JP2010125570A - Chattering vibration suppressing method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工具又はワークを回転させながら加工を行う工作機械において、加工中に発生するびびり振動を抑制する方法、及び当該びびり振動抑制方法を実行するびびり振動抑制装置に関するものである。 The present invention relates to a method for suppressing chatter vibration that occurs during machining in a machine tool that performs machining while rotating a tool or a workpiece, and a chatter vibration suppressing device that executes the chatter vibration suppressing method.
工作機械により切削加工を行う場合に、工具または被加工物の剛性が低いとびびり振動が発生することがある。びびり振動が発生すると、工具が欠損してしまったり、被加工物の加工面精度が悪化するなどの問題が生じる。そこで、このびびり振動を抑制する方法として、特許文献1や特許文献2に記載されている対策が提案されている。
特許文献1に記載されている方法は、本加工の前に試験加工を行い、切削荷重にもとづきびびり振動を推定して加工条件を決定することで、本加工においてびびり振動を回避しようとするものである。また、特許文献2に記載の方法は、加工中のびびり振動周波数を求めるとともに、そのびびり振動周波数からびびり振動が発生しない主軸の回転速度を算出し、主軸の回転速度を当該回転速度に変更することで、びびり振動を抑制しようとするものである。
When cutting with a machine tool, chatter vibration may occur when the rigidity of the tool or workpiece is low. When chatter vibration occurs, there are problems such as the tool being lost or the accuracy of the machined surface of the workpiece being deteriorated. Therefore, measures described in Patent Document 1 and
The method described in Patent Document 1 tries to avoid chatter vibration in main machining by performing test machining before main machining, estimating chatter vibration based on the cutting load, and determining machining conditions. It is. The method described in
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、切削荷重にもとづいてびびり振動の発生を推定するため、主軸の回転速度によりびびり振動の発生の有無が決まる再生型びびり振動については考慮していない。したがって、このような再生型びびり振動を抑制することはできないという問題がある。また、特許文献2に記載の方法では、機械構造の伝達関数である動コンプライアンスピークが1つの場合は問題ないが、ピークが複数ある場合、算出したびびり振動を抑制できる回転速度で加工を行ったとしても、異なる周波数でびびり振動が発生し、結果として安定した加工を行えない場合がある。
However, in the method described in Patent Document 1, since the occurrence of chatter vibration is estimated based on the cutting load, regenerative chatter vibration in which the presence or absence of chatter vibration is determined by the rotational speed of the spindle is not considered. Therefore, there is a problem that such regenerative chatter vibration cannot be suppressed. Further, in the method described in
そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、より確実にびびり振動を抑制することができ、安定した加工を行うことができるびびり振動抑制方法及び装置を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and is intended to provide a chatter vibration suppressing method and apparatus that can more reliably suppress chatter vibration and perform stable machining. is there.
上記目的を達成するために、主軸に装着した工具を回転させて加工を行う工作機械において、加工時に発生したびびり振動を抑制するびびり振動抑制方法であって、前記びびり振動の周波数及び加速度を取得する第1工程と、取得した前記びびり振動の周波数及び加速度と、前記工具の刃数と、前記主軸の回転速度とから、前記主軸の回転速度を変更させる際の下限及び上限を求める第2工程と、前記主軸の回転速度を下限から上限の間で変更する第3工程とを実行することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a chatter vibration suppressing method for suppressing chatter vibration that occurs during machining in a machine tool that performs machining by rotating a tool mounted on a spindle, and obtains the frequency and acceleration of the chatter vibration. And a second step of obtaining a lower limit and an upper limit when changing the rotation speed of the spindle from the acquired frequency and acceleration of the chatter vibration, the number of blades of the tool, and the rotation speed of the spindle. And a third step of changing the rotational speed of the spindle between a lower limit and an upper limit.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記第2工程において、前記下限Sp1を下記式(1)により、前記上限Sp2を下記式(2)により夫々求めることを特徴とする。
式1:Sp1=60×fc/{Z×(k+1)}
式2:Sp2=60×fc/(Z×k)
尚、fcは、第1工程で取得されるびびり振動の周波数であり、Zは、工具の刃数である。また、kは、60×fc/(Z×S)の整数部分であり、Sは、主軸の1分あたりの回転速度である。
The invention according to
Formula 1: Sp1 = 60 × fc / {Z × (k + 1)}
Formula 2: Sp2 = 60 × fc / (Z × k)
Note that fc is the frequency of chatter vibration acquired in the first step, and Z is the number of cutting edges of the tool. K is an integer part of 60 × fc / (Z × S), and S is a rotation speed per minute of the main shaft.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、前記第3工程において、前記主軸の回転速度を段階的に変更するとともに、各段階における前記びびり振動の加速度を取得し、回転速度に関連づけて記憶するとともに、全段階における前記びびり振動の加速度の取得後、前記加速度が最も小さくなる前記回転速度にて前記主軸を回転させる第4工程を実行することを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の発明において、前記第4工程の実行後、前記工具の切り込み量を減少させる第5工程を実行することを特徴とする。
The invention according to
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect of the present invention, after the fourth step is executed, a fifth step of reducing the cutting depth of the tool is performed.
一方、上記目的を達成するために、本発明のうち請求項5に記載の発明は、主軸に装着した工具を回転させて加工を行う工作機械において、加工時に発生したびびり振動を抑制するびびり振動抑制装置であって、前記びびり振動の周波数及び加速度を取得する取得手段と、取得した前記びびり振動の周波数及び加速度と、前記工具の刃数と、前記主軸の回転速度とから、前記主軸の回転速度を変更させる際の下限及び上限を求める演算手段と、前記主軸の回転速度を下限から上限の間で変更する回転速度制御手段とを備えることを特徴とする。 On the other hand, in order to achieve the above object, the invention according to claim 5 of the present invention is a chatter vibration that suppresses chatter vibration generated during machining in a machine tool that performs machining by rotating a tool attached to a spindle. It is a suppression device, the rotation of the main shaft from the acquisition means for acquiring the frequency and acceleration of the chatter vibration, the acquired frequency and acceleration of the chatter vibration, the number of blades of the tool, and the rotation speed of the main shaft Computation means for obtaining a lower limit and an upper limit for changing the speed, and a rotational speed control means for changing the rotational speed of the spindle between the lower limit and the upper limit are provided.
本発明によれば、取得したびびり振動の周波数及び加速度にもとづいて、主軸の回転速度を変更させる際の下限及び上限を求め、当該範囲内で回転速度を変化させながらびびり振動の抑制を図るため、動コンプライアンスピークが複数ある場合でも、びびり振動を抑制可能な回転速度を効率良く求めることができ、結果として安定した加工を効率良く実行することができる。
また、特に請求項4に記載の発明によれば、回転速度の変更に加えて、切り込み量をも変更しながらびびり振動の抑制を図るため、極めて確実にびびり振動を抑制することができる。
According to the present invention, based on the frequency and acceleration of chatter vibration acquired, the lower limit and upper limit when changing the rotational speed of the spindle are obtained, and chatter vibration is suppressed while changing the rotational speed within the range. Even when there are a plurality of dynamic compliance peaks, the rotational speed capable of suppressing chatter vibration can be obtained efficiently, and as a result, stable machining can be performed efficiently.
In addition, according to the invention described in
以下、本発明の一実施形態となるびびり振動抑制方法及び装置について、図面をもとに説明する。 Hereinafter, a chatter vibration suppressing method and apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、工作機械(びびり振動抑制装置を含む)の構成を示した説明図である。
工作機械は、上方に設けた主軸頭1に回転自在な主軸2を設け、その主軸2に取り付けた工具3によって、下方の加工テーブル上にセットされた被加工物4を加工する周知の構成からなる。
5は、主軸頭1の送り動作と、主軸2の回転速度とを制御する数値制御装置、6は、数値制御装置5と情報を送受信可能な演算装置で、演算装置6には、主軸頭1に設けられてびびり振動の振動加速度を計測する加速度センサ7と、メモリ装置8と、工具の刃数等を入力する外部入力装置9とが夫々接続されている。
FIG. 1 is an explanatory view showing a configuration of a machine tool (including a chatter vibration suppressing device).
The machine tool has a well-known configuration in which a
5 is a numerical control device that controls the feed operation of the spindle head 1 and the rotational speed of the
ここで、上述したような工作機械におけるびびり振動抑制方法の一例について説明する。
本発明では、本切削加工を行う前に、予め図2に示すようなフローチャート図にもとづく試験加工を実施する。まず、所定の設定回転速度(加工プログラム等にて設定されている回転速度)で工具3を回転させて試験加工を開始すると、その設定回転速度による加工においてびびり振動が発生しているか否かを判断する(S1)。この判断は、例えば加速度センサ7から得られる振動加速度が所定の閾値を超えた場合が複数回検出されたような際に、びびり振動の発生とするものである。そして、びびり振動の発生が確認されると、加速度センサ7から演算装置6へびびり振動波形を入力し、当該びびり振動波形をフーリエ変換する(S2)とともに、フーリエ変換した波形の最大値Gとその周波数fcとを取得する(S3)。
Here, an example of the chatter vibration suppressing method in the machine tool as described above will be described.
In the present invention, before performing the main cutting process, a test process based on a flowchart shown in FIG. 2 is performed in advance. First, when the test machining is started by rotating the
次に、数値制御装置5から得られる主軸2の回転速度(ここでは設定回転速度)Sの値と、S3で得られる周波数fcと、予め外部入力装置9から入力された工具の刃数Zとにもとづき、主軸2の回転速度とびびり振動との周期的な関係を推定演算し、後述する回転速度の下限Sp1及び上限Sp2を求める(S4)。さらに、主軸2の回転速度Sを設定回転速度から下限Sp1へ変更し(S5)、再び加速度センサ7から演算装置6へ振動波形を入力し、当該振動波形をフーリエ変換する(S6)とともに、フーリエ変換した波形の最大値Gを取得する(S7)。そして、得られた最大値Gが所定の閾値以下となったか否かを判断する(S8)。
Next, the rotational speed (set rotational speed in this case) S of the
このとき最大値Gが所定の閾値以下になる(S8でYESと判断する)と、びびり振動を抑制可能な主軸の回転速度(以下、振動抑制回転速度と称す)として、この下限Sp1をメモリ装置8に記憶して、試験加工を終了する。そして、本切削加工するにあたっては、主軸2の回転速度を下限Sp1とする。
一方、振動加速度が所定の閾値を下回らない(S8でNOと判断する)ときには、主軸2の回転速度(ここでは、下限Sp1)とS7で取得した最大値Gとを関連づけてメモリ装置8に記憶(S9)し、主軸2の回転速度が上限Sp2に達しているか否かを確認(S10)した後、主軸2の回転速度を所定の単位変更量ΔSだけ増加させる(S11)。その後、単位変更量ΔSだけ増加した回転速度において、振動波形をフーリエ変換(S6)するとともに、フーリエ変換した波形の最大値Gを取得して(S7)、その最大値Gと閾値との比較(S8)を再び行う。そして、回転速度及びその回転速度における波形の最大値Gの記憶(S9)、主軸2の回転速度の単位変更量ΔS増加(S11)、回転速度変更後のフーリエ変換(S6)、その波形の最大値Gの取得(S7)、及び最大値Gと閾値との比較(S8)を、最大値Gが閾値以下となるまで、若しくは、主軸2の回転速度が上限Sp2に達するまで繰り返す。尚、当該繰り返しの中で、最大値Gが所定の閾値以下になると、その時の回転速度を振動抑制回転速度としてメモリ装置8に記憶し、試験加工を終了して、当該振動抑制回転速度にて主軸2を回転させながら本切削加工を行う。
At this time, when the maximum value G becomes equal to or less than a predetermined threshold value (determined as YES in S8), the lower limit Sp1 is set as the rotation speed of the main shaft capable of suppressing chatter vibration (hereinafter referred to as vibration suppression rotation speed). 8 and finish the test processing. And in performing this cutting process, let the rotational speed of the main axis |
On the other hand, when the vibration acceleration does not fall below the predetermined threshold (determined as NO in S8), the rotational speed of the spindle 2 (here, the lower limit Sp1) and the maximum value G acquired in S7 are associated with each other and stored in the
また、主軸2の回転速度が上限Sp2に達した(S10でYESと判断した)にも拘わらず、振動加速度が所定の閾値を下回ることがなかった場合には、メモリ装置8に記憶されている回転速度のうち、波形の最大値Gが最も小さい時の回転速度を選択し(S12)、主軸2の回転速度を選択した回転速度に制御しながら、工具3の被加工物4への切り込み量を所定の単位量だけ減少させる(S13)。それから、当該切り込み量において、S6やS7同様に加速度センサ7から得られた振動波形をフーリエ変換し、その波形の最大値Gを取得するとともに、最大値Gと所定の閾値との比較(S14)を行い、最大値Gが所定の閾値を下回るまで切り込み量を段階的に減少させる。そして、最大値Gが所定の閾値を下回ると、このときの切り込み量を振動抑制切り込み量として、S12で選択した回転速度を振動抑制回転速度として夫々メモリ装置8に記憶し、試験加工を終了する。その後は、主軸2の回転速度を振動抑制回転速度に、工具3の切り込み量を振動抑制切り込み量に夫々制御しながら本切削加工を行う。
Further, when the rotational speed of the
次にここで、S4について、すなわち回転速度の下限Sp1及び上限Sp2の算出について詳述する。
主軸2の回転速度を変更してびびり振動の周波数と振動加速度との値を実測した場合、図3に示すように、周波数及び振動加速度は共に回転速度に対して周期性のある挙動を示すことが確認されている。したがって、現在の主軸2の回転速度が含まれる1周期内で最もびびり振動を抑制できる回転速度を選択することが、効率の良いびびり振動抑制といえる。そこで、S4では、びびり振動が発生した回転速度を含む1周期に対応する回転速度の下限Sp1及び上限Sp2を、下限Sp1については下記数式(1)により、上限Sp2については下記数式(2)により夫々求める。尚、この1周期に対応する回転速度の間隔は一定ではなく、回転速度そのものや種々の加工条件に依存して変化する(例えば、図3においては、回転速度が小さい方が1周期となる間隔も狭くなっている)。
Next, here, the calculation of the lower limit Sp1 and the upper limit Sp2 of the rotation speed will be described in detail.
When the rotational speed of the
Sp1=60×fc/{Z×(k+1)} ・・・(1)
Sp2=60×fc/(Z×k) ・・・(2)
尚、fcは、S3で求められるびびり振動の周波数であり、Zは、工具の刃数である。また、kは、60×fc/(Z×S)の整数部分であり、Sは、主軸2の1分あたりの回転速度である。
Sp1 = 60 × fc / {Z × (k + 1)} (1)
Sp2 = 60 × fc / (Z × k) (2)
Note that fc is the frequency of chatter vibration obtained in S3, and Z is the number of cutting edges of the tool. K is an integer part of 60 × fc / (Z × S), and S is the rotational speed of the
したがって、例えば主軸2の回転速度が8150min−1においてびびり振動が発生した場合、そのびびり振動の周波数7257Hzから上記数式(1)及び(2)を用いて、下限Sp1=8083min−1、上限Sp2=9094min−1を夫々求めることができる。
このようにして機械構造系のコンプライアンスピークが1つの場合には、下限Sp1及び上限Sp2を求めることができ、求めた下限Sp1及び上限Sp2を用いてS5以降を実行すればよい。
Therefore, for example, when chatter vibration occurs when the rotational speed of the
Thus, when there is one compliance peak of the mechanical structure system, the lower limit Sp1 and the upper limit Sp2 can be obtained, and S5 and subsequent steps may be executed using the obtained lower limit Sp1 and upper limit Sp2.
一方、コンプライアンスピークが複数(ここでは2つ)ある場合は、以下のようにして下限Sp1及び上限Sp2を求めればよい。
図4は、ピークが2つある場合の回転速度に対するびびり振動の周波数及び振動加速度の実測値の一例を示した図であり、周波数が4900Hzのびびり振動と周波数が5300Hz付近のびびり振動とが混在し、2つの周期が重なり合っていることがわかる。この2つの周期に差はあるものの、回転速度の局所的な範囲で見る場合、その差は小さく問題にならない程度であり、どちらか一方の周波数を用い、上記数式(1)及び(2)により下限Sp1及び上限Sp2を求めれば良い。すなわち、例えば回転速度7050min−1における周波数4900Hzから下限Sp1=7000min−1、上限Sp2=8167min−1を求めたとしても、これは周波数5300Hzの周期とも略一致しており、周波数4900Hzから求めた下限Sp1及び上限Sp2を用いることで、十分に効果的な振動抑制を期待することができる。そして、このように求めた下限Sp1及び上限Sp2を用いてS5以降を実行すればよい。尚、図4では、5600Hzの周波数も観測されているが、この時の振動加速度は十分に小さく、びびり振動が発生している状態ではないため、考慮する必要はない。
On the other hand, when there are a plurality of compliance peaks (here, two), the lower limit Sp1 and the upper limit Sp2 may be obtained as follows.
FIG. 4 is a diagram showing an example of an actual measurement value of chatter vibration frequency and vibration acceleration with respect to the rotation speed when there are two peaks, and a chatter vibration having a frequency of 4900 Hz and a chatter vibration having a frequency of around 5300 Hz are mixed. It can be seen that the two periods overlap. Although there is a difference between these two periods, when viewed in the local range of the rotational speed, the difference is small and does not cause a problem. Using either one of the frequencies, the above equations (1) and (2) What is necessary is just to obtain | require the lower limit Sp1 and the upper limit Sp2. That is, for example, even if the lower limit Sp1 = 7000 min −1 and the upper limit Sp2 = 8167 min −1 are obtained from a frequency of 4900 Hz at a rotational speed of 7050 min −1 , this is substantially the same as the period of the frequency 5300 Hz, By using Sp1 and the upper limit Sp2, sufficiently effective vibration suppression can be expected. And what is necessary is just to perform S5 and subsequent steps using the lower limit Sp1 and the upper limit Sp2 thus obtained. In FIG. 4, a frequency of 5600 Hz is also observed, but the vibration acceleration at this time is sufficiently small, and chatter vibration is not occurring, so there is no need to consider it.
上述したようなびびり振動抑制方法によれば、取得したびびり振動の周波数にもとづき、回転速度の下限Sp1及び上限Sp2を求め、当該範囲内で回転速度を変化させながら振動波形をフーリエ変換して得た波形の最大値Gが所定の閾値を下回る回転速度、すなわち振動抑制回転速度を求めるため、効率良くびびり振動を抑制することができる。
また、コンプライアンスピークが1つの場合は勿論、複数ある場合にも振動抑制回転速度を求め、びびり振動を効果的に抑制することができ、加工面精度の高い安定した加工を行うことができる。
さらに、回転速度の変更のみでは対応できない場合、切り込み量をも変更しながらびびり振動の抑制を図るため、極めて確実にびびり振動を抑制することができる。
加えて、試験加工を行った上で本切削加工を行うため、びびり振動が十分に抑制された状態で本切削加工を行うことができ、びびり振動が十分に抑制できていない状態のまま加工し終えた製品等の無駄が生じない。
According to the chatter vibration suppressing method as described above, the lower limit Sp1 and the upper limit Sp2 of the rotational speed are obtained based on the acquired frequency of chatter vibration, and the vibration waveform is obtained by Fourier transform while changing the rotational speed within the range. Since the rotation speed at which the maximum value G of the waveform falls below a predetermined threshold, that is, the vibration suppression rotation speed is obtained, chatter vibration can be efficiently suppressed.
In addition, in the case where there is one compliance peak as well as in the case where there are a plurality of compliance peaks, the vibration suppression rotation speed can be obtained, chatter vibration can be effectively suppressed, and stable machining with high machining surface accuracy can be performed.
Further, when it is not possible to deal with only by changing the rotation speed, the chatter vibration is suppressed while changing the cutting amount, so that the chatter vibration can be suppressed extremely reliably.
In addition, since the main cutting is performed after performing the test processing, the main cutting can be performed in a state in which chatter vibration is sufficiently suppressed, and processing is performed in a state in which chatter vibration is not sufficiently suppressed. There is no waste of finished products.
なお、本発明のびびり振動抑制方法及び装置に係る構成は、上記実施形態に記載の態様に何ら限定されるものではなく、びびり振動の周波数の取得や振動抑制の制御に係る構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。 The configuration related to the chatter vibration suppressing method and apparatus of the present invention is not limited to the aspect described in the above embodiment, and the configuration related to acquisition of chatter vibration frequency and control of vibration suppression is not limited to the present invention. As long as it does not deviate from the above, it can be changed as necessary.
たとえば、上記実施形態では、回転速度を変更するにあたって単位変更量ΔSを用いるようにしているが、これに代えて、求めた下限Sp1及び上限Sp2を等分割(たとえば10等分)し、その分割量にしたがって回転速度を段階的に変更するようにしてもよい。さらに、回転速度そのものを等分割するのではなく、数式(1)や(2)で用いているkを等分割し、等分割した値ksを下記数式(3)に代入して試験切削する回転速度Sp3を求めるようにしてもよい。
回転速度Sp3=60×fc/(Z×ks) ・・・(3)
また、必ずしも等分割したり単位変更量ΔSを用いたりするのではなく、任意の間隔で段階的に回転速度を変更させても良いことは言うまでもない。
For example, in the above embodiment, the unit change amount ΔS is used to change the rotation speed. Instead, the obtained lower limit Sp1 and upper limit Sp2 are equally divided (for example, equally divided into 10), and the division is performed. The rotational speed may be changed stepwise according to the amount. Furthermore, instead of dividing the rotational speed itself into equal parts, k used in Equations (1) and (2) is equally divided, and the test cutting is performed by substituting the equally divided value ks into Equation (3) below. The speed Sp3 may be obtained.
Rotation speed Sp3 = 60 × fc / (Z × ks) (3)
Needless to say, the rotational speed may be changed stepwise at an arbitrary interval, instead of being equally divided or using the unit change amount ΔS.
さらに、上記実施形態では加速度センサを用いてびびり振動を検出するようにしているが、速度センサや変位センサ、音響センサ等、びびり振動の周波数や最大値を求めることができるものであれば他の検出手段を用いることは当然可能であるし、びびり振動の検出手段を加速度センサから他の検出手段に代えることで、S6やS12にて用いる閾値の値そのもの、及び比較対象も検出手段に対応する別のものに代わる(たとえば、振動加速度ではなく変位量等に代わる)ことになる。また、検出手段の取付位置についても主軸頭に何ら限定されることはないし、検出手段を複数個設けても当然良い。
さらにまた、上記実施形態では、主軸の回転速度を下限から上限までの間で変更中に、一度でも振動波形の最大値Gが閾値を下回ると、そのときの回転速度を振動抑制回転速度として記憶するように構成しているが、たとえ振動波形の最大値Gが閾値を下回ったとしても全段階において振動波形の最大値Gの取得を行い、その中から振動波形の最大値Gが最小となる回転速度を選択するように構成してもよい。
加えて、上記実施形態では、びびり振動は機械構造の固有振動数付近で発生するとしているが、被加工物の固有振動数付近で発生する場合もあり、その場合においても本方法が有効である。
Furthermore, in the above embodiment, chatter vibration is detected by using an acceleration sensor. However, other devices such as a speed sensor, a displacement sensor, and an acoustic sensor can be used as long as the vibration vibration frequency and maximum value can be obtained. Of course, it is possible to use the detecting means, and by replacing the chatter vibration detecting means with another detecting means from the acceleration sensor, the threshold value itself used in S6 and S12 and the comparison target also correspond to the detecting means. Instead of another (for example, instead of vibration acceleration, displacement amount, etc.). Also, the mounting position of the detection means is not limited to the spindle head, and a plurality of detection means may naturally be provided.
Furthermore, in the above embodiment, if the maximum value G of the vibration waveform is below the threshold value even while the rotation speed of the spindle is changed from the lower limit to the upper limit, the rotation speed at that time is stored as the vibration suppression rotation speed. However, even if the maximum value G of the vibration waveform falls below the threshold value, the maximum value G of the vibration waveform is acquired at all stages, and the maximum value G of the vibration waveform becomes the minimum among them. You may comprise so that a rotational speed may be selected.
In addition, in the above embodiment, chatter vibration is generated near the natural frequency of the mechanical structure, but may occur near the natural frequency of the workpiece, and this method is also effective in that case. .
1・・主軸頭、2・・主軸、3・・工具、4・・被加工物、5・数値制御装置(回転速度制御手段)、6・・演算装置(取得手段、演算手段)、7・・加速度センサ(演算手段)、8・・メモリ装置、9・・外部入力装置。
1 ....
Claims (5)
前記びびり振動の周波数及び加速度を取得する第1工程と、
取得した前記びびり振動の周波数及び加速度と、前記工具の刃数と、前記主軸の回転速度とから、前記主軸の回転速度を変更させる際の下限及び上限を求める第2工程と、
前記主軸の回転速度を下限から上限の間で変更する第3工程と
を実行することを特徴とするびびり振動抑制方法。 In a machine tool that performs processing by rotating a tool mounted on a spindle, a chatter vibration suppressing method that suppresses chatter vibration that occurs during processing,
A first step of obtaining a frequency and acceleration of the chatter vibration;
A second step of obtaining a lower limit and an upper limit when changing the rotation speed of the main spindle from the acquired frequency and acceleration of chatter vibration, the number of blades of the tool, and the rotation speed of the main spindle;
A chatter vibration suppressing method comprising: executing a third step of changing a rotation speed of the spindle between a lower limit and an upper limit.
式1:Sp1=60×fc/{Z×(k+1)}
式2:Sp2=60×fc/(Z×k)
尚、fcは、第1工程で取得されるびびり振動の周波数であり、Zは、工具の刃数である。また、kは、60×fc/(Z×S)の整数部分であり、Sは、主軸の1分あたりの回転速度である。 2. The chatter vibration suppressing method according to claim 1, wherein in the second step, the lower limit Sp <b> 1 is obtained by the following formula (1), and the upper limit Sp <b> 2 is obtained by the following formula (2).
Formula 1: Sp1 = 60 × fc / {Z × (k + 1)}
Formula 2: Sp2 = 60 × fc / (Z × k)
Note that fc is the frequency of chatter vibration acquired in the first step, and Z is the number of cutting edges of the tool. K is an integer part of 60 × fc / (Z × S), and S is a rotation speed per minute of the main shaft.
全段階における前記びびり振動の加速度の取得後、前記加速度が最も小さくなる前記回転速度にて前記主軸を回転させる第4工程を実行することを特徴とする請求項1又は2に記載のびびり振動抑制方法。 In the third step, the rotational speed of the spindle is changed in stages, the acceleration of chatter vibration in each stage is acquired and stored in association with the rotational speed,
3. The chatter vibration suppression according to claim 1, wherein after acquiring the chatter vibration acceleration in all stages, the fourth step of rotating the main shaft at the rotation speed at which the acceleration is minimized is performed. Method.
前記びびり振動の周波数及び加速度を取得する取得手段と、
取得した前記びびり振動の周波数及び加速度と、前記工具の刃数と、前記主軸の回転速度とから、前記主軸の回転速度を変更させる際の下限及び上限を求める演算手段と、
前記主軸の回転速度を下限から上限の間で変更する回転速度制御手段と
を備えることを特徴とするびびり振動抑制装置。 In a machine tool that performs processing by rotating a tool mounted on a spindle, a chatter vibration suppressing device that suppresses chatter vibration that occurs during processing,
Obtaining means for obtaining the frequency and acceleration of the chatter vibration;
Calculation means for obtaining a lower limit and an upper limit when changing the rotation speed of the spindle from the acquired frequency and acceleration of chatter vibration, the number of blades of the tool, and the rotation speed of the spindle;
A chatter vibration suppressing device comprising: a rotation speed control means for changing a rotation speed of the spindle between a lower limit and an upper limit.
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