with respect to the force input to the blade portions 6a and 6b. The transfer function (compliance and phase delay) or the natural frequency calculated from the transfer function. f, spring constant K, damping ratio ζ and the like. In addition, although the viscous damping coefficient C and the mass coefficient M may be used as dynamic characteristics, these are obtained from the natural frequency f, the spring constant K, and the damping ratio ζ.

回転工具６を回転しかつ送りながら被加工物Ｗの断続的な切削加工を行う際において、回転工具６に生じる切削抵抗Ｆｙおよび回転工具６の刃部６ａ，６ｂの回転中心Ｃｔの変位量Ｙａの経過時間ｔに対する挙動について、図３、図４Ａ〜図４Ｅを参照して説明する。ここでは、反切込方向（Ｙ方向）における切削抵抗Ｆｙおよび先端側の回転中心Ｃｔの変位量Ｙａを取り上げて説明する。これは、反切込方向（Ｙ方向）が加工誤差に対して最も影響が大きいためである。   When intermittently cutting the workpiece W while rotating and feeding the rotary tool 6, the cutting resistance Fy generated in the rotary tool 6 and the displacement amount Ya of the rotation center Ct of the blades 6a and 6b of the rotary tool 6 Will be described with reference to FIGS. 3 and 4A to 4E. Here, the cutting resistance Fy in the anti-cutting direction (Y direction) and the displacement amount Ya of the rotation center Ct on the tip side will be described. This is because the anti-cutting direction (Y direction) has the greatest influence on the machining error.

なお、上述した回転工具６の先端側の回転中心Ｃｔは、回転工具６における振動検出の対象となる部位であり、後述する加振工程における基準位置となる。本実施形態において、当該先端側の回転中心Ｃｔは、ボールエンドミルである回転工具６の先端から工具半径分だけ基端側の位置としている。先端側の回転中心Ｃｔは、回転工具６の先端部としてもよいし、先端部から所定量だけ基端側としてもよい。また、回転工具６の先端側の回転中心Ｃｔの変位量Ｙａとは、回転工具６が撓み変形することにより生じる撓み量であって、主軸４ａが無負荷時の回転中心Ｃｂと、先端側の回転中心Ｃｔの位置とのＹ軸方向の差分に相当する。   The rotation center Ct on the distal end side of the rotary tool 6 described above is a part that is a target of vibration detection in the rotary tool 6 and serves as a reference position in an excitation process described later. In the present embodiment, the rotation center Ct on the distal end side is a position on the proximal end side by the tool radius from the distal end of the rotary tool 6 that is a ball end mill. The rotation center Ct on the distal end side may be the distal end portion of the rotary tool 6 or may be a proximal end side by a predetermined amount from the distal end portion. Further, the displacement amount Ya of the rotation center Ct on the distal end side of the rotary tool 6 is a deflection amount generated by the deflection of the rotary tool 6, and the rotation center Cb when the main shaft 4 a is unloaded and the distal end side This corresponds to the difference in the Y-axis direction from the position of the rotation center Ct.

回転工具６に生じる切削抵抗Ｆｙは、図３に示すように、ゼロ付近から時刻ｔ１にて大きな値に変化し、時刻ｔ２に再びゼロ付近に変化している。図４Ａおよび図４Ｂが、それぞれ図３の時刻ｔ１，ｔ２に対応する。図４Ａに示すように、時刻ｔ１は、一方の刃部６ａが被加工物Ｗに接触開始した瞬間である。つまり、時刻ｔ１は、一方の刃部６ａにより切削加工を開始した瞬間である。一方、図４Ｂに示すように、時刻ｔ２は、一方の刃部６ａによる被加工物Ｗの切削加工を終了した瞬間である。このように、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間において、一方の刃部６ａが被加工物Ｗを切削加工している。   As shown in FIG. 3, the cutting resistance Fy generated in the rotary tool 6 changes from near zero to a large value at time t1, and again changes to near zero at time t2. 4A and 4B correspond to times t1 and t2 in FIG. 3, respectively. As shown in FIG. 4A, time t1 is the moment when one blade portion 6a starts to contact the workpiece W. That is, time t1 is the moment when cutting is started by one of the blade portions 6a. On the other hand, as shown in FIG. 4B, time t2 is the moment when the cutting of the workpiece W by the one blade portion 6a is finished. Thus, between the time t1 and the time t2, the one blade part 6a cuts the workpiece W.

その後、図３に示すように、時刻ｔ２〜時刻ｔ４の間は、切削抵抗Ｆｙがゼロ付近となっている。この間は、時刻ｔ３に対応する図４Ｃに示すように、両方の刃部６ａ，６ｂが被加工物Ｗに接触していない。つまり、回転工具６は空転している。   Thereafter, as shown in FIG. 3, the cutting resistance Fy is close to zero between time t <b> 2 and time t <b> 4. During this time, as shown in FIG. 4C corresponding to time t3, both the blade portions 6a and 6b are not in contact with the workpiece W. That is, the rotary tool 6 is idling.

その後、図３に示すように、切削抵抗Ｆｙは、時刻ｔ４に再び大きな値に変化し、時刻ｔ５に再びゼロ付近に変化している。図３の時刻ｔ４には、対応する図４Ｄに示すように、他方の刃部６ｂが被加工物Ｗに接触開始している。つまり、他方の刃部６ｂにより切削加工を開始している。また、図３の時刻ｔ５には、対応する図４Ｅに示すように、他方の刃部６ｂによる切削加工を終了している。このように、時刻ｔ４〜時刻ｔ５の間において、他方の刃部６ｂが切削加工している。   Thereafter, as shown in FIG. 3, the cutting resistance Fy changes again to a large value at time t4 and again changes to near zero at time t5. At time t4 in FIG. 3, as shown in the corresponding FIG. 4D, the other blade portion 6b starts to contact the workpiece W. That is, cutting is started by the other blade portion 6b. Further, at time t5 in FIG. 3, as shown in the corresponding FIG. 4E, the cutting by the other blade portion 6b is finished. Thus, between the time t4 and the time t5, the other blade part 6b is cutting.

ここで、図４Ａ〜図４Ｅにおける今回の切削領域より、時刻ｔ１〜時刻ｔ２、時刻ｔ４〜時刻ｔ５の各瞬間において、実切込量（瞬間的な切込量を意味し、切込量の指令値とは異なる意味である）が異なることが分かる。つまり、実切込量は、切削開始から一気に多くなり、ピークに達した後に徐々に少なくなっている。より詳細には、前回切削されていない部位と前回切削された部位との境界の前後で変化している。そして、図３の切削抵抗Ｆｙのうち急激に大きくなっている部分に示すように、切削加工中の切削抵抗Ｆｙは、略三角形状になっており、実切込量に応じて変化していることが分かる。   Here, from the current cutting region in FIG. 4A to FIG. 4E, the actual cutting amount (meaning the instantaneous cutting amount, meaning the cutting amount at the time t1 to the time t2 and the time t4 to the time t5). It is understood that the meaning is different from the command value. That is, the actual cutting amount increases at a stroke from the start of cutting and gradually decreases after reaching the peak. In more detail, it changes before and after the boundary between the part not cut last time and the part cut last time. Then, as shown in the portion of the cutting force Fy of FIG. 3 that is abruptly increased, the cutting resistance Fy during the cutting process has a substantially triangular shape and changes according to the actual cutting depth. I understand that.

上記のように、回転工具６は、時刻ｔ１〜時刻ｔ２、時刻ｔ４〜時刻ｔ５において断続的な切削加工を行い、時刻ｔ２〜時刻ｔ４において断続的に空転している。つまり、回転工具６は、断続的な切削加工によって、断続的に力を受けることになる。つまり、回転工具６の先端側の回転中心Ｃｔは、断続的な切削加工により生じる断続的な力（切削抵抗）によって、少なくとも反切込方向（Ｙ方向）に振動する。   As described above, the rotary tool 6 performs intermittent cutting from time t1 to time t2, and from time t4 to time t5, and intermittently idles from time t2 to time t4. That is, the rotary tool 6 receives force intermittently by intermittent cutting. That is, the rotation center Ct on the distal end side of the rotary tool 6 vibrates at least in the anti-cutting direction (Y direction) by an intermittent force (cutting resistance) generated by intermittent cutting.

従って、回転工具６の刃部６ａ，６ｂの回転中心Ｃｔの変位量Ｙａは、図３に示すように、回転工具６の固有振動数ｆに応じて振動している。特に、変位量Ｙａは、切削抵抗Ｆｙが発生した直後に、回転中心Ｃｔの変位量Ｙａが最も大きくなり、その後に減衰している。そして、再び、切削抵抗Ｆｙにより変位量Ｙａが大きくなり、繰り返す。   Therefore, the displacement amount Ya of the rotation center Ct of the blade portions 6a and 6b of the rotary tool 6 vibrates according to the natural frequency f of the rotary tool 6, as shown in FIG. In particular, the displacement amount Ya has the largest displacement amount Ya at the rotation center Ct immediately after the cutting resistance Fy is generated, and then decays thereafter. Then, again, the displacement amount Ya increases due to the cutting resistance Fy, and repeats.

（動特性算出装置）
上述したように、回転中心Ｃｔの変位量Ｙａおよび切削抵抗Ｆｙは、回転工具６の刃部６ａ，６ｂの動特性に依存する。そのため、当該動特性を把握することが重要となる。回転工具６の刃部６ａ，６ｂの動特性を算出する装置について、図５、図６Ａ〜図６Ｃ、図７および図８を参照して説明する。 (Dynamic characteristic calculation device)
As described above, the displacement amount Ya and the cutting resistance Fy of the rotation center Ct depend on the dynamic characteristics of the blade portions 6a and 6b of the rotary tool 6. Therefore, it is important to grasp the dynamic characteristics. An apparatus for calculating the dynamic characteristics of the blade portions 6a and 6b of the rotary tool 6 will be described with reference to FIGS. 5, 6A to 6C, 7 and 8. FIG.

図５に示すように、動特性算出装置１００は、ＦＥＭ解析部１０１と、加振制御部１０２と、振動検出器１０３と、力センサ１０４と、算出部１０５と、記憶部１０６とを備える。ＦＥＭ解析部１０１は、工作機械の構造情報に基づく公知のＦＥＭ解析により、固有振動数ｆ、ばね定数Ｋおよび減衰比ζを取得する。工作機械の構造情報には、各構成部材の形状、材質などの情報が含まれる。そして、ＦＥＭ解析部１０１は、取得した固有振動数ｆ、ばね定数Ｋおよび減衰比ζを記憶部１０６に記憶する。   As illustrated in FIG. 5, the dynamic characteristic calculation apparatus 100 includes an FEM analysis unit 101, an excitation control unit 102, a vibration detector 103, a force sensor 104, a calculation unit 105, and a storage unit 106. The FEM analysis unit 101 acquires the natural frequency f, the spring constant K, and the damping ratio ζ by a known FEM analysis based on the structure information of the machine tool. The structure information of the machine tool includes information such as the shape and material of each constituent member. Then, the FEM analysis unit 101 stores the acquired natural frequency f, spring constant K, and damping ratio ζ in the storage unit 106.

ここで、固有振動数ｆは、式（１）により表される。式（１）において、減衰比ζは、１より十分に小さい場合、｛√（１−ζ2）｝は、１とみなすことができる。また、減衰比ζは式（２）により表され、運動方程式は式（３）により表される。ここで、Ｃは粘性減衰係数、Ｋはばね定数、Ｆは外力、ｘは変位である。

Figure 0006330324
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 Here, the natural frequency f is expressed by Equation (1). In the equation (1), when the damping ratio ζ is sufficiently smaller than 1, {√ (1-ζ 2 )} can be regarded as 1. Further, the damping ratio ζ is expressed by equation (2), and the equation of motion is expressed by equation (3). Here, C is a viscous damping coefficient, K is a spring constant, F is an external force, and x is a displacement.
Figure 0006330324
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加振制御部１０２は、工作機械の制御装置を介して工作機械に固定されたターゲット材１４０に対する主軸装置４の位置、および回転工具６の回転数を制御することにより、回転工具６を加振する。詳細には、加振制御部１０２は、ターゲット材１４０と回転工具６とを接触させて回転工具６を規定の撓み量（変位量Ｙａ）まで撓ませた後に、ターゲット材１４０から回転工具６を離脱させることにより回転工具６を加振する。   The vibration control unit 102 vibrates the rotary tool 6 by controlling the position of the spindle device 4 with respect to the target material 140 fixed to the machine tool and the rotation speed of the rotary tool 6 via the machine tool control device. To do. Specifically, the vibration control unit 102 brings the rotary tool 6 from the target material 140 after the target material 140 and the rotary tool 6 are brought into contact with each other to bend the rotary tool 6 to a specified deflection amount (displacement amount Ya). The rotary tool 6 is vibrated by being detached.

本実施形態においては、加振制御部１０２は、先ず回転工具６の刃部６ａ，６ｂにおけるすくい面６ａ１，６ｂ１と逃げ面６ａ２，６ｂ２の境界部６ａ３，６ｂ３をターゲット材１４０のコーナー部１４１に接触させる。そして、加振制御部１０２は、このような状態において、回転工具６を加工時とは逆回転に回転させて境界部６ａ３，６ｂ３をコーナー部１４１から離脱させることにより回転工具６を加振する。   In the present embodiment, the vibration control unit 102 first sets the boundary portions 6a3 and 6b3 between the rake surfaces 6a1 and 6b1 and the flank surfaces 6a2 and 6b2 of the blade portions 6a and 6b of the rotary tool 6 to the corner portion 141 of the target material 140. Make contact. In this state, the vibration control unit 102 vibrates the rotary tool 6 by rotating the rotary tool 6 in a direction opposite to that during processing to separate the boundary portions 6a3 and 6b3 from the corner portion 141. .

具体的には、加振制御部１０２は、先ず、回転工具６を所定の回転数で回転工具６を逆回転に回転させるとともに、主軸４ａの回転中心がターゲット材１４０のコーナー部１４１からＹ軸方向に規定量Δ１だけずれた位置に、回転工具６を位置決めする。この規定量Δ１は、回転工具６の半径Ｒより小さく設定されている（Δ１＜Ｒ）。このとき、回転工具６の先端側の回転中心Ｃｔは、主軸４ａが無負荷時の回転中心Ｃｂと同一のＸＹ位置にある。そして、回転工具６が回転することにより、回転工具６は、図６Ａに示すように、刃部６ａ（６ｂ）の境界部６ａ３（６ｂ３）がターゲット材１４０と接触した状態となる。   Specifically, the vibration control unit 102 first rotates the rotary tool 6 in a reverse rotation at a predetermined number of rotations, and the rotation center of the main shaft 4a extends from the corner portion 141 of the target material 140 to the Y axis. The rotary tool 6 is positioned at a position shifted by a specified amount Δ1 in the direction. This specified amount Δ1 is set smaller than the radius R of the rotary tool 6 (Δ1 <R). At this time, the rotation center Ct on the tip side of the rotary tool 6 is at the same XY position as the rotation center Cb when the main shaft 4a is unloaded. Then, as the rotary tool 6 rotates, the rotary tool 6 comes into contact with the target material 140 at the boundary 6a3 (6b3) of the blade 6a (6b) as shown in FIG. 6A.

回転工具６は、この状態でさらに回転すると、ターゲット材１４０との接触部位である境界部６ａ３（６ｂ３）がターゲット材１４０のコーナー部１４１に向かって移動する。そして、回転工具６は、境界部６ａ３（６ｂ３）がターゲット材１４０のコーナー部１４１に接近するに従って、徐々に撓み変形の変形量が増大する。図６Ｂに示すように、回転工具６の境界部６ａ３（６ｂ３）がターゲット材１４０のコーナー部１４１に接触した状態では、回転工具６の変位量Ｙａが最大となる。このとき、変位量Ｙａの最大値は、回転工具６の半径Ｒと主軸４ａを位置決めした際の規定量Δ１との差分に等しくなる（Ｙａ＝Ｒ−Δ１）。なお、振動系における動特性に含まれるばね定数Ｋに基づいて規定量Δ１を設定することにより、変位量Ｙａの最大値を調整することが可能である。   When the rotary tool 6 further rotates in this state, the boundary portion 6a3 (6b3) that is a contact portion with the target material 140 moves toward the corner portion 141 of the target material 140. Then, as the boundary portion 6a3 (6b3) approaches the corner portion 141 of the target material 140, the amount of deformation of the rotary tool 6 gradually increases. As shown in FIG. 6B, the displacement amount Ya of the rotary tool 6 is maximized when the boundary portion 6a3 (6b3) of the rotary tool 6 is in contact with the corner portion 141 of the target material 140. At this time, the maximum value of the displacement amount Ya is equal to the difference between the radius R of the rotary tool 6 and the specified amount Δ1 when the main shaft 4a is positioned (Ya = R−Δ1). Note that the maximum value of the displacement amount Ya can be adjusted by setting the prescribed amount Δ1 based on the spring constant K included in the dynamic characteristics in the vibration system.

回転工具６は、この状態でさらに回転すると、図６Ｃに示すように、境界部６ａ３（６ｂ３）がターゲット材１４０のコーナー部１４１から離脱して、ターゲット材１４０と非接触の状態となる。これにより、回転工具６は、撓み変形した状態から弾性復帰して、振動系の動特性に従ってＹ軸方向に振動する。回転工具６の振動は、減衰比ζで徐々に減衰する。   When the rotary tool 6 is further rotated in this state, the boundary portion 6a3 (6b3) is detached from the corner portion 141 of the target material 140 and is not in contact with the target material 140, as shown in FIG. 6C. As a result, the rotary tool 6 elastically recovers from the bent and deformed state, and vibrates in the Y-axis direction according to the dynamic characteristics of the vibration system. The vibration of the rotary tool 6 is gradually damped at the damping ratio ζ.

本実施形態において、加振制御部１０２は、上記のようにターゲット材１４０に対して回転工具６を支持する主軸装置４を位置決めした状態で、回転工具６を継続して回転させることにより間欠的に回転工具６を加振する。このとき、回転工具６の回転数は、ＦＥＭ解析により取得される固有振動数ｆや減衰比ζを含む振動系の動特性や加工時の回転数などを勘案して適宜設定される。本実施形態において、回転工具６の回転数は、回転工具６がターゲット材１４０と非接触となって振動する期間をある程度確保するように設定される。   In the present embodiment, the vibration control unit 102 intermittently rotates the rotary tool 6 continuously with the spindle device 4 supporting the rotary tool 6 positioned relative to the target material 140 as described above. The rotary tool 6 is vibrated. At this time, the rotational speed of the rotary tool 6 is appropriately set in consideration of the dynamic characteristics of the vibration system including the natural frequency f and the damping ratio ζ obtained by FEM analysis, the rotational speed during processing, and the like. In the present embodiment, the rotational speed of the rotary tool 6 is set so as to ensure a certain period during which the rotary tool 6 vibrates in non-contact with the target material 140.

具体的には、回転工具６の回転数は、振動期間Ｌ１が減衰期間Ｌ２よりも長くなるように設定される（Ｌ１＞Ｌ２）。ここで、「振動期間Ｌ１」とは、ターゲット材１４０から回転工具６が離脱してから再びターゲット材１４０に回転工具６が接触するまでの期間である。また「減衰期間Ｌ２」とは、図７に示すように、回転工具６の振幅（変位量Ｙａ）が最大の撓み量（Ｒ−Δ１）の１／１０以下に減衰するまでに要する期間である。なお、図７の時刻ｔ１１は図６Ａに対応し、図７の時刻ｔ１２は図６Ｂに対応し、図７の時刻ｔ１３は図６Ｃに対応する。   Specifically, the rotational speed of the rotary tool 6 is set so that the vibration period L1 is longer than the attenuation period L2 (L1> L2). Here, the “vibration period L1” is a period from when the rotary tool 6 is detached from the target material 140 until the rotary tool 6 comes into contact with the target material 140 again. Further, the “attenuation period L2” is a period required until the amplitude (displacement amount Ya) of the rotary tool 6 is attenuated to 1/10 or less of the maximum deflection amount (R−Δ1), as shown in FIG. . 7 corresponds to FIG. 6A, time t12 in FIG. 7 corresponds to FIG. 6B, and time t13 in FIG. 7 corresponds to FIG. 6C.

つまり、減衰比ζが大きいほど減衰期間Ｌ２が短くなるので、回転工具６の回転数は、振動期間Ｌ１を短くするように高回転に設定することが可能となる。反対に減衰比ζが０に近くなるほど減衰期間Ｌ２が長くなるので、回転工具６の回転数は、十分な振動期間Ｌ１を確保するために低回転に設定する必要がある。また、間欠的な加振の間隔は、上記のように回転工具６の回転数によって変動するものであり、ＦＥＭ解析により取得される固有振動数ｆや減衰比ζに基づいて調整することが可能である。   That is, as the damping ratio ζ is increased, the damping period L2 is shortened, so that the rotational speed of the rotary tool 6 can be set to a high speed so as to shorten the vibration period L1. On the contrary, since the damping period L2 becomes longer as the damping ratio ζ is closer to 0, the rotational speed of the rotary tool 6 needs to be set to a low speed in order to ensure a sufficient vibration period L1. Further, the intermittent excitation interval varies depending on the rotational speed of the rotary tool 6 as described above, and can be adjusted based on the natural frequency f and the damping ratio ζ obtained by FEM analysis. It is.

振動検出器１０３は、加振された回転工具６の振動を検出する。本実施形態において、振動検出器１０３は、回転工具６が加振された場合に、回転工具６が振動によって生じる音波を検出する音波検出器を適用する。振動検出器１０３は、図６Ａ〜図６Ｃに示すように、回転工具６の刃部６ａ，６ｂの近傍に位置決めする。この振動検出器１０３は、音波を用いた検出方法を採用することから、高精度に位置決めすることなく、ある程度の設置自由度を有する。   The vibration detector 103 detects the vibration of the excited rotary tool 6. In the present embodiment, the vibration detector 103 applies a sound wave detector that detects sound waves generated by the vibration of the rotary tool 6 when the rotary tool 6 is vibrated. As shown in FIGS. 6A to 6C, the vibration detector 103 is positioned in the vicinity of the blade portions 6 a and 6 b of the rotary tool 6. Since the vibration detector 103 employs a detection method using sound waves, the vibration detector 103 has a certain degree of installation freedom without positioning with high accuracy.

力センサ１０４は、回転工具６がターゲット材１４０との接触により撓んでいる状態において、ターゲット材１４０に作用する回転工具６の撓み方向の力を測定する。本実施形態においては、力センサ１０４は、ターゲット材１４０と工作機械の固定部との間に配置され、撓み方向であるＹ軸方向の荷重を測定する。この力センサ１０４による測定値は、上記の式（３）における外力Ｆに相当する。   The force sensor 104 measures the force in the bending direction of the rotary tool 6 acting on the target material 140 in a state where the rotary tool 6 is bent due to contact with the target material 140. In the present embodiment, the force sensor 104 is disposed between the target material 140 and the fixed part of the machine tool, and measures a load in the Y-axis direction that is a bending direction. The measured value by the force sensor 104 corresponds to the external force F in the above equation (3).

次に、振動検出器１０３による音波検出処理について、図８のフローチャートを参照しながら説明する。振動検出器１０３には、複数の検出周波数レンジがあり、設定された検出周波数レンジにおける周波数帯の音波を検出する。そこで、動特性算出装置１００は、振動検出器１０３の検出条件としての検出周波数レンジを、ＦＥＭ解析部１０１により取得された固有振動数ｆを含む検出周波数レンジに設定する（Ｓ１）。このように、ＦＥＭ解析により取得した固有振動数ｆに基づいて、測定に使用する検出周波数レンジを絞ることにより、測定の分解能を高く設定できる。これにより、振動検出器１０３は、実際の固有振動数ｆを含む音波を確実に検出できる。また、加振制御部１０２は、ＦＥＭ解析部１０１による解析結果に基づいて、加振の強度を調整すべく回転工具６の規定の撓み量（変位量Ｙａの最大値）を設定する。   Next, sound wave detection processing by the vibration detector 103 will be described with reference to the flowchart of FIG. The vibration detector 103 has a plurality of detection frequency ranges, and detects sound waves in a frequency band in the set detection frequency range. Therefore, the dynamic characteristic calculation apparatus 100 sets the detection frequency range as the detection condition of the vibration detector 103 to the detection frequency range including the natural frequency f acquired by the FEM analysis unit 101 (S1). In this way, the measurement resolution can be set high by narrowing the detection frequency range used for the measurement based on the natural frequency f acquired by the FEM analysis. As a result, the vibration detector 103 can reliably detect the sound wave including the actual natural frequency f. Further, the vibration control unit 102 sets a prescribed amount of deflection (maximum value of the displacement amount Ya) of the rotary tool 6 to adjust the strength of vibration based on the analysis result by the FEM analysis unit 101.

続いて、工作機械は、加振工程において、図６Ａ〜図６Ｃに図示した加振態様によって、回転工具６を間欠的に加振する（Ｓ２）。そして、工作機械は、検出工程において、回転工具６が加振されて回転工具６が振動することによって回転工具６が発生する音波を、振動検出器１０３によって検出する（Ｓ３）。このとき、動特性算出装置１００は、振動検出器１０３による検出値のうち、上記の減衰期間Ｌ２に検出されたものを有効とする。振動検出器１０３による検出値の有効性の判断については、例えば主軸４ａの回転位相に基づくようにしてもよい。また、動特性算出装置１００は、振動検出器１０３による検出値に対して、ＦＥＭ解析により取得した固有振動数ｆを含む周波数帯でフィルタリングを行うようにしてもよい。これにより、振動検出器１０３による検出値におけるノイズを除去することができる。   Subsequently, in the vibration process, the machine tool intermittently vibrates the rotary tool 6 in the vibration mode illustrated in FIGS. 6A to 6C (S2). In the detection step, the machine tool detects the sound wave generated by the rotary tool 6 when the rotary tool 6 is vibrated and vibrates, using the vibration detector 103 (S3). At this time, the dynamic characteristic calculation apparatus 100 validates the detection value detected by the vibration detector 103 during the attenuation period L2. The determination of the validity of the detection value by the vibration detector 103 may be based on, for example, the rotational phase of the main shaft 4a. Further, the dynamic characteristic calculation apparatus 100 may perform filtering on the detection value by the vibration detector 103 in a frequency band including the natural frequency f acquired by FEM analysis. Thereby, the noise in the detection value by the vibration detector 103 can be removed.

算出部１０５は、振動解析工程において、振動検出器１０３により検出された音波、および力センサ１０４により検出された荷重に基づいて、固有振動数ｆを算出する。算出部１０５は、本発明の「振動解析部」に相当し、本実施形態においては振動系における動特性として刃部６ａ，６ｂの固有振動数ｆのみを算出する。この固有振動数ｆは、検出された音波の周波数から算出することができる。そして、算出部１０５は、算出した固有振動数ｆを、ＦＥＭ解析部１０１によって記憶部１０６に記憶された固有振動数ｆに変更して、記憶部１０６に記憶する。つまり、記憶部１０６に記憶される固有振動数ｆは、算出部１０５により算出された固有振動数ｆとなる。   The calculation unit 105 calculates the natural frequency f based on the sound wave detected by the vibration detector 103 and the load detected by the force sensor 104 in the vibration analysis step. The calculation unit 105 corresponds to the “vibration analysis unit” of the present invention, and in the present embodiment, only the natural frequency f of the blade portions 6a and 6b is calculated as the dynamic characteristic in the vibration system. This natural frequency f can be calculated from the frequency of the detected sound wave. Then, the calculation unit 105 changes the calculated natural frequency f to the natural frequency f stored in the storage unit 106 by the FEM analysis unit 101 and stores it in the storage unit 106. That is, the natural frequency f stored in the storage unit 106 is the natural frequency f calculated by the calculation unit 105.

ここで、作業者による組付ずれなどにより、回転工具６を工具ホルダ５へ取り付ける位置は、ＦＥＭ解析部１０１におけるＦＥＭ解析と実際とで僅かに異なる。つまり、ＦＥＭ解析部１０１におけるＦＥＭ解析は、回転工具６が工具ホルダ５へ取り付けられた実際の位置における解析ではない。一方、振動検出器１０３により検出される音波は、実際に回転工具６の振動によって生じる音波であるため、回転工具６が工具ホルダ５へ取り付けられた実際の位置に基づいたものとなる。つまり、ＦＥＭ解析部１０１により取得された固有振動数ｆは、算出部１０５により算出される固有振動数ｆと異なる。そして、記憶部１０６に記憶される固有振動数ｆは、算出部１０５により算出される固有振動数ｆ、すなわち実際の回転工具６の刃部６ａ，６ｂの固有振動数となる。   Here, the position where the rotary tool 6 is attached to the tool holder 5 is slightly different between the FEM analysis in the FEM analysis unit 101 and the actual due to assembly displacement by the operator. That is, the FEM analysis in the FEM analysis unit 101 is not an analysis at an actual position where the rotary tool 6 is attached to the tool holder 5. On the other hand, since the sound wave detected by the vibration detector 103 is actually generated by the vibration of the rotary tool 6, the sound wave is based on the actual position where the rotary tool 6 is attached to the tool holder 5. That is, the natural frequency f acquired by the FEM analysis unit 101 is different from the natural frequency f calculated by the calculation unit 105. And the natural frequency f memorize | stored in the memory | storage part 106 becomes the natural frequency f calculated by the calculation part 105, ie, the natural frequency of the blade parts 6a and 6b of the actual rotary tool 6. FIG.

（回転工具の回転速度と加工誤差または回転工具の最大振幅との関係）
ここで、回転工具６の回転速度Ｓと加工誤差Δｙとの関係を図９に示し、回転速度Ｓと回転工具６の最大振幅Ａとの関係を図１０に示す。例えば、回転速度Ｓが６５００min-1付近において、加工誤差Δｙおよび最大振幅Ａが小さくなっていることが分かる。このように、回転工具６の回転速度Ｓを変更することによって、加工誤差Δｙおよび最大振幅Ａが変化する。これは、回転工具６の刃部６ａ，６ｂの振動系における動特性と、回転工具６の刃部６ａ，６ｂが被加工物Ｗに接触するときの周波数との関係が変化することによる。回転工具６の振動系における動特性は変化しないが、回転工具６の刃部６ａ，６ｂが被加工物Ｗに接触するときの周波数は、回転工具６の回転速度Ｓによって変化する。このように、回転工具６の刃部６ａ，６ｂの動特性と回転速度Ｓとの関係によって、加工誤差Δｙおよび最大振幅Ａは小さくなったり、大きくなったりする。 (Relationship between rotational speed of rotating tool and machining error or maximum amplitude of rotating tool)
Here, the relationship between the rotational speed S of the rotary tool 6 and the machining error Δy is shown in FIG. 9, and the relationship between the rotational speed S and the maximum amplitude A of the rotary tool 6 is shown in FIG. For example, it can be seen that the machining error Δy and the maximum amplitude A are small when the rotational speed S is around 6500 min −1 . Thus, by changing the rotational speed S of the rotary tool 6, the machining error Δy and the maximum amplitude A change. This is because the relationship between the dynamic characteristics in the vibration system of the blade portions 6a and 6b of the rotary tool 6 and the frequency at which the blade portions 6a and 6b of the rotary tool 6 contact the workpiece W changes. Although the dynamic characteristics in the vibration system of the rotary tool 6 do not change, the frequency when the blade portions 6 a and 6 b of the rotary tool 6 come into contact with the workpiece W changes depending on the rotational speed S of the rotary tool 6. Thus, depending on the relationship between the dynamic characteristics of the blades 6a and 6b of the rotary tool 6 and the rotational speed S, the machining error Δy and the maximum amplitude A are reduced or increased.

そして、図９および図１０に示す関係は、回転工具６の刃部６ａ，６ｂの動特性を得ることができれば、図示することができる。つまり、回転工具６の刃部６ａ，６ｂの動特性を得ることができれば、加工誤差Δｙおよび最大振幅Ａを小さくすることができる回転速度Ｓを見出すことができる。特に、得られる固有振動数ｆが変わると、加工誤差Δｙおよび最大振幅Ａが急激に変化する回転速度Ｓが変化することになる。従って、特に、固有振動数ｆを正確に得ることが、高い加工精度を得るためには必要なことと言える。   9 and FIG. 10 can be illustrated if the dynamic characteristics of the blade portions 6a and 6b of the rotary tool 6 can be obtained. That is, if the dynamic characteristics of the blade portions 6a and 6b of the rotary tool 6 can be obtained, the rotational speed S that can reduce the machining error Δy and the maximum amplitude A can be found. In particular, when the obtained natural frequency f changes, the rotational speed S at which the machining error Δy and the maximum amplitude A change abruptly changes. Therefore, it can be said that obtaining the natural frequency f accurately is particularly necessary to obtain high machining accuracy.

（動特性算出装置の適用例）
次に、動特性算出装置の適用例について、図５を参照して説明する。図５に示すように、動特性算出装置１００は、加工条件判定装置１２０の一部として機能させることができる。加工条件判定装置１２０の判定部１２１は、記憶部１０６に記憶された回転工具６の刃部６ａ，６ｂの動特性を用いて、図９および図１０に示したような回転速度Ｓと加工誤差Δｙまたは最大振幅Ａとの関係を導き出しておく。さらに、判定部１２１は、加工誤差Δｙまたは最大振幅Ａが閾値より小さくなる回転速度Ｓの範囲を記憶しておく。 (Application example of dynamic characteristic calculation device)
Next, an application example of the dynamic characteristic calculation apparatus will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 5, the dynamic characteristic calculation device 100 can function as a part of the machining condition determination device 120. The determination unit 121 of the processing condition determination device 120 uses the dynamic characteristics of the blade portions 6a and 6b of the rotary tool 6 stored in the storage unit 106, and the rotational speed S and the processing error as shown in FIGS. A relationship with Δy or maximum amplitude A is derived. Further, the determination unit 121 stores a range of the rotation speed S in which the machining error Δy or the maximum amplitude A is smaller than the threshold value.

そして、判定部１２１は、現在の加工条件に含まれる回転速度Ｓの指令値が、記憶されている回転速度Ｓの範囲内に含まれるか否かを判定する。指令値が当該範囲内に含まれていれば、現在の加工条件は良好であると判断し、当該加工条件において切削加工を行う。一方、指令値が当該範囲内に含まれていない場合には、回転速度Ｓの指令値を変化させる。   And the determination part 121 determines whether the command value of the rotational speed S contained in the present process conditions is contained in the range of the rotational speed S memorize | stored. If the command value is included in the range, it is determined that the current machining conditions are good, and cutting is performed under the machining conditions. On the other hand, when the command value is not included in the range, the command value of the rotation speed S is changed.

また、動特性算出装置１００は、実際に回転工具６を振動させることにより得られる音波に基づいて固有振動数ｆを算出するため、実際の状態の固有振動数ｆを得ることができる。従って、断続的な切削加工によって回転工具６の刃部６ａ，６ｂが無負荷時の回転中心Ｃｂに対して撓んで振動する場合に、所望の加工精度を得ることができる加工条件を決定することができる。   Moreover, since the dynamic characteristic calculation apparatus 100 calculates the natural frequency f based on the sound wave obtained by actually vibrating the rotary tool 6, the dynamic frequency f in the actual state can be obtained. Therefore, when the blades 6a and 6b of the rotary tool 6 are bent and vibrated with respect to the rotation center Cb when there is no load due to intermittent cutting, a processing condition capable of obtaining a desired processing accuracy is determined. Can do.

一方、ばね定数Ｋおよび減衰比ζをＦＥＭ解析により取得している。ここで、固有振動数ｆのずれに比べて、ばね定数Ｋおよび減衰比ζのずれによる加工精度への影響は小さい。そこで、ばね定数Ｋおよび減衰比ζをＦＥＭ解析により取得することで、これらを容易に取得することができると共に、十分な加工精度を得ることができる。   On the other hand, the spring constant K and the damping ratio ζ are acquired by FEM analysis. Here, compared with the deviation of the natural frequency f, the influence on the machining accuracy due to the deviation of the spring constant K and the damping ratio ζ is small. Therefore, by obtaining the spring constant K and the damping ratio ζ by FEM analysis, these can be easily obtained and sufficient processing accuracy can be obtained.

本実施形態によれば、加振工程（Ｓ２）において、ターゲット材１４０との接触により回転工具６を撓ませた後に、ターゲット材１４０から回転工具６を離脱させることにより回転工具６を加振している。これにより、回転工具６の加振を自動化することができる。   According to the present embodiment, in the vibration step (S2), after the rotary tool 6 is bent by contact with the target material 140, the rotary tool 6 is vibrated by detaching the rotary tool 6 from the target material 140. ing. Thereby, the vibration of the rotary tool 6 can be automated.

また、撓んだ回転工具６をターゲット材１４０から離脱させて加振することにより、ハンマーなどにより回転工具６に衝撃力を加えて加振する方法と比較して、ノイズの少ない振動を付与できる。さらに、回転工具の撓み量に応じて振動の振幅が変動するため、加振の強度調整が容易となる。このように加振された回転工具６の振動を検出することによって、より正確に動特性を算出できる。さらに、実際に加工に使用する回転工具を加振する構成であるため、当該回転工具を含む正確な工作機械の動特性を得ることができる。また、実際の切削加工の直前に行うことができるようになるため、実際の切削加工の状態における動特性を得ることができる。   Further, by vibrating the deflected rotating tool 6 away from the target material 140, it is possible to apply vibration with less noise compared to a method in which an impact force is applied to the rotating tool 6 with a hammer or the like. . Furthermore, since the amplitude of vibration varies according to the amount of bending of the rotary tool, it is easy to adjust the intensity of vibration. By detecting the vibration of the rotating tool 6 thus vibrated, the dynamic characteristics can be calculated more accurately. Furthermore, since it is the structure which vibrates the rotary tool actually used for a process, the exact dynamic characteristic of the machine tool containing the said rotary tool can be obtained. Further, since it can be performed immediately before actual cutting, dynamic characteristics in an actual cutting state can be obtained.

また、工作機械は、加振工程（Ｓ２）において、回転工具６を加工時とは逆回転に回転させて、刃部６ａ（６ｂ）におけるすくい面６ａ１（６ｂ１）と逃げ面６ａ２（６ｂ２）の境界部６ａ３，６ｂ３をターゲット材１４０のコーナー部１４１から離脱させる。これにより、加振制御部１０２は、回転工具６の刃部６ａ，６ｂにおける段差を利用し、ターゲット材１４０からの離脱する回転工具を加振できる。また、回転工具６を加工時とは逆回転に回転させるため、回転工具６に接触させるターゲット材１４０は切削加工されない。そのため、加振工程において、ターゲット材１４０の摩耗を抑制できる。   Further, in the vibration step (S2), the machine tool rotates the rotary tool 6 in the direction opposite to that during processing, and the rake face 6a1 (6b1) and the flank face 6a2 (6b2) of the blade part 6a (6b) are rotated. The boundary portions 6a3 and 6b3 are separated from the corner portion 141 of the target material 140. Accordingly, the vibration control unit 102 can vibrate the rotary tool that is detached from the target material 140 by using the steps in the blade portions 6 a and 6 b of the rotary tool 6. Further, since the rotary tool 6 is rotated in the reverse direction to that during processing, the target material 140 brought into contact with the rotary tool 6 is not cut. Therefore, wear of the target material 140 can be suppressed in the vibration process.

また、工作機械は、加振工程（Ｓ２）において、振動期間Ｌ１が減衰期間Ｌ２よりも長くなるように、回転工具６の回転数を設定される。これにより、回転工具６の振動を検出する期間を十分に確保することができる。よって、回転工具６の減衰比を含む動特性を確実に算出することができる。   Further, in the vibration process (S2), the machine tool is set with the rotational speed of the rotary tool 6 so that the vibration period L1 is longer than the attenuation period L2. Thereby, it is possible to secure a sufficient period for detecting the vibration of the rotary tool 6. Therefore, the dynamic characteristics including the damping ratio of the rotary tool 6 can be calculated reliably.

また、動特性算出装置１００は、撓み変形している回転工具６からターゲット材１４０に作用する力を力センサ１０４によって測定する。ターゲット材１４０が受ける荷重は、回転工具６の静剛性により変動し、式（３）における外力Ｆに相当する。そのため、本実施形態のようにターゲット材１４０に作用する力を測定することにより、回転工具６の動特性をより確実に算出することができる。   In addition, the dynamic characteristic calculation apparatus 100 measures the force acting on the target material 140 from the rotating tool 6 that is deformed by the force sensor 104. The load received by the target material 140 varies depending on the static rigidity of the rotary tool 6 and corresponds to the external force F in Expression (3). Therefore, the dynamic characteristics of the rotary tool 6 can be calculated more reliably by measuring the force acting on the target material 140 as in the present embodiment.

また、算出部１０５は、振動解析工程において、振動検出器１０３により検出された音波、および力センサ１０４により検出された荷重に基づいて、振動系における動特性として刃部６ａ，６ｂの固有振動数ｆのみを算出する。これにより、動特性算出装置１００は、算出された固有振動数ｆなどに基づいて、振動系の動特性を算出することが可能となる。従って、振動系の動特性の算出をより容易にかつ高精度に行うことができる。   In addition, the calculation unit 105 uses the sound frequency detected by the vibration detector 103 and the load detected by the force sensor 104 in the vibration analysis process, and the natural frequency of the blades 6a and 6b as dynamic characteristics in the vibration system. Only f is calculated. As a result, the dynamic characteristic calculation apparatus 100 can calculate the dynamic characteristic of the vibration system based on the calculated natural frequency f and the like. Accordingly, the dynamic characteristics of the vibration system can be calculated more easily and with high accuracy.

＜実施形態の変形態様＞
（加振態様について）
実施形態の工作機械は、加振工程（図８のＳ２）において、図６Ａ，図６Ｂに示すように、回転工具６の境界部６ａ３，６ｂ３をターゲット材１４０のコーナー部１４１に接触させて撓ませた状態で、回転工具６を加工時とは逆回転させて境界部６ａ３，６ｂ３をコーナー部１４１から離脱させることにより加振した。つまり、本実施形態における加振態様は、回転工具６の刃部６ａ，６ｂに段差があることを利用したものであり、回転工具６を支持する主軸装置４とターゲット材１４０との相対移動を伴わない態様である。 <Modification of Embodiment>
(About vibration mode)
In the vibration process (S2 in FIG. 8), the machine tool according to the embodiment flexes by bringing the boundary portions 6a3 and 6b3 of the rotary tool 6 into contact with the corner portion 141 of the target material 140 as shown in FIGS. 6A and 6B. In this state, the rotary tool 6 was rotated in the reverse direction to that during machining, and the boundary portions 6a3 and 6b3 were detached from the corner portion 141, so that vibration was applied. That is, the vibration mode in the present embodiment uses the fact that there are steps in the blade portions 6a and 6b of the rotary tool 6, and the relative movement between the spindle device 4 that supports the rotary tool 6 and the target material 140 is performed. This is a mode not accompanied.

これに対して、加振工程（Ｓ２）においては、回転工具６を支持する主軸装置４をターゲット材１４０に対して直進軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）方向に相対移動させることにより、撓んだ回転工具６をターゲット材１４０から離脱させて加振する態様を適用できる。当該加振態様においては、ターゲット材１４０に接触する回転工具６の部位は、刃部６ａ，６ｂでも非刃部６ｃでもよい。また、当該加振態様においては、加振する際に、回転工具６を無回転としてもよいし、加工時と同じ方向に所定の回転数で回転してもよい。なお、回転工具６が無回転の場合には、ターゲット材１４０から回転工具６を離脱させるために、ターゲット材１４０に対して主軸装置４を直進軸方向に移動させる。これにより、実施形態と同様に回転工具６を加振できる。   On the other hand, in the vibration step (S2), the spindle device 4 that supports the rotary tool 6 is flexed by moving it relative to the target material 140 in the direction of the straight axis (X, Y, Z axis). A mode in which the rotating tool 6 is detached from the target material 140 and vibrated can be applied. In the said vibration aspect, the site | part of the rotary tool 6 which contacts the target material 140 may be blade part 6a, 6b, or the non-blade part 6c. Moreover, in the said vibration aspect, when vibrating, the rotary tool 6 is good also as non-rotation, and you may rotate by the predetermined | prescribed rotation speed in the same direction as the time of a process. When the rotary tool 6 does not rotate, the spindle device 4 is moved in the straight axis direction with respect to the target material 140 in order to release the rotary tool 6 from the target material 140. Thereby, the rotary tool 6 can be vibrated similarly to the embodiment.

また、何れの加振態様において、回転工具６を所定の回転数で回転させる場合には、加工時の回転数で回転工具６を回転させてもよい。工作機械の動特性は、駆動装置の発熱状況などの加工環境に影響を受けることがある。そこで、加振工程（Ｓ２）において、回転工具６を加工時の回転数で回転させて加振することで、より加工時に近い状態における動特性を得ることができる。   In any vibration mode, when the rotary tool 6 is rotated at a predetermined rotational speed, the rotary tool 6 may be rotated at the rotational speed during processing. The dynamic characteristics of a machine tool may be affected by the processing environment such as the heat generation status of the drive device. Therefore, in the vibration step (S2), by rotating the rotary tool 6 at the number of rotations at the time of machining, vibration characteristics in a state closer to the time of machining can be obtained.

（ターゲット材について）
実施形態のターゲット材１４０は、図６Ａに示すように、直角のコーナー部１４１を有する形状とした。これに対して、ターゲット材１４０のうち回転工具６と接触する部位には、回転工具６の軸線方向視（Ｚ軸方向視）において、回転工具６の撓み方向（Ｙ軸方向）に直交する平面（ＸＺ平面）に対して傾斜する斜面が設けられている構成としてもよい。この斜面は、平面状または曲面状に形成される。 (About target materials)
The target material 140 of the embodiment has a shape having a right-angled corner portion 141 as shown in FIG. 6A. On the other hand, a portion of the target material 140 that contacts the rotary tool 6 is a plane orthogonal to the bending direction (Y-axis direction) of the rotary tool 6 when viewed in the axial direction (Z-axis direction) of the rotary tool 6. It is good also as a structure in which the slope which inclines with respect to (XZ plane) is provided. This slope is formed in a planar shape or a curved shape.

具体的には、図１１に示すように、ターゲット材２４０は、回転工具６と接触するコーナー部２４１に曲面状の斜面２４２を有する。斜面２４２は、回転工具６と接触し始める部位から回転工具６と離脱する部位に向かって徐々に曲率が小さくなるように形成されている。このような構成によると、ターゲット材２４０に回転工具６が接触した際の衝撃を低減し、回転工具６を好適に撓ませることができる。   Specifically, as shown in FIG. 11, the target material 240 has a curved inclined surface 242 at a corner portion 241 that contacts the rotary tool 6. The inclined surface 242 is formed so that the curvature gradually decreases from a portion that starts to contact the rotary tool 6 toward a portion that separates from the rotary tool 6. According to such a structure, the impact when the rotary tool 6 contacts the target material 240 can be reduced, and the rotary tool 6 can be suitably bent.

また、ターゲット材１４０，２４０のうち回転工具６と接触する部位には、衝撃吸収材を設ける構成としてもよい。これにより、ターゲット材１４０，２４０に回転工具６が接触した際の衝撃により、回転工具６が加振されることを防止し、回転工具６を好適に撓ませることができる。   Moreover, it is good also as a structure which provides an impact-absorbing material in the site | part which contacts the rotary tool 6 among target material 140,240. Thereby, it can prevent that the rotary tool 6 is vibrated by the impact at the time of the rotary tool 6 contacting the target materials 140 and 240, and can bend the rotary tool 6 suitably.

実施形態における加振態様は、上記のように、回転工具６の刃部６ａ，６ｂに段差があることを利用し、ターゲット材１４０から回転工具６を離脱させる態様である。これに対して、ターゲット材側に段差を設けることにより、当該段差を利用した同様の加振態様としてもよい。具体的には、例えば全体形状としては柱状からなり、位相に応じて中心からの距離が異なるカム部を設けたターゲット材を用いる態様が考えられる。   The vibration mode in the embodiment is a mode in which the rotary tool 6 is detached from the target material 140 using the fact that there are steps in the blade portions 6a and 6b of the rotary tool 6 as described above. On the other hand, it is good also as a similar vibration aspect using the said level | step difference by providing a level | step difference in the target material side. Specifically, for example, an aspect using a target material provided with a cam portion having a columnar shape as a whole and having a distance from the center depending on the phase is conceivable.

そして、加振制御部１０２は、当該ターゲット材のカム部を例えば回転工具６の非刃部６ｃに接触させた状態で、ターゲット材を回転させる。そうすると、実施形態と同様に、回転工具６の撓み変形して徐々に変形量が増大する。その後に、回転工具６は、カム部の段差から離脱して振動する。このとき、回転工具６は、無回転でもよいし、例えば加工時の回転数で回転させた状態でもよい。   And the vibration control part 102 rotates a target material in the state which made the cam part of the said target material contact the non-blade part 6c of the rotary tool 6, for example. Then, as in the embodiment, the amount of deformation gradually increases due to the bending deformation of the rotary tool 6. Thereafter, the rotary tool 6 is separated from the step of the cam portion and vibrates. At this time, the rotary tool 6 may be non-rotating, or may be in a state of being rotated at, for example, the number of rotations during processing.

このような加振態様によっても実施形態と同様の効果を奏する。但し、回転工具６を規定の撓み量（Ｒ−Δ１）だけ撓ませるためには、柱状のターゲット材の撓み量も勘案する必要がある。また、ターゲット材を回転させるための駆動装置が必要となることから、設備コストの増大を抑制しつつ振動系の動特性を算出するという点からは、実施形態で例示した加振態様が好適である。   The same effect as that of the embodiment can be obtained by such an excitation mode. However, in order to bend the rotary tool 6 by a specified amount of bending (R−Δ1), it is necessary to consider the amount of bending of the columnar target material. Further, since a driving device for rotating the target material is required, the vibration mode exemplified in the embodiment is preferable from the viewpoint of calculating the dynamic characteristics of the vibration system while suppressing an increase in equipment cost. is there.

（振動検出器について）
上記実施形態において、振動検出器１０３は、音波検出器とした。この他に、振動検出器１０３は、回転工具６の振動によって変動する磁気を検出できる磁気センサ、その他にも光（レーザー）、渦電流、静電容量などを用いた検出器を適用することができる。磁気センサは、音波検出器と同様に、設置の自由度が高い。そのため、設置に熟練技術を要することがないため、設置時間を短縮できる点で有用である。何れの検出器においても実施形態と同様の効果を奏する。 (About vibration detector)
In the above embodiment, the vibration detector 103 is a sound wave detector. In addition to this, the vibration detector 103 may be a magnetic sensor that can detect magnetism that fluctuates due to the vibration of the rotary tool 6, or a detector that uses light (laser), eddy current, capacitance, or the like. it can. Similar to the sound wave detector, the magnetic sensor has a high degree of freedom in installation. For this reason, skilled technology is not required for installation, which is useful in that the installation time can be shortened. Any detector has the same effect as the embodiment.

５：工具ホルダ、 ６：回転工具、 ６ａ，６ｂ：刃部、 ６ｃ：非刃部、 １００：動特性算出装置、 １０１：ＦＥＭ解析部、 １０２：加振制御部、 １０３：振動検出器、 １０４：力センサ、 １０５：算出部（振動解析部）、 １４０，２４０：ターゲット材、 １４１，２４１：コーナー部、 ｆ：固有振動数、 Ｍ：質量係数、 ζ：減衰比 5: Tool holder 6: Rotary tool 6a, 6b: Blade part 6c: Non-blade part 100: Dynamic characteristic calculation device 101: FEM analysis part 102: Excitation control part 103: Vibration detector 104 : Force sensor, 105: calculation unit (vibration analysis unit), 140, 240: target material, 141, 241: corner portion, f: natural frequency, M: mass coefficient, ζ: damping ratio

Claims (7)

１または複数の刃部を備える回転工具を用いて、当該回転工具を回転しながら被加工物に対して相対移動して断続的な切削加工を行う工作機械の動特性を算出する装置であって、
前記刃部におけるすくい面と逃げ面の境界部を前記工作機械に固定されたターゲット材のコーナー部に接触させて前記回転工具を規定の撓み量まで撓ませた後に、前記回転工具を加工時とは逆回転に回転させて前記境界部を前記コーナー部から離脱させることにより前記回転工具を加振する加振制御部と、
加振された前記回転工具の振動を検出する振動検出器と、
前記振動検出器による検出値に基づいて、前記回転工具の前記刃部を振動体とする振動系における動特性を算出する振動解析部と、
を備える、工作機械の動特性算出装置。 An apparatus for calculating dynamic characteristics of a machine tool that performs intermittent cutting by rotating relative to a workpiece while rotating the rotary tool using a rotary tool having one or a plurality of blade portions. ,
After the boundary portion between the rake face and the flank face in the blade portion is brought into contact with the corner portion of the target material fixed to the machine tool, the rotary tool is bent to a specified deflection amount, and then the rotary tool is processed. said pressurizing rotary tool vibrated vibration control unit by a so by removing the boundary portion and the corner portion or et away rotates in the reverse rotation,
A vibration detector for detecting vibration of the rotated rotary tool;
Based on a detection value by the vibration detector, a vibration analysis unit that calculates a dynamic characteristic in a vibration system having the blade part of the rotary tool as a vibrating body;
A machine tool dynamic characteristic calculation apparatus comprising: 前記加振制御部は、
前記ターゲット材に対して前記回転工具を支持する主軸装置を位置決めした状態で、前記回転工具を継続して回転させることにより間欠的に前記回転工具を加振し、
前記ターゲット材から前記回転工具が離脱してから再び前記ターゲット材に前記回転工具が接触するまでの期間が、前記回転工具の振幅が前記撓み量の１／１０以下に減衰するまでに要する期間よりも長くなるように、前記回転工具の回転数を設定する、請求項１の工作機械の動特性算出装置。 The excitation control unit
With the spindle device supporting the rotary tool positioned relative to the target material, the rotary tool is intermittently vibrated by continuously rotating the rotary tool,
The period from when the rotary tool is detached from the target material until the rotary tool comes into contact with the target material again is longer than the period required until the amplitude of the rotary tool is attenuated to 1/10 or less of the deflection amount. as becomes longer, setting the rotational speed of the rotary tool, the dynamic characteristic calculation apparatus of a machine tool according to claim 1. 前記加振制御部は、加工時の回転数で前記回転工具を回転させて前記回転工具を加振する、請求項１または２の工作機械の動特性算出装置。 The apparatus for calculating dynamic characteristics of a machine tool according to claim 1 or 2 , wherein the vibration control unit vibrates the rotary tool by rotating the rotary tool at a rotational speed at the time of machining. 前記ターゲット材のうち前記回転工具と接触する部位には、前記回転工具の軸線方向視において、前記回転工具の撓み方向に直交する平面に対して傾斜する斜面が設けられている、請求項１〜３の何れか一項の工作機械の動特性算出装置。 The part which contacts the said rotary tool among the said target materials is provided with the slope which inclines with respect to the plane orthogonal to the bending direction of the said rotary tool in the axial direction view of the said rotary tool. 4. The machine tool dynamic characteristic calculation device according to any one of 3 above . 前記回転工具が前記ターゲット材との接触により撓んでいる状態において、前記ターゲット材に作用する前記回転工具の撓み方向の力を測定する力センサをさらに備える、請求項１〜４の何れか一項の工作機械の動特性算出装置。 In a state in which the rotary tool is deflected by contact with the target material, further comprising a force sensor for measuring the deflection force of the rotary tool acts on the target material, any one of claims 1-4 Machine tool dynamic characteristic calculation device. 前記振動解析部は、前記振動系における前記動特性として前記刃部の固有振動数のみを算出する、請求項１〜５の何れか一項の工作機械の動特性算出装置。 The said vibration analysis part is a dynamic characteristic calculation apparatus of the machine tool as described in any one of Claims 1-5 which calculates only the natural frequency of the said blade part as the said dynamic characteristic in the said vibration system. １または複数の刃部を備える回転工具を用いて、当該回転工具を回転しながら被加工物に対して相対移動して断続的な切削加工を行う工作機械の動特性を算出する方法であって、
前記刃部におけるすくい面と逃げ面の境界部を前記工作機械に固定されたターゲット材のコーナー部に接触させて前記回転工具を規定の撓み量まで撓ませた後に、前記回転工具を加工時とは逆回転に回転させて前記境界部を前記コーナー部から離脱させることにより前記回転工具を加振する加振工程と、
加振された前記回転工具の振動を検出する検出工程と、
前記検出工程にて検出した検出値に基づいて、前記回転工具の前記刃部を振動体とする振動系における動特性を算出する振動解析工程と、
を備える、工作機械の動特性算出方法。 A method of calculating dynamic characteristics of a machine tool that performs intermittent cutting by rotating relative to a workpiece while rotating the rotary tool using a rotary tool having one or a plurality of blade portions. ,
After the boundary portion between the rake face and the flank face in the blade portion is brought into contact with the corner portion of the target material fixed to the machine tool, the rotary tool is bent to a specified deflection amount, and then the rotary tool is processed. a step vibrated vibrated the rotating tool by is rotated to the boundary de the corner portion or et away the counter-rotating,
A detection step of detecting vibration of the oscillated rotating tool;
Based on the detection value detected in the detection step, a vibration analysis step of calculating dynamic characteristics in a vibration system in which the blade portion of the rotary tool is a vibrating body;
A machine tool dynamic characteristic calculation method comprising:
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