JP6473772B2 - 加工条件設定方法及び加工条件設定装置 - Google Patents
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Description
使用する工具と工具ホルダとの関連において、前記工具を保持した際の前記工具ホルダの保持トルクを取得し、取得された保持トルクを基に、前記工具に作用させることが可能な上限となる負荷トルクを設定するとともに、
使用工具と加工対象のワークとの関連において、該工具を用いてワークを加工する際の比切削抵抗を取得し、
ついで、設定された前記上限負荷トルクと、取得された比切削抵抗に基づき、前記ワークを前記工具によって除去加工可能な上限となる除去体積を、下式に従って算出するようにした加工条件設定方法に係る。
(数式1)
Vmax=(n×Tmax)/kc
但し、Vmaxは上限除去体積[mm3/min]、nは工具の回転速度[min-1]、Tmaxは上限負荷トルク[N・mm]、kcは比切削抵抗[N/mm2]である。
前記工作機械で使用される工具と工具ホルダとの関連において、前記工具に作用させることが可能な上限となる負荷トルクを、前記工具及び工具ホルダに係る情報と関連付けて記憶するとともに、前記工具と前記ワークの材質との関連において、前記工具を用いて前記ワークを加工する際の比切削抵抗を、前記工具及びワーク材質に係る情報と関連付けて記憶したデータ記憶部と、
外部から入力される前記工具、工具ホルダ及びワーク材質に係る情報を受け付け、前記データ記憶部を参照して、入力された工具、工具ホルダ及びワーク材質に対応した上限負荷トルク及び比切削抵抗を認識するとともに、認識した上限負荷トルク及び比切削抵抗に基づいて、前記ワークを前記工具によって除去加工可能な上限となる除去体積を、上記数式1に従って算出する上限除去体積算出処理部とを備えた加工条件設定装置に係る。
(数式2)
kc=(Pc×60×106)/(ap×Ae×vf)
但し、apは切り込み深さ[mm]、Aeは切り込み幅[mm]、vfは工具の送り速度[mm/min]である。
(数式3)
Vmax=ap×Ae×n×f×z
但し、zは工具の刃数である。
尚、工具の回転速度nを、上限除去体積Vmaxを算出した際の回転速度から変更する場合には、再度上限除去体積Vmaxを算出し直した後、改めて、切り込み深さap[mm]、切り込み幅Ae[mm]及び1刃当たりの送り量f[mm/刃]を設定する。
(数式4)
V=ap×Ae×n×f×z
但し、Vは除去体積[mm3/min]、apは切り込み深さ[mm]、Aeは切り込み幅[mm]、nは工具の回転速度[min-1]、fは工具の1刃当たりの送り量[mm/刃]、zは工具の刃数である。
回転工具を保持した工具ホルダを工作機械の回転軸に装着して回転させ、前記回転工具と前記工作機械の加工領域に配置されたワークとを相対的に移動させて該ワークを加工する際に、加工可能として設定される上限の除去体積を表示する装置であって、
前記工作機械で使用される工具と工具ホルダとの関連において決定される、前記工具に作用させることが可能な上限となる負荷トルクと、前記工具と前記ワークの材質との関連において決定される、前記工具を用いて前記ワークを加工する際の比切削抵抗とに基づいて、上記数式1に従って算出される、前記ワークを前記工具により除去可能な上限となる除去体積を、前記工具、工具ホルダ及びワーク材質に係る情報と関連付けて記憶した上限除去体積記憶部と、
画面表示する表示装置と、
外部から入力される前記工具、工具ホルダ及びワーク材質に係る情報を受け付け、前記上限除去体積記憶部を参照して、入力された工具、工具ホルダ及びワーク材質に対応した上限除去体積を認識し、認識された上限除去体積に係る情報を加工条件として前記表示装置に表示させる加工条件表示処理部とを備えた態様を採ることができる。
(数式5)
kc=(Pc×60×106)/(ap×Ae×vf)
但し、apは切り込み深さ[mm]、Aeは切り込み幅[mm]、vfは工具の送り速度[mm/min]である。
x"+2ζxωxx'+ωx 2x=Fx/mx
(数式7)
y"+2ζyωyy'+ωy 2y=Fy/my
ここで、ωxは工具Tのx軸方向の固有振動数[rad/sec]、ωyは工具Tのy軸方向の固有振動数[rad/sec]であり、ζxはx軸方向(送り方向)の減衰比[%]、ζyはy軸方向(切り込み方向)の減衰比[%]である。また、mxはx軸方向の等価質量[kg]、myはy軸方向の等価質量[kg]であり、Fxは工具Tに作用するx軸方向の切削動力[N]であり、Fyは工具Tに作用するy軸方向の切削動力[N]である。また、x"及びy"はそれぞれ時間の2階微分を示し、x'及びy'はそれぞれ時間の1階微分を示す。
(数式8)
Fx=−Ktaph(φ)cos(φ)−KrKtaph(φ)sin(φ)
(数式9)
Fy=+Ktaph(φ)sin(φ)−KrKtaph(φ)cos(φ)
(数式10)
Λ=−(a1±(a1 2−4a0)1/2)/2a0
但し、
a0=Φxx(iωc)Φyy(iωc)(αxxαyy−αxyαyx)
a1=αxxΦxx(iωc)+αyyΦyy(iωc)
Φxx(iωc)=1/(mx(−ωc 2+2iζxωcωx+ωx 2))
Φyy(iωc)=1/(my(−ωc 2+2iζyωcωy+ωy 2))
αxx=[(cos2φex−2Krφex+Krsin2φex)−(cos2φst−2Krφst+Krsin2φst)]/2
αxy=[(−sin2φex−2φex+Krcos2φex)−(−sin2φst−2φst+Krcos2φst)]/2
αyx=[(−sin2φex+2φex+Krcos2φex)−(−sin2φst+2φst+Krcos2φst)]/2
αyy=[(−cos2φex−2Krφex−Krsin2φex)−(cos2φst−2Krφst−Krsin2φst)]/2
(数式11)
aplim=2πΛR(1+(ΛI/ΛR)2)/(NKt)
(数式12)
nlim=60ωc/(N(2kπ+π−2tan-1(ΛI/ΛR)))
但し、Nは工具Tの刃数、kは整数である。
(数式13)
ζx=(ω1x−ω2x)/2ωx
(数式14)
ζy=(ω1y−ω2y)/2ωy
但し、ω1x,ω1y及びω2x,ω2yは、図5に示すように、x軸方向及びy軸方向の各コンプライアンス(変位(=出力)/切削動力(=入力))の最大値がGx及びGyであるときに、Gx/21/2,Gy/21/2に相当する振動数であり、コンプライアンスが最大値Gx,Gyをとるときの振動数が、当該工具Tの固有振動数ωx,ωyである。
(数式15)
mx=1/(2Gxζxωx 2)
(数式16)
my=1/(2Gyζyωy 2)
(数式17)
Vmax=(n×Tmax)/kc
但し、工具の回転速度nは、前記加工条件データ記憶部5に格納された当該工具の直径D、及び上限切削速度vcmax[mm/min]から下式数式18によって算出される。
(数式18)
n=vcmax/(π×D)
尚、回転速度nを算出するために用いる切削速度は、必ずしも上限切削速度vcmaxである必要はなく、これ以下の適宜値、例えば一般的に推奨される切削速度であっても良く、この場合、このような推奨切削速度に係るデータを、前記上限切削速度vcmaxに代えて前記加工条件データ記憶部5に格納すると良い。
(数式19)
Vmax=ap×Ae×n×f×z
但し、zは工具の刃数である。
(数式20)
V=ap×Ae×n×f×z
但し、fは工具の1刃当たりの送り量[mm/刃]、zは工具の刃数である。したがって、f×zは工具の1回転あたりの送り量[mm/rev]となる。
2 演算装置
3 入力処理部
4 表示処理部
5 加工条件データ記憶部
6 安定限界線図データ記憶部
7 上限除去体積算出処理部
8 加工条件評価処理部
9 加工条件設定処理部
10 入力装置
11 表示装置
Claims (8)
- 回転工具を保持した工具ホルダを工作機械の回転軸に装着して回転させ、前記回転工具と前記工作機械の加工領域に配置されたワークとを相対的に移動させて該ワークを加工する際の加工条件を設定する方法であって、
使用する工具と工具ホルダとの関連において、前記工具を保持した際の前記工具ホルダの保持トルクを取得し、取得された保持トルクを基に、前記工具に作用させることが可能な上限となる負荷トルクを設定するとともに、
使用工具と加工対象のワークとの関連において、該工具を用いてワークを加工する際の比切削抵抗を取得し、
ついで、設定された前記上限負荷トルクと、取得された比切削抵抗に基づき、前記ワークを前記工具によって除去加工可能な上限となる除去体積を、下式、
Vmax=(n×Tmax)/kc
に従って算出し、
更に、前記上限となる除去体積に基づいて、下式、
Vmax=a p ×A e ×n×f×z
を満足するように、工具の切り込み深さ、切り込み幅、回転速度及び送り量を設定するようにしたことを特徴とする加工条件設定方法。
但し、上式において、Vmaxは上限除去体積[mm3/min]、nは工具の回転速度[min-1]、Tmaxは上限負荷トルク[N・mm]、kcは比切削抵抗[N/mm2]である。
また、a p は切り込み深さ[mm]、A e は切り込み幅[mm]、fは工具の1刃当たりの送り量[mm/刃]、zは工具の刃数である。 - 回転工具を保持した工具ホルダを工作機械の回転軸に装着して回転させ、前記回転工具と前記工作機械の加工領域に配置されたワークとを相対的に移動させて該ワークを加工する際の加工条件を設定する方法であって、
使用する工具と工具ホルダとの関連において、前記工具を保持した際の前記工具ホルダの保持トルクを取得し、取得された保持トルクを基に、前記工具に作用させることが可能な上限となる負荷トルクを設定するとともに、
使用工具と加工対象のワークとの関連において、該工具を用いてワークを加工する際の比切削抵抗を取得し、
ついで、設定された前記上限負荷トルクと、取得された比切削抵抗に基づき、前記ワークを前記工具によって除去加工可能な上限となる除去体積を、下式、
Vmax=(n×Tmax)/k c
に従って算出し、
更に、前記上限となる除去体積に基づいて、下式、
Vmax=a p ×A e ×n×f×z
を満足するとともに、前記工具の回転速度と前記工具に再生びびりを生じる限界切り込み深さとの相関線図である安定限界線図を参照して、前記工具の回転速度と切り込み深さとの関係が、工具に再生びびりが生じない安定領域内となるように、前記工具の切り込み深さ、切り込み幅、回転速度及び送り量を設定するようにしたことを特徴とする加工条件設定方法。
但し、上式において、Vmaxは上限除去体積[mm3/min]、nは工具の回転速度[min -1 ]、Tmaxは上限負荷トルク[N・mm]、k c は比切削抵抗[N/mm 2 ]である。
また、apは切り込み深さ[mm]、Aeは切り込み幅[mm]、fは工具の1刃当たりの送り量[mm/刃]、zは工具の刃数である。 - 回転工具を保持した工具ホルダを工作機械の回転軸に装着して回転させ、前記回転工具と前記工作機械の加工領域に配置されたワークとを相対的に移動させて該ワークを加工する際の加工条件を設定する装置であって、
前記工作機械で使用される工具と工具ホルダとの関連において、前記工具に作用させることが可能な上限となる負荷トルクを、前記工具及び工具ホルダに係る情報と関連付けて記憶するとともに、前記工具と前記ワークの材質との関連において、前記工具を用いて前記ワークを加工する際の比切削抵抗を、前記工具及びワーク材質に係る情報と関連付けて記憶したデータ記憶部と、
外部から入力される前記工具、工具ホルダ及びワーク材質に係る情報を受け付け、前記データ記憶部を参照して、入力された工具、工具ホルダ及びワーク材質に対応した上限負荷トルク及び比切削抵抗を認識するとともに、認識した上限負荷トルク及び比切削抵抗に基づいて、前記ワークを前記工具によって除去加工可能な上限となる除去体積を、下式、
Vmax=(n×Tmax)/k c
に従って算出する上限除去体積算出処理部と、
画面表示する表示装置と、
前記上限除去体積算出処理部によって算出された上限除去体積に係る情報を加工条件として前記表示装置に表示させる加工条件表示処理部とを備えていることを特徴とする加工条件設定装置。
但し、上式において、Vmaxは上限除去体積[mm3/min]、nは工具の回転速度[min-1]、Tmaxは上限負荷トルク[N・mm]、kcは比切削抵抗[N/mm2]である。 - 回転工具を保持した工具ホルダを工作機械の回転軸に装着して回転させ、前記回転工具と前記工作機械の加工領域に配置されたワークとを相対的に移動させて該ワークを加工する際の加工条件を設定する装置であって、
前記工作機械で使用される工具と工具ホルダとの関連において、前記工具に作用させることが可能な上限となる負荷トルクを、前記工具及び工具ホルダに係る情報と関連付けて記憶するとともに、前記工具と前記ワークの材質との関連において、前記工具を用いて前記ワークを加工する際の比切削抵抗を、前記工具及びワーク材質に係る情報と関連付けて記憶したデータ記憶部と、
外部から入力される前記工具、工具ホルダ及びワーク材質に係る情報を受け付け、前記データ記憶部を参照して、入力された工具、工具ホルダ及びワーク材質に対応した上限負荷トルク及び比切削抵抗を認識するとともに、認識した上限負荷トルク及び比切削抵抗に基づいて、前記ワークを前記工具によって除去加工可能な上限となる除去体積を、下式、
Vmax=(n×Tmax)/k c
に従って算出する上限除去体積算出処理部と、
画面表示する表示装置と、
外部から入力される前記工具の切り込み深さ、切り込み幅、回転速度及び送り量に係る情報を受け付け、受け付けた情報を基に、下式、
V=a p ×A e ×n×f×z
に従って除去体積を算出するとともに、算出した除去体積が、前記上限除去体積算出処理部によって算出された上限除去体積を超えているかどうかを評価し、上限除去体積を超える場合には、不適格であることを示す表示を前記表示装置に表示する条件評価処理部とを備えていることを特徴とする加工条件設定装置。
但し、上式において、Vは除去体積[mm3/min]、nは工具の回転速度[min -1 ]、Tmaxは上限負荷トルク[N・mm]、k c は比切削抵抗[N/mm 2 ]である。
また、apは切り込み深さ[mm]、Aeは切り込み幅[mm]、fは工具の1刃当たりの送り量[mm/刃]、zは工具の刃数である。 - 回転工具を保持した工具ホルダを工作機械の回転軸に装着して回転させ、前記回転工具と前記工作機械の加工領域に配置されたワークとを相対的に移動させて該ワークを加工する際の加工条件を設定する装置であって、
前記工作機械で使用される工具と工具ホルダとの関連において、前記工具に作用させることが可能な上限となる負荷トルクを、前記工具及び工具ホルダに係る情報と関連付けて記憶するとともに、前記工具と前記ワークの材質との関連において、前記工具を用いて前記ワークを加工する際の比切削抵抗を、前記工具及びワーク材質に係る情報と関連付けて記憶したデータ記憶部と、
外部から入力される前記工具、工具ホルダ及びワーク材質に係る情報を受け付け、前記データ記憶部を参照して、入力された工具、工具ホルダ及びワーク材質に対応した上限負荷トルク及び比切削抵抗を認識するとともに、認識した上限負荷トルク及び比切削抵抗に基づいて、前記ワークを前記工具によって除去加工可能な上限となる除去体積を、下式、
Vmax=(n×Tmax)/k c
に従って算出する上限除去体積算出処理部と、
前記上限除去体積算出処理部によって算出された上限除去体積に基づいて、下式、
Vmax=a p ×A e ×n×f×z
を満足するように、工具の切り込み深さ、切り込み幅、回転速度及び送り量を設定する条件設定処理部とを備えていることを特徴とする加工条件設定装置。
但し、上式において、Vmaxは上限除去体積[mm3/min]、nは工具の回転速度[min -1 ]、Tmaxは上限負荷トルク[N・mm]、k c は比切削抵抗[N/mm 2 ]である。
また、apは切り込み深さ[mm]、Aeは切り込み幅[mm]、fは工具の1刃当たりの送り量[mm/刃]、zは工具の刃数である。 - 回転工具を保持した工具ホルダを工作機械の回転軸に装着して回転させ、前記回転工具と前記工作機械の加工領域に配置されたワークとを相対的に移動させて該ワークを加工する際の加工条件を設定する装置であって、
前記工作機械で使用される工具と工具ホルダとの関連において、前記工具に作用させることが可能な上限となる負荷トルクを、前記工具及び工具ホルダに係る情報と関連付けて記憶するとともに、前記工具と前記ワークの材質との関連において、前記工具を用いて前記ワークを加工する際の比切削抵抗を、前記工具及びワーク材質に係る情報と関連付けて記憶したデータ記憶部と、
外部から入力される前記工具、工具ホルダ及びワーク材質に係る情報を受け付け、前記データ記憶部を参照して、入力された工具、工具ホルダ及びワーク材質に対応した上限負荷トルク及び比切削抵抗を認識するとともに、認識した上限負荷トルク及び比切削抵抗に基づいて、前記ワークを前記工具によって除去加工可能な上限となる除去体積を、下式、
Vmax=(n×Tmax)/k c
に従って算出する上限除去体積算出処理部と、
前記上限除去体積算出処理部によって算出された上限除去体積に基づいて、下式、
Vmax=a p ×A e ×n×f×z
を満足するとともに、前記工具の回転速度と前記工具に再生びびりを生じる限界切り込み深さとの相関関係において、前記工具の回転速度と切り込み深さとの関係が、前記工具に再生びびりを生じない安定領域内となるような、前記工具の切り込み深さ、切り込み幅、回転速度及び送り量を設定する条件設定処理部とを備えていることを特徴とする加工条件設定装置。
但し、上式において、Vmaxは上限除去体積[mm3/min]、nは工具の回転速度[min -1 ]、Tmaxは上限負荷トルク[N・mm]、k c は比切削抵抗[N/mm 2 ]である。
また、apは切り込み深さ[mm]、Aeは切り込み幅[mm]、nは工具の回転速度[min-1]、fは工具の1刃当たりの送り量[mm/刃]、zは工具の刃数である。 - 画面表示する表示装置と、
前記条件設定部によって設定された工具の切り込み深さ、切り込み幅、回転速度及び送り量を加工条件として前記表示装置に表示させる加工条件表示処理部とを更に備えていることを特徴とする請求項5又は6記載の加工条件設定装置。 - 回転工具を保持した工具ホルダを工作機械の回転軸に装着して回転させ、前記回転工具と前記工作機械の加工領域に配置されたワークとを相対的に移動させて該ワークを加工する際に、加工可能として設定される上限の除去体積を表示する装置であって、
前記工作機械で使用される工具と工具ホルダとの関連において決定される、前記工具に作用させることが可能な上限となる負荷トルクと、前記工具と前記ワークの材質との関連において決定される、前記工具を用いて前記ワークを加工する際の比切削抵抗とに基づいて、下式、
Vmax=(n×Tmax)/k c
に従って算出される、前記ワークを前記工具により除去加工可能な上限となる除去体積を、前記工具、工具ホルダ及びワーク材質に係る情報と関連付けて記憶した上限除去体積記憶部と、
画面表示する表示装置と、
外部から入力される前記工具、工具ホルダ及びワーク材質に係る情報を受け付け、前記上限除去体積記憶部を参照して、入力された工具、工具ホルダ及びワーク材質に対応した上限除去体積を認識し、認識された上限除去体積に係る情報を加工条件として前記表示装置に表示させる加工条件表示処理部とを備えていることを特徴とする加工条件表示装置。
但し、Vmaxは上限除去体積[mm3/min]、nは工具の回転速度[min-1]、Tmaxは上限負荷トルク[N・mm]、kcは比切削抵抗[N/mm2]である。
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