WO2011058645A1 - 工作機械の制御方法および制御装置 - Google Patents

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千秋 安田
隆一 梅原
淳司 井上
信男 清水
松下　裕一
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a machine tool control method and a control device for preventing chatter vibration during workpiece machining in a machine tool that performs cutting and the like.
  • chatter vibration occurs due to the resonance of the vibration of the machining tool when it is in operation with respect to the natural vibration of the workpiece.
  • chatter vibration occurs, problems such as deterioration of the machined surface roughness of the workpiece and chipping of the cutting edge of the machining tool due to vibration occur.
  • Measures against this chatter vibration include a method disclosed in Patent Document 1, for example.
  • workpiece vibration data is acquired in the current process, and using this vibration data, the presence or absence of chatter vibration in the next process with higher finishing accuracy is predicted, and the predicted result of occurrence of chatter vibration.
  • the machining data for machining the workpiece in the next process is corrected.
  • chatter vibration occurs in each process, the chatter vibration of the work in the process is prevented based on the vibration data of the work acquired in the process. Specifically, the chatter vibration of the workpiece is prevented by increasing the feed amount of the machining tool, decreasing the cutting speed (rotation speed) of the machining tool to the workpiece, or reducing the cutting amount of the machining tool to the workpiece. .
  • the presence or absence of chatter vibration in the next process is predicted from the vibration data of the work in the current process, and the machining data for machining the work in the next process is corrected based on the prediction result.
  • chatter vibration may not be prevented. This is because the natural vibration of the workpiece changes with the change in mass and rigidity of the workpiece during cutting. For this reason, during machining of the workpiece, the natural vibration of the machining tool resonates with the natural vibration of the workpiece, and chatter vibration occurs.
  • the operating conditions of the processing tool such as the feed amount, rotation speed, and cutting amount of the processing tool are changed.
  • the present invention has been made in view of the above, and it is an object of the present invention to provide a machine tool control method and a control apparatus capable of improving the machining surface roughness of a workpiece and reducing the machining cost. .
  • a step of setting a natural vibration of a workpiece before and after machining, and a setting of a vibration component during machining of the machining tool A step of determining an operation condition of the machining tool in a region before and after the machining of the natural vibration of the workpiece, outside the range in which the vibration component of the machining tool resonates; and the determined operation condition of the machining tool
  • a step of performing machining of the workpiece based on the above.
  • the machine tool operating conditions are such that the natural vibration of the workpiece and the vibration component of the machining tool do not resonate. Since the workpiece is processed, chatter vibration can be prevented. As a result, since the operating condition of the machining tool is not changed during machining of the workpiece in order to suppress chatter vibration, the machining surface roughness of the workpiece is improved and machining time is not increased, so that machining cost is reduced.
  • the operating condition of the processing tool is a rotation speed of the processing tool with a constant feed amount and cutting amount of the processing tool.
  • the natural vibration of the workpiece and the vibration component during machining of the machining tool are set on a Campbell diagram.
  • a setting unit for setting the natural vibration of the workpiece before and after machining, and setting a vibration component during machining of the machining tool A determination unit that determines an operating condition of the machining tool in a region between the natural vibration of the workpiece before and after machining other than a range in which a vibration component of the machining tool resonates; and the determined machining tool
  • a control unit that executes machining of the workpiece based on the operating conditions.
  • this machine tool control device can operate in the operating conditions of the machining tool in which the natural vibration of the workpiece and the vibration component of the machining tool do not resonate. Since the workpiece is processed, chatter vibration can be prevented. As a result, since the operating condition of the machining tool is not changed during machining of the workpiece in order to suppress chatter vibration, the machining surface roughness of the workpiece is improved and machining time is not increased, so that machining cost is reduced.
  • the occurrence of chatter vibration is prevented, and the operating condition of the machining tool is changed during machining of the workpiece, thereby improving the machining surface roughness of the workpiece and increasing the machining time. Can reduce the processing cost.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a machine tool and a control device thereof according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a Campbell diagram for determining the operating conditions of the machining tool.
  • FIG. 3 is a flowchart of the operation (control method) in the machine tool control device shown in FIG.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a machine tool and a control device thereof according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a Campbell diagram for determining an operating condition of a machining tool
  • FIG. 3 is a machine tool illustrated in FIG. It is a flowchart of the operation
  • a workpiece processing apparatus 1 as a machine tool includes a processing unit 2 and a control device 4.
  • the bed 21 is provided in the lower part of the processing part 2.
  • a column-shaped column 22 is erected on the bed 21.
  • a saddle 25 is supported on the front surface of the column 22 through guides 23 and 24 extending in the X-axis direction (left-right direction) so as to be reciprocally movable.
  • a spindle head 27 is supported on the front surface of the saddle 25 through a guide 26 extending in the Z-axis direction (vertical direction) so as to be movable up and down.
  • a machining head 28 is supported on the lower surface of the spindle head 27 so as to be rotatable about the rotation axis P.
  • a machining tool T is held on the machining head 28.
  • the processing head 28 is provided with a damper 28a that absorbs contact pressure when the processing tool T comes into contact with the workpiece W.
  • a table 30 is supported on the bed 21 so as to be slidable through a guide 29 extending in the Y-axis direction (front-rear direction).
  • the table 30 is provided with a work holding unit 31 that holds the work W.
  • the work W shown in FIG. 1 exemplifies a turbine blade used for a gas turbine or the like.
  • the processing unit 2 is configured to be able to move the processing tool T in the X-axis direction (left-right direction) and the Z-axis direction (vertical direction), and to be configured to be able to move the workpiece W in the Y-axis direction (front-rear direction). ing.
  • the movement in the X-axis direction, the Z-axis direction, and the Y-axis direction is driven by a moving mechanism driving unit 46 described later.
  • the processing unit 2 is configured to be able to rotate the processing tool T around the rotation axis P.
  • the rotation of the machining tool T is driven by a machining tool rotation drive unit 47 described later.
  • the workpiece machining apparatus 1 moves the machining tool T in the X and Z axis directions while rotating the machining tool T about the rotation axis P, and moves the workpiece W in the Y axis direction, thereby moving the machining tool T in the Y axis direction.
  • the workpiece W is brought into contact with the workpiece W to be cut.
  • the control device 4 is composed of a microcomputer or the like, and controls the operation of the processing unit 2.
  • the control device 4 has a control unit 41.
  • a storage unit 42, an input unit 43, a setting unit 44, a determination unit 45, a moving mechanism driving unit 46, and a processing tool rotation driving unit 47 are connected to the control unit 41.
  • various items for determining the operating condition of the processing unit 2 in the determination unit 45 described later are input.
  • Various items input to the input unit 43 include a natural vibration of the workpiece W and a vibration component when the processing tool T is processed. There are natural vibrations of the workpiece W before and after machining.
  • the natural vibration of the workpiece W before and after the machining can be obtained by a finite element method analysis or an experimental mode analysis based on the design data of the workpiece W.
  • the vibration component of the machining tool T includes a frequency component calculated by the product (NZ) of the number of rotations [N] of the machining tool T and the number of cutting edges [Z] of the machining tool T, and harmonics of the frequency component. It is an ingredient.
  • the items input to the input unit 43 include those stored in the storage unit 42 in advance, or external input means (not shown) connected to the input unit 43 from the outside of the control device 4. There is something to be entered in.
  • the natural vibration of the workpiece W has a torsion mode and a bending mode.
  • the torsion mode is a mode in which a load is applied in the torsional direction when, for example, the center part in the longitudinal direction is machined when the workpiece W is plate-like like the turbine blade illustrated in FIG.
  • the bending mode is a mode in which a load is applied in the bending direction when the longitudinal end portion of the workpiece W illustrated in FIG. 1 is processed.
  • the torsion mode and the bending mode the torsion mode has a larger natural vibration, and the difference between the natural vibration before and after the processing is larger, so that chatter vibration is likely to occur. Therefore, in this embodiment, description will be made by applying the natural vibration in the processing in the torsion mode.
  • the setting unit 44 sets the natural vibration of the workpiece W and the vibration component during processing of the processing tool T input to the input unit 43 on the Campbell diagram shown in FIG.
  • the determination unit 45 determines the operating conditions of the machining tool T outside the range in which the vibration component of the machining tool T resonates in the region between before and after the machining of the natural vibration of the workpiece W. Judgment.
  • the operating condition of the machining tool T is the rotational speed of the machining tool T with the feed amount and the cutting amount of the machining tool T being constant. Since the rotation speed of the processing tool T is used to determine the vibration component of the processing tool T, it is more preferable as an operating condition.
  • control part 41 is based on the operating condition of the processing tool T determined mainly by the determination part 45 according to the program and data previously stored in the memory
  • the natural vibration of the workpiece W before and after machining is input at the input unit 43 (step S1).
  • the setting unit 44 an area between before and after the natural vibration of the workpiece W is set on the Campbell diagram (step S2).
  • the vertical axis represents the frequency [Hz] and the horizontal axis represents the rotational speed [rpm].
  • the setting unit 44 sets an area (shaded portion) between before and after the processing of the natural vibration of the workpiece W on this Campbell diagram.
  • the vibration component at the time of machining of the machining tool T is input at the input unit 43 (step S3).
  • a vibration component at the time of processing of the processing tool T is set on the Campbell diagram (step S4).
  • the vibration component at the time of processing of the processing tool T As the vibration component at the time of processing of the processing tool T, the rotation number [N] of the processing tool T and the number of cutting edges [Z] of the processing tool T are obtained.
  • the frequency component calculated by the product (NZ) and the harmonic components (2NZ, 3NZ, 4NZ...) Of the frequency component are set on the Campbell diagram.
  • step S5 rotation of the machining tool T outside the range where the vibration component of the machining tool T resonates in the region between before and after the machining of the natural vibration of the workpiece W according to the Campbell diagram.
  • the number is determined (step S5). Thereby, as shown in FIG. 2, the range of the rotation speed in which chatter vibration does not occur is obtained.
  • control unit 41 controls the machining tool rotation driving unit 47 and the moving mechanism driving unit 46 based on the rotation speed (operating condition) of the machining tool T, and executes the machining of the workpiece W. (Step S6), this control is terminated.
  • steps S1 and S2 and steps S3 and S4 may be reversed. That is, the vibration component at the time of machining of the machining tool T is first input (step S3), the vibration component at the time of machining of the machining tool T is set on the Campbell diagram (step S4), and then the machining is performed.
  • the natural vibrations of the workpiece W before and after machining may be input (step S1), and the region between before and after machining of the natural vibration of the workpiece W may be set on the Campbell diagram (step S2). .
  • the region of the natural vibration of the workpiece W before and after the processing is outside the range where the vibration component of the processing tool T resonates.
  • the rotational speed (operating condition) of the machining tool T is determined, and the workpiece W is processed based on the determined rotational speed of the machining tool T. For this reason, even if the mass or rigidity of the workpiece W changes during the machining of the workpiece W, the natural vibration of the workpiece W and the vibration component of the machining tool T do not resonate in the change region. Since the workpiece W is machined at the number of rotations, chatter vibration can be prevented. As a result, since the operating conditions of the machining tool T are not changed during machining of the workpiece W in order to suppress chatter vibration, the machining surface roughness of the workpiece can be improved and machining time can be reduced without increasing machining time. it can.
  • the machine tool control method and control apparatus according to the present invention are suitable for improving the machining surface roughness of a workpiece and reducing the machining cost.
  • Workpiece processing device (machine tool) 2 Processing unit 21 Bed 22 Column 23, 24 Guide 25 Saddle 26 Guide 27 Spindle head 28a Damper 28 Processing head 29 Guide 30 Table 31 Work holding unit 4 Controller 41 Control unit 42 Storage unit 43 Input unit 44 Setting unit 45 Determination unit 46 Movement mechanism drive unit 47 Machining tool rotation drive unit P Rotating shaft T Machining tool W Workpiece

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Abstract

　まず、加工前と加工後のワークの固有振動を入力する（ステップＳ１）。次に、ワークの固有振動の加工前と加工後との間での領域をキャンベル線図上に設定する（ステップＳ２）。また、加工ツールの加工時の振動成分を入力する（ステップＳ３）。次に、加工ツールの加工時の振動成分をキャンベル線図上に設定する（ステップＳ４）。次に、キャンベル線図により、ワークの固有振動の加工前と加工後との間での領域について、加工ツールの振動成分が共振する範囲以外での加工ツールの回転数（稼働条件）を判定する（ステップＳ５）。最後に、加工ツールの回転数（稼働条件）に基づいて、ワークの加工を実行する（ステップＳ６）。このため、ワークの加工面粗度を向上し、かつ加工コストを低減できる。

Description

工作機械の制御方法および制御装置
　本発明は、切削加工などを行う工作機械において、ワーク加工時のびびり振動を防止する工作機械の制御方法および制御装置に関するものである。
　例えば、切削加工では、ワークの固有振動に対して加工ツールの稼働時の振動が共振することによりびびり振動が発生する。びびり振動が発生すると、ワークの加工面粗度の悪化や、振動による加工ツールの切刃の欠損といった問題が発生する。
　このびびり振動の対策として、例えば特許文献１に示される方法がある。この方法では、現工程においてワークの振動データを取得し、この振動データを用いて、より仕上げ精度の高い次工程におけるびびり振動の発生有無を予測し、この予測されたびびり振動の発生有無の結果に基づいて次工程におけるワークを加工する加工データを修正する。そして、各工程でびびり振動が生じた場合には、その工程で取得したワークの振動データに基づいて該工程におけるワークのびびり振動を防止する。具体的には、加工ツールの送り量を増加させる、加工ツールのワークに対する切削速度（回転数）を減少させる、あるいは加工ツールのワークに対する切り込み量を減少させることにより、ワークのびびり振動を防止する。
特開２００６－１５０５０４号公報
　上記特許文献１に示す方法においては、現工程におけるワークの振動データから、次工程におけるびびり振動の発生有無を予測し、この予測結果に基づいて次工程におけるワークを加工する加工データを修正しているが、びびり振動の発生を防止できない場合がある。これは、切削加工中にワークの質量変化および剛性変化に伴い、ワークの固有振動が変化することによる。このため、ワークの加工中に、ワークの固有振動に対して加工ツールの固有振動が共振してびびり振動が発生する。特許文献１に示す方法では、このびびり振動を防ぐため、加工ツールの送り量や回転数や切り込み量など加工ツールの稼働条件を変更している。
　しかしながら、ワークの加工中に、加工ツールの稼働条件を変更すると、変更の前後でのワークの加工面粗度が変化して加工面粗度の悪化を招くと共に、加工時間が増加して加工コストが嵩むことになる。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ワークの加工面粗度を向上し、かつ加工コストを低減することのできる工作機械の制御方法および制御装置を提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するために、本発明の工作機械の制御方法では、加工前と加工後でのワークの固有振動を設定し、かつ加工ツールの加工時の振動成分を設定する工程と、前記ワークの固有振動の加工前と加工後と間での領域について、前記加工ツールの振動成分が共振する範囲以外での前記加工ツールの稼働条件を判定する工程と、判定した前記加工ツールの稼働条件に基づいて前記ワークの加工を実行する工程と、を含むことを特徴とする。
　この工作機械の制御方法は、ワークの加工中にワークの質量や剛性が変化しても、この変化の領域について、ワークの固有振動と加工ツールの振動成分とが共振しない加工ツールの稼働条件でワークの加工を行うことから、びびり振動の発生を防止できる。この結果、びびり振動を抑えるためワークの加工中に加工ツールの稼働条件を変更することがないので、ワークの加工面粗度が向上し、かつ加工時間の増加が無いため加工コストが低減する。
　また、本発明の工作機械の制御方法では、前記加工ツールの稼働条件は、前記加工ツールの送り量および切り込み量を一定とした前記加工ツールの回転数であることが好ましい。
　また、本発明の工作機械の制御方法では、前記ワークの固有振動、および前記加工ツールの加工時の振動成分を、キャンベル線図上に設定することが好ましい。
　上記の目的を達成するために、本発明の工作機械の制御装置では、加工前と加工後でのワークの固有振動を設定し、かつ加工ツールの加工時の振動成分を設定する設定部と、前記ワークの固有振動の加工前と加工後との間での領域について、前記加工ツールの振動成分が共振する範囲以外での前記加工ツールの稼働条件を判定する判定部と、判定した前記加工ツールの稼働条件に基づいて前記ワークの加工を実行する制御部と、を備えたことを特徴とする。
　この工作機械の制御装置は、ワークの加工中にワークの質量や剛性が変化しても、この変化の領域について、ワークの固有振動と加工ツールの振動成分とが共振しない加工ツールの稼働条件でワークの加工を行うことから、びびり振動の発生を防止できる。この結果、びびり振動を抑えるためワークの加工中に加工ツールの稼働条件を変更することがないので、ワークの加工面粗度が向上し、かつ加工時間の増加が無いため加工コストが低減する。
　本発明によれば、びびり振動の発生を防止して、ワークの加工中に加工ツールの稼働条件を変更する事態を防いだことにより、ワークの加工面粗度を向上でき、かつ加工時間の増加を無くして加工コストを低減できる。
図１は、本発明の実施例に係る工作機械およびその制御装置を示す概略構成図である。 図２は、加工ツールの稼働条件を判定するためのキャンベル線図である。 図３は、図１に示す工作機械の制御装置における動作（制御方法）のフローチャートである。
　以下に添付図面を参照して、本発明における工作機械の制御方法および制御装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
　図１は、本発明の実施例に係る工作機械およびその制御装置を示す概略構成図、図２は、加工ツールの稼働条件を判定するためのキャンベル線図、図３は、図１に示す工作機械の制御装置における動作（制御方法）のフローチャートである。
　図１に示すように、工作機械としてのワーク加工装置１は、加工部２と、制御装置４とを備えている。
　加工部２の下部にはベッド２１が設けられている。ベッド２１上には門型をなすコラム２２が立設されている。コラム２２の前面には、Ｘ軸方向（左右方向）に延在するガイド２３，２４を介してサドル２５が往復移動可能に支持されている。また、サドル２５の前面には、Ｚ軸方向（鉛直方向）に延在するガイド２６を介して主軸頭２７が昇降可能に支持されている。主軸頭２７の下面には、加工ヘッド２８が回転軸Ｐ回りに回転可能に支持されている。この加工ヘッド２８には、加工ツールＴが保持される。なお、加工ヘッド２８には、加工ツールＴがワークＷに接触した際の接触圧を吸収するダンパ２８ａが設けられている。また、ベッド２１上には、Ｙ軸方向（前後方向）に延在するガイド２９を介してテーブル３０がスライド移動可能に支持されている。このテーブル３０には、ワークＷを保持するワーク保持部３１が設けられている。なお、図１で示すワークＷは、ガスタービンなどに用いられるタービン翼を例示している。
　すなわち、加工部２は、加工ツールＴをＸ軸方向（左右方向）およびＺ軸方向（鉛直方向）に移動可能に構成され、かつワークＷをＹ軸方向（前後方向）に移動可能に構成されている。このＸ軸方向、Ｚ軸方向およびＹ軸方向の移動は、後述の移動機構駆動部４６によって駆動される。さらに、加工部２は、加工ツールＴを回転軸Ｐ回りに回転可能に構成されている。この加工ツールＴの回転は、後述の加工ツール回転駆動部４７によって駆動される。
　このワーク加工装置１は、加工ツールＴを回転軸Ｐ回りに回転させつつ、加工ツールＴをＸ、Ｚ軸方向に移動させると共に、ワークＷをＹ軸方向に移動させることにより、加工ツールＴをワークＷに接触させてワークＷの切削加工を実行する。
　制御装置４は、マイコンなどから構成され、加工部２の動作を制御するものである。この制御装置４は、制御部４１を有している。この制御部４１には、記憶部４２、入力部４３、設定部４４、判定部４５、移動機構駆動部４６、および加工ツール回転駆動部４７が接続されている。
　入力部４３には、後述の判定部４５において加工部２の稼働条件を判定するための諸事項が入力される。入力部４３に入力される諸事項には、ワークＷの固有振動、および加工ツールＴの加工時の振動成分がある。ワークＷの固有振動には、加工前と加工後のものがある。これら加工前と加工後のワークＷの固有振動は、ワークＷの設計データに基づいた有限要素法解析または実験モード解析によって得ることができる。また、加工ツールＴの振動成分は、加工ツールＴの回転数［Ｎ］と加工ツールＴの切刃数［Ｚ］との積（ＮＺ）で算出された周波数成分、および該周波数成分の高調波成分である。なお、入力部４３に入力される諸事項には、予め記憶部４２に格納されたもの、または制御装置４の外部から入力部４３に接続された外部入力手段（図示せず）により入力部４３に入力されるものがある。
　なお、ワークＷの固有振動には、ねじれモードと曲げモードとがある。ねじれモードは、ワークＷが、図１で例示するタービン翼のように板片状の場合、例えば長手方向の中央部を加工する際、ねじれ方向に加重がかかるモードである。一方、曲げモードは、図１で例示するワークＷの長手方向の先端部を加工する際、曲げ方向に加重がかかるモードである。これら、ねじれモードと曲げモードとでは、ねじれモードの方が、固有振動が大きく、かつ加工前と加工後とでの固有振動の差が大きいので、びびり振動が発生しやすい。したがって、本実施例では、ねじれモードでの加工における固有振動を適用して説明する。
　設定部４４は、入力部４３に入力された、ワークＷの固有振動および加工ツールＴの加工時の振動成分を、図２に示すキャンベル線図上に設定するものである。
　判定部４５は、上記キャンベル線図により、ワークＷの固有振動の加工前と加工後との間での領域について、加工ツールＴの振動成分が共振する範囲以外での加工ツールＴの稼働条件を判定するものである。なお、本実施例では、加工ツールＴの稼働条件を、加工ツールＴの送り量および切り込み量を一定とした加工ツールＴの回転数としている。加工ツールＴの回転数は、加工ツールＴの振動成分を決定する上で用いられるものであるため、稼働条件としてより好ましい。
　そして、制御部４１は、記憶部４２に予め格納したプログラムやデータに従って、主に判定部４５で判定された加工ツールＴの稼働条件に基づいて、移動機構駆動部４６および加工ツール回転駆動部４７を制御する。
　図２のキャンベル線図および図３のフローチャートに基づいて、上記制御装置４によるワーク加工装置１の制御（制御方法）について説明する。
　まず、入力部４３において、加工前と加工後のワークＷの固有振動を入力する（ステップＳ１）。次に、設定部４４において、ワークＷの固有振動の加工前と加工後との間での領域をキャンベル線図上に設定する（ステップＳ２）。キャンベル線図は、図２で示すように、縦軸が周波数［Ｈｚ］で、横軸が回転数［ｒｐｍ］とされている。そして、設定部４４では、このキャンベル線図上に、ワークＷの固有振動の加工前と加工後との間での領域（斜線部分）を設定する。
　また、入力部４３において、加工ツールＴの加工時の振動成分を入力する（ステップＳ３）。次に、設定部４４において、加工ツールＴの加工時の振動成分をキャンベル線図上に設定する（ステップＳ４）。このステップＳ４において、設定部４４では、図２に示すように、加工ツールＴの加工時の振動成分として、加工ツールＴの回転数［Ｎ］と加工ツールＴの切刃数［Ｚ］との積（ＮＺ）で算出された周波数成分、および該周波数成分の高調波成分（２ＮＺ，３ＮＺ，４ＮＺ…）を、キャンベル線図上に設定する。ワークＷの固有振動および加工ツールＴの加工時の振動成分をキャンベル線図上に設定することにより、加工ツールＴの回転数の判定の確認が容易に行える。
　次に、判定部４５において、キャンベル線図により、ワークＷの固有振動の加工前と加工後との間での領域について、加工ツールＴの振動成分が共振する範囲以外での加工ツールＴの回転数を判定する（ステップＳ５）。これにより、図２に示すように、びびり振動が発生しない回転数の範囲が得られる。
　最後に、制御部４１は、加工ツールＴの回転数（稼働条件）に基づいて、加工ツール回転駆動部４７を制御すると共に、移動機構駆動部４６を制御して、ワークＷの加工を実行し（ステップＳ６）、本制御を終了する。
　なお、上記ステップＳ１，Ｓ２とステップＳ３，Ｓ４とは、その順番が逆であってもよい。すなわち、先に、加工ツールＴの加工時の振動成分を入力（ステップＳ３）し、この加工ツールＴの加工時の振動成分をキャンベル線図上に設定（ステップＳ４）して、次に、加工前と加工後のワークＷの固有振動を入力（ステップＳ１）し、ワークＷの固有振動の加工前と加工後との間での領域をキャンベル線図上に設定（ステップＳ２）してもよい。
　このように、本実施例における工作機械の制御方法および制御装置によれば、ワークＷの固有振動の加工前と加工後と間での領域について、加工ツールＴの振動成分が共振する範囲以外での加工ツールＴの回転数（稼働条件）を判定し、この判定した加工ツールＴの回転数に基づいてワークＷの加工を実行している。このため、ワークＷの加工中にワークＷの質量や剛性が変化しても、この変化の領域について、ワークＷの固有振動と加工ツールＴの振動成分とが共振することのない加工ツールＴの回転数でワークＷの加工を行うことから、びびり振動の発生を防止できる。この結果、びびり振動を抑えるためワークＷの加工中に加工ツールＴの稼働条件を変更することがないので、ワークの加工面粗度を向上でき、かつ加工時間の増加を無くして加工コストを低減できる。
　以上のように、本発明に係る工作機械の制御方法および制御装置は、ワークの加工面粗度を向上し、かつ加工コストを低減することに適している。
　１　ワーク加工装置（工作機械）
　２　加工部
　２１　ベッド
　２２　コラム
　２３，２４　ガイド
　２５　サドル
　２６　ガイド
　２７　主軸頭
　２８ａ　ダンパ
　２８　加工ヘッド
　２９　ガイド
　３０　テーブル
　３１　ワーク保持部
　４　制御装置
　４１　制御部
　４２　記憶部
　４３　入力部
　４４　設定部
　４５　判定部
　４６　移動機構駆動部
　４７　加工ツール回転駆動部
　Ｐ　回転軸
　Ｔ　加工ツール
　Ｗ　ワーク

Claims (4)

  1. 　加工前と加工後でのワークの固有振動を設定し、かつ加工ツールの加工時の振動成分を設定する工程と、
    　前記ワークの固有振動の加工前と加工後と間での領域について、前記加工ツールの振動成分が共振する範囲以外での前記加工ツールの稼働条件を判定する工程と、
    　判定した前記加工ツールの稼働条件に基づいて前記ワークの加工を実行する工程と、
    　を含むことを特徴とする工作機械の制御方法。
  2. 　前記加工ツールの稼働条件は、前記加工ツールの送り量および切り込み量を一定とした前記加工ツールの回転数であることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の制御方法。
  3. 　前記ワークの固有振動、および前記加工ツールの加工時の振動成分を、キャンベル線図上に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の工作機械の制御方法。
  4. 　加工前と加工後でのワークの固有振動を設定し、かつ加工ツールの加工時の振動成分を設定する設定部と、
    　前記ワークの固有振動の加工前と加工後との間での領域について、前記加工ツールの振動成分が共振する範囲以外での前記加工ツールの稼働条件を判定する判定部と、
    　判定した前記加工ツールの稼働条件に基づいて前記ワークの加工を実行する制御部と、
    　を備えたことを特徴とする工作機械の制御装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102416580A (zh) * 2011-12-07 2012-04-18 常州市新特力工具有限公司 镗床的控制装置
CN103372787A (zh) * 2012-04-28 2013-10-30 台中精机厂股份有限公司 工具机智能化适应性切削振动抑制方法与系统
CN104185534A (zh) * 2012-03-29 2014-12-03 三菱重工业株式会社 机床的控制方法及机床
CN116638643A (zh) * 2023-06-27 2023-08-25 沈阳和研科技股份有限公司 一种划片机共振的解决方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3014717B1 (fr) * 2013-12-17 2016-01-29 Eads Europ Aeronautic Defence Dispositif de controle du percage ou du fraisurage d'une piece de haute-precision
CN107052894A (zh) * 2017-04-21 2017-08-18 李其龙 一种消除共振的装置及数控车床
JP6959278B2 (ja) * 2019-02-27 2021-11-02 ファナック株式会社 びびり振動判定装置、機械学習装置及びシステム
JP2022039715A (ja) * 2020-08-28 2022-03-10 キヤノン株式会社 制御装置、インプリント装置および物品製造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005074569A (ja) * 2003-09-01 2005-03-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd プログラム、コンピュータ装置、多軸加工機、ｎｃプログラムの生成方法、ワークの加工方法
JP2006150504A (ja) 2004-11-29 2006-06-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd びびり振動予測防止加工装置、びびり振動予測防止加工装置のびびり振動予測防止方法
JP4075361B2 (ja) * 2001-11-27 2008-04-16 東ソー株式会社 Ｍｇ含有ＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59150903A (ja) * 1983-02-09 1984-08-29 Toshiba Corp 回転機械の翼配列構造
US5816122A (en) * 1996-04-30 1998-10-06 General Dynamics Advanced Technology Systems, Inc. Apparatus and method for adaptive suppression of vibrations in mechanical systems
US6241435B1 (en) * 1998-03-25 2001-06-05 Vought Aircraft Industries, Inc. Universal adaptive machining chatter control fixture
JPH11300578A (ja) * 1998-04-21 1999-11-02 Toshiba Mach Co Ltd 工作機械の数値制御装置
WO2002003155A1 (fr) * 2000-06-30 2002-01-10 Mori Seiki Co.,Ltd. Dispositif et procede de simulation d'operations d'usinage pour machines a commande numerique
US6810302B2 (en) * 2003-03-31 2004-10-26 Sikorsky Aircraft Corporation Process and methodology for selecting cutting parameters for titanium
JP2006159345A (ja) * 2004-12-07 2006-06-22 Fanuc Ltd 制御装置
WO2006067398A1 (en) * 2004-12-20 2006-06-29 Renishaw Plc Machine and control system
DE102005023317A1 (de) * 2005-05-20 2006-11-23 P & L Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Schwingungsoptimierung einer Werkzeugmaschine
DE102005057175B4 (de) * 2005-11-30 2009-03-26 Siemens Ag Verfahren zur Reduktion von Schwingungen eines Maschinenelements und/oder eines Werkstücks
IL177336A (en) * 2006-08-07 2013-05-30 Hanita Metal Works Ltd Anti-vibration stabilized finger milling
JP5536611B2 (ja) * 2010-10-15 2014-07-02 オークマ株式会社 工作機械のモニタ方法及びモニタ装置、工作機械

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4075361B2 (ja) * 2001-11-27 2008-04-16 東ソー株式会社 Ｍｇ含有ＩＴＯスパッタリングターゲットの製造方法
JP2005074569A (ja) * 2003-09-01 2005-03-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd プログラム、コンピュータ装置、多軸加工機、ｎｃプログラムの生成方法、ワークの加工方法
JP2006150504A (ja) 2004-11-29 2006-06-15 Mitsubishi Heavy Ind Ltd びびり振動予測防止加工装置、びびり振動予測防止加工装置のびびり振動予測防止方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102416580A (zh) * 2011-12-07 2012-04-18 常州市新特力工具有限公司 镗床的控制装置
CN104185534A (zh) * 2012-03-29 2014-12-03 三菱重工业株式会社 机床的控制方法及机床
CN103372787A (zh) * 2012-04-28 2013-10-30 台中精机厂股份有限公司 工具机智能化适应性切削振动抑制方法与系统
CN116638643A (zh) * 2023-06-27 2023-08-25 沈阳和研科技股份有限公司 一种划片机共振的解决方法
CN116638643B (zh) * 2023-06-27 2024-02-06 沈阳和研科技股份有限公司 一种划片机共振的解决方法

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