JP6875810B2 - Machine tools and their control devices - Google Patents
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Description
本発明は、工作機械およびその制御装置に関する。 The present invention relates to a machine tool and its control device.
従来、ワークを切削加工する切削工具と、切削工具とワークとを相対的に回転させる回転手段と、切削工具とワークとを相対的に往復振動させる振動手段と、切削工具によるワークの切削加工時の周速が維持されるように回転手段の回転数を設定する周速維持手段を設け、前記振動手段による切削工具とワークとの相対的な往復振動の振動周波数に応じた相対回転1回転あたりの振動数の振動を伴って、ワークの振動切削加工を行う工作機械が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
また、前記振動手段に対して所定の周期でのみ指令が可能な場合、上述のような振動周波数は、振動手段に指令可能な周期に基づいて不連続的な値となることが知られている(例えば特許文献2参照。)。
Conventionally, a cutting tool for cutting a work, a rotating means for relatively rotating the cutting tool and the work, a vibrating means for relatively reciprocating the cutting tool and the work, and a cutting tool for cutting the work. Peripheral rotation per rotation according to the vibration frequency of the relative reciprocating vibration between the cutting tool and the work by the vibrating means is provided with the peripheral speed maintaining means for setting the rotation speed of the rotating means so that the peripheral speed is maintained. A machine tool that performs vibration cutting of a workpiece with vibration of the frequency of is known (see, for example, Patent Document 1).
Further, it is known that when a command can be given to the vibrating means only at a predetermined cycle, the vibration frequency as described above becomes a discontinuous value based on the cycle that can be commanded to the vibrating means. (See, for example, Patent Document 2.).
前記振動手段に指令可能な周期に基づいて、前記振動周波数が不連続的な値をとる場合に、周速を所定の範囲で維持することができる工作機械の制御装置が望まれており、本発明は、前述したような従来技術の課題を解決するものであって、所望の振動数と所望の周速とを両立可能な工作機械とその制御装置を提供することである。 A machine tool control device capable of maintaining a peripheral speed within a predetermined range when the vibration frequency takes a discontinuous value based on a period commandable to the vibration means is desired. The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and provides a machine tool and its control device capable of achieving both a desired frequency and a desired peripheral speed.
上記課題を解決するための本発明の工作機械の制御装置は、ワークを切削加工する切削工具と、前記切削工具と前記ワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具と前記ワークとを相対的に往復振動させる振動手段と、前記切削工具による前記ワークの切削加工時の周速が維持されるように前記回転手段の回転数を設定する周速維持手段と、前記往復振動の振動周波数を設定する振動周波数設定手段とを備え、前記振動周波数に応じた前記相対的な回転1回転あたりの振動数の振動を伴って前記ワークの振動切削加工を行わせる工作機械の制御装置であって、前記周速維持手段が、前記ワークのワーク径および前記周速に基づき、あるいは、前記振動周波数と前記振動数に基づき、前記回転数を設定し、前記振動周波数設定手段が、前記周速維持手段の設定した回転数と所定の振動数に基づき仮の振動周波数を算出すると共に該仮の振動周波数を元に指令可能な周期に基づく実際の振動周波数を設定し、前記周速維持手段および前記周波数設定手段は、互いに連係して、前記周速を前記ワーク径に因らずに一定としたまま、前記実際の振動周波数に設定すると共に実際の振動数が前記所定の振動数および許容範囲から定められる所定範囲の範囲内に収まる回転数を設定することを第1の特徴とする。 The control device of the machine tool of the present invention for solving the above problems includes a cutting tool for cutting a work, a rotating means for relatively rotating the cutting tool and the work, and the cutting tool and the work. Vibration means for relatively reciprocating vibration, peripheral speed maintaining means for setting the rotation speed of the rotating means so that the peripheral speed at the time of cutting the work by the cutting tool is maintained, and vibration of the reciprocating vibration. It is a control device for a machine tool that is provided with a vibration frequency setting means for setting a frequency and that vibrates and cuts the workpiece with vibration of the frequency per one relative rotation according to the vibration frequency. The peripheral speed maintaining means sets the rotation speed based on the work diameter and the peripheral speed of the work, or based on the vibration frequency and the frequency, and the vibration frequency setting means sets the peripheral speed. A temporary vibration frequency is calculated based on the set rotation frequency and a predetermined frequency of the maintenance means, and an actual vibration frequency based on a commandable cycle is set based on the temporary vibration frequency. The frequency setting means cooperate with each other to set the peripheral speed to the actual frequency while keeping the peripheral speed constant regardless of the work diameter, and the actual frequency is the predetermined frequency and the allowable range. The first feature is to set the number of rotations within the predetermined range determined from.
第2に、前記周速維持手段は、前記周速維持手段と前記周波数設定手段とが互いに連係して前記実際の振動周波数と前記実際の振動数を前記所定範囲の範囲内に収める前記回転数とを設定する際に、前記周速維持手段は、予め定められた最高回転数を超えずに前記実際の振動数を前記所定範囲の範囲内に収める前記実際の回転数を設定することを特徴とする。 Secondly, in the peripheral speed maintaining means, the peripheral speed maintaining means and the frequency setting means cooperate with each other to keep the actual vibration frequency and the actual frequency within the predetermined range. When setting and, the peripheral speed maintaining means is characterized in that the actual rotation speed is set so as to keep the actual frequency within the predetermined range without exceeding a predetermined maximum rotation speed. And.
第3に、前記周速維持手段と前記周波数設定手段とが互いに連係して前記実際の振動周波数と前記実際の振動数を前記所定範囲の範囲内に収める前記回転数とを設定する際に、前記周速維持手段および前記振動周波数設定手段は、前記実際の振動周波数に設定すると共に前記実際の振動数の所定範囲を予め定められた複数の振動数の値のいずれかと前記許容範囲とから複数定めて前記実際の振動数が前記複数の所定範囲のいずれかの所定範囲の範囲内に収まる前記実際の回転数を設定することを特徴とする。 Thirdly, when the peripheral speed maintaining means and the frequency setting means cooperate with each other to set the actual vibration frequency and the rotation speed that keeps the actual frequency within the predetermined range. The peripheral speed maintaining means and the vibration frequency setting means set the actual vibration frequency and set a predetermined range of the actual frequency from any one of a plurality of predetermined frequency values and the allowable range. It is characterized in that the actual rotation speed is set so that the actual frequency falls within the predetermined range of any of the plurality of predetermined ranges.
第4に、ワークを切削加工する切削工具と、前記切削工具と前記ワークとを相対的に回転させる回転手段と、前記切削工具と前記ワークとを相対的に往復振動させる振動手段と、前記切削工具による前記ワークの切削加工時の周速が維持されるように前記回転手段の回転数を設定する周速維持手段と、前記往復振動の振動周波数を設定する振動周波数設定手段とを備え、前記振動周波数に応じた前記相対的な回転1回転あたりの振動数の振動を伴って前記ワークの振動切削加工を行わせる工作機械の制御装置であって、前記周速維持手段が、前記ワークのワーク径および所定の周速に基づき、あるいは、前記振動周波数と前記振動数に基づき、前記回転数を設定し、前記振動周波数設定手段が、前記周速維持手段の設定した回転数と所定の振動数に基づき仮の振動周波数を算出すると共に該仮の振動周波数を元に指令可能な周期に基づく実際の振動周波数を設定し、前記周速維持手段および前記周波数設定手段は、互いに連係して、実際の前記振動数を前記ワーク径に因らずに一定としたまま、前記実際の振動周波数に設定すると共に実際の周速が所定速度範囲の範囲内に収まる実際の回転数を設定することを特徴とする。 Fourth, a cutting tool for cutting a work, a rotating means for relatively rotating the cutting tool and the work, a vibrating means for relatively reciprocating the cutting tool and the work, and the cutting. The peripheral speed maintaining means for setting the rotation speed of the rotating means and the vibration frequency setting means for setting the vibration frequency of the reciprocating vibration are provided so that the peripheral speed at the time of cutting the work by the tool is maintained. A control device for a machine tool that performs vibration cutting of the work with vibration of the frequency per one relative rotation according to the vibration frequency, and the peripheral speed maintaining means is the work of the work. The rotation frequency is set based on the diameter and the predetermined peripheral speed, or based on the vibration frequency and the frequency, and the vibration frequency setting means sets the rotation speed and the predetermined frequency of the peripheral speed maintaining means. A temporary vibration frequency is calculated based on the above, and an actual vibration frequency based on a commandable cycle is set based on the temporary vibration frequency. The feature is that the actual frequency is set to the actual vibration frequency and the actual peripheral speed is set within the predetermined speed range while keeping the frequency constant regardless of the work diameter. And.
第5に、前記周速維持手段と前記周波数設定手段とが互いに連係して前記実際の振動周波数と前記実際の周速を前記所定範囲の範囲内に収める前記実際の回転数とを設定する際に、前記振動数は、前記周速が予め定められた値を上限または下限として維持されるように前記回転数を設定することを特徴とする。 Fifth, when the peripheral speed maintaining means and the frequency setting means cooperate with each other to set the actual vibration frequency and the actual rotation speed that keeps the actual peripheral speed within the predetermined range. In addition, the frequency is characterized in that the rotation speed is set so that the peripheral speed is maintained with a predetermined value as an upper limit or a lower limit.
第6に、前記周速維持手段と前記周波数設定手段とが互いに連係して前記実際の振動周波数と前記実際の周速を前記所定範囲の範囲内に収める前記実際の回転数とを設定する際に、前記周速維持手段は、予め定められた最高回転数を超えずに前記実際の振動数を前記所定範囲の範囲内に収める前記実際の回転数を設定することを特徴とする。 Sixth, when the peripheral speed maintaining means and the frequency setting means cooperate with each other to set the actual vibration frequency and the actual rotation speed that keeps the actual peripheral speed within the predetermined range. In addition, the peripheral speed maintaining means is characterized in that the actual rotation speed is set so as to keep the actual frequency within the predetermined range without exceeding a predetermined maximum rotation speed.
第7に、前記周速維持手段は、前記振動切削加工における前記往復振動の往動時の切削加工部分と復動時の切削加工部分とが重複する範囲に前記振動数が維持されるように、前記回転数を設定することを特徴とする。 Seventh, the peripheral speed maintaining means maintains the frequency within a range in which the cut portion at the time of reciprocating vibration and the cut portion at the time of return of the reciprocating vibration in the vibration cutting process overlap. , The above-mentioned rotation speed is set .
第8に、上述の制御装置を備えた工作機械であることを特徴とする。 Eighth, it is a machine tool provided with the above-mentioned control device.
以上のように構成される本発明の工作機械の構造によると、振動数と周速とを各々所定範囲に維持されるように回転数が設定される振動周波数が設定されるため、振動数と周速の両条件を両立した切削加工を行うことができる。 According to the structure of the machine tool of the present invention configured as described above, the vibration frequency at which the rotation speed is set so as to maintain the frequency and the peripheral speed within a predetermined range is set. It is possible to perform cutting that achieves both peripheral speed conditions.
往動時と復動時の切削加工部分が重複可能な振動数を範囲とすることによって、振動切削加工での切屑の分断を行うことができる。 By setting the frequency range at which the cutting parts during the forward movement and the reverse movement can overlap, it is possible to divide the chips in the vibration cutting work.
以下、図面を参照しながら本発明の工作機械の制御装置および工作機械について説明する。
図1に示されるように、本発明の一実施例に係る工作機械100は、主軸110と、切削工具台130Aと、制御装置180とを備えている。
Hereinafter, the machine tool control device and the machine tool of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the
主軸110の先端には、チャック120が設けられている。
主軸110をワーク保持手段とし、ワークWは、チャック120を介して主軸110に保持されている。
主軸110は、主軸台110Aに支持されるとともに、主軸モータの動力によって回転駆動される。
主軸モータは、主軸台110Aと主軸110との間に設けられ、例えば、公知のビルトインモータとすることができる。
A
The
The
The spindle motor is provided between the
工作機械100のベッド側に、Z軸方向送り機構160が設けられている。
Z軸方向送り機構160は、ベッドと一体的なベース161と、ベース161に固定されたZ軸方向ガイドレール162とを備えている。
Z軸方向ガイドレール162には、Z軸方向送りテーブル163がZ軸方向ガイド164を介してスライド自在に支持されている。
Z軸方向送りテーブル163に、主軸台110Aが搭載される。
主軸台110Aは、主軸110の軸線方向がZ軸方向ガイドレール162の延出方向と一致するように配置されている。
主軸台110Aは、Z軸方向送り機構160によって主軸110の軸線方向(図示のZ軸方向)に移動自在に設けられ、主軸110は、主軸台110Aを介してZ軸方向に沿って移動できる。
A Z-axis
The Z-axis
A Z-axis direction feed table 163 is slidably supported on the Z-axis
The
The
The
リニアサーボモータ165の可動子165aが、Z軸方向送りテーブル163に設けられている。
リニアサーボモータ165の固定子165bが、ベース161に設けられている。
Z軸方向送りテーブル163がリニアサーボモータ165の駆動によってZ軸方向に移動すると、主軸台110AがZ軸方向に移動し、主軸110がZ軸方向に沿って移動する。
A
A
When the Z-axis direction feed table 163 moves in the Z-axis direction by driving the
工作機械100のベッド側に、X軸方向送り機構150が設けられている。
X軸方向送り機構150は、ベッドと一体的なベース151と、Z軸方向に対して上下方向で直交するX軸方向に延びるX軸方向ガイドレール152とを備えている。
X軸方向ガイドレール152は、ベース151に固定され、X軸方向ガイドレール152には、X軸方向送りテーブル153がX軸方向ガイド154を介してスライド自在に支持されている。
An X-axis
The X-axis
The X-axis
X軸方向送りテーブル153には、切削工具台130Aが搭載される。
切削工具台130Aは、このX軸方向送り機構150によって、X軸方向に移動自在に設けられている。
切削工具台130Aは、ワークWを加工するバイト等の切削工具130が装着され、切削工具130を保持する刃物台を構成している。
A
The
The
リニアサーボモータ155の可動子155aが、X軸方向送りテーブル153に設けられている。
リニアサーボモータ155の固定子155bが、ベース151に設けられている。
X軸方向送りテーブル153がリニアサーボモータ155の駆動によってX軸方向に移動すると、切削工具台130AがX軸方向に移動し、切削工具130がX軸方向に沿って移動する。
A
A
When the X-axis direction feed table 153 moves in the X-axis direction by driving the
なお、図示は省略するが、図示のZ軸方向およびX軸方向に直交するY軸方向に対するY軸方向送り機構を設けてもよい。
Y軸方向送り機構は、X軸方向送り機構150と同様の構造とすることができる。
X軸方向送り機構150をY軸方向送り機構を介してベッドに搭載することにより、Y軸方向送りテーブルをリニアサーボモータの駆動によってY軸方向に移動して、切削工具台130AをY軸方向に移動させ、切削工具130をX軸方向およびY軸方向に移動させることができる。
なお、Y軸方向送り機構を、X軸方向送り機構150を介してベッド側に設け、Y軸方向送りテーブルに切削工具台130Aを搭載してもよい。
Although not shown, a Y-axis direction feed mechanism may be provided with respect to the Y-axis direction orthogonal to the Z-axis direction and the X-axis direction shown.
The Y-axis direction feed mechanism can have the same structure as the X-axis
By mounting the X-axis
The Y-axis direction feed mechanism may be provided on the bed side via the X-axis
主軸110の回転、X軸方向送り機構150およびZ軸方向送り機構160等の移動は、制御装置180が有する制御部181によって制御される。
X軸方向送り機構150とZ軸方向送り機構160とによって、あるいはY軸方向送り機構を含めて送り手段が構成され、X軸方向送り機構150あるいはY軸方向送り機構とZ軸方向送り機構160との協動により、図2に示すように、主軸台110Aと切削工具台130Aとを所定の位置に移動させることができる。
主軸台110Aと切削工具台130Aとを所定の位置に移動させることによって、切削工具130を主軸110に対して相対的に移動させるとともに、主軸110を、ワークWと切削工具130とを相対的に回転させる回転手段として駆動させ、ワークWを切削工具130に対して回転させることによって、ワークWを所望の形状に加工することができる。
The rotation of the
The X-axis
By moving the
なお、本実施形態においては、主軸台110Aと切削工具台130Aとの両方が移動できる構造について説明したが、主軸台110Aをベッドに固定し、切削工具台130AをX軸方向、Y軸方向、Z軸方向に移動可能な構造としてもよい。
この場合、送り手段は、切削工具台130Aを移動させる送り機構によって構成される。
あるいは、切削工具台130Aをベッドに固定し、主軸台110AをX軸方向、Y軸方向、Z軸方向に移動可能な構造としてもよい。
この場合、送り手段は、ベッドに設けた送り機構によって構成される。
In the present embodiment, the structure in which both the
In this case, the feeding means is configured by a feeding mechanism that moves the
Alternatively, the
In this case, the feeding means is configured by a feeding mechanism provided on the bed.
なお、本実施形態においては、X軸方向送り機構150やZ軸方向送り機構160にリニアサーボモータを用いた例を挙げて説明したが、公知のボールネジとサーボモータを用いてもよい。
本実施形態においては、切削工具130に対してワークWを回転させた例で説明するが、切削工具130にドリル等の回転工具を用い、ワークWに対して切削工具130を回転させてもよい。
この場合、切削工具130を回転させるモータが、本発明の回転手段に相当する。
In the present embodiment, an example in which a linear servomotor is used for the X-axis
In this embodiment, an example in which the work W is rotated with respect to the
In this case, the motor that rotates the
制御装置180の制御部181は、図3に示すように、主軸台110Aを所定の前進量だけ前進移動(往動)させた後、所定の後退量だけ後退移動(復動)させることにより、ワークWに対して切削工具130を送り方向に沿った振動を伴って前進量と後退量との差(進行量)だけ送り方向に送ることができる。
X軸方向送り機構150とZ軸方向送り機構160、あるいはY軸方向送り機構を含めた送り手段によって振動手段が構成され、主軸台110Aと切削工具台130Aとを往動移動および復動移動させることにより、ワークWに対して切削工具130を振動させることができる。
切削工具130は、振動手段を兼用した送り手段によって、ワークWに対して送り方向に沿った振動を伴って送られ、ワークWを加工する。
As shown in FIG. 3, the
The vibrating means is composed of the X-axis
The
切削工具130によって、ワークWを所定の形状に外形切削加工する場合、ワーク外周面は、図4に示すように、切削工具130によって正弦曲線状に加工される。
正弦曲線状の波形の谷を通過する仮想線(1点鎖線)において、主軸110の1回転分、すなわち、主軸位相0°から360°まで変化したときの切削工具130の位置の変化量である進行量の合計が、切削工具130の送り量になる。
図4は、主軸110の1回転当たりにおける切削工具台130Aの振動数Nが、3.5回(振動数N=3.5)の例を示す。
また、図4では、ワーク外周面の状態を分かり易く説明するため、グラフの縦軸を加工送り方向におけるワークWに対する切削工具130の位置、グラフの横軸をワークWの1回転、すなわち、主軸位相0°から360°とし、ワーク外周面を周方向に沿って展開したワーク外周面の切削工具130による振動切削加工の切削軌跡を示している。
When the work W is externally cut into a predetermined shape by the
This is the amount of change in the position of the
FIG. 4 shows an example in which the frequency N of the
Further, in FIG. 4, in order to explain the state of the outer peripheral surface of the work in an easy-to-understand manner, the vertical axis of the graph is the position of the
切削工具130で加工された主軸110のn(nは1以上の整数)回転目におけるワーク外周面の切削軌跡(図4に実線で示す)と、主軸110のn+1回転目におけるワーク外周面の切削軌跡(図4に破線で示す)とは、主軸位相方向(図4のグラフの横軸方向)でずれている。
具体的には、図4に破線で示したワーク外周面形状の位相の谷の最も浅い点(言い換えると、切削工具130から見た山の頂点)の位置が、図4に実線で示したワーク外周面形状の位相の谷の最も浅い点(言い換えると、切削工具130から見た山の頂点)の位置に対して、主軸位相方向(グラフの横軸方向)で一致せずにずれる。
Cutting locus of the outer peripheral surface of the work at the n (n is an integer of 1 or more) rotation of the
Specifically, the position of the shallowest point of the phase valley of the shape of the outer peripheral surface of the work shown by the broken line in FIG. 4 (in other words, the apex of the mountain seen from the cutting tool 130) is shown by the solid line in FIG. The position of the shallowest point of the phase valley of the outer peripheral surface shape (in other words, the apex of the mountain seen from the cutting tool 130) is deviated from the position in the main axis phase direction (horizontal axis direction of the graph).
振動切削加工が往復振動の往動時における切削軌跡と復動時における切削軌跡とが交差する位相および振幅を備えているため、切削工具130による往動時の切削加工部分と、復動時の切削加工部分とが一部重複し、ワーク外周面のn+1回転目の切削部分に、n回転目に切削済み部分が含まれ、この切削済みとなっている切削軌跡を通過する際に、振動切削中に加工送り方向において切削工具130がワークWを切削しない空振り動作が生じる。
振動切削加工時にワークWから生じる切削屑は、この空振り動作によって順次分断される。
この結果、工作機械100は、切削工具130による加工送り方向に沿った往復振動によって切削屑を分断しながら、ワークWの振動切削加工を円滑に行うことができる。
Since the vibration cutting process has a phase and amplitude at which the cutting locus during the reciprocating vibration and the cutting locus during the reciprocation intersect, the cutting part during the reciprocating movement by the
The cutting chips generated from the work W during the vibration cutting process are sequentially divided by this air swing operation.
As a result, the
図4では、今回の往動時の切削加工部分と次回の復動時の切削加工部分とが位相の谷の最も浅い点を一部重複する例を示した。
ただし、切削工具130の空振り動作は、例えば、主軸110のn+1回転目におけるワーク外周面の切削部分に、主軸110のn回転目におけるワーク外周面の切削済み部分が含まれていれば発生する。
言い換えると、ワーク外周面のn+1回転目(nは1以上の整数)における復動時の切削工具130の切削軌跡が、ワーク外周面のn回転目における切削工具130の切削軌跡まで到達すればよい。
なお、主軸110のn+1回転目におけるワーク外周面の切削部分と、主軸110のn回転目におけるワーク外周面の切削済み部分とを近接させ、該近接部分で前記切削屑を折れるように分断させてもよい。
FIG. 4 shows an example in which the cut portion at the time of the current movement and the cut portion at the time of the next return partially overlap the shallowest point of the phase valley.
However, the idling operation of the
In other words, the cutting locus of the
The cut portion of the outer peripheral surface of the work at the n + 1th rotation of the
図4に示されるように、n+1回転目とn回転目のワークWにおける切削工具130により切削される形状の位相が一致(同位相)とならなければよく、必ずしも180°反転させる必要はない。
例えば、主軸110を1回転させる間にワークWと切削工具130とを往復振動させる回数である振動数Nは、例えば、1.1や1.25、2.6、3.75(回/r)等とすることができる。
また、振動数Nを1(回/r)よりも小さな値(0<振動数N<1.0)に設定することもできる。
振動数Nを1(回/r)よりも小さな値に設定した場合、切削工具台130Aが1往復するまでに、主軸110は1回転よりも多く回転する。
As shown in FIG. 4, the phases of the shapes cut by the
For example, the frequency N, which is the number of times the work W and the
Further, the frequency N can be set to a value smaller than 1 (times / r) (0 <frequency N <1.0).
When the frequency N is set to a value smaller than 1 (times / r), the
工作機械100において、制御装置180の制御部181は、所定の指令周期で動作指令を行う。
この動作指令によって、主軸台110A(主軸110)または切削工具台130A(切削工具130)の往復振動は、制御部181の指令周期に基づく所定の振動周波数fで動作可能となる。
例えば、制御部181によって1秒間に500回の動作指令を送ることが可能な工作機械100の場合、制御部181の指令周期は、1(秒間)÷500(回)=2(ms/回)が基準周期となる。
In the
By this operation command, the reciprocating vibration of the
For example, in the case of a
指令周期は、基準周期に基づいて定まり、一般的には、基準周期の整数倍の値となる。
例えば、基準周期(2(ms))の5倍の10(ms)を指令周期とすると、10(ms)毎に往動と復動を実行させることができ、1÷(0.002×5)=100.0(Hz)で主軸台110A(主軸110)または切削工具台130A(切削工具130)を往復振動させることができる。
The command cycle is determined based on the reference cycle, and is generally an integral multiple of the reference cycle.
For example, if 10 (ms), which is 5 times the reference cycle (2 (ms)), is set as the command cycle, forward and backward movements can be executed every 10 (ms), and 1 ÷ (0.002 × 5). ) = 100.0 (Hz), the
その他、基準周期の整数倍の値の逆数となる複数の所定の限られた周波数でのみ、主軸台110A(主軸110)または切削工具台130A(切削工具130)を往復振動させることができる。
指令周期に応じた振動周波数fの集まりを振動周波数群とすると、主軸台110Aまたは切削工具台130Aの振動周波数は、振動周波数群から選択される値に定められる。
なお、制御装置180(制御部181)によっては、基準周期(2(ms))の整数倍以外の倍数で指令周期を設定することができる場合もある。
In addition, the
When the collection of vibration frequency f corresponding to the command cycle and oscillating frequency group, the vibration frequency of the
Depending on the control device 180 (control unit 181), the command cycle may be set in a multiple other than an integral multiple of the reference cycle (2 (ms)).
主軸台110A(主軸110)または切削工具台130A(切削工具130)を往復振動させる場合、主軸110の回転数をSとすると、振動数Nは、次式によって定まる。
N=f×60/S
振動数Nは、振動周波数fに比例し、回転数Sに対して反比例する。
主軸110は、振動周波数fを高くするほど、また、振動数Nを小さくするほど高速回転になる。
When the
N = f × 60 / S
The frequency N is proportional to the vibration frequency f and inversely proportional to the rotation speed S.
The higher the vibration frequency f and the lower the frequency N, the higher the speed of the
本実施例の工作機械100では、回転数Sと振動数Nと振動周波数fとをパラメータとし、ユーザによって、所定のパラメータの値を、数値設定部182等を介して制御部181に設定することができるように構成されている。
パラメータの制御部181への設定は、制御部181にパラメータ値として入力することができる他、例えば、回転数Sや振動数Nの値を加工プログラムに記載して設定したり、所定のプログラムブロック(プログラムの1行)において振動数Nを引数として設定したりすることができる。
In the
The parameters can be set in the
特に、振動数Nを加工プログラムのプログラムブロックにおいて引数として設定することができるように構成すると、一般的に加工プログラム上に記載される主軸110の回転数Sと、プログラムブロックでの引数として記載される振動数Nとによって、加工プログラムから容易に回転数Sと振動数Nとをユーザが制御部181に設定することができる。
In particular, if the frequency N is configured to be set as an argument in the program block of the machining program, the rotation speed S of the
制御部181は、設定された回転数Sに基づく回転数で主軸110を回転させるとともに、設定された振動数Nに基づく振動数で切削工具130を前記加工送り方向に沿って往復振動させながら加工送り方向に送られるように、主軸台110Aまたは切削工具台130Aの移動を制御する。
The
制御装置180に周速維持手段としての周速維持部183と振動周波数設定手段としての振動周波数設定部184とが設けられている。
周速維持部183は、切削工具130によるワークWの切削加工時の周速が維持されるように、ワーク径と前記周速に基づいて、回転数Sを自動的に設定するように構成されている。
維持される周速をV、ワーク径をWdとすると、回転数Sは、次式によって定まる。
S=V÷(π×Wd)
ただし、回転数Sは、前述のように振動数Nと振動周波数fに基づいて定まるため、振動数Nが所定範囲に維持されるとともに、周速Vが所定範囲の誤差を許容して維持される回転数Sを、周速維持部183が設定することができる振動周波数fを、振動周波数設定部184が設定するように、周速維持部183と振動周波数設定部184とが連係されている。
The peripheral speed maintaining portion 183 of the peripheral speed maintaining means to the
The peripheral speed maintaining unit 183 is configured to automatically set the rotation speed S based on the work diameter and the peripheral speed so that the peripheral speed at the time of cutting the work W by the
Assuming that the peripheral speed to be maintained is V and the work diameter is Wd, the rotation speed S is determined by the following equation.
S = V ÷ (π × Wd)
However, since the rotation speed S is determined based on the frequency N and the vibration frequency f as described above, the frequency N is maintained within a predetermined range and the peripheral speed V is maintained with an error in the predetermined range allowed. The peripheral speed maintenance unit 183 and the vibration frequency setting unit 184 are linked so that the vibration frequency setting unit 184 sets the vibration frequency f at which the peripheral speed maintenance unit 183 can set the rotation speed S. ..
振動数Nが維持される所定範囲は、例えば、予め許容範囲Bを設定し、振動数N±許容範囲Bとすることができる。
なお、本実施形態の周速維持部183は、予め定められた最高回転数Smaxを越える回転は許容しないように構成されている。
周速維持部183によって維持される周速Vや最高回転数Smax、許容範囲B、ワーク径Wd等は、数値設定部182等を介して制御部181に設定することができる。
For the predetermined range in which the frequency N is maintained, for example, the permissible range B can be set in advance and the frequency N ± the permissible range B can be set.
The peripheral speed maintenance unit 183 of the present embodiment is configured so as not to allow rotation exceeding a predetermined maximum rotation speed Smax.
The peripheral speed V, the maximum rotation speed Smax, the allowable range B, the work diameter Wd, etc. maintained by the peripheral speed maintaining unit 183 can be set in the
周速Vや最高回転数Smax、許容範囲B、ワーク径Wd等の制御部181への設定は、制御部181にパラメータ値として入力することができる他、例えば、各値を加工プログラムに記載して設定したり、所定のプログラムブロック(プログラムの1行)において引数として設定したりすることができる。
周速維持部183の動作時、制御部181は、振動周波数設定部184によって設定される振動周波数fと、周速維持部183によって設定される回転数Sおよび振動数Nとに応じて、主軸110を回転させるとともに、主軸台110Aまたは切削工具台130Aの移動を制御する。
Settings for the
When the peripheral speed maintenance unit 183 is operated, the
<実施例1>
加工されるワークWのワーク径Wd、周速維持部183によって維持される周速V、最高回転数Smax、振動数Nおよび許容範囲B等が設定され、周速維持部183の動作状態でワークWの加工が開始されると、図5に示すように、周速維持部183は、ワークWの径方向への切削工具130の移動に応じて、ワーク径Wdに基づき、周速Vとなる仮の回転数Stを算出する(STEP103)。
<Example 1>
The work diameter Wd of the work W to be machined, the peripheral speed V maintained by the peripheral speed maintenance unit 183, the maximum rotation speed Smax, the frequency N, the allowable range B, etc. are set, and the work is in the operating state of the peripheral speed maintenance unit 183. When the machining of W is started, as shown in FIG. 5, the peripheral speed maintaining portion 183 becomes the peripheral speed V based on the work diameter Wd according to the movement of the
振動周波数設定部184は、算出された仮の回転数Stと振動数Nとから、仮の振動周波数ftを算出する(STEP104)。
振動周波数設定部184は、振動周波数群の中から算出された仮の振動周波数ftに最も近い値(最近似値)を選択し、その値を実際の振動周波数fとして制御部181に対して設定する(STEP105)。
Vibration frequency setting unit 184, and a rotational speed S t of the calculated provisionally with frequency N, and calculates the vibration frequency f t of the temporary (STEP 104).
Vibration frequency setting unit 184, the value closest to the vibration frequency f t of the temporary calculated from the vibration frequency group select (recently Nitinol), to the
次に、周速維持部183は、算出された仮の回転数Stが、指令値として設定された最高回転数Smax以下であるか否かを判定する(STEP106)。
算出された仮の回転数Stが最高回転数Smax以下である場合(判定YES)、周速維持部183は、実際の振動周波数fと仮の回転数Stとから、仮の振動数Ntを算出する(STEP107)。
次に、周速維持部183は、算出された仮の振動数Ntが、指令値として設定された振動数N±許容範囲Bの範囲内であるか否かを判定する(STEP108)。
算出された仮の振動数Ntが、振動数N±許容範囲Bの範囲内である場合(判定YES)、周速維持部183は、算出された仮の回転数Stを実際の回転数Sとして制御部181に設定する(STEP109)。
制御部181は、設定された実際の振動周波数fと実際の回転数Sとで主軸110および切削工具130を動作させ、実際の振動数である実振動数Nr(仮の振動数Nt)の振動による加工を実行させる。
Next, the peripheral speed maintaining unit 183 determines the rotational speed S t of the calculated provisional, to or smaller than a maximum speed Smax, which is set as a command value (STEP 106).
When the rotational speed S t of the calculated provisional or less maximum speed Smax (determination YES), the peripheral speed maintaining unit 183, and a real oscillation frequency f and the temporary speed S t, the frequency of temporary N Calculate t (STEP107).
Next, the peripheral speed maintenance unit 183 determines whether or not the calculated temporary frequency N t is within the range of the frequency N ± allowable range B set as the command value (STEP 108).
When the calculated temporary frequency N t is within the range of the frequency N ± the allowable range B (determination YES), the peripheral speed maintenance unit 183 uses the calculated temporary rotation speed St as the actual rotation speed. It is set as S in the control unit 181 (STEP109).
The
STEP106において、算出された仮の回転数Stが最高回転数Smaxを超えている場合(判定NO)、周速維持部183は、実際の回転数Sを最高回転数Smaxとし(STEP110)、STEP109に移行して制御部181に設定する。
In STEP106, when the rotational speed S t of the calculated provisional exceeds the maximum speed Smax (determination NO), the peripheral speed maintaining unit 183, the actual rotation speed S and the maximum speed Smax (STEP 110), STEP 109 And set to the
STEP108において、算出された仮の振動数Ntが振動数N±許容範囲Bの範囲内でない場合(判定NO)、上限値を超過している際には実振動数Nrが指令値の範囲の上限値となる振動数N+許容範囲B、下限値未満の際には実振動数Nrが指令値の範囲の下限値となる振動数N−許容範囲Bとなるように実際の回転数Sを算出(STEP111)して、STEP109に移行して制御部181に設定する。
In STEP108, when the frequency N t of the calculated provisional is not within the range of frequencies N ± tolerance B (determination NO), the actual frequency Nr is when exceeds the upper limit of the range of the command value The actual rotation speed S is calculated so that the upper limit value is the frequency N + the allowable range B, and when the actual frequency Nr is less than the lower limit value, the actual frequency Nr is the lower limit value of the command value range N-the allowable range B. (STEP111), the process proceeds to STEP109, and the
例えば、振動周波数群が、31.3、33.3、35.7、38.5、41.7、45.5、50.0、55.6、62.5、71.4、83.3、100.0(Hz)の工作機械に対して、ワーク径Wd=10.0(mm)のワークWを、先端のワーク径Wd=3.0(mm)となる、図6に示されるような複数段を有する形状に加工する場合に、周速V=50(m/min)、最高回転数Smax=7000(r/min)、振動数N=1.5(回/r)、振動数Nの許容範囲B=±0.1(回/r)と設定する。 For example, the vibration frequency group, 31.3,33.3,35.7,38.5,41.7,45.5,50.0,55.6,62.5,71.4,83. 3, For a machine tool of 100.0 (Hz), a work W having a work diameter Wd = 10.0 (mm) has a work diameter Wd = 3.0 (mm) at the tip, as shown in FIG. When processing into a shape having multiple stages, peripheral speed V = 50 (m / min), maximum rotation speed Smax = 7000 (r / min), frequency N = 1.5 (times / r), vibration The permissible range B of the number N is set to ± 0.1 (times / r).
所定のワーク径Wdに対して、設定される周速Vに基づいて定まる実際の回転数S、実際の振動周波数f、設定された実際の回転数Sと実際の振動周波数fでの実振動数Nr、実際の周速(実周速Vr)は図7に示され、ワーク径Wd=9.0(mm)で、仮の回転数St=1769(r/min)、仮の振動周波数ft=44.2(Hz)と算出されるため、実際の振動周波数fは算出された仮の振動周波数ftに最も近い45.5(Hz)に設定される。 For a predetermined work diameter Wd, the actual rotation speed S determined based on the set peripheral speed V, the actual vibration frequency f, the set actual rotation speed S and the actual frequency at the actual vibration frequency f. Nr, the actual peripheral speed (actual peripheral speed Vr) is shown in FIG. 7, the work diameter Wd = 9.0 (mm), the temporary rotation speed St = 1769 (r / min), and the temporary vibration frequency f. because it is calculated as t = 44.2 (Hz), the actual oscillation frequency f is set to 45.5 closest to the vibration frequency f t of the calculated provisional (Hz).
仮の回転数St=1769(r/min)は、最高回転数Smax=7000(r/min)以下であるため、実振動数Nr=1.54(回/r)が算出され、実振動数Nr=1.54(回/r)は、許容範囲(1.4〜1.6)内となる。
ワーク径Wd=9.0(mm)の状態では、実際の回転数S=1769(r/min)、実際の振動周波数f=45.5(Hz)が設定され、実周速Vr=50(m/min)、実振動数Nr=1.54(回/r)として加工が行われる。周速Vは50(m/min)に維持される。
Since the provisional rotation speed St = 1769 (r / min) is equal to or less than the maximum rotation speed Smax = 7000 (r / min), the actual frequency Nr = 1.54 (times / r) is calculated and the actual vibration. The number Nr = 1.54 (times / r) is within the permissible range (1.4 to 1.6).
When the work diameter Wd = 9.0 (mm), the actual rotation speed S = 1769 (r / min), the actual vibration frequency f = 45.5 (Hz) are set, and the actual peripheral speed Vr = 50. Processing is performed with (m / min) and an actual frequency Nr = 1.54 (times / r). The peripheral speed V is maintained at 50 (m / min).
ワーク径Wd=3.7(mm)では、仮の回転数St=4302(r/min)、仮の振動周波数tf=107.6(Hz)と算出され、実際の振動周波数fは100.0(Hz)に設定される。
In the work diameter Wd = 3.7 (mm), the rotational speed S t = 4302 (r / min ) of the provisional vibration frequency of the provisional t f = 107.6 and (Hz) is calculated, the actual
仮の回転数St=4302(r/min)は、最高回転数Smax=7000(r/min)以下であるため、仮の振動数Nt=1.39(回/r)が算出されるが、仮の振動数Nt=1.39(回/r)は、許容範囲(1.4〜1.6)の下限未満であるため、実振動数Nrが許容範囲の下限値1.4となるように回転数S=4286(r/min)が設定される。
従って、ワーク径Wd=3.7(mm)の状態では、実際の回転数S=4286(r/min)、実際の振動周波数f=100.0(Hz)が設定され、実周速V≒50(m/min)、実振動数Nr=1.4(回/r)として加工が行われ、周速Vは50(m/min)がほぼ維持される。
以降、ワーク径Wd=3.0(mm)まで同様の処理が行われる。
Temporary speed S t = 4302 (r / min ) , because it is below the maximum rotational speed Smax = 7000 (r / min) , the frequency N t = 1.39 tentative (times / r) is calculated However, since the provisional frequency N t = 1.39 (times / r) is less than the lower limit of the permissible range (1.4 to 1.6), the actual frequency Nr is the lower limit of the permissible range 1.4. The rotation speed S = 4286 (r / min) is set so as to be.
Therefore, when the work diameter Wd = 3.7 (mm), the actual rotation speed S = 4286 (r / min) and the actual vibration frequency f = 100.0 (Hz) are set, and the actual peripheral speed V≈ Processing is performed at 50 (m / min) and the actual frequency Nr = 1.4 (times / r), and the peripheral speed V is almost maintained at 50 (m / min).
After that, the same process is performed up to the work diameter Wd = 3.0 (mm).
このように、周速Vを一定に維持するため、実振動数Nrを所定の範囲内で維持する実際の回転数Sを周速維持手段が設定できるように、振動周波数群の中から実際の振動周波数fを設定して周速維持手段に設定する振動周波数設定手段が備えられている。
そして、ワーク径Wdに応じて周速Vが一定に維持されているため、安定した加工精度と挽き目で振動を伴う加工を行うことができる。
Thus, to maintain the peripheral speed V constant, the actual rotational speed S to maintain the actual frequency N r within a predetermined range so that you can set peripheral speed maintaining means, from the vibration frequency group A vibration frequency setting means for setting an actual vibration frequency f and setting it as a peripheral speed maintaining means is provided.
Since the peripheral speed V is maintained constant according to the work diameter Wd, it is possible to perform machining accompanied by vibration with stable machining accuracy and grain.
ただし、ワーク径Wdが3.7(mm)より小さいときは、実際の振動周波数fが振動周波数群の最大値である100(Hz)に設定され、実振動数Nrが許容範囲の下限値1.4となるように実際の回転数Sが設定されるため、周速Vは50(m/min)より低下する。
本実施例1の制御のように、実際の回転数Sや実際の振動周波数fに設定できる値が、最高回転数Smaxや振動周波数群によって制限されるため、実振動数Nrが許容範囲Bから外れた場合には、周速Vの維持が困難な場合が発生する。
また、本実施例1では、振動数N=1.5(回/r)を用いて説明したが、仮の回転数Stが上限を超えた場合に実際の回転数Sを最高回転数Smaxとして実振動数Nrを所定の範囲に維持できるように制御することができる。
However, when the workpiece diameter Wd is less than 3.7 (mm) is set to the actual maximum value of the vibration frequency f of vibration frequency group 100 (Hz), the actual frequency Nr is allowable range lower limit Since the actual rotation speed S is set to be 1.4, the peripheral speed V is lower than 50 (m / min).
As the control of the first embodiment, can be set to the actual speed S and the actual vibration frequency f value, because it is limited by the maximum speed Smax and vibration frequency group, the actual frequency of N r is the acceptable range If it deviates from B, it may be difficult to maintain the peripheral speed V.
In the first embodiment has been described with reference to frequency N = 1.5 (times / r), the maximum rotational speed of the actual rotational speed S when the rotational speed S t tentative exceeds the upper Smax the actual frequency of N r can be controlled so as to maintain a predetermined range as.
<実施例2>
制御部181に対して2つの振動数Nを設定し、振動周波数設定部184を、算出される仮の振動数Ntが、設定された上記振動数Nのいずれかに所定範囲で維持されるように実際の振動周波数fを設定する構成とすることもできる。
<Example 2>
And to the
加工されるワークWのワーク径Wd、周速維持部183によって維持される周速V、最高回転数Smax、2つの振動数Nおよび許容範囲B等が設定され、ワークWの加工が開始されると、図8に示すように、2つの振動数Nのうち大きい値を第1の値N1、小さい値を第2の値N2とし、第1の値N1を制御部181に設定する(STEP201)。
第2の値N2は、例えば、数値設定部182にメモリを設けて保存しておくことができる。
図8に示すSTEP203〜208およびSTEP209、210は、STEP103〜108またはSTEP109〜110のそれぞれ下二桁が共通する符号の処理と同じであるため説明を省略する。
The work diameter Wd of the work W to be machined, the peripheral speed V maintained by the peripheral speed maintenance unit 183, the maximum rotation speed Smax, the two frequencies N, the permissible range B, etc. are set, and the machining of the work W is started. As shown in FIG. 8, the larger value of the two frequency N is set to the first value N1 , the smaller value is set to the second value N2, and the first value N1 is set in the control unit 181 (STEP201). ..
The second value N2 can be stored, for example, by providing a memory in the numerical
Since STEP 203 to 208 and STEP 209, 210 shown in FIG. 8 are the same as the processing of the reference numerals having the same last two digits of STEP 103 to 108 or STEP 109 to 110, the description thereof will be omitted.
STEP208で算出された仮の振動数Ntが設定された振動数N1±許容範囲Bの範囲内でない場合、図9に示すように、周速維持部183は、仮の振動数Ntが上限値(N1+B)を超過しているか否かを判定する(STEP211)。
STEP211で判定がYESである場合、実振動数Nrが指令値の範囲の上限(N1+B)となるように実際の回転数Sを算出(STEP212)し、STEP209に移行して制御部181に設定する。
If the temporary frequency N t calculated in STEP 208 is not within the set frequency N 1 ± allowable range B, as shown in FIG. 9, the peripheral speed maintenance unit 183 has a temporary frequency N t. It is determined whether or not the upper limit value (N1 + B) is exceeded (STEP211).
If the determination is YES in STEP 211, the actual rotation speed S is calculated (STEP 212) so that the actual frequency Nr becomes the upper limit (N1 + B) of the command value range, and the process shifts to STEP 209 and is set in the
STEP211で判定がNOである場合、つまり仮の振動数Ntが指令値の範囲の下限値(N1−B)未満である場合、周速維持部183は、設定された振動数Nが第1の値N1と一致するかを判定する(STEP213)。
振動数Nが第1の値N1である場合(判定YES)、制御部181は数値設定部182のメモリから第2の値N2を呼び出して振動数Nに設定(STEP214)し、STEP203に移行する。
振動数Nが第1の値N1と一致しない場合、つまり振動数Nが第2の値N2である場合、(判定NO)、実振動数Nrが指令値の範囲の振動数Nの下限(N2−B)または上限(N2+B)となるように実際の振動周波数fと実際の回転数Sとを算出して、STEP209に移行して制御部181に設定する。
If the determination in STEP211 is NO, then that is, when the frequency N t tentative is less than the lower limit of the range of the command value (N1-B), the peripheral speed maintaining unit 183, first is set frequency N It is determined whether or not it matches the value N1 of (STEP 213).
When the frequency N is the first value N1 (determination YES), the
When the frequency N does not match the first value N1 , that is, when the frequency N is the second value N2 (determination NO), the actual frequency Nr is the lower limit of the frequency N in the command value range (N2). The actual vibration frequency f and the actual rotation speed S are calculated so as to be −B) or the upper limit (N2 + B), and the process shifts to STEP209 and is set in the
例えば、実施例1と同じ振動周波数群を有する工作機械に対して、ワークWを、図6に示されるような複数段を有する形状に加工する場合に、周速V=50(m/min)、最高回転数Smax=7000(r/min)、振動数Nの第1の値=1.5(回/r)および第2の値=0.5(回/r)、振動数Nの許容範囲B=±0.1(回/r)と設定する。 For example, for a machine tool having the same vibration frequency group as in Example 1, the workpiece W, when processed into a shape having a plurality of stages as shown in FIG. 6, the circumferential speed V = 50 (m / min ), Maximum rotation speed Smax = 7000 (r / min), first value of frequency N = 1.5 (times / r) and second value = 0.5 (times / r), frequency N The permissible range B = ± 0.1 (times / r) is set.
所定のワーク径Wdに対して、設定される周速Vに基づいて定まる実際の回転数S、実際の振動周波数f、設定された実際の回転数Sと実際の振動周波数fでの実振動数Nr、実際の周速(実周速Vr)は、図10に示される。
制御部181は、まず、第1の値N1を1.5(回/r)と設定して、実施例1と同様に、仮の回転数St、仮の振動周波数ft、仮の振動数Ntの算出処理を行い、仮の振動数Ntが振動数N±許容範囲B(1.4〜1.6)である場合は、実施例1と同様に、周速Vに基づいて実際の振動周波数fと実際の回転数Sとが設定され、周速Vは50(m/min)を維持し、実周速Vr=50(m/min)、所定の実振動数Nrで加工が行われる。
For a predetermined work diameter Wd, the actual rotation speed S, the actual vibration frequency f, the set actual rotation speed S and the actual vibration frequency f determined based on the set peripheral speed V Nr, the actual peripheral speed (actual peripheral speed Vr) is shown in FIG.
First, the
一方、例えば、ワーク径Wd=3.7(mm)では、仮の振動数Nt=1.39(回/r)が算出され、仮の振動数Nt=1.39は許容範囲(1.4〜1.6)の下限未満となるため、振動数Nが第2の値N2(0.5)に設定される。
振動数N=0.5(回/r)の場合、仮の振動周波数ft=35.9(Hz)が算出され、実際の振動周波数f=35.7(Hz)に設定される。
仮の回転数St=4302(r/min)と実際の振動周波数f=35.7(Hz)とから、仮の振動数Nt=0.50が算出され、仮の振動数Nt=0.50(回/r)は許容範囲(0.4〜0.6)内となる。
On the other hand, for example, when the work diameter Wd = 3.7 (mm), the temporary frequency N t = 1.39 (times / r) is calculated, and the temporary frequency N t = 1.39 is within the permissible range (1). Since it is less than the lower limit of .4 to 1.6), the frequency N is set to the second value N2 (0.5).
For frequency N = 0.5 (times / r), the tentative vibration frequency f t = 35.9 (Hz) is calculated and set to the actual vibration frequency f = 35.7 (Hz).
Since tentative rotational speed S t = 4302 and (r / min) and the actual vibration frequency f = 35.7 (Hz), the frequency N t = 0.50 tentative is calculated tentative frequency N t = 0.50 (times / r) is within the permissible range (0.4 to 0.6).
従って、ワーク径Wd=3.7(mm)の状態では、周速V=50(m/min)が維持されるように、実際の回転数S=4302(r/min)、実際の振動周波数f=35.7(Hz)が設定され、実周速Vr=50(m/min)、実振動数Nr=0.50(回/r)として加工が行われる。
以後、振動数Nを第2の値N2として、ワーク径Wd=3.0(mm)まで同様の処理が行われる。
振動数N=1.5(回/r)が設定される実施例1と比較して、振動数Nに第1の値N1(1.5)と第2の値N2(0.5)を設定することにより、ワーク径Wd=3.7(mm)より小さいときにおいても、周速V=50(m/min)が維持される。
Therefore, in the state of the work diameter Wd = 3.7 (mm), the actual rotation speed S = 4302 (r / min) and the actual vibration frequency so that the peripheral speed V = 50 (m / min) is maintained. The processing is performed with f = 35.7 (Hz) set, the actual peripheral speed Vr = 50 (m / min), and the actual frequency Nr = 0.50 (times / r).
After that, the same process is performed up to the work diameter Wd = 3.0 (mm) with the frequency N as the second value N2.
Compared with Example 1 in which the frequency N = 1.5 (times / r) is set, the frequency N is set to the first value N1 (1.5) and the second value N2 (0.5). By setting, the peripheral speed V = 50 (m / min) is maintained even when the work diameter is smaller than Wd = 3.7 (mm).
このように、周速Vを一定に維持するため、予め定められた複数の振動数Nのいずれかに所定の範囲で維持されるように設定され、設定された振動数Nの値が所定の範囲内を超えた場合に小さな値の振動数Nを呼び出して設定する周速維持手段が備えられている。 In this way, in order to maintain the peripheral speed V constant, it is set to be maintained within a predetermined range at any of a plurality of predetermined frequencies N, and the value of the set frequency N is predetermined. A peripheral speed maintaining means for calling and setting a small value frequency N when the range is exceeded is provided.
これにより、ワーク径Wdに応じて周速Vが一定に維持される加工寸法の範囲を広げることができ、より安定した加工精度と挽き目で振動を伴う加工を行うことができる。 As a result, the range of machining dimensions in which the peripheral speed V is maintained constant can be expanded according to the work diameter Wd, and machining with vibration can be performed with more stable machining accuracy and grain.
振動数Nの大きい値を第1の値N1として設定する説明としたが、回転数の設定に際して第1の値N1と第2の値N2とを用いて各パラメータを求め、実周速Vrおよび実振動数Nrと指令値として設定された周速Vおよび振動数Nとの差が小さくなる方の値を振動数Nとして選択する制御としてもよい。
指令値として設定される振動数Nの数は、3つ以上としてもよい。
許容範囲Bは、振動数Nの複数の指令値ごとに異なる値に設定してもよい。
The explanation was given to set a large value of the frequency N as the first value N1 , but when setting the rotation speed, each parameter was obtained using the first value N1 and the second value N2, and the actual peripheral speed Vr and The control may be such that the value on which the difference between the actual frequency Nr and the peripheral speed V set as the command value and the frequency N becomes smaller is selected as the frequency N.
The number of frequencies N set as the command value may be three or more.
The permissible range B may be set to a different value for each of a plurality of command values of the frequency N.
<実施例3>
振動数Nを一定値とし、実振動数Nrが振動数Nとなるような実際の回転数Sとする実際の振動周波数fを設定する構成とすることもできる。
図11に示すように、STEP303〜305およびSTEP310はSTEP103〜105またはSTEP110のそれぞれ下二桁が共通する符号の処理と同じであるため説明を省略する。
<Example 3>
The frequency N by a constant value, the actual vibration speed Nr can be configured to set the actual vibration frequency f of the actual rotational speed S such that frequency N.
As shown in FIG. 11, STEP 303 to 305 and STEP 310 are the same as the processing of the code in which the last two digits of STEP 103 to 105 or
STEP305で実際の振動周波数fを設定した後、周速維持部183は、実際の振動数Nと実際の振動周波数fとから仮の回転数Stを算出する(STEP305−2)。
周速維持部183が算出した仮の回転数Stが最高回転数Smax以下であるかを判定し(STEP306)、判定がYESである場合は、STEP309に移行し、仮の回転数Stを回転数Sとして制御部181に設定する。
判定がNOである場合、STEP310に移行する。
After setting the actual vibration frequency f in STEP 305, the peripheral speed maintaining unit 183 calculates the rotational speed S t tentative from the actual vibration frequency f and the actual frequency N (STEP305-2).
Rotational speed S t tentative peripheral speed maintaining unit 183 is calculated to determine whether it is below the maximum rotational speed Smax (STEP 306), if the determination is YES, the process proceeds to STEP 309, the rotation speed St provisional set in the
If the determination is NO, the process proceeds to STEP310.
例えば、実施例1と同じ振動周波数群を有する工作機械に対して、ワークWを、図6に示されるような複数段を有する形状に加工する場合に、周速V=50(m/min)、最高回転数Smax=7000(r/min)、振動数N=1.5(回/r)と設定する。 For example, for a machine tool having the same vibration frequency group as in Example 1, the workpiece W, when processed into a shape having a plurality of stages as shown in FIG. 6, the circumferential speed V = 50 (m / min ), The maximum rotation speed Smax = 7000 (r / min), and the frequency N = 1.5 (times / r).
所定のワーク径Wdに対して、設定される周速Vに基づいて定まる仮の振動周波数ft、仮の回転数Stは、ワーク径Wd=9.0(mm)で、仮の回転数St=1769(r/min)、仮の振動周波数ft=44.2(Hz)と算出されるため、実際の振動周波数fは算出された仮の振動周波数ftに最も近い45.5(Hz)に設定される。 For a predetermined work diameter Wd, the temporary vibration frequency ft and the temporary rotation speed St determined based on the set peripheral speed V are the work diameter Wd = 9.0 (mm) and the temporary rotation speed. S t = 1769 (r / min ), since the provisional vibration frequency f t = 44.2 and (Hz) is calculated, the actual vibration frequency f closest to the vibration frequency f t of the calculated provisional 45.5 Set to (Hz).
図12に示されるように、実際の振動周波数f=45.5(Hz)において振動数N=1.5(回/r)となる仮の回転数St=1820(r/min)が算出される。仮の回転数St=1820(r/min)は最高回転数Smax=7000(r/min)以下であるため、仮の回転数St=1820(r/min)を実際の回転数Sとして制御部181に設定し、振動数N=1.5(回/r)が実振動数Nrとして維持され、実周速Vr=51.45(m/min)として加工が行われる。
以後、ワーク径Wd=3.0(mm)まで同様の処理が行われる。
As shown in FIG. 12, a temporary rotation speed St = 1820 (r / min) at which the frequency N = 1.5 (times / r) at the actual vibration frequency f = 45.5 (Hz) is calculated. Will be done. Since the temporary rotation speed St = 1820 (r / min) is equal to or less than the maximum rotation speed Smax = 7000 (r / min), the provisional rotation speed St = 1820 (r / min) is set as the actual rotation speed S. It is set in the
After that, the same process is performed up to the work diameter Wd = 3.0 (mm).
このように、周速Vを所定速度範囲に維持するため、実振動数Nrが振動数Nとなるような実際の回転数Sを周速維持手段が設定できるように、振動周波数群の中から実際の振動周波数fを算出して周速維持手段に設定する振動周波数設定手段が備えられている。
そして、ワーク径Wdに応じて周速Vが所定速度範囲内に維持されているため、より安定した加工精度と挽き目で振動を伴う加工を行うことができる。
Thus, to maintain the peripheral speed V in a predetermined speed range, the actual vibration speed Nr as the actual rotational speed S such that frequency N can be set peripheral speed maintaining means, in the vibration frequency group A vibration frequency setting means for calculating the actual vibration frequency f from the above and setting it as the peripheral speed maintaining means is provided.
Since the peripheral speed V is maintained within a predetermined speed range according to the work diameter Wd, it is possible to perform machining with vibration with more stable machining accuracy and grain.
<実施例4>
実施例3に示されるように、振動数Nを一定値とし、実振動数Nrが振動数Nとなるような実際の回転数Sとなる実際の振動周波数fを設定する際、実周速Vrを設定された周速Vを下限として周速V以上の範囲で動作させる構成または実周速Vrを設定された周速Vを上限として周速V以下で動作させる構成とすることもできる。
図13に示す、STEP403、304およびSTEP405−2、406、409、410の工程は、STEP103、104またはSTEP305−2、306、309、310のそれぞれ下二桁が共通する符号の処理と同じであるため説明を省略する。
<Example 4>
As shown in the third embodiment, when the frequency N is set to a constant value and the actual frequency f is set to be the actual rotation speed S such that the actual frequency Nr is the frequency N, the actual peripheral speed Vr is set. may be configured to operate in the following peripheral velocity V of the set set configuration or actual peripheral speed Vr is operated in a range of more than the circumferential speed V as the lower limit of the peripheral speed V was peripheral speed V as upper limit.
The steps of STEP 403, 304 and STEP 405-2, 406, 409, 410 shown in FIG. 13 are the same as the processing of codes having the same last two digits of STEP 103, 104 or STEP 305-2, 306, 309, 310, respectively. Therefore, the description is omitted.
周速Vは、次式によって定まる。
V=(f×60×π×Wd)÷N
振動周波数設定部184は、STEP404で算出された仮の振動周波数ft以上の値で最も近い値を振動周波数群の中から選択し、その値を実際の振動周波数fに設定する。
これより、実周速Vrは、設定された周速V以上となる。
なお、振動周波数設定部184を、STEP404で算出された仮の振動周波数ft以下の値で最も近い値を振動周波数群の中から選択し、その値を実際の振動周波数fに設定するように構成することにより、実周速Vrを設定された周速V以下にすることができる。
The peripheral speed V is determined by the following equation.
V = (f × 60 × π × Wd) ÷ N
Vibration frequency setting unit 184 selects the closest value at the vibration frequency f t or more temporary value calculated in
From this, the actual peripheral speed Vr becomes equal to or higher than the set peripheral speed V.
Incidentally, the oscillation frequency setting unit 184, the nearest value selected from among the oscillation frequency group at the vibration frequency f t following temporary value calculated in
例えば、実施例1と同じ振動周波数群を有する工作機械に対して、ワークWを、図6に示されるような複数段を有する形状に加工する場合に、周速V=50(m/min)以上、最高回転数Smax=7000(r/min)、振動数N=1.5(回/r)と設定する。 For example, for a machine tool having the same vibration frequency group as in Example 1, the workpiece W, when processed into a shape having a plurality of stages as shown in FIG. 6, the circumferential speed V = 50 (m / min ) Above, the maximum rotation speed Smax = 7000 (r / min) and the frequency N = 1.5 (times / r) are set.
所定のワーク径Wdに対して、実周速Vrが50(m/min)以上となる実際の振動周波数f、実際の回転数S、および実周速Vrが図14の「周速V≧50」欄に示され、実周速が50(m/min)以下となる実際の振動周波数f、実際の回転数S、および実周速Vrが図14の「周速V≦50」欄に示される。
この場合、ワーク径Wd=9.0(mm)で、回転数S=1768(r/min)、仮の振動周波数ft=44.2(Hz)と算出され、実際の振動周波数fは算出された仮の振動周波数ft=44.2(Hz)以上で最も近い45.5(Hz)に設定される。
For a given workpiece diameter Wd, "circumferential speed V ≧ 50 real peripheral speed Vr is 50 (m / min) or more and becomes the actual vibration frequency f, the real rotational speed S, and the actual peripheral speed Vr is 14 The actual vibration frequency f, the actual rotation speed S, and the actual peripheral speed Vr at which the actual peripheral speed is 50 (m / min) or less are shown in the “peripheral speed V ≦ 50” column of FIG. Is done.
In this case, the work diameter Wd = 9.0 (mm), the rotational speed S = 1 768 (r / min ), is calculated and the vibration of the temporary frequency f t = 44.2 (Hz), the actual oscillation frequency f It is set to the vibration of the calculated provisional frequency f t = 44.2 45.5 nearest (Hz) or higher (Hz).
実際の振動周波数f=45.5(Hz)において、振動数N=1.5(回/r)となる仮の回転数St=1820(r/min)が算出される。
仮の回転数St=1820(r/min)は、最高回転数Smax=7000(r/min)以下であるため、仮の回転数St=1820(r/min)を回転数Sとして制御部181に設定され、振動数N=1.5(回/r)が維持され、設定された周速V以上の実周速Vr=51.45(m/min)で加工が行われる。
以後、ワーク径Wd=3.0(mm)まで同様の処理が行われる。
At the actual vibration frequency f = 45.5 (Hz), a temporary rotation speed St = 1820 (r / min) at which the frequency N = 1.5 (times / r) is calculated.
Since the temporary rotation speed St = 1820 (r / min) is equal to or less than the maximum rotation speed Smax = 7000 (r / min), the provisional rotation speed St = 1820 (r / min) is controlled as the rotation speed S. It is set in the
After that, the same process is performed up to the work diameter Wd = 3.0 (mm).
周速の条件が周速V=50(m/min)以下である場合は、実際の振動周波数f=41.7(Hz)に設定され、仮の回転数St=1668(r/min)を回転数Sとして制御部181に設定され、振動数N=1.5(回/r)が維持され、設定された周速V以下の実周速Vr=47.15(m/min)で加工が行われる。
When the peripheral speed condition is peripheral speed V = 50 (m / min) or less, the actual vibration frequency f = 41.7 (Hz) is set, and the temporary rotation speed St = 1668 (r / min). Is set in the
実振動数Nrを所定の振動数Nとし、周速Vを設定値以上または以下の条件とする場合であっても、振動周波数設定部184による実際の振動周波数fの設定によって、周速Vが所定範囲に維持され、実振動数Nrが所定範囲の誤差を許容して維持される実際の回転数Sを設定することができる。
実周速Vrを、周速Vを下限として周速V以上とすることによって、ワークWの加工時間を短縮することができる。
また、実周速Vrを、周速Vを上限として周速V以下とすることによって、切削工具130の摩耗を抑制することができる場合もあり得る。
Even when the actual frequency Nr is set to a predetermined frequency N and the peripheral speed V is set to a condition equal to or less than a set value, the peripheral speed V can be set by setting the actual vibration frequency f by the vibration frequency setting unit 184. It is possible to set the actual rotation speed S which is maintained in a predetermined range and the actual frequency Nr is maintained by allowing an error in the predetermined range.
By setting the actual peripheral speed Vr to be equal to or higher than the peripheral speed V with the peripheral speed V as the lower limit, the machining time of the work W can be shortened.
Further, by setting the actual peripheral speed Vr to the peripheral speed V or less with the peripheral speed V as the upper limit, it may be possible to suppress the wear of the
なお、本実施例3、4の制御では、振動周波数fに設定できる値が、振動周波数群によって制限されているため、振動周波数fが振動周波数群の最大値に設定された場合は、ワーク径Wdが小さくなるに連れて周速Vが低下し、周速Vの維持が困難な場合が発生し得る。 In the case the control of the third and fourth embodiments, the possible values for the vibration frequency f, because it is limited by the vibration frequency group, oscillation frequency f is set to the maximum value of the vibration frequency group, As the work diameter Wd becomes smaller, the peripheral speed V decreases, and it may be difficult to maintain the peripheral speed V.
100 ・・・ 工作機械
110 ・・・ 主軸(回転手段)
110A・・・ 主軸台
120 ・・・ チャック(ワーク保持手段)
130 ・・・ 切削工具
130A・・・ 切削工具台
150 ・・・ X軸方向送り機構(送り手段、振動手段)
151 ・・・ ベース
152 ・・・ X軸方向ガイドレール
153 ・・・ X軸方向送りテーブル
154 ・・・ X軸方向ガイド
155 ・・・ リニアサーボモータ
155a・・・ 可動子
155b・・・ 固定子
160 ・・・ Z軸方向送り機構(送り手段、振動手段)
161 ・・・ ベース
162 ・・・ Z軸方向ガイドレール
163 ・・・ Z軸方向送りテーブル
164 ・・・ Z軸方向ガイド
165 ・・・ リニアサーボモータ
165a・・・ 可動子
165b・・・ 固定子
180 ・・・ 制御装置
181 ・・・ 制御部(切削制御手段)
182 ・・・ 数値設定部(再設定手段)
183 ・・・ 周速維持部(周速維持手段)
184 ・・・ 振動周波数設定部(振動周波数設定手段)
f ・・・ 実際の振動周波数
N ・・・ 振動数
Nr ・・・ 実振動数(実際の振動数)
S ・・・ 実際の回転数
W ・・・ ワーク
Wd ・・・ ワーク径
100 ・ ・ ・
110A ・ ・ ・
130 ・ ・ ・
151 ・ ・ ・
161 ・ ・ ・
182 ・ ・ ・ Numerical value setting unit (resetting means)
183 ・ ・ ・ Peripheral speed maintenance unit (peripheral speed maintenance means)
184 ・ ・ ・ Vibration frequency setting unit (vibration frequency setting means)
f ・ ・ ・Actual vibration frequency N ・ ・ ・ Frequency Nr ・ ・ ・ Actual frequency (actual frequency)
S ・ ・ ・Actual rotation speed W ・ ・ ・ Work Wd ・ ・ ・ Work diameter
Claims (8)
前記周速維持手段が、前記ワークのワーク径および前記周速に基づき、あるいは、前記振動周波数と前記振動数に基づき、前記回転数を設定し、
前記振動周波数設定手段が、前記周速維持手段の設定した回転数と所定の振動数に基づき仮の振動周波数を算出すると共に該仮の振動周波数を元に指令可能な周期に基づく実際の振動周波数を設定し、
前記周速維持手段および前記周波数設定手段は、互いに連係して、前記周速を前記ワーク径に因らずに一定としたまま、前記実際の振動周波数に設定すると共に実際の振動数が前記所定の振動数および許容範囲から定められる所定範囲の範囲内に収まる回転数を設定する、工作機械の制御装置。 A cutting tool for cutting a work, a rotating means for relatively rotating the cutting tool and the work, a vibrating means for relatively reciprocating the cutting tool and the work, and the work by the cutting tool. comprising of a peripheral speed maintaining means for setting the rotational speed of said rotating means as circumferential speed during cutting is maintained, and a vibration frequency setting means for setting the vibration frequency of the reciprocating vibration, the vibration frequency It is a control device of a machine tool that performs vibration cutting of the work with vibration of the frequency per one rotation of the relative rotation corresponding to the relative rotation.
The peripheral speed maintaining means sets the rotation speed based on the work diameter and the peripheral speed of the work, or based on the vibration frequency and the frequency.
The vibration frequency setting means calculates a temporary vibration frequency based on the rotation speed set by the peripheral speed maintaining means and a predetermined frequency, and the actual vibration frequency based on a period that can be commanded based on the temporary vibration frequency. Set and
The peripheral speed maintaining means and the frequency setting means cooperate with each other to set the peripheral speed to the actual vibration frequency and set the actual frequency to the predetermined value while keeping the peripheral speed constant regardless of the work diameter. A machine tool control device that sets the number of revolutions within a predetermined range defined by the frequency and allowable range of the machine tool.
前記周速維持手段は、予め定められた最高回転数を超えずに前記実際の振動数を前記所定範囲の範囲内に収める前記実際の回転数を設定する、請求項1に記載の工作機械の制御装置。 When the peripheral speed maintaining means and the frequency setting means cooperate with each other to set the actual vibration frequency and the rotation speed that keeps the actual frequency within the predetermined range.
The peripheral speed maintaining means sets the actual rotational speed accommodate the actual frequency prior Symbol without exceeding the maximum speed predetermined for the range of the predetermined range, the machine tool according to claim 1 Control device.
前記周速維持手段および前記振動周波数設定手段は、前記実際の振動周波数に設定すると共に前記実際の振動数の所定範囲を予め定められた複数の振動数の値のいずれかと前記許容範囲とから複数定めて前記実際の振動数が前記複数の所定範囲のいずれかの所定範囲の範囲内に収まる前記実際の回転数を設定する、請求項1または2に記載の工作機械の制御装置。 When the peripheral speed maintaining means and the frequency setting means cooperate with each other to set the actual vibration frequency and the rotation speed that keeps the actual frequency within the predetermined range.
The peripheral speed maintaining means and the vibration frequency setting means set the actual vibration frequency and set a predetermined range of the actual frequency from any one of a plurality of predetermined frequency values and the allowable range. determined actual frequency said said set the actual rotational speed falls within the scope of any of the predetermined range of said plurality of predetermined ranges, machine tool control apparatus according to請Motomeko 1 or 2.
前記周速維持手段が、前記ワークのワーク径および所定の周速に基づき、あるいは、前記振動周波数と前記振動数に基づき、前記回転数を設定し、
前記振動周波数設定手段が、前記周速維持手段の設定した回転数と所定の振動数に基づき仮の振動周波数を算出すると共に該仮の振動周波数を元に指令可能な周期に基づく実際の振動周波数を設定し、
前記周速維持手段および前記周波数設定手段は、互いに連係して、実際の前記振動数を前記ワーク径に因らずに一定としたまま、前記実際の振動周波数に設定すると共に実際の周速が所定速度範囲の範囲内に収まる実際の回転数を設定する、工作機械の制御装置。 A cutting tool for cutting a work, a rotating means for relatively rotating the cutting tool and the work, a vibrating means for relatively reciprocating the cutting tool and the work, and the work by the cutting tool. comprising of a peripheral speed maintaining means for setting the rotational speed of said rotating means as circumferential speed during cutting is maintained, and a vibration frequency setting means for setting the vibration frequency of the reciprocating vibration, the vibration frequency It is a control device of a machine tool that performs vibration cutting of the work with vibration of the frequency per one rotation of the relative rotation corresponding to the relative rotation.
The peripheral speed maintaining means sets the rotation speed based on the work diameter of the work and a predetermined peripheral speed, or based on the vibration frequency and the frequency.
The vibration frequency setting means calculates a temporary vibration frequency based on the rotation speed set by the peripheral speed maintaining means and a predetermined frequency, and the actual vibration frequency based on a period that can be commanded based on the temporary vibration frequency. Set and
The peripheral speed maintaining means and the frequency setting means cooperate with each other to set the actual vibration frequency and the actual peripheral speed while keeping the actual frequency constant regardless of the work diameter. A machine tool control device that sets the actual number of revolutions within a predetermined speed range.
前記振動数は、前記周速が予め定められた値を上限または下限として維持されるように前記回転数を設定する、請求項4に記載の工作機械の制御装置。 When the peripheral speed maintaining means and the frequency setting means cooperate with each other to set the actual vibration frequency and the actual rotation speed that keeps the actual peripheral speed within the predetermined range.
The frequency, the peripheral speed is set to the rotational speed so as to maintain a predetermined value as the upper limit or lower limit, the machine tool control apparatus according to claim 4.
前記周速維持手段は、予め定められた最高回転数を超えずに前記実際の振動数を前記所定範囲の範囲内に収める前記実際の回転数を設定する、請求項4または5に記載の工作機械の制御装置。 When the peripheral speed maintaining means and the frequency setting means cooperate with each other to set the actual vibration frequency and the actual rotation speed that keeps the actual peripheral speed within the predetermined range.
The peripheral speed maintaining means sets the actual rotational speed kept within the range of the predetermined range before Symbol actual frequency without exceeding the maximum speed to a predetermined, according to claim 4 or 5 Machine tool control device.
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