[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP7125746B2 - Chatter vibration suppression method and chatter vibration suppression system - Google Patents

Chatter vibration suppression method and chatter vibration suppression system Download PDF

Info

Publication number
JP7125746B2
JP7125746B2 JP2018184240A JP2018184240A JP7125746B2 JP 7125746 B2 JP7125746 B2 JP 7125746B2 JP 2018184240 A JP2018184240 A JP 2018184240A JP 2018184240 A JP2018184240 A JP 2018184240A JP 7125746 B2 JP7125746 B2 JP 7125746B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chatter
phase difference
fourier transform
discrete fourier
tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018184240A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020049626A (en
Inventor
俊樹 廣垣
栄一 青山
信利 尾崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Doshisha
Original Assignee
Doshisha
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Doshisha filed Critical Doshisha
Priority to JP2018184240A priority Critical patent/JP7125746B2/en
Publication of JP2020049626A publication Critical patent/JP2020049626A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7125746B2 publication Critical patent/JP7125746B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Description

本発明は、びびり振動抑制方法およびびびり振動抑制システムに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a chatter vibration suppression method and a chatter vibration suppression system.

びびり振動抑制方法は、例えば、本願発明者によって提案された特許文献1に記載のものが知られている。特許文献1に記載のびびり振動抑制方法は、加工面に残るびびり模様の縞の縦横間隔の情報に基づいて、びびり振動を抑制する方法であり、一定の成果を得ている。 A method for suppressing chatter vibration is known, for example, as described in Patent Document 1 proposed by the inventor of the present application. The chatter vibration suppressing method described in Patent Document 1 is a method of suppressing chatter vibration based on information on vertical and horizontal intervals of chatter pattern stripes remaining on the machined surface, and has achieved certain results.

特開2017-202555号公報JP 2017-202555 A

しかしながら、上記特許文献1に記載の方法は、加工面に残るびびり模様の縞の間隔の読み取りが難しいという問題があり、その適用範囲が限定されている。 However, the method described in Patent Literature 1 has a problem that it is difficult to read the intervals of the chatter pattern stripes remaining on the machined surface, and its application range is limited.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、加工面に残るびびり模様の縞の間隔を容易に読み取ることが可能なびびり振動抑制方法およびびびり振動抑制システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to provide a chatter vibration suppression method and a chatter vibration suppression system that can easily read the intervals of the chatter pattern stripes remaining on the machined surface. to provide.

上記課題を解決するために、本発明に係るびびり振動抑制方法は、
工具を回転させてワークの切削加工を行う工作機械において、切削加工時に生じるびびり振動を抑制するためのびびり振動抑制方法であって、
前記ワークの加工面を撮影してびびり模様の画像データを生成するステップと、
前記画像データに対して2次元離散フーリエ変換を行うステップと、
前記2次元離散フーリエ変換で得られたパワースペクトルのピークを選択し、選択した前記ピークの周波数から前記びびり模様の縞の縦間隔を算出するステップと、
前記縦間隔からびびり振動数およびびびり振動の位相差を算出するステップと、
からなる2次元離散フーリエ変換解析方法を含むことを特徴とする。
In order to solve the above problems, a method for suppressing chatter vibration according to the present invention includes:
A chatter vibration suppression method for suppressing chatter vibration generated during cutting in a machine tool for cutting a workpiece by rotating a tool, comprising:
a step of photographing the machined surface of the workpiece to generate image data of the chatter pattern;
performing a two-dimensional discrete Fourier transform on the image data;
a step of selecting a peak of the power spectrum obtained by the two-dimensional discrete Fourier transform and calculating a vertical interval of the chatter pattern fringes from the frequency of the selected peak;
calculating a chatter frequency and a phase difference of the chatter vibration from the longitudinal interval;
A two-dimensional discrete Fourier transform analysis method comprising:

上記びびり振動抑制方法において、
前記2次元離散フーリエ変換解析方法は、
前記ワークに対する前記工具の送り速度が一定の場合に、前記びびり模様の縞の横間隔から算出した位相差と前記縦間隔から算出した位相差とを比較するステップを含むよう構成できる。
In the chatter vibration suppression method,
The two-dimensional discrete Fourier transform analysis method includes:
When the feed speed of the tool with respect to the workpiece is constant, the step of comparing the phase difference calculated from the horizontal spacing of the fringes of the chatter pattern with the phase difference calculated from the vertical spacing can be included.

上記びびり振動抑制方法において、
前記工具を回転数SC0で回転させ、前記2次元離散フーリエ変換解析方法により、びびり振動数fC0および位相差εC0を算出するステップと、
前記びびり振動数fC0に基づいて、前記回転数SC0から安定ポケット内の回転数SS0までの距離ΔSを算出するステップと、
前記回転数SC0と前記距離ΔSとに基づいて、回転数SC1を設定するステップと、
前記工具を前記回転数SC1で回転させ、前記2次元離散フーリエ変換解析方法により位相差εC1を算出するステップと、
前記位相差εC1が、0≦εC1<2πを満たす場合に、前記位相差εC0および前記位相差εC1に基づいて前記回転数SS0を算出するステップと、
からなる安定切削条件推定方法を含むよう構成できる。
In the chatter vibration suppression method,
a step of rotating the tool at a rotation speed S C0 and calculating the chatter frequency f C0 and the phase difference ε C0 by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis method;
calculating a distance ΔS from the rotational speed S C0 to the rotational speed S S0 within the stability pocket based on the chatter frequency f C0 ;
setting the number of revolutions SC1 based on the number of revolutions SC0 and the distance ΔS;
a step of rotating the tool at the rotational speed S C1 and calculating a phase difference ε C1 by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis method;
calculating the rotational speed SS0 based on the phase difference ε C0 and the phase difference ε C1 when the phase difference ε C1 satisfies 0≦ε C1 <2π;
A method for estimating stable cutting conditions comprising:

上記びびり振動抑制方法において、
前記安定切削条件推定方法により算出した前記回転数SS0で、前記工具を回転させて、前記2次元離散フーリエ変換解析方法により位相差εS0を算出するステップと、
前記回転数SS0に対してj回目(ただし、j≧1)の補正を行った補正回転数SSjで、前記工具を回転させて、前記2次元離散フーリエ変換解析方法により位相差εSjを算出するステップと、
初期値がεC0である閾値εを用いて、
=(εC1-εC0)(εSj-ε)>0かつ0≦εSj<2π
で表される同安定ローブ判別式Rを満たすか否かを判定するステップと、
前記同安定ローブ判別式Rを満たす場合に、前記閾値εをεSjに更新するとともに、前記補正回転数SSjをSSj+ΔS/2j+1(ただし、ΔS=SS0-SC0)に補正するステップと、
前記同安定ローブ判別式Rを満たさない場合に、前記補正回転数SSjをSSj-ΔS/2j+1(ただし、ΔS=SS0-SC0)に補正するステップと、
からなる安定切削条件補正方法を含むよう構成できる。
In the chatter vibration suppression method,
a step of rotating the tool at the rotational speed S S0 calculated by the stable cutting condition estimation method and calculating the phase difference ε S0 by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis method;
The tool is rotated at the corrected rotational speed SSj obtained by performing the j-th correction (where j≧1) with respect to the rotational speed SS0 , and the phase difference ε Sj is calculated by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis method. a calculating step;
Using a threshold ε e whose initial value is ε C0 ,
R S =(ε C1 −ε C0 )(ε Sj −ε e )>0 and 0≦ε Sj <2π
determining whether or not the same stable lobe discriminant R S is satisfied;
When the same stable lobe discriminant R S is satisfied, the threshold ε e is updated to ε Sj , and the corrected rotational speed S Sj is set to S Sj +ΔS/2 j+1 (where ΔS=S S0 −S C0 ). a correcting step;
a step of correcting the corrected rotational speed S Sj to S Sj −ΔS/2 j+1 (where ΔS=S S0 −S C0 ) when the same stable lobe discriminant R S is not satisfied;
A stable cutting condition correction method comprising:

また、上記課題を解決するために、本発明に係るびびり振動抑制システムは、
工具を回転させてワークの切削加工を行う工作機械において、切削加工時に生じるびびり振動を抑制するためのびびり振動抑制システムであって、
前記ワークの加工面を撮影してびびり模様の画像データを生成する撮影装置と、
前記工具の回転数を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記画像データに対して2次元離散フーリエ変換を行う処理と、
前記2次元離散フーリエ変換で得られたパワースペクトルのピークを選択し、選択した前記ピークの周波数から前記びびり模様の縞の縦間隔を算出する処理と、
前記縦間隔からびびり振動数およびびびり振動の位相差を算出する処理と、
からなる2次元離散フーリエ変換解析処理を実行することを特徴とする。
Further, in order to solve the above problems, the chatter vibration suppression system according to the present invention includes:
A chatter vibration suppression system for suppressing chatter vibration generated during cutting in a machine tool for cutting a workpiece by rotating a tool, comprising:
a photographing device for photographing the machined surface of the workpiece and generating image data of the chattering pattern;
and a control device that controls the rotation speed of the tool,
The control device is
a process of performing a two-dimensional discrete Fourier transform on the image data;
A process of selecting the peak of the power spectrum obtained by the two-dimensional discrete Fourier transform and calculating the vertical interval of the chatter pattern fringes from the frequency of the selected peak;
a process of calculating the chatter vibration frequency and the phase difference of the chatter vibration from the longitudinal interval;
It is characterized by executing a two-dimensional discrete Fourier transform analysis process consisting of:

上記びびり振動抑制システムにおいて、
前記制御装置は、
前記2次元離散フーリエ変換解析処理として、
前記ワークに対する前記工具の送り速度が一定の場合に、前記びびり模様の縞の横間隔から算出した位相差と前記縦間隔から算出した位相差とを比較する処理を実行するよう構成できる。
In the above chatter vibration suppression system,
The control device is
As the two-dimensional discrete Fourier transform analysis process,
When the feed speed of the tool with respect to the workpiece is constant, a process of comparing the phase difference calculated from the horizontal spacing of the stripes of the chatter pattern with the phase difference calculated from the vertical spacing can be executed.

上記びびり振動抑制システムにおいて、
前記制御装置は、
前記工具を回転数SC0で回転させ、前記2次元離散フーリエ変換解析処理により、びびり振動数fC0および位相差εC0を算出する処理と、
前記びびり振動数fC0に基づいて、前記回転数SC0から安定ポケット内の回転数SS0までの距離ΔSを算出する処理と、
前記回転数SC0と前記距離ΔSとに基づいて、回転数SC1を設定する処理と、
前記工具を前記回転数SC1で回転させ、前記2次元離散フーリエ変換解析処理により位相差εC1を算出する処理と、
前記位相差εC1が、0≦εC1<2πを満たす場合に、前記位相差εC0および前記位相差εC1に基づいて前記回転数SS0を算出する処理と、
からなる安定切削条件推定処理を実行するよう構成できる。
In the above chatter vibration suppression system,
The control device is
A process of rotating the tool at a rotation speed S C0 and calculating the chatter frequency f C0 and the phase difference ε C0 by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis process;
a process of calculating a distance ΔS from the rotational speed SC0 to the rotational speed SSO within the stability pocket based on the chatter frequency fCO ;
a process of setting the number of revolutions SC1 based on the number of revolutions SC0 and the distance ΔS;
A process of rotating the tool at the number of revolutions S C1 and calculating a phase difference ε C1 by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis process;
a process of calculating the number of rotations SS0 based on the phase difference ε C0 and the phase difference ε C1 when the phase difference ε C1 satisfies 0≦ε C1 <2π;
It can be configured to execute a stable cutting condition estimation process consisting of.

上記びびり振動抑制システムにおいて、
前記制御装置は、
前記安定切削条件推定処理により算出した前記回転数SS0で、前記工具を回転させて、前記2次元離散フーリエ変換解析処理により位相差εS0を算出する処理と、
前記回転数SS0に対してj回目(ただし、j≧1)の補正を行った補正回転数SSjで、前記工具を回転させて、前記2次元離散フーリエ変換解析処理により位相差εSjを算出する処理と、
初期値がεC0である閾値εを用いて、
=(εC1-εC0)(εSj-ε)>0かつ0≦εSj<2π
で表される同安定ローブ判別式Rを満たすか否かを判定する処理と、
前記同安定ローブ判別式Rを満たす場合に、前記閾値εをεSjに更新するとともに、前記補正回転数SSjをSSj+ΔS/2j+1(ただし、ΔS=SS0-SC0)に補正する処理と、
前記同安定ローブ判別式Rを満たさない場合に、前記補正回転数SSjをSSj-ΔS/2j+1(ただし、ΔS=SS0-SC0)に補正する処理と、
からなる安定切削条件補正処理を実行するよう構成できる。
In the above chatter vibration suppression system,
The control device is
A process of rotating the tool at the rotational speed S S0 calculated by the stable cutting condition estimation process and calculating a phase difference ε S0 by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis process;
The tool is rotated at the corrected rotational speed S Sj obtained by performing the j-th correction (where j≧1) with respect to the rotational speed S S0 , and the phase difference ε Sj is calculated by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis process. a process of calculating;
Using a threshold ε e whose initial value is ε C0 ,
R S =(ε C1 −ε C0 )(ε Sj −ε e )>0 and 0≦ε Sj <2π
A process of determining whether or not the same stable lobe discriminant RS represented by is satisfied;
When the same stable lobe discriminant R S is satisfied, the threshold ε e is updated to ε Sj , and the corrected rotational speed S Sj is set to S Sj +ΔS/2 j+1 (where ΔS=S S0 −S C0 ). a correction process;
A process of correcting the corrected rotational speed S Sj to S Sj −ΔS/2 j+1 (where ΔS=S S0 −S C0 ) when the same stable lobe discriminant R S is not satisfied;
It can be configured to execute a stable cutting condition correction process consisting of:

本発明によれば、加工面に残るびびり模様の縞の間隔を容易に読み取ることが可能なびびり振動抑制方法およびびびり振動抑制システムを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the chatter vibration suppression method and chatter vibration suppression system which can read the space|interval of the fringe of chatter pattern left on a machined surface easily can be provided.

本発明の一実施形態に係るびびり振動抑制システムのブロック図である。1 is a block diagram of a chatter vibration suppression system according to an embodiment of the present invention; FIG. 単一のびびり振動数により生じるびびり模様のモデルを示した図である。FIG. 4 is a diagram showing a model of chatter patterns caused by a single chatter frequency; 本発明の一実施形態に係る2次元離散フーリエ変換解析方法のフローチャートである。4 is a flow chart of a two-dimensional discrete Fourier transform analysis method according to an embodiment of the present invention; 安定限界線図であって、(A)は回転数と切込み量との関係を示す図、(B)は回転数とびびり振動数との関係を示す図、(C)は回転数と位相差との関係を示す図である。Stability limit diagram, (A) is a diagram showing the relationship between the rotation speed and the cutting amount, (B) is a diagram showing the relationship between the rotation speed and the chatter frequency, (C) is the rotation speed and the phase difference It is a figure which shows the relationship with. 本発明の一実施形態に係る安定切削条件推定方法のフローチャートである。4 is a flow chart of a method for estimating stable cutting conditions according to an embodiment of the present invention; 本発明の一実施形態に係る安定切削条件補正方法のフローチャートである。4 is a flow chart of a method for correcting stable cutting conditions according to an embodiment of the present invention;

以下、添付図面を参照して、本発明に係るびびり振動抑制方法およびびびり振動抑制システムの実施形態について説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a chatter vibration suppression method and a chatter vibration suppression system according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

[びびり振動抑制システム]
図1に、本発明の一実施形態に係るびびり振動抑制システム1を示す。びびり振動抑制システム1は、ワークWに対して切削加工を行う工作機械10と、ワークWの加工面を撮影する撮影装置20と、制御装置30とを備える。
[Chatter vibration suppression system]
FIG. 1 shows a chatter vibration suppression system 1 according to one embodiment of the present invention. The chatter vibration suppression system 1 includes a machine tool 10 for cutting a workpiece W, an imaging device 20 for imaging a machined surface of the workpiece W, and a control device 30 .

工作機械10は、エンドミル11(本発明の「工具」に相当)と、エンドミル11を所定の回転数で回転させるとともにエンドミル11を所定の送り速度で水平方向(図1におけるY方向)に移動させる工具ホルダ12と、ワークWを保持するワークホルダ13とを備える。なお、工具ホルダ12がエンドミル11を所定の送り速度でY方向に移動させる代わりに、ワークホルダ13がワークWを所定の送り速度でY方向に移動させてもよい。 The machine tool 10 rotates the end mill 11 (corresponding to the "tool" of the present invention) at a predetermined number of revolutions and moves the end mill 11 in the horizontal direction (the Y direction in FIG. 1) at a predetermined feed rate. A tool holder 12 and a work holder 13 for holding a work W are provided. Instead of the tool holder 12 moving the end mill 11 in the Y direction at a predetermined feed speed, the work holder 13 may move the workpiece W in the Y direction at a predetermined feed speed.

切削加工時にびびり振動が発生すると(ここでは、エンドミル11がX方向に単振動するものとする)、ワークWの側面の加工面には、びびり模様と呼ばれる周期的な縞模様が生じる。 When chatter vibration occurs during cutting (here, it is assumed that the end mill 11 makes a simple vibration in the X direction), a periodic striped pattern called a chatter pattern is produced on the side surface of the workpiece W to be machined.

図2に、単一のびびり振動数により生じるびびり模様のモデルを示す。本実施形態では、びびり模様の縞の縦間隔(送り方向に対して垂直方向の間隔)をg[mm]、横間隔(送り方向の間隔)をe[mm]、傾斜をβ[deg.]と定義する。 FIG. 2 shows a model of chatter patterns caused by a single chatter frequency. In this embodiment, g [mm] is the vertical interval (interval in the direction perpendicular to the feeding direction) of the stripes of the chatter pattern, e [mm] is the horizontal interval (interval in the feeding direction), and β [deg. ].

撮影装置20は、例えば、WEBカメラやデジタルカメラを用いることができる。撮影装置20は、ワークWの加工面を撮影し、びびり模様の画像データを生成する。びびり模様の画像データは、制御装置30に送られる。 A WEB camera or a digital camera, for example, can be used as the imaging device 20 . The photographing device 20 photographs the machined surface of the work W and generates image data of the chatter pattern. The chatter pattern image data is sent to the control device 30 .

制御装置30は、例えば、パーソナルコンピュータを用いることができる。制御装置30は、演算部31と、記憶部32と、制御部33とを備える。 A personal computer, for example, can be used as the control device 30 . The control device 30 includes an arithmetic unit 31 , a storage unit 32 and a control unit 33 .

演算部31は、少なくとも2次元離散フーリエ変換解析処理を実行し、好ましくは、安定切削条件推定処理および安定切削条件補正処理をさらに実行する。記憶部32には、上記の処理を実行する際に必要な情報(データ)および演算部31の処理結果などが格納される。制御部33は、演算部31の処理結果に基づいて、エンドミル11の回転数を制御する。 The computing unit 31 executes at least two-dimensional discrete Fourier transform analysis processing, and preferably further executes stable cutting condition estimation processing and stable cutting condition correction processing. The storage unit 32 stores information (data) necessary for executing the above processing, processing results of the calculation unit 31, and the like. The controller 33 controls the rotation speed of the end mill 11 based on the processing result of the calculator 31 .

なお、2次元離散フーリエ変換解析処理、安定切削条件推定処理、および安定切削条件補正処理は、それぞれびびり振動抑制方法の2次元離散フーリエ変換解析方法、安定切削条件推定方法、および安定切削条件補正方法において、制御装置30が実行する処理である。 The two-dimensional discrete Fourier transform analysis process, the stable cutting condition estimation process, and the stable cutting condition correction process are the two-dimensional discrete Fourier transform analysis method, the stable cutting condition estimation method, and the stable cutting condition correction method of the chatter vibration suppression method, respectively. , is the processing executed by the control device 30 .

[びびり振動抑制方法]
本発明の一実施形態に係るびびり振動抑制方法は、びびり振動抑制システム1によって実行される。本実施形態のびびり振動抑制方法は、少なくとも2次元離散フーリエ変換解析方法を含み、好ましくは、安定切削条件推定方法および安定切削条件補正方法をさらに含む。
[Chattering vibration suppression method]
A chatter vibration suppression method according to an embodiment of the present invention is executed by the chatter vibration suppression system 1 . The chatter vibration suppression method of this embodiment includes at least a two-dimensional discrete Fourier transform analysis method, and preferably further includes a stable cutting condition estimation method and a stable cutting condition correction method.

(2次元離散フーリエ変換解析方法)
図3に、本実施形態に係る2次元離散フーリエ変換解析方法のフローチャートを示す。
(2D Discrete Fourier Transform Analysis Method)
FIG. 3 shows a flowchart of the two-dimensional discrete Fourier transform analysis method according to this embodiment.

本実施形態では、切削加工時に工作機械10においてびびり振動が発生すると(S101)、撮影装置20は、ワークWの加工面を撮影し、びびり模様の画像データを生成する(S102)。びびり模様の画像データは、グレイスケール画像のデータとして制御装置30に送られる。 In this embodiment, when chatter vibration occurs in the machine tool 10 during cutting (S101), the imaging device 20 takes an image of the machined surface of the workpiece W and generates image data of the chatter pattern (S102). The chatter pattern image data is sent to the control device 30 as grayscale image data.

制御装置30は、画像データに対して2次元離散フーリエ変換を行う(S103)。2次元離散フーリエ変換は、2次元離散データf[x,y]を周波数領域F[u,v]で表現するための変換のことをいい、次の(1)式で計算される。

Figure 0007125746000001
(1)式において、w[x,y]は窓関数である。窓関数は、例えば、矩形窓を用いることができる。また、N,Nはそれぞれx,y方向のデータ長を示し、u,vはそれぞれx,y方向の有限データ中に含まれる正弦波の数(周波数)を示す。 The control device 30 performs a two-dimensional discrete Fourier transform on the image data (S103). The two-dimensional discrete Fourier transform is a transform for expressing two-dimensional discrete data f[x, y] in the frequency domain F[u, v], and is calculated by the following equation (1).
Figure 0007125746000001
In equation (1), w[x, y] is a window function. A rectangular window, for example, can be used as the window function. Also, N x and N y indicate data lengths in the x and y directions, respectively, and u and v indicate the number (frequency) of sine waves included in the finite data in the x and y directions, respectively.

グレイスケール画像は、各座標で1つの画素値(輝度)をもつため、2次元離散データf[x,y]として考えることができる。しかし、画素値は0~255の整数値をとるため、(1)式を用いて2次元離散フーリエ変換を行うと、直流成分のピーク(原点のピーク)が大きくなり、他のピークが目立たなくなる。 Since a grayscale image has one pixel value (intensity) at each coordinate, it can be thought of as two-dimensional discrete data f[x,y]. However, since the pixel value takes an integer value from 0 to 255, when the two-dimensional discrete Fourier transform is performed using the formula (1), the peak of the DC component (peak at the origin) becomes large and the other peaks become inconspicuous. .

そこで本実施形態では、制御装置30は、次の(2)式に基づいて2次元離散フーリエ変換を行う。

Figure 0007125746000002
(2)式において、μは画素値の平均値である。このように、平均値μからの偏差を扱うことで直流成分を小さくすることができる。 Therefore, in this embodiment, the control device 30 performs a two-dimensional discrete Fourier transform based on the following equation (2).
Figure 0007125746000002
In equation (2), μf is the average value of pixel values. In this way, the DC component can be reduced by handling the deviation from the average value μf .

制御装置30は、2次元離散フーリエ変換を行う際に、2次元離散データf[x,y]にゼロパディングを適用することが好ましい。ゼロパディングは、拡張部が0なので、元データに影響を与えることなく周波数分解能を上げることができる。 The controller 30 preferably applies zero padding to the two-dimensional discrete data f[x,y] when performing the two-dimensional discrete Fourier transform. With zero padding, since the extended part is 0, the frequency resolution can be increased without affecting the original data.

次いで、制御装置30は、周波数領域F[u,v]のパワースペクトルにおいて所定の条件を満たすピークを選択する(S104)。パワースペクトルは、F[u,v]の絶対値の二乗で表すことができる。また、びびり振動は複数のびびり振動数によって生じる場合があるので、制御装置30が複数のピークを選択できるように所定の条件を設定してもよい。 Next, the control device 30 selects a peak that satisfies a predetermined condition in the power spectrum of the frequency domain F[u,v] (S104). A power spectrum can be represented by the square of the absolute value of F[u,v]. Further, since chatter vibration may be caused by a plurality of chatter frequencies, a predetermined condition may be set so that the control device 30 can select a plurality of peaks.

次いで、制御装置30は、選択したピークの周波数upeak,vpeakを特定し(S105)、周波数upeak,vpeakからびびり模様の縞の縦間隔g[mm]および横間隔e[mm]を算出する(S106)。具体的には、制御装置30は、次の(3)式に基づいて縦間隔gを算出し、次の(4)式に基づいて横間隔eを算出する。

Figure 0007125746000003
Figure 0007125746000004
(3)式および(4)式において、α[mm/px]は画像データの縮尺が1ピクセルあたり何mmかを表す係数である。 Next, the control device 30 specifies the selected peak frequencies u peak and v peak (S105), and from the frequencies u peak and v peak , the vertical interval g [mm] and the horizontal interval e [mm] of the chatter pattern stripes are determined. Calculate (S106). Specifically, the control device 30 calculates the longitudinal interval g based on the following equation (3), and calculates the lateral interval e based on the following equation (4).
Figure 0007125746000003
Figure 0007125746000004
In equations (3) and (4), α [mm/px] is a coefficient representing how many mm per pixel the scale of the image data is.

このように本実施形態では、びびり模様の画像データに対して2次元離散フーリエ変換を行い、その情報を周波数領域で可視化することで、びびり模様の縞の縦間隔gおよび横間隔eの読み取りを自動化している。 As described above, in this embodiment, the chatter pattern image data is subjected to a two-dimensional discrete Fourier transform, and the information is visualized in the frequency domain, thereby reading the vertical interval g and the horizontal interval e of the stripes of the chatter pattern. Automated.

びびり模様の縞の縦間隔gおよび横間隔eを算出した制御装置30は、工作機械10からエンドミル11の1刃あたりの送り速度f[mm/tooth]に関する情報を取得し、送り速度fが一定であるか否かを判定する(S107)。 The control device 30, which has calculated the vertical spacing g and the horizontal spacing e of the chatter pattern stripes, acquires information on the feed rate ft [mm/tooth] per tooth of the end mill 11 from the machine tool 10, and determines the feed rate ft is constant (S107).

送り速度fが一定であると判定した制御装置30は、次の(5)式に基づいて、びびり振動の第1の位相差ε[rad]を算出する(S108)。すなわち、制御装置30は、横間隔eから第1の位相差εを算出する。

Figure 0007125746000005
The control device 30, having determined that the feed rate f t is constant, calculates the first phase difference ε [rad] of chatter vibration based on the following equation (5) (S108). That is, the control device 30 calculates the first phase difference ε from the lateral distance e.
Figure 0007125746000005

第1の位相差εを算出した制御装置30は、次の(6)式に基づいて、びびり振動数f[Hz]を算出する(S109)。すなわち、制御装置30は、縦間隔gからびびり振動数fを算出する。

Figure 0007125746000006
(6)式において、Dはエンドミル11の直径[mm]、Sはエンドミル11の回転数[min-1]、θはエンドミル11のねじれ角[rad]である。 After calculating the first phase difference ε, the control device 30 calculates the chatter frequency f C [Hz] based on the following equation (6) (S109). That is, the control device 30 calculates the chatter frequency f C from the longitudinal interval g.
Figure 0007125746000006
In the formula (6), D is the diameter [mm] of the end mill 11, S is the number of revolutions [min −1 ] of the end mill 11, and θ is the twist angle [rad] of the end mill 11 .

びびり振動数fを算出した制御装置30は、次の(7)式に基づいて、びびり振動数fの整数部qおよび第2の位相差εを算出する(S110)。

Figure 0007125746000007
(7)式において、Zはエンドミル11の刃数である。 After calculating the chatter frequency f C , the control device 30 calculates the integer part q of the chatter frequency f C and the second phase difference ε based on the following equation (7) (S110).
Figure 0007125746000007
(7), Z is the number of teeth of the end mill 11 .

次いで、制御装置30は、横間隔eから算出した第1の位相差εと縦間隔gから算出した第2の位相差εとを比較する(S111)。これにより、お互いの妥当性を確認できる。 Next, the control device 30 compares the first phase difference ε calculated from the horizontal interval e and the second phase difference ε calculated from the vertical interval g (S111). This allows you to check each other's validity.

第1の位相差εと第2の位相差εとの差が所定の範囲内に収まっている場合、制御装置30は、第1の位相差εまたは第2の位相差εのいずれか一方、もしくは両者の平均値をびびり振動数fの位相差εとする。これにより、びびり振動数fの整数部qおよび位相差εが決定される(S112)。 When the difference between the first phase difference ε and the second phase difference ε is within a predetermined range, the control device 30 selects either the first phase difference ε or the second phase difference ε, Alternatively, the average value of both is used as the phase difference ε of the chatter frequency fC . As a result, the integer part q of the chatter frequency f C and the phase difference ε are determined (S112).

一方、ステップS107において、送り速度fが一定でないと判定した制御装置30は、まず(6)式に基づいて、びびり振動数f[Hz]を算出する(S113)。すなわち、制御装置30は、縦間隔gからびびり振動数fを算出する。 On the other hand, the control device 30, having determined in step S107 that the feed rate f t is not constant, first calculates the chatter frequency f C [Hz] based on the equation (6) (S113). That is, the control device 30 calculates the chatter frequency f C from the longitudinal interval g.

びびり振動数fを算出した制御装置30は、(7)式に基づいて、びびり振動数fの整数部qおよび位相差εを算出する(S114)。これにより、びびり振動数fの整数部qおよび位相差εが決定される(S112)。 After calculating the chatter frequency f C , the control device 30 calculates the integer part q of the chatter frequency f C and the phase difference ε based on the equation (7) (S114). As a result, the integer part q of the chatter frequency f C and the phase difference ε are determined (S112).

位相差εが2πk(k=0,1)に近づくほど切削は安定し、びびり振動は小さくなるので、制御装置30は、位相差εが2πk(k=0,1)に近づくように、エンドミル11の回転数を制御する。 As the phase difference ε approaches 2πk (k=0, 1), cutting becomes more stable and chatter vibration decreases. 11 rotation speed is controlled.

なお、本実施形態に係る2次元離散フーリエ変換解析方法では、ステップS107~S111を省略してもよい。この場合、ステップS106の後、ステップS113に移行する。 Incidentally, in the two-dimensional discrete Fourier transform analysis method according to this embodiment, steps S107 to S111 may be omitted. In this case, after step S106, the process proceeds to step S113.

(安定切削条件推定方法)
次に、本実施形態に係る安定切削条件推定方法について説明する。
(Method for estimating stable cutting conditions)
Next, a method for estimating stable cutting conditions according to this embodiment will be described.

エンドミル11の軸方向切込み量と回転数Sは、図4(A)に示す安定限界線図のような関係にあり、安定ローブとして知られている。軸方向切込み量が局所的に大きくなっているところは、安定ポケットと呼ばれる。安定ポケットでは、比較的大きな軸方向切込み量であっても、安定して切削加工を行うことができ、びびり振動を抑制することができる。 The depth of cut in the axial direction and the rotational speed S of the end mill 11 have a relationship such as the stability limit diagram shown in FIG. 4A, which is known as a stability lobe. A place where the depth of cut in the axial direction is locally large is called a stability pocket. In the stable pocket, even with a relatively large axial depth of cut, stable cutting can be performed and chatter vibration can be suppressed.

びびり振動数fおよび位相差εは、図4(B)および(C)に示すように、安定ポケットにおいて不連続に変化する。言い換えれば、同安定ローブ内においては、連続的に変化する。本実施形態に係る安定切削条件推定方法は、この性質を利用して、エンドミル11の回転数Sを安定ポケット内の回転数SS0になるよう調整する。 The chatter frequency f C and the phase difference ε change discontinuously in the stability pocket, as shown in FIGS. 4(B) and 4(C). In other words, it changes continuously within the same stable lobe. The method for estimating stable cutting conditions according to the present embodiment utilizes this property to adjust the rotation speed S of the end mill 11 to the rotation speed SS0 within the stable pocket.

図5に、本実施形態に係る安定切削条件推定方法のフローチャートを示す。 FIG. 5 shows a flowchart of the stable cutting condition estimation method according to this embodiment.

本実施形態では、エンドミル11を回転数SC0で回転させて切削加工をした時にびびり振動が発生したものとする(S201)。 In this embodiment, it is assumed that chatter vibration occurs when cutting is performed by rotating the end mill 11 at the rotation speed SC0 (S201).

びびり振動抑制システム1は、2次元離散フーリエ変換解析方法を実行して、びびり振動の各種パラメータ(びびり振動数fC0、位相差εC0、整数部qC0)を算出する(S202)。 The chatter vibration suppression system 1 executes a two-dimensional discrete Fourier transform analysis method to calculate various parameters of chatter vibration (chatter frequency f C0 , phase difference ε C0 , integer part q C0 ) (S202).

次いで、制御装置30は、回転数SC0での切削加工も含めた、サンプル点数を設定する(S203)。本実施形態では、下記のステップS204において直線近似を行うので、サンプル点数を2に設定する。なお、サンプル点数の設定は、ステップS202よりも前に行ってもよい。 Next, the control device 30 sets the number of samples including cutting at the number of revolutions SC0 (S203). In this embodiment, since linear approximation is performed in step S204 below, the number of sample points is set to two. Note that the number of samples may be set before step S202.

次いで、制御装置30は、同安定ローブ内ではびびり振動数はほとんど変化しないものと仮定し(具体的には、主軸回転数とびびり振動数の関係を直線または曲線で近似し(本実施形態では、直線で近似するとともに近似線の傾きαを0とする。))、次の(8)式に基づいて、回転数SC0から安定ポケット内の回転数SS0までの距離ΔSを算出する(S204)。

Figure 0007125746000008
Next, the control device 30 assumes that the chatter frequency hardly changes within the same stable lobe (specifically, the relationship between the spindle rotation speed and the chatter frequency is approximated by a straight line or a curve (in this embodiment, , approximating with a straight line and setting the slope α of the approximation line to 0 )), and calculating the distance ΔS from the rotation speed SCO to the rotation speed SSO in the stability pocket based on the following equation (8) ( S204).
Figure 0007125746000008

距離ΔSを算出した制御装置30は、次の(9)式に基づいて、回転数SC0とは異なるサンプル点の回転数SC1を設定する(S205)。

Figure 0007125746000009
(9)式において、ηは補正係数であり、安定ポケット内の回転数SS0を超えないように、0.5以下に設定されていることが好ましい。 After calculating the distance ΔS, the controller 30 sets the rotation speed SC1 at a sample point different from the rotation speed SC0 based on the following equation (9) (S205).
Figure 0007125746000009
In equation (9), η is a correction coefficient, and is preferably set to 0.5 or less so as not to exceed the rotational speed SSO within the stability pocket.

びびり振動抑制システム1は、エンドミル11を回転数SC1で回転させて切削加工を行い、2次元離散フーリエ変換解析方法を実行して、びびり振動数fC1を算出する(S206)。 The chatter vibration suppression system 1 performs cutting by rotating the end mill 11 at the rotation speed S C1 , executes the two-dimensional discrete Fourier transform analysis method, and calculates the chatter vibration frequency f C1 (S206).

次いで、制御装置30は、次の(10)式に基づいて、位相差εC1を算出する(S207)。

Figure 0007125746000010
同安定ローブ内では整数部は一定なので、qC0を用いることができる。 Next, the control device 30 calculates the phase difference ε C1 based on the following equation (10) (S207).
Figure 0007125746000010
Since the integer part is constant within the same stable lobe, q C0 can be used.

次いで、制御装置30は、位相差εC1が次の(11)式を満たすか否かを判定する(S208)。

Figure 0007125746000011
Next, the control device 30 determines whether or not the phase difference ε C1 satisfies the following expression (11) (S208).
Figure 0007125746000011

位相差εC1が(11)式を満たさない場合(S208でNO)、回転数SC1と回転数SC0とが同安定ローブ内に存在していないと考えられる。したがって、この場合、制御装置30は、回転数SC1を新たに設定する(S209)。例えば、制御装置30は、(9)式の補正係数ηを変更して、新たな回転数SC1を設定する。その後、ステップS206に移行する。 If the phase difference ε C1 does not satisfy the expression (11) (NO in S208), it is considered that the rotation speed S C1 and the rotation speed S C0 are not within the same stable lobe. Therefore, in this case, the control device 30 newly sets the rotational speed SC1 (S209). For example, the control device 30 changes the correction coefficient η in equation (9) to set a new rotational speed SC1 . After that, the process proceeds to step S206.

一方、位相差εC1が(11)式を満たす場合(S208でYES)、制御装置30は、回転数SC0、回転数SC1、位相差εC0および位相差εC1に基づいて、安定ローブの近似式(同安定ローブ内の主軸回転数と位相差の関係の近似式)を算出する(S210)。本実施形態では、安定ローブの近似式は一次関数で表されるので、当該一次関数の傾きαと切片βとを算出する。なお、安定ローブの近似式の精度を高めるには、サンプル点数を増やして、近似線の次数を増やせばよい。 On the other hand, if the phase difference ε C1 satisfies the expression (11) ( YES in S208 ), the control device 30 calculates the stability lobe (approximate expression of the relationship between the spindle speed and the phase difference in the same stable lobe) is calculated (S210). In this embodiment, since the approximation formula of the stability lobe is represented by a linear function, the slope α and the intercept β of the linear function are calculated. In order to improve the accuracy of the stability lobe approximation formula, the number of sample points should be increased to increase the order of the approximation line.

安定ローブの近似式を算出した制御装置30は、次の(12)式または(13)式に基づいて、安定ポケット内の回転数SS0を算出する(S211)。

Figure 0007125746000012
Figure 0007125746000013
(12)式および(13)式において、αは上記近似式(一次関数)の傾き、βは切片である。 After calculating the approximation formula of the stability lobe, the control device 30 calculates the rotational speed SS0 within the stability pocket based on the following formula (12) or (13) (S211).
Figure 0007125746000012
Figure 0007125746000013
In equations (12) and (13), α is the slope of the approximate expression (linear function), and β is the intercept.

びびり振動抑制システム1は、(12)式または(13)式に基づいて算出した回転数SS0でエンドミル11を回転させて切削加工を行うことで、びびり振動を抑制することができる。 The chatter vibration suppression system 1 can suppress chatter vibration by performing cutting by rotating the end mill 11 at the rotational speed S S0 calculated based on the formula (12) or (13).

(安定切削条件補正方法)
次に、本実施形態に係る安定切削条件補正方法について説明する。この安定切削条件補正方法は、上記の安定切削条件推定方法で算出した回転数SS0を補正するための方法である。
(Method for correcting stable cutting conditions)
Next, a method for correcting stable cutting conditions according to this embodiment will be described. This method of correcting stable cutting conditions is a method for correcting the rotational speed SSO calculated by the method of estimating stable cutting conditions.

本実施形態では、エンドミル11の回転数を安定切削条件推定方法により算出した回転数SS0に設定して切削加工を行い、その際にびびり振動が生じたものとする。また、そのびびり振動の各種パラメータを、びびり振動数fS0、位相差εS0、整数部qS0とする。これらのパラメータは、2次元離散フーリエ変換解析方法で算出できる。 In the present embodiment, it is assumed that the rotation speed of the end mill 11 is set to the rotation speed SS0 calculated by the stable cutting condition estimation method, and chatter vibration occurs during cutting. Various parameters of the chatter vibration are set to chatter frequency f S0 , phase difference ε S0 , and integer part q S0 . These parameters can be calculated by a two-dimensional discrete Fourier transform analysis method.

図6に、本実施形態に係る安定切削条件補正方法のフローチャートを示す。 FIG. 6 shows a flowchart of the stable cutting condition correction method according to this embodiment.

制御装置30は、回転数SS0の補正回数(切削回数)jを0に設定し(S301)、次の(14)式に基づいて、回転数SS0を1回補正した補正回転数SSj(j=1)を算出する(S302)。

Figure 0007125746000014
(14)式において、ΔSは、(12)式または(13)式によって求めた回転数SS0と最初の回転数SC0との差によって算出(補正)される。すなわち、ΔS=SS0-SC0である。なお、以下の式においても、同様にΔS=SS0-SC0とする。 The control device 30 sets the number of times of correction (number of times of cutting) j of the number of revolutions S S0 to 0 (S301), and based on the following equation (14), the corrected number of revolutions S Sj obtained by correcting the number of revolutions S S0 once. (j=1) is calculated (S302).
Figure 0007125746000014
In the equation (14), ΔS is calculated (corrected) by the difference between the rotation speed SS0 obtained by the equation (12) or (13) and the initial rotation speed SCO . That is, ΔS=S S0 −S C0 . It should be noted that ΔS=S S0 −S C0 also in the following equations.

びびり振動抑制システム1は、エンドミル11を補正回転数SSj(1回補正後なのでj=1。以下、同じ。)で回転させて切削加工を行い(S303)、びびり振動が生じたか否かを判定する(S304)。びびり振動が生じたか否かは、例えば、加工面粗さを利用して判定することができる。 The chatter vibration suppression system 1 performs cutting by rotating the end mill 11 at the corrected rotational speed S Sj (j=1 since it has been corrected once; the same shall apply hereinafter) (S303), and checks whether or not chatter vibration has occurred. Determine (S304). Whether or not chatter vibration has occurred can be determined using, for example, the machined surface roughness.

びびり振動が生じた場合(S304でYES)、びびり振動抑制システム1は、2次元離散フーリエ変換解析方法を実行して、びびり振動数fSjを算出する(S305)。 If chatter vibration occurs (YES in S304), the chatter vibration suppression system 1 executes a two-dimensional discrete Fourier transform analysis method to calculate the chatter frequency f Sj (S305).

次いで、制御装置30は、次の(15)式に基づいて、位相差εSjを算出する(S306)。

Figure 0007125746000015
Next, the control device 30 calculates the phase difference ε Sj based on the following equation (15) (S306).
Figure 0007125746000015

位相差εSjを算出した制御装置30は、次の(16)式で表される同安定ローブ判別式Rを満たすか否かを判定する(S307)。

Figure 0007125746000016
(16)式において、εは閾値であり、その初期値はεC0である。 After calculating the phase difference ε Sj , the controller 30 determines whether or not the same-stable lobe discriminant R S expressed by the following equation (16) is satisfied (S307).
Figure 0007125746000016
In equation (16), ε e is a threshold, and its initial value is ε C0 .

同安定ローブ判別式Rを満たさない場合(S307でNO)、制御装置30は、次の(17)式に基づいて、補正回転数SSjを補正回転数SSj+1に補正する(S308)。

Figure 0007125746000017
If the same stable lobe discriminant R S is not satisfied (NO in S307), the control device 30 corrects the corrected rotational speed S Sj to the corrected rotational speed S Sj+1 based on the following equation (17) (S308).
Figure 0007125746000017

一方、同安定ローブ判別式Rを満たす場合(S307でYES)、制御装置30は、同安定ローブ判別式Rの、閾値εをεSjに更新する(S309)。 On the other hand, if the same-stable lobe discriminant R S is satisfied (YES in S307), the control device 30 updates the threshold ε e of the same-stable lobe discriminant R S to ε Sj (S309).

次いで、制御装置30は、次の(18)式に基づいて、補正回転数SSjを補正回転数SSj+1に補正する(S310)。

Figure 0007125746000018
Next, the control device 30 corrects the corrected rotational speed S Sj to the corrected rotational speed S Sj+1 based on the following equation (18) (S310).
Figure 0007125746000018

びびり振動抑制システム1は、エンドミル11を補正回転数SSj+1(j=1)、言い換えれば、2回目の補正回転数SSj(j=2)で回転させて切削加工を行い(S311)、びびり振動が生じたか否かを判定する(S304)。 The chatter vibration suppression system 1 performs cutting by rotating the end mill 11 at the corrected rotational speed S Sj+1 (j=1), in other words, at the second corrected rotational speed S Sj (j=2) (S311). It is determined whether or not vibration has occurred (S304).

びびり振動が生じていない場合(S304でNO)、安定切削条件補正方法を終了する(S312)。 If chatter vibration does not occur (NO in S304), the method for correcting stable cutting conditions is terminated (S312).

結局、本実施形態に係るびびり振動抑制方法によれば、2次元離散フーリエ変換解析方法により、びびり模様の縞の縦間隔gを自動的に読み取ることができるので、作業の大幅な短縮を図ることができる。また、本実施形態に係る2次元離散フーリエ変換解析方法では、複数の縞が混在したびびり模様や、縞が断片的に現れているびびり模様であっても、解析することができる。 As a result, according to the chatter vibration suppression method according to the present embodiment, the longitudinal interval g of the chatter pattern stripes can be automatically read by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis method, so that the work can be greatly shortened. can be done. Further, in the two-dimensional discrete Fourier transform analysis method according to the present embodiment, even a chatter pattern in which a plurality of stripes are mixed or a chatter pattern in which stripes appear fragmentarily can be analyzed.

本実施形態に係るびびり振動抑制方法は、びびり振動現象のモデルとして単一びびりモデルだけでなく、複数びびりモデルにも対応しているので、より正確で、汎用性の高い安定切削条件の探索を行うことができる。なお、多くのびびり振動の場合、安定ポケットにおいて複数のびびり振動を同時に抑えることができるため、矛盾のない総合的な判断が可能となる。 The method for suppressing chatter vibration according to this embodiment supports not only a single chatter model but also multiple chatter models as a model of the chatter vibration phenomenon. It can be carried out. In the case of many chatter vibrations, since a plurality of chatter vibrations can be simultaneously suppressed in the stability pocket, it is possible to make a comprehensive judgment without contradiction.

本実施形態に係るびびり振動抑制方法では、びびり振動数から位相差を算出するので、切削加工時の送り速度fは一定でなければならないという制約をなくすことができる。 In the chatter vibration suppressing method according to the present embodiment, since the phase difference is calculated from the chatter vibration frequency, the restriction that the feed rate ft must be constant during cutting can be eliminated.

以上、本発明に係るびびり振動抑制方法およびびびり振動抑制システムの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 Although the embodiments of the chatter vibration suppression method and the chatter vibration suppression system according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments.

例えば、本発明の2次元離散フーリエ変換解析方法は、
(1)ワークの加工面を撮影してびびり模様の画像データを生成するステップ
(2)画像データに対して2次元離散フーリエ変換を行うステップ
(3)2次元離散フーリエ変換で得られたパワースペクトルのピークを選択し、選択したピークの周波数からびびり模様の縞の縦間隔を算出するステップ
(4)縦間隔からびびり振動数および位相差を算出するステップ
を含むのであれば、適宜構成を変更できる。
For example, the two-dimensional discrete Fourier transform analysis method of the present invention is
(1) Step of photographing the machined surface of the workpiece and generating image data of the chatter pattern (2) Step of performing a two-dimensional discrete Fourier transform on the image data (3) Step of power spectrum obtained by the two-dimensional discrete Fourier transform and calculating the vertical interval of the chatter pattern fringes from the frequency of the selected peak (4) calculating the chatter frequency and phase difference from the vertical interval. .

本発明の安定切削条件推定方法は、
(5)工具を回転数SC0で回転させ、2次元離散フーリエ変換解析方法により、びびり振動数fC0および位相差εC0を算出するステップ
(6)びびり振動数fC0に基づいて、回転数SC0から安定ポケット内の回転数SS0までの距離ΔSを算出するステップ
(7)回転数SC0と距離ΔSとに基づいて、回転数SC1を設定するステップ
(8)工具を回転数SC1で回転させ、2次元離散フーリエ変換解析方法により位相差εC1を算出するステップ
(9)位相差εC1が0≦εC1<2πを満たす場合に、位相差εC0および位相差εC1に基づいて回転数SS0を算出するステップ
を含むのであれば、適宜構成を変更できる。
The method for estimating stable cutting conditions of the present invention includes:
(5) Rotate the tool at the number of revolutions S C0 and calculate the chatter frequency f C0 and the phase difference ε C0 by a two-dimensional discrete Fourier transform analysis method. (6) Based on the chatter frequency f C0 , the number of revolutions Step (7) Calculate the distance ΔS from SC0 to the rotation speed SS0 in the stable pocket (7) Set the rotation speed SC1 based on the rotation speed SC0 and the distance ΔS (8) Set the tool rotation speed S C1 and calculating the phase difference ε C1 by a two-dimensional discrete Fourier transform analysis method (9) When the phase difference ε C1 satisfies 0≦ε C1 <2π, the phase difference ε C0 If a step of calculating the number of revolutions SS0 based on the above is included, the configuration can be changed as appropriate.

本発明の安定切削条件補正方法は、
(10)安定切削条件推定方法により算出した回転数SS0で工具を回転させて、2次元離散フーリエ変換解析方法により位相差εS0を算出するステップ
(11)回転数SS0に対してj回目(j≧1)の補正を行った補正回転数SSjで工具を回転させて、2次元離散フーリエ変換解析方法により位相差εSjを算出するステップ
(12)初期値がεC0である閾値εを用いて、
=(εC1-εC0)(εSj-ε)>0かつ0≦εSj<2π
で表される同安定ローブ判別式Rを満たすか否かを判定するステップ
(13)同安定ローブ判別式Rを満たす場合に、閾値εをεSjに更新するとともに、補正回転数SSjをSSj+ΔS/2j+1(ただし、ΔS=SS0-SC0)に補正するステップ
(14)同安定ローブ判別式Rを満たさない場合に、補正回転数SSjをSSj-ΔS/2j+1(ただし、ΔS=SS0-SC0)に補正するステップ
を含むのであれば、適宜構成を変更できる。
The stable cutting condition correction method of the present invention comprises:
(10) Rotate the tool at the rotation speed S S0 calculated by the stable cutting condition estimation method, and calculate the phase difference ε S0 by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis method (11) Step j for the rotation speed S S0 Step (12) of calculating the phase difference ε Sj by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis method by rotating the tool at the corrected rotational speed S Sj corrected to (j≧1), the threshold ε whose initial value is ε C0 using e
R S =(ε C1 −ε C0 )(ε Sj −ε e )>0 and 0≦ε Sj <2π
(13) If the same-stable lobe discriminant R S is satisfied, the threshold ε e is updated to ε Sj , and the corrected rotational speed S Step (14) for correcting Sj to S Sj +ΔS/2 j+1 (where ΔS=S S0 −S C0 ) . 2 j+1 (where ΔS=S S0 −S C0 ), the configuration can be changed as appropriate.

本発明のびびり振動抑制システムは、撮影装置および制御装置を備え、少なくとも本発明の2次元離散フーリエ変換解析方法(2次元離散フーリエ変換解析処理)を実行するのであれば、適宜構成を変更できる。 The chatter vibration suppression system of the present invention includes an imaging device and a control device, and can be modified as appropriate so long as it executes at least the two-dimensional discrete Fourier transform analysis method (two-dimensional discrete Fourier transform analysis processing) of the present invention.

1 びびり振動抑制システム
10 工作機械
11 エンドミル
12 工具ホルダ
13 ワークホルダ
20 撮影装置
30 制御装置
31 演算部
32 記憶部
33 制御部
1 Chatter Vibration Suppression System 10 Machine Tool 11 End Mill 12 Tool Holder 13 Work Holder 20 Imaging Device 30 Control Device 31 Calculation Unit 32 Storage Unit 33 Control Unit

Claims (8)

工具を回転させてワークの切削加工を行う工作機械において、切削加工時に生じるびびり振動を抑制するためのびびり振動抑制方法であって、
前記ワークの加工面を撮影してびびり模様の画像データを生成するステップと、
前記画像データに対して2次元離散フーリエ変換を行うステップと、
前記2次元離散フーリエ変換で得られたパワースペクトルのピークを選択し、選択した前記ピークの周波数から前記びびり模様の縞の縦間隔を算出するステップと、
前記縦間隔からびびり振動数およびびびり振動の位相差を算出するステップと、
からなる2次元離散フーリエ変換解析方法を含み、
前記2次元離散フーリエ変換解析方法により算出した前記びびり振動数および前記びびり振動の位相差から安定ポケット内の回転数を求め、求めた前記回転数で前記工具を回転させて切削加工を行うステップを含む
ことを特徴とするびびり振動抑制方法。
A chatter vibration suppression method for suppressing chatter vibration generated during cutting in a machine tool for cutting a workpiece by rotating a tool, comprising:
a step of photographing the machined surface of the workpiece to generate image data of the chatter pattern;
performing a two-dimensional discrete Fourier transform on the image data;
a step of selecting a peak of the power spectrum obtained by the two-dimensional discrete Fourier transform and calculating a vertical interval of the chatter pattern fringes from the frequency of the selected peak;
calculating a chatter frequency and a phase difference of the chatter vibration from the longitudinal interval;
a two-dimensional discrete Fourier transform analysis method consisting of
calculating the number of rotations in the stable pocket from the chatter frequency calculated by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis method and the phase difference of the chatter vibration, and performing cutting by rotating the tool at the calculated number of rotations. include
A chatter vibration suppression method characterized by:
前記2次元離散フーリエ変換解析方法は、
前記ワークに対する前記工具の送り速度が一定の場合に、前記びびり模様の縞の横間隔から算出した位相差と前記縦間隔から算出した位相差とを比較するステップを含む
ことを特徴とする請求項1に記載のびびり振動抑制方法。
The two-dimensional discrete Fourier transform analysis method includes:
The step of comparing the phase difference calculated from the horizontal spacing of the fringes of the chatter pattern with the phase difference calculated from the vertical spacing when the feed rate of the tool with respect to the workpiece is constant. 2. The method for suppressing chatter vibration according to 1.
前記工具を回転数SC0で回転させ、前記2次元離散フーリエ変換解析方法により、びびり振動数fC0および位相差εC0を算出するステップと、
前記びびり振動数fC0に基づいて、前記回転数SC0から安定ポケット内の回転数SS0 の暫定値である暫定回転数あって、前記工具の回転数とびびり振動数の関係を傾きゼロの直線で近似して算出した前記暫定回転数までの距離ΔSを算出するステップと、
前記回転数SC0と前記距離ΔSとに基づいて、回転数SC1を設定するステップと、
前記工具を前記回転数SC1で回転させ、前記2次元離散フーリエ変換解析方法により位相差εC1を算出するステップと、
前記位相差εC1が、0≦εC1<2πを満たす場合に、前記位相差εC0および前記位相差εC1に基づいて前記回転数SS0を算出するステップと、
からなる安定切削条件推定方法を含む
ことを特徴とする請求項1または2に記載のびびり振動抑制方法。
a step of rotating the tool at a rotation speed S C0 and calculating the chatter frequency f C0 and the phase difference ε C0 by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis method;
Based on the chatter frequency fC0 , a provisional rotation speed, which is a provisional value of the rotation speed SSO in the stable pocket, is obtained from the rotation speed SC0 , and the relationship between the rotation speed of the tool and the chatter frequency has a slope of zero. a step of calculating a distance ΔS to the provisional rotation speed calculated by approximating with a straight line ;
setting the number of revolutions SC1 based on the number of revolutions SC0 and the distance ΔS;
a step of rotating the tool at the rotational speed S C1 and calculating a phase difference ε C1 by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis method;
calculating the rotational speed SS0 based on the phase difference ε C0 and the phase difference ε C1 when the phase difference ε C1 satisfies 0≦ε C1 <2π;
3. The method for suppressing chatter vibration according to claim 1 or 2, comprising a stable cutting condition estimation method comprising:
前記安定切削条件推定方法により算出した前記回転数SS0で、前記工具を回転させて、前記2次元離散フーリエ変換解析方法により位相差εS0を算出するステップと、
前記回転数SS0に対してj回目(ただし、j≧1)の補正を行った補正回転数SSjで、前記工具を回転させて、前記2次元離散フーリエ変換解析方法により位相差εSjを算出するステップと、
初期値がεC0である閾値εを用いて、
=(εC1-εC0)(εSj-ε)>0かつ0≦εSj<2π
で表される同安定ローブ判別式Rを満たすか否かを判定するステップと、
前記同安定ローブ判別式Rを満たす場合に、前記閾値εをεSjに更新するとともに、前記補正回転数SSjをSSj+ΔS/2j+1(ただし、ΔS=SS0-SC0)に補正するステップと、
前記同安定ローブ判別式Rを満たさない場合に、前記補正回転数SSjをSSj-ΔS/2j+1(ただし、ΔS=SS0-SC0)に補正するステップと、
からなる安定切削条件補正方法を含む
ことを特徴とする請求項3に記載のびびり振動抑制方法。
a step of rotating the tool at the rotational speed S S0 calculated by the stable cutting condition estimation method and calculating the phase difference ε S0 by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis method;
The tool is rotated at the corrected rotational speed SSj obtained by performing the j-th correction (where j≧1) with respect to the rotational speed SS0 , and the phase difference ε Sj is calculated by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis method. a calculating step;
Using a threshold ε e whose initial value is ε C0 ,
R S =(ε C1 −ε C0 )(ε Sj −ε e )>0 and 0≦ε Sj <2π
determining whether or not the same stable lobe discriminant R S is satisfied;
When the same stable lobe discriminant R S is satisfied, the threshold ε e is updated to ε Sj , and the corrected rotational speed S Sj is set to S Sj +ΔS/2 j+1 (where ΔS=S S0 −S C0 ). a correcting step;
a step of correcting the corrected rotational speed S Sj to S Sj −ΔS/2 j+1 (where ΔS=S S0 −S C0 ) when the same stable lobe discriminant R S is not satisfied;
4. The method for suppressing chatter vibration according to claim 3, comprising a method for correcting stable cutting conditions comprising:
工具を回転させてワークの切削加工を行う工作機械において、切削加工時に生じるびびり振動を抑制するためのびびり振動抑制システムであって、
前記ワークの加工面を撮影してびびり模様の画像データを生成する撮影装置と、
前記工具の回転数を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記画像データに対して2次元離散フーリエ変換を行う処理と、
前記2次元離散フーリエ変換で得られたパワースペクトルのピークを選択し、選択した前記ピークの周波数から前記びびり模様の縞の縦間隔を算出する処理と、
前記縦間隔からびびり振動数およびびびり振動の位相差を算出する処理と、
からなる2次元離散フーリエ変換解析処理を実行し、
前記2次元離散フーリエ変換解析処理により算出した前記びびり振動数および前記びびり振動の位相差から安定ポケット内の回転数を求め、求めた前記回転数で前記工具を回転させて切削加工を行う処理を実行する
ことを特徴とするびびり振動抑制システム。
A chatter vibration suppression system for suppressing chatter vibration generated during cutting in a machine tool for cutting a workpiece by rotating a tool, comprising:
a photographing device for photographing the machined surface of the workpiece and generating image data of the chattering pattern;
and a control device that controls the rotation speed of the tool,
The control device is
a process of performing a two-dimensional discrete Fourier transform on the image data;
A process of selecting the peak of the power spectrum obtained by the two-dimensional discrete Fourier transform and calculating the vertical interval of the chatter pattern fringes from the frequency of the selected peak;
a process of calculating the chatter vibration frequency and the phase difference of the chatter vibration from the longitudinal interval;
Execute a two-dimensional discrete Fourier transform analysis process consisting of
The number of revolutions in the stable pocket is obtained from the chatter vibration frequency calculated by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis process and the phase difference of the chatter vibration, and the tool is rotated at the calculated number of revolutions to perform cutting. Run
A chatter vibration suppression system characterized by:
前記制御装置は、
前記2次元離散フーリエ変換解析処理として、
前記ワークに対する前記工具の送り速度が一定の場合に、前記びびり模様の縞の横間隔から算出した位相差と前記縦間隔から算出した位相差とを比較する処理を実行する
ことを特徴とする請求項5に記載のびびり振動抑制システム。
The control device is
As the two-dimensional discrete Fourier transform analysis process,
A process of comparing the phase difference calculated from the horizontal spacing of the stripes of the chatter pattern with the phase difference calculated from the vertical spacing when the feed speed of the tool with respect to the workpiece is constant. Item 6. A chatter vibration suppression system according to Item 5.
前記制御装置は、
前記工具を回転数SC0で回転させ、前記2次元離散フーリエ変換解析処理により、びびり振動数fC0および位相差εC0を算出する処理と、
前記びびり振動数fC0に基づいて、前記回転数SC0から安定ポケット内の回転数SS0 の暫定値である暫定回転数あって、前記工具の回転数とびびり振動数の関係を傾きゼロの直線で近似して算出した前記暫定回転数までの距離ΔSを算出する処理と、
前記回転数SC0と前記距離ΔSとに基づいて、回転数SC1を設定する処理と、
前記工具を前記回転数SC1で回転させ、前記2次元離散フーリエ変換解析処理により位相差εC1を算出する処理と、
前記位相差εC1が、0≦εC1<2πを満たす場合に、前記位相差εC0および前記位相差εC1に基づいて前記回転数SS0を算出する処理と、
からなる安定切削条件推定処理を実行する
ことを特徴とする請求項5または6に記載のびびり振動抑制システム。
The control device is
A process of rotating the tool at a rotation speed S C0 and calculating the chatter frequency f C0 and the phase difference ε C0 by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis process;
Based on the chatter frequency fC0 , a provisional rotation speed, which is a provisional value of the rotation speed SSO in the stable pocket, is obtained from the rotation speed SC0 , and the relationship between the rotation speed of the tool and the chatter frequency has a slope of zero. A process of calculating the distance ΔS to the provisional rotation speed calculated by approximating with a straight line ;
a process of setting the number of revolutions SC1 based on the number of revolutions SC0 and the distance ΔS;
A process of rotating the tool at the number of revolutions S C1 and calculating a phase difference ε C1 by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis process;
a process of calculating the number of rotations SS0 based on the phase difference ε C0 and the phase difference ε C1 when the phase difference ε C1 satisfies 0≦ε C1 <2π;
7. The chatter vibration suppression system according to claim 5 or 6, wherein a stable cutting condition estimation process comprising:
前記制御装置は、
前記安定切削条件推定処理により算出した前記回転数SS0で、前記工具を回転させて、前記2次元離散フーリエ変換解析処理により位相差εS0を算出する処理と、
前記回転数SS0に対してj回目(ただし、j≧1)の補正を行った補正回転数SSjで、前記工具を回転させて、前記2次元離散フーリエ変換解析処理により位相差εSjを算出する処理と、
初期値がεC0である閾値εを用いて、
=(εC1-εC0)(εSj-ε)>0かつ0≦εSj<2π
で表される同安定ローブ判別式Rを満たすか否かを判定する処理と、
前記同安定ローブ判別式Rを満たす場合に、前記閾値εをεSjに更新するとともに、前記補正回転数SSjをSSj+ΔS/2j+1(ただし、ΔS=SS0-SC0)に補正する処理と、
前記同安定ローブ判別式Rを満たさない場合に、前記補正回転数SSjをSSj-ΔS/2j+1(ただし、ΔS=SS0-SC0)に補正する処理と、
からなる安定切削条件補正処理を実行する
ことを特徴とする請求項7に記載のびびり振動抑制システム。
The control device is
A process of rotating the tool at the rotational speed S S0 calculated by the stable cutting condition estimation process and calculating a phase difference ε S0 by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis process;
The tool is rotated at the corrected rotational speed S Sj obtained by performing the j-th correction (where j≧1) with respect to the rotational speed S S0 , and the phase difference ε Sj is calculated by the two-dimensional discrete Fourier transform analysis process. a process of calculating;
Using a threshold ε e whose initial value is ε C0 ,
R S =(ε C1 −ε C0 )(ε Sj −ε e )>0 and 0≦ε Sj <2π
A process of determining whether or not the same stable lobe discriminant RS represented by is satisfied;
When the same stable lobe discriminant R S is satisfied, the threshold ε e is updated to ε Sj , and the corrected rotational speed S Sj is set to S Sj +ΔS/2 j+1 (where ΔS=S S0 −S C0 ). a correction process;
A process of correcting the corrected rotational speed S Sj to S Sj −ΔS/2 j+1 (where ΔS=S S0 −S C0 ) when the same stable lobe discriminant R S is not satisfied;
8. The chatter vibration suppression system according to claim 7, wherein a stable cutting condition correction process comprising:
JP2018184240A 2018-09-28 2018-09-28 Chatter vibration suppression method and chatter vibration suppression system Active JP7125746B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018184240A JP7125746B2 (en) 2018-09-28 2018-09-28 Chatter vibration suppression method and chatter vibration suppression system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018184240A JP7125746B2 (en) 2018-09-28 2018-09-28 Chatter vibration suppression method and chatter vibration suppression system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020049626A JP2020049626A (en) 2020-04-02
JP7125746B2 true JP7125746B2 (en) 2022-08-25

Family

ID=69995079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018184240A Active JP7125746B2 (en) 2018-09-28 2018-09-28 Chatter vibration suppression method and chatter vibration suppression system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7125746B2 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010016078A (en) 2008-07-02 2010-01-21 Shin Etsu Handotai Co Ltd Silicon monocrystal wafer, method for manufacturing the silicon monocrystal wafer and method for evaluating the silicon monocrystal wafer
JP2010105073A (en) 2008-10-28 2010-05-13 Okuma Corp Method and device for suppressing vibration of machine tool
JP2011031370A (en) 2009-08-06 2011-02-17 Tokushima Prefecture Surface finish determining device
JP2012056051A (en) 2010-09-10 2012-03-22 Makino Milling Mach Co Ltd Chatter vibration detection method, chatter vibration avoidance method, and machine tool
JP2016049581A (en) 2014-08-29 2016-04-11 株式会社ディスコ Wafer inspection method, grinding and polishing device
JP2017202555A (en) 2016-05-13 2017-11-16 学校法人同志社 Chattering vibration suppressing method
JP2018020426A (en) 2016-07-25 2018-02-08 大同特殊鋼株式会社 Vibration suppression device

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010016078A (en) 2008-07-02 2010-01-21 Shin Etsu Handotai Co Ltd Silicon monocrystal wafer, method for manufacturing the silicon monocrystal wafer and method for evaluating the silicon monocrystal wafer
JP2010105073A (en) 2008-10-28 2010-05-13 Okuma Corp Method and device for suppressing vibration of machine tool
JP2011031370A (en) 2009-08-06 2011-02-17 Tokushima Prefecture Surface finish determining device
JP2012056051A (en) 2010-09-10 2012-03-22 Makino Milling Mach Co Ltd Chatter vibration detection method, chatter vibration avoidance method, and machine tool
JP2016049581A (en) 2014-08-29 2016-04-11 株式会社ディスコ Wafer inspection method, grinding and polishing device
JP2017202555A (en) 2016-05-13 2017-11-16 学校法人同志社 Chattering vibration suppressing method
JP2018020426A (en) 2016-07-25 2018-02-08 大同特殊鋼株式会社 Vibration suppression device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020049626A (en) 2020-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4622873B2 (en) NC program creation method and program
JP5234772B2 (en) Vibration suppression method and apparatus for machine tool
JP2018534576A5 (en)
WO2011052800A1 (en) Tool path generation method and device
US20090110499A1 (en) Method for suppressing vibration and device therefor
JP2008290188A (en) Vibration suppressing apparatus
JPWO2011004584A1 (en) Automatic programming apparatus and method
JPWO2016067392A1 (en) Tool path generation method and machine tool
JPWO2011004585A1 (en) Automatic programming apparatus and method
JP6312725B2 (en) Numerical control device with taper angle correction function in taper machining in skiving
JP5734131B2 (en) Rotational speed display device
JP4835442B2 (en) Calculation method of cutting end coordinates in shoulder cutting using a rotary tool
Joliet et al. A process model for force-controlled honing simulations
JP2019152936A (en) Machine tool machining simulation device
Armillotta et al. Edge quality in fused deposition modeling: I. Definition and analysis
JP2007167980A (en) Estimating method for cutting self-excited vibration
TW201523183A (en) System and method for compensating precision of rotating tables
JP7125746B2 (en) Chatter vibration suppression method and chatter vibration suppression system
JP2010125570A (en) Chattering vibration suppressing method and device
Sung et al. Effect of tool nose profile tolerance on surface roughness in finish turning
JP2016043443A (en) Rotational speed display method
JP2012200848A (en) Monitor device for machine tool
JP2010030404A (en) Position detection method and position detection apparatus for preceding vehicle and data filtering method
TW201521940A (en) Fixture, system and method for processing double contour
JP6727578B2 (en) Chatter vibration suppression method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210322

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220510

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220610

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220713

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220805

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7125746

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150