機床及其加工控制裝置制造方法
【專利摘要】一種機床的加工控制裝置，在以基于穩(wěn)定臨界曲線設(shè)定的條件下進行切削加工的機床中，能夠容易且穩(wěn)定地抑制加工中產(chǎn)生的抖振。該加工控制裝置具有：存儲部（7）、運算部（8）及振動檢測傳感器（5）。存儲部（7）存儲游穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)，所述穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)表示對應(yīng)于主軸轉(zhuǎn)速的能夠抑制抖振的臨界切入量。運算部（8）基于穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)設(shè)定加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速和刀具切入量，并且根據(jù)振動檢測傳感器（5）的檢測結(jié)果判斷是否發(fā)生抖振，在發(fā)生抖振的情況下，參照穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)來控制主軸轉(zhuǎn)速使得抖振被抑制。
【專利說明】機床及其加工控制裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種加工控制裝置，特別涉及一種控制安裝有切削加工工件的刀具的主軸的轉(zhuǎn)速的加工控制裝置及具備該裝置的機床。
【背景技術(shù)】
[0002]例如在使用銑刀進行鏜削加工時，為了避免刀具與工件之間的干涉，需要使刀具長度變長。在這樣的刀具中，由于刀具的刀刃部分與被主軸夾持的部分之間的距離變大，使得刀具的剛性相對變?nèi)酢?br> [0003]在這里，切削中的刀具在下一次切削時對上一次切削時留在工件一側(cè)的起伏偏離地沿著該起伏進行切削。在這種情況下，切削厚度發(fā)生變化。在這樣的切削加工中，如上所述，在刀具的剛性較差的情況下，切削力的變化引起刀具的固有振動，從而在切削加工中容易發(fā)生抖振。
[0004]因此，在現(xiàn)有的切削加工中，需要多次進行試加工來找到不發(fā)生抖振的加工條件，從而設(shè)定最優(yōu)加工條件。
[0005]另外，如專利文獻I所示，還提出了一種利用穩(wěn)定臨界曲線來預(yù)測抖振，從而設(shè)定加工條件的方法。在該專利文獻I所示的方法中，以由刀具規(guī)格及工件材質(zhì)確定的切削力特征值等參數(shù)作為輸入值，確定相對于該輸入值不發(fā)生抖振的穩(wěn)定臨界切入量的初始值。然后，比較基于該初始值得到的計算值與初始值，根據(jù)比較結(jié)果修正初始值。重復(fù)執(zhí)行以上處理，當(dāng)修正后的初始值 與計算值在一定的誤差范圍內(nèi)時，確定穩(wěn)定臨界切入量。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:(日本)特開2007-167980號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0010]在現(xiàn)有的利用試加工來設(shè)定加工條件的方法中，需要進行多次試加工，因此用于設(shè)定加工條件的作業(yè)比較麻煩。另外，每次刀具與工件改變時都需要重新進行試加工。
[0011]另一方面，在專利文獻I所記載的方法中，理論上能夠確定抑制抖振的切入量，但是該方法存在以下問題。
[0012]首先，圖1表示專利文獻I中所利用的穩(wěn)定臨界曲線的一個例子。在該圖中，橫軸表示主軸轉(zhuǎn)速(rpm),縱軸表示軸向切入量(mm)。并且,穩(wěn)定臨界曲線A的內(nèi)側(cè)(圖中下側(cè))的區(qū)域是抖振被抑制的穩(wěn)定區(qū)域，穩(wěn)定臨界曲線A的外側(cè)(圖中上側(cè))是產(chǎn)生抖振的不穩(wěn)定區(qū)域。
[0013]假定如上所述的穩(wěn)定臨界曲線A，以穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)的al點的條件進行加工。此時，由于刀具的剛性的偏差與工件的毛坯尺寸的誤差與偏差，因此實際的穩(wěn)定臨界曲線(該曲線的一部分以圖1中的虛線A’表示)偏離圖1所示的穩(wěn)定臨界曲線A。于是，即使以條件al進行加工也會產(chǎn)生抖振。特別是，由于鑄件或鍛造件之類的工件的毛坯尺寸的誤差較大，因此實際的穩(wěn)定臨界曲線偏離于以預(yù)先確定的毛坯尺寸為前提時的穩(wěn)定臨界曲線的情況較多。在這種情況下，即使以通過計算而得到的最優(yōu)切入量al進行加工，在實際的加工中也會產(chǎn)生抖振。
[0014]在這種情況下，改變切入量以重新將加工條件設(shè)定在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，并且為了抑制抖振的產(chǎn)生，需要將切入量設(shè)定為條件a2。即在圖1的例子中，需要使切入量大致為原來的1/2。如果不使切入量這樣大幅地減小，就不能高效地進行加工。
[0015]另外，在改變切入量時，利用一次走刀(刀具的一次移動)改變從工件表面切削的量，因此需要改變加工程序中的切削加工的走刀次數(shù)。因此，切入量的改變伴隨著加工程序的改變，從而存在在加工中不能應(yīng)對的情況。
[0016]本發(fā)明的課題在于在以基于穩(wěn)定臨界曲線設(shè)定的條件進行切削加工的機床中，能夠各易且穩(wěn)定地抑制加工中廣生的抖振。
[0017]用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案
[0018]第一發(fā)明的機床的加工控制裝置，控制安裝有切削加工工件的刀具的主軸的轉(zhuǎn)速，具有:數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)、加工開始條件設(shè)定機構(gòu)、振動檢測傳感器、抖振判斷機構(gòu)、轉(zhuǎn)速控制機構(gòu)。數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)存儲有穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)，穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)表示與主軸轉(zhuǎn)速對應(yīng)的能夠抑制抖振的臨界切入量。加工開始條件設(shè)定機構(gòu)基于穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)設(shè)定加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速和刀具切入量。振動檢測傳感器檢測切削加工時的主軸的振動。抖振判斷機構(gòu)根據(jù)振動檢測傳感器的檢測結(jié)果判斷抖振是否發(fā)生。轉(zhuǎn)速控制機構(gòu)在發(fā)生抖振的情況下參照穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)來控制主軸轉(zhuǎn)速使得抖振被抑制。
[0019]在該裝置中，穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)中。穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)表示切削加工時抖振被抑制的主軸轉(zhuǎn)速與刀具的臨界切入量之間的關(guān)系。通過將加工條件設(shè)定在該穩(wěn)定臨界曲線的穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，抑制抖振，從而穩(wěn)定地進行加工?；谶@樣的穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)，設(shè)定加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速及刀具切入量。該設(shè)定可以由操作者設(shè)定，也可以根據(jù)使用的刀具的規(guī)格等自動設(shè)定。之后，在加工中利用振動檢測傳感器檢測主軸的振動，根據(jù)其檢測結(jié)果判斷是否發(fā)生抖振。在判斷為發(fā)生抖振的情況下，參照穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)，控制主軸轉(zhuǎn)速使得抖振被抑制。
[0020]在這里，在判斷為發(fā)生抖振的情況下，通過控制主軸轉(zhuǎn)速能夠抑制抖振。利用圖1詳細地進行說明，首先，參照穩(wěn)定臨界曲線的數(shù)據(jù)，將加工開始條件設(shè)定為條件al。但是，由于刀具剛性的偏差與工件毛坯尺寸的誤差，穩(wěn)定臨界曲線偏離曲線A’。此時，加工條件al在不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，在加工中發(fā)生抖振。在這種情況下，降低主軸轉(zhuǎn)速，使加工條件移到a3點。由此，加工條件移到穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，從而能夠抑制抖振，穩(wěn)定地進行加工。
[0021]如上所述，在本發(fā)明中，通過改變主軸轉(zhuǎn)速，能夠容易地將位于不穩(wěn)定區(qū)域的加工條件移到穩(wěn)定區(qū)域。此時，不需要大幅改變主軸轉(zhuǎn)速。因此，能夠避免加工效率的大幅降低。另外，由于控制主軸轉(zhuǎn)速的處理無需變更加工程序，能夠在加工中執(zhí)行，因此能夠根據(jù)加工狀況迅速采取應(yīng)對措施。
[0022]第二發(fā)明的機床的加工控制裝置，在第一發(fā)明的加工控制裝置的基礎(chǔ)上，根據(jù)通過振動解析得到的刀具的特征值、由工件的材料確定的系數(shù)及加工條件求出穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)。[0023]第三發(fā)明的機床的加工控制裝置在第一或第二發(fā)明的加工控制裝置的基礎(chǔ)上，其轉(zhuǎn)速控制機構(gòu)具有:第一轉(zhuǎn)速變更機構(gòu)、判斷機構(gòu)、第二轉(zhuǎn)速變更機構(gòu)。第一轉(zhuǎn)速變更機構(gòu)在發(fā)生抖振的情況下使主軸轉(zhuǎn)速增大或減小第一轉(zhuǎn)速量。判斷機構(gòu)判斷調(diào)整了第一轉(zhuǎn)速量后的主軸轉(zhuǎn)速是否是基于穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)設(shè)定的容許范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速。第二轉(zhuǎn)速變更機構(gòu)在調(diào)整后的主軸轉(zhuǎn)速不是容許范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速的情況下，使主軸轉(zhuǎn)速從調(diào)整后的主軸轉(zhuǎn)速減少或增加比第一轉(zhuǎn)速量小的第二轉(zhuǎn)速量。
[0024]在發(fā)生抖振的情況下，首先，使主軸轉(zhuǎn)速改變第一轉(zhuǎn)速量。在這里，如上所述，通過參照穩(wěn)定臨界曲線的數(shù)據(jù)，能夠求出在某切入量下不發(fā)生抖振的主軸轉(zhuǎn)速的范圍(容許范圍)。
[0025]于是，在該第三發(fā)明中，判斷改變了第一轉(zhuǎn)速量后的主軸轉(zhuǎn)速是否在該容許范圍內(nèi)。然后，在判斷為不在容許范圍內(nèi)的情況下，使主軸轉(zhuǎn)速向相反一側(cè)改變比第一轉(zhuǎn)速量小的第二轉(zhuǎn)速量。即，在使主軸轉(zhuǎn)速增大第一轉(zhuǎn)速量的情況下減小第二轉(zhuǎn)速量，在減小第一轉(zhuǎn)速量的情況下增大第二轉(zhuǎn)速量。通過這樣的處理，在發(fā)生抖振的情況下，能夠?qū)⒅鬏S轉(zhuǎn)速調(diào)整為能夠可靠地抑制抖振的轉(zhuǎn)速。
[0026]第四發(fā)明的機床的加工控制裝置，在第一至第三發(fā)明的任一發(fā)明的加工控制裝置的基礎(chǔ)上，加工開始條件設(shè)定機構(gòu)將加工開始時的切入量設(shè)定為比穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)中的穩(wěn)定區(qū)域的最大切入量小的切入量，并且加工開始條件設(shè)定機構(gòu)將加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為比與穩(wěn)定區(qū)域的最大切入量對應(yīng)的轉(zhuǎn)速低的轉(zhuǎn)速。然后，轉(zhuǎn)速控制機構(gòu)在發(fā)生抖振的情況下使主軸轉(zhuǎn)速增大規(guī)定轉(zhuǎn)速。
[0027]在這里，將加工開始時的切入量設(shè)定在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，并且將主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)的低轉(zhuǎn)速側(cè)。具體地說，在圖1的例子中，設(shè)定切入量使其小于某穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)的最大切入量(約3.3mm)ο另外，將主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為比最大切入量對應(yīng)的轉(zhuǎn)速(約3000rpm)低的2600rpm。
[0028]在這里，從圖1中明確可知，從穩(wěn)定臨界曲線的性質(zhì)來看，在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，主軸轉(zhuǎn)速較高一側(cè)與較低一側(cè)相比傾斜度較大。因此，在將加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定在主軸轉(zhuǎn)速較高一側(cè)的穩(wěn)定臨界曲線上時，主軸轉(zhuǎn)速的微小變化引起條件在穩(wěn)定區(qū)域與不穩(wěn)定區(qū)域之間往復(fù)。在這種狀態(tài)下，通過控制主軸轉(zhuǎn)速很難穩(wěn)定地抑制抖振。
[0029]因此，在該第四發(fā)明中，將加工開始條件設(shè)定在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)主軸轉(zhuǎn)速較低的一側(cè)，從而能夠容易地控制主軸轉(zhuǎn)速，穩(wěn)定地抑制抖振。
[0030]第五發(fā)明的機床的加工控制裝置，在第一至第三發(fā)明的加工控制裝置的基礎(chǔ)上，加工開始條件設(shè)定機構(gòu)將加工開始時的切入量設(shè)定為比穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)中的穩(wěn)定區(qū)域的最大切入量小的切入量，并且加工開始條件設(shè)定機構(gòu)將加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為比與穩(wěn)定區(qū)域的最大切入量對應(yīng)的轉(zhuǎn)速低的轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速控制機構(gòu)在不發(fā)生抖振的情況下維持加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速。
[0031]將加工開始條件設(shè)定為穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)較低的主軸轉(zhuǎn)速，并且在實際的穩(wěn)定臨界曲線向低轉(zhuǎn)速側(cè)偏移的情況下，即使不改變加工開始條件也不會發(fā)生抖振，因此，可以考慮提高主軸轉(zhuǎn)速從而縮短加工時間。
[0032]然而，如果提高主軸轉(zhuǎn)速，則存在著加工條件移到不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)的可能，而且，即使提高主軸轉(zhuǎn)速，也不能期待加工時間的大幅縮短。[0033]因此，在本第五發(fā)明中，即使出現(xiàn)上述狀況，也將主軸轉(zhuǎn)速維持在加工開始時的轉(zhuǎn)速。
[0034]第六發(fā)明的機床的加工控制裝置，在第一至第三發(fā)明的加工控制裝置的基礎(chǔ)上，加工開始條件設(shè)定機構(gòu)將加工開始時的切入量設(shè)定為比穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)中的穩(wěn)定區(qū)域的最大切入量小的切入量，并且加工開始條件設(shè)定機構(gòu)將加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為比與穩(wěn)定區(qū)域的最大切入量對應(yīng)的轉(zhuǎn)速高的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速控制機構(gòu)在發(fā)生抖振的情況下使主軸轉(zhuǎn)速減小規(guī)定轉(zhuǎn)速。
[0035]如上所述，主軸轉(zhuǎn)速在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)的范圍較大。于是，在該第六發(fā)明中，為了縮短加工時間，將加工開始條件設(shè)定為較高的轉(zhuǎn)速(例如，在圖1的例子中為3000rpm)。
[0036]第七發(fā)明的機床的加工控制裝置，在第一至第三發(fā)明的加工控制裝置的基礎(chǔ)上，加工開始條件設(shè)定機構(gòu)將加工開始時的切入量設(shè)定為比穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)中的穩(wěn)定區(qū)域的最大切入量小的切入量，并且加工開始條件設(shè)定機構(gòu)將加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為比與穩(wěn)定區(qū)域的最大切入量對應(yīng)的轉(zhuǎn)速高的轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速控制機構(gòu)在不發(fā)生抖振的情況下維持加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速。
[0037]將加工開始條件設(shè)定為穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)的最高主軸轉(zhuǎn)速，并且在實際的穩(wěn)定臨界曲線向高轉(zhuǎn)速側(cè)偏移的情況下，即使不改變加工開始條件也不會發(fā)生抖振。因此，可以考慮進一步提高主軸轉(zhuǎn)速，從而縮短加工時間。
[0038]然而，與上述情況相同，如果提高主軸轉(zhuǎn)速，則存在著加工條件移到不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)的可能性，另外，即使提高主軸轉(zhuǎn)速，也不能期待加工時間的大幅縮短。
[0039]因此，在該第七發(fā)明中，與第五發(fā)明同樣地，將主軸轉(zhuǎn)速維持在加工開始時的轉(zhuǎn)速。
[0040]第八發(fā)明的機床具有:主軸，其前端安裝有切削刀具；數(shù)控部，其設(shè)定并控制包括切削刀具的切入量和主軸的轉(zhuǎn)速的加工條件；根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的加工控制裝置，其將控制指令發(fā)送到數(shù)控部。
[0041]第九發(fā)明的機床的加工控制方法，是在機床的主軸上安裝有切削刀具的機床的加工控制方法，包括第一步至第六步。在第一步中，根據(jù)切削刀具的特征值、由工件的材料確定的系數(shù)及加工條件，求出穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)，其中穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)表示與主軸轉(zhuǎn)速對應(yīng)的能夠抑制抖振的臨界切入量。在第二步中，基于穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)，作為加工開始時的加工條件設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速和刀具切入量。在第三步中，在加工開始條件下開始進行加工。在第四步中檢測切削加工時的主軸的振動。在第五步中，根據(jù)第四步中的振動檢測結(jié)果判斷是否發(fā)生抖振。在第六步中，在發(fā)生抖振的情況下，參照穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)控制主軸轉(zhuǎn)速使得抖振被抑制。
[0042]發(fā)明效果
[0043]如上所述，在本發(fā)明中，在以基于穩(wěn)定臨界曲線設(shè)定的條件進行切削加工的機床中，能夠各易且穩(wěn)定地抑制加工中廣生的抖振。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0044]圖1是表示穩(wěn)定臨界曲線的圖。
[0045]圖2是用于說明抖振的原因的圖。[0046]圖3是表不本發(fā)明的基本原理的圖。
[0047]圖4是本發(fā)明一實施方式的機床整體的系統(tǒng)框圖。
[0048]圖5是控制處理的處理一的流程圖。
[0049]圖6是用于說明由穩(wěn)定臨界曲線的偏移導(dǎo)致的抖振是否發(fā)生的圖。
[0050]圖7是用于說明主軸轉(zhuǎn)速的調(diào)整的圖。
[0051]圖8是用于說明由穩(wěn)定臨界曲線的偏移導(dǎo)致的抖振是否發(fā)生的圖。
[0052]圖9是控制處理的處理二的流程圖。
[0053]圖10是用于說明主軸轉(zhuǎn)速的調(diào)整的圖。
[0054]圖11是說明用于判斷本發(fā)明其他實施方式的主軸轉(zhuǎn)速的增減的邏輯的圖。
[0055]圖12是本發(fā)明其他實施方式的控制處理的流程圖。
【具體實施方式】
[0056][本發(fā)明的基本原理]
[0057]首先，對穩(wěn)定臨界曲線進行說明。
[0058]抖振的原因在于在切削加工中切削厚度發(fā)生變化。該狀態(tài)如圖2所示。如圖2(a)所示，切削中的刀具在下一次切削工序中對上一次切削時留下的起伏略微偏離地沿著該起伏進行切削。因此，如圖2 (b)所示，切削厚度發(fā)生變化，其成為抖振的原因即起振力，該起振力激勵固有振動而發(fā)生抖振。
[0059]于是，如圖3所示，根據(jù)刀具的固有頻率來控制主軸的轉(zhuǎn)速，使切削厚度保持一定，從而能夠抑制抖振。即，通過使刀具的切入量與切削周期保持規(guī)定的關(guān)系，能夠抑制抖振。需要說明的是，在已知刀具的刃數(shù)的情況下切削周期能夠被換算為轉(zhuǎn)速。
[0060]從上述說明中可以明確，發(fā)生抖振的臨界切入量與主軸轉(zhuǎn)速對應(yīng)地發(fā)生變化。與該主軸轉(zhuǎn)速對應(yīng)地發(fā)生的臨界切入量的變化就是圖1所示的穩(wěn)定臨界曲線。
[0061]用質(zhì)量m、阻尼常數(shù)C、彈性系數(shù)k、外力Ff，通過下面的運動方程式表示切削中的刀具的運動。另外，Kf為比切削阻力，其數(shù)值由工件的材質(zhì)確定。并且，a為軸向切入量，h為切削厚度，T為切削工序中的時間延遲(切削周期)。需要說明的是，切削刀具的阻尼常數(shù)c及彈性系數(shù)k能夠通過對刀具進行振動分析而求出。
[0062][式I]
[0063]my ? r) -f cy (?+Av (/ )-Fj{ t)=K,-a h (t)
[0064]h(t)=h0[y(t)-y(t-T)]
[0065]通過求解上面的運動方程式，能夠得到穩(wěn)定臨界曲線。然后，在得到穩(wěn)定臨界曲線之后，通過將加工條件設(shè)定在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，能夠抑制抖振的發(fā)生。
[0066]然而，當(dāng)?shù)毒叩膭傂源嬖谄罨蚬ぜ拿鞒叽绱嬖谡`差時，實際的穩(wěn)定臨界曲線與計算上的穩(wěn)定臨界曲線產(chǎn)生偏離。特別是當(dāng)工件為鑄件或鍛造件的情況下，由于毛坯尺寸的誤差較大，從而切入量的偏差也變大，此時即使將加工條件設(shè)定在穩(wěn)定臨界曲線的穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，也存在發(fā)生抖振的情況。
[0067]于是，在本發(fā)明中，參照穩(wěn)定臨界曲線設(shè)定加工開始條件，并且在加工中檢測抖振，在發(fā)生抖振的情況下，參照穩(wěn)定臨界曲線調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速，從而抑制抖振。
[0068][整體構(gòu)成][0069]圖4是本發(fā)明一實施方式的機床整體的系統(tǒng)框圖。如該圖所示，本系統(tǒng)具有:機床主體I ;數(shù)控裝置(NC裝置)2，其控制機床主體I的加工；控制裝置3，其向數(shù)控裝置2發(fā)出控制切入量和主軸轉(zhuǎn)速的指令。在機床主體I中設(shè)有由電動機旋轉(zhuǎn)的主軸la，在主軸Ia的前端安裝有切削刀具4。并且，在主軸Ia上設(shè)有用于測量主軸Ia的振動的振動檢測傳感器5。作為振動檢測傳感器5，可以使用例如加速度計。另外，在數(shù)控裝置2中設(shè)有存儲有加工程序的存儲裝置和用于設(shè)定加工條件的操作板。
[0070]控制裝置3具有:傅里葉變換部(FFT) 6，其對來自振動檢測傳感器5的信號進行高速傅里葉變換；存儲部7，其存儲有穩(wěn)定臨界曲線的數(shù)據(jù)；運算部8，其進行各種運算。運算部8具有根據(jù)來自傅里葉變換部6的輸入來判斷是否發(fā)生抖振的功能和在發(fā)生抖振時向數(shù)控裝置2發(fā)出用于調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速的指令的功能。另外，運算部8具有在已經(jīng)調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速的情況下，判斷該主軸轉(zhuǎn)速是否超過預(yù)先設(shè)定的最大值或最小值(設(shè)定臨界值)的功能。另外，存儲部7經(jīng)由鍵盤等輸入裝置9被輸入設(shè)定臨界值、用于判斷抖振是否發(fā)生的閾值、調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速時的調(diào)整轉(zhuǎn)速(α )等。輸入裝置9用于供操作者參照穩(wěn)定臨界曲線的數(shù)據(jù)設(shè)定加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速和刀具切入量。需要說明的是，加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速和刀具切入量也可以通過數(shù)控裝置2的操作面板輸入。并且，也可以參照穩(wěn)定臨界曲線，由運算部8確定加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速和刀具切入量并對數(shù)控裝置2進行設(shè)定。
[0071][加工控制方法]
[0072]在本實施方式的機床中，控制主軸轉(zhuǎn)速的方法包括以下步驟。
[0073]第一步:根據(jù)切削刀具的特征值(質(zhì)量、阻尼常數(shù)、彈性系數(shù))、由工件的材料確定的系數(shù)(比切削抵抗)及加工條件(外力)，求出穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)，其中穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)表示與主軸轉(zhuǎn)速對應(yīng)的抖振被抑制的臨界切入量。在加工開始前求出該穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)，并且將其存儲在控制裝置3的存儲部7中。
[0074]第二步:基于穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)，設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速和刀具切入量作為加工開始時的加工條件。這些條件由操作者經(jīng)由控制裝置3或數(shù)控裝置2輸入，或者也可以利用穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)自動設(shè)定。
[0075]第三步:在第二步中設(shè)定的加工開始條件下開始加工。
[0076]第四步:利用振動檢測傳感器5檢測切削加工時的主軸的振動。
[0077]第五步:根據(jù)第四步中的振動檢測結(jié)果判斷是否發(fā)生抖振。
[0078]第六步:在發(fā)生抖振的情況下，參照穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)控制主軸轉(zhuǎn)速，使得抖振被抑制。
[0079][控制處理]
[0080]參照圖5說明用于實施以上加工控制方法的流程圖。該流程圖包括準備處理和控制處理，其中準備處理與控制裝置3的處理分開進行且用于進行切削加工，在控制處理中由控制裝置3進行切削加工中的主軸轉(zhuǎn)速的控制。
[0081]在執(zhí)行用于調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速的控制處理時，首先執(zhí)行準備工序Ρ1。在準備工序Pl中，根據(jù)使用的刀具規(guī)格、作為被切削件的工件的材質(zhì)及加工條件，求解上述方程式，從而求出穩(wěn)定臨界曲線。在求出穩(wěn)定臨界曲線之后，參照該穩(wěn)定臨界曲線，在準備工序2中，作為加工開始條件,設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速Rs (rpm)和切入量a (mm)。這些條件由操作者輸入。在這些準備工序1，2結(jié)束后，執(zhí)行步驟SI之后的控制處理。[0082]< 處理一 >
[0083]在此，如圖6所示，說明將加工開始條件設(shè)定為切入量為a且主軸轉(zhuǎn)速為Rsl (條件BI)時的處理。需要說明的是，作為一個例子，切入量a被設(shè)定為穩(wěn)定臨界曲線上的最高
切入量的1/√2。另外，如圖6所示，主軸轉(zhuǎn)速Rsl被設(shè)定為在穩(wěn)定區(qū)域的范圍內(nèi)與切入量a
對應(yīng)的最低轉(zhuǎn)速。
[0084]首先，在步驟SI中，將加工開始的指令發(fā)送到數(shù)控裝置2。在步驟S2中，取得來自振動檢測傳感器5的檢測信號，在步驟3中判斷是否發(fā)生抖振。具體地說，由傅里葉變換部6對來自振動檢測傳感器5的檢測信號進行高速傅里葉變換，求出能量最大的優(yōu)勢頻率的振幅Fp。然后，判斷該振幅Fp是否大于或等于規(guī)定的閾值H)。
[0085]—現(xiàn)象 I —
[0086]例如，在工件的毛坯尺寸存在誤差、加工余量增加的情況下，穩(wěn)定臨界曲線相對地下降，呈現(xiàn)如圖6中的虛線A’所示的特性。在這種情況下，主軸轉(zhuǎn)速為Rsl、切入量為a的加工開始條件BI落入穩(wěn)定區(qū)域之外，從而發(fā)生抖振。
[0087]在發(fā)生抖振的情況下，振幅Fp在閾值H)以上。此時，從步驟S3轉(zhuǎn)到步驟S4。在步驟S4中，將發(fā)送給數(shù)控裝置2的主軸轉(zhuǎn)速的指令值(以下將“主軸轉(zhuǎn)速的指令值”簡稱為“主軸轉(zhuǎn)速”)提高轉(zhuǎn)速a (rpm)，由此，加工條件移到如圖6所示的條件Cl。另外，在步驟S5中，執(zhí)行用于對提高主軸轉(zhuǎn)速的次數(shù)進行計數(shù)的處理。需要說明的是，“η”的初始值為“ I ”，之后每次提高轉(zhuǎn)速時都“+I ”。
[0088]接下來，在步驟S6中，判斷調(diào)整后的主軸轉(zhuǎn)速(Rsl+α )是否超過設(shè)定臨界值(在這里，為設(shè)定最高轉(zhuǎn)速Rmax)。在這里，設(shè)定最高轉(zhuǎn)速Rmax是參照準備工序Pl中得到的穩(wěn)定臨界曲線的數(shù)據(jù)預(yù)先設(shè)定的。具體地說，在圖6中，與切入量a對應(yīng)的穩(wěn)定區(qū)域范圍內(nèi)的最高主軸轉(zhuǎn)速為R2，將該轉(zhuǎn)速R2的1.2倍的轉(zhuǎn)速設(shè)定為設(shè)定最高轉(zhuǎn)速Rmax。使R2增加至1.2倍是因為實際的穩(wěn)定臨界曲線與計算上的穩(wěn)定臨界曲線A產(chǎn)生偏離的情況較多，考慮到該偏離，使最高轉(zhuǎn)速移向高轉(zhuǎn)速側(cè)。
[0089]如圖6所示，在調(diào)整后的主軸轉(zhuǎn)速(Rsl+ α )沒有超過設(shè)定最高轉(zhuǎn)速Rmax的情況下，從步驟S6轉(zhuǎn)到步驟S7。在步驟S7中，將主軸轉(zhuǎn)速的變更指令發(fā)送到數(shù)控裝置2并返回到步驟S2。
[0090]另外,在調(diào)整后的主軸轉(zhuǎn)速(Rsl+α )超過設(shè)定最高轉(zhuǎn)速Rmax的情況下,從步驟S6進入步驟S8。在步驟S8中，將之前調(diào)整過的主軸轉(zhuǎn)速從(Rsl+α )降低α/n。即，在主軸轉(zhuǎn)速的調(diào)整次數(shù)為一次的情況下，從調(diào)整后的主軸轉(zhuǎn)速降低a/2 (rpm)，轉(zhuǎn)到步驟S7將主軸轉(zhuǎn)速變更指令發(fā)送到數(shù)控裝置2并返回到步驟S2。
[0091]通過以上的處理變更主軸轉(zhuǎn)速。并且，重復(fù)執(zhí)行從步驟S2至步驟S8的處理，在不發(fā)生抖振的情況下加工結(jié)束時，經(jīng)由步驟S9結(jié)束控制處理。
[0092]需要說明的是，在第一次的步驟S8的處理中，在降低了主軸轉(zhuǎn)速仍然產(chǎn)生抖振的情況下，進一步使主軸轉(zhuǎn)速下降a/(2+1)，執(zhí)行相同的處理。
[0093]—現(xiàn)象 2 —
[0094]如圖7所示，根據(jù)刀具和工件狀況，存在著實際的穩(wěn)定臨界曲線A’從計算上的穩(wěn)定臨界曲線A偏離的情況。在這種情況下，作為加工開始條件被設(shè)定的主軸轉(zhuǎn)速為Rsl、切入量為a的條件BI在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，因此不發(fā)生抖振。在這種情況下，在加工結(jié)束前，在步驟S3中判斷為“否”，重復(fù)執(zhí)行步驟S2和步驟S3，在加工結(jié)束后結(jié)束控制處理。
[0095]在這里，在如圖7所示的現(xiàn)象中，由于不發(fā)生抖振，如果提高主軸轉(zhuǎn)速，則有可能會使條件BI移到穩(wěn)定區(qū)域外，并且，即使僅以不發(fā)生抖振的程度提高主軸轉(zhuǎn)速，也不能期待加工時間的大幅縮短。因此，在這種情況下，將主軸轉(zhuǎn)速維持在加工開始時的轉(zhuǎn)速Rsl。
[0096]< 處理二 >
[0097]接著，參照圖9的流程圖說明如圖8所示的將加工開始條件設(shè)定為切入量為a且主軸轉(zhuǎn)速為Rs2 (條件B2)的情況下的處理。需要說明的是，在圖9中，步驟Sll?13、15、17、19的處理與處理一相同。另外，切入量a與處理一相同。如圖8所示，主軸轉(zhuǎn)速Rs2是切入量為a時的穩(wěn)定區(qū)域范圍內(nèi)的最高轉(zhuǎn)速。
[0098]在該處理二中，從步驟Sll至步驟S13的處理與處理一完全相同，因此省略對這些步驟的說明。
[0099]—現(xiàn)象 I —
[0100]如圖8所示，根據(jù)刀具和工件狀況，存在著實際的穩(wěn)定臨界曲線A’從計算上的穩(wěn)定臨界曲線A向低轉(zhuǎn)速側(cè)偏離的情況。在這種情況下，由于主軸轉(zhuǎn)速為Rs2、切入量為a的加工條件B2在穩(wěn)定區(qū)域外，因此發(fā)生抖振。
[0101]在發(fā)生抖振的情況下，從圖9中的步驟S13轉(zhuǎn)到步驟S14。在步驟S14中，使主軸轉(zhuǎn)速Rs2降低a (rpm)，由此，加工條件移到如圖8所示的條件C2。另外，在步驟S15中，執(zhí)行用于對降低轉(zhuǎn)速的次數(shù)進行計數(shù)的處理。
[0102]接著，在步驟S16中，判斷調(diào)整后的主軸轉(zhuǎn)速(Rs2_a )是否低于設(shè)定臨界值(在這里為設(shè)定最低轉(zhuǎn)速Rmin)。在這里，設(shè)定最小轉(zhuǎn)速Rmin是圖8中切入量為a時所對應(yīng)的穩(wěn)定區(qū)域的最小轉(zhuǎn)速Rl的0.8倍的轉(zhuǎn)速。如上所述，使轉(zhuǎn)速Rl降低至0.8倍是因為實際的穩(wěn)定臨界曲線從計算上的穩(wěn)定臨界曲線A偏離的情況較多，考慮到該偏離，使設(shè)定最低轉(zhuǎn)速(Rmin)移向低轉(zhuǎn)速側(cè)。
[0103]如圖8所示，在調(diào)整后的主軸轉(zhuǎn)速(Rs2_a )在設(shè)定最低轉(zhuǎn)速Rmin以上的情況下，從步驟S16轉(zhuǎn)到步驟S17。在步驟S17中，將主軸轉(zhuǎn)速的變更指令發(fā)送到數(shù)控裝置2并返回到步驟S12。另外，在調(diào)整后的主軸轉(zhuǎn)速(Rs2_ a )低于設(shè)定最低轉(zhuǎn)速Rmin的情況下，從步驟S16轉(zhuǎn)到步驟S18。在步驟S18中，使調(diào)整后的主軸轉(zhuǎn)速從(Rs2_a )提高a/n。然后，轉(zhuǎn)到步驟S17，將主軸轉(zhuǎn)速變更指令發(fā)送到數(shù)控裝置2，并返回到步驟S12。
[0104]—現(xiàn)象2 —
[0105]如圖10所示，根據(jù)刀具和工件狀況，實際的穩(wěn)定臨界曲線A'從計算上的穩(wěn)定臨界曲線A移向高轉(zhuǎn)速側(cè)。在這種情況下，作為加工開始條件被設(shè)定的主軸轉(zhuǎn)速為Rs2、切入量為a的條件B2在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，因此不發(fā)生抖振。在這種情況下，在加工結(jié)束前，在步驟S13中始終判斷為“否”，重復(fù)執(zhí)行步驟S12和步驟S13，在加工結(jié)束后結(jié)束控制處理。
[0106]在該現(xiàn)象2中，不發(fā)生抖振，因此若提高主軸轉(zhuǎn)速則可能會使條件B2移到穩(wěn)定區(qū)域外，并且，即使僅以不發(fā)生抖振的程度提高主軸轉(zhuǎn)速，也不能期待加工時間的大幅縮短。因此，在這種情況下，將主軸轉(zhuǎn)速維持在加工開始時的轉(zhuǎn)速Rsl。
[0107][特征]
[0108](I)在切削加工中發(fā)生抖振的情況下，通過控制主軸轉(zhuǎn)速能夠抑制抖振。并且，由于能夠在不大幅改變主軸轉(zhuǎn)速的情況下抑制抖振，能夠避免加工效率的大幅降低。另外，控制主軸轉(zhuǎn)速的處理無需改變加工程序，因而能夠在加工中執(zhí)行，并且能夠根據(jù)加工狀況迅速采取應(yīng)對措施。
[0109](2)由于參照穩(wěn)定臨界曲線判斷調(diào)整后的主軸轉(zhuǎn)速是否超過設(shè)定最高轉(zhuǎn)速或低于設(shè)定最低轉(zhuǎn)速并進行適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)速控制，因此能夠迅速穩(wěn)定地抑制抖振。
[0110](3)將加工開始條件設(shè)定為某切入量的在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)的最低轉(zhuǎn)速，與設(shè)定為最高轉(zhuǎn)速的情況相比，使控制變得容易。更詳細地說，穩(wěn)定臨界曲線的穩(wěn)定區(qū)域的低轉(zhuǎn)速的特性與高轉(zhuǎn)速側(cè)的特性相比，傾斜緩和。因此，不需要精確地設(shè)定調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速的增減量就能夠容易地抑制抖振。
[0111](4)與上述情況相反，將加工開始條件設(shè)定為切入量在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)的最高轉(zhuǎn)速，能夠縮短加工時間。
[0112][其他實施方式]
[0113]本發(fā)明不限于上述實施方式，在不脫離本發(fā)明的范圍能夠進行各種變形或修改。
[0114](a)在所述實施方式中，舉例了預(yù)先知道加工開始條件在穩(wěn)定臨界曲線上的哪個位置的情況。在這種情況下，在用于調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速的控制處理中，不需要判斷轉(zhuǎn)速是增大還是減小。具體地說，在各處理一、二的步驟S4和步驟S14中，通過使主軸轉(zhuǎn)速增大或減小規(guī)定的轉(zhuǎn)速量α，能夠使加工條件移到穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)。
[0115]但是，在自動設(shè)定加工開始條件的情況下，存在不知道加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)的哪個位置的情況。
[0116]更詳細地說，在自動設(shè)置加工開始條件的情況下，計算上的加工開始條件應(yīng)該被設(shè)定在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)。但是，與所述實施方式相同，由于工件毛坯尺寸的誤差等原因，存在實際上設(shè)定的加工開始條件偏離到穩(wěn)定區(qū)域外的情況。
[0117]在這種情況下，由于在加工中發(fā)生抖振，因此需要調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速使加工條件移到穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)。但是，在自動設(shè)定加工開始條件的情況下，存在不知道加工開始條件在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)的哪個位置，即不知道加工開始條件是被設(shè)定在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)的低轉(zhuǎn)速側(cè)還是高轉(zhuǎn)速側(cè)的情況。在這種情況下，在調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速時，難以判斷應(yīng)該增大還是減小主軸轉(zhuǎn)速。
[0118]于是，根據(jù)以下邏輯判斷主軸轉(zhuǎn)速是增大還是減小。
[0119]首先，如圖11所示，對穩(wěn)定臨界曲線A的一部分建模。穩(wěn)定臨界曲線A的數(shù)據(jù)作為與主軸轉(zhuǎn)速對應(yīng)的切入量的二維表存儲在存儲部7中。參照該表中的數(shù)據(jù)與加工開始條件的數(shù)據(jù)，判斷增大還是減小主軸轉(zhuǎn)速。具體地說，如圖11 (a)所示，參照穩(wěn)定臨界曲線A的表格，設(shè)定數(shù)據(jù)DS為加工開始條件。接著，掃描穩(wěn)定臨界曲線A的表格內(nèi)的數(shù)據(jù)，求出在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)與該數(shù)據(jù)DS具有相同切入量a的主軸轉(zhuǎn)速最低的數(shù)據(jù)DL及主軸轉(zhuǎn)速最高的數(shù)據(jù)DH，進而求出數(shù)據(jù)DS與數(shù)據(jù)DL之間的轉(zhuǎn)速差DS — L、數(shù)據(jù)DS與數(shù)據(jù)DH之間的轉(zhuǎn)速差DS - H0然后，如圖11 (a)所示，在轉(zhuǎn)速差DS — H比轉(zhuǎn)速差DS — L大的情況下，增大主軸轉(zhuǎn)速。如圖11 (b)所示，在轉(zhuǎn)速差DS — L比轉(zhuǎn)速差DS — H大的情況下，減小主軸轉(zhuǎn)速。
[0120]包含以上判斷的用于主軸轉(zhuǎn)速的控制處理的流程圖如圖12所示。在該流程圖中，步驟S21?23、27、29的處理與所述實施方式相同。
[0121]如上所述，雖然將加工開始條件設(shè)定在穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)，但是由于工件毛坯尺寸的誤差等原因，存在穩(wěn)定臨界曲線與計算上的曲線產(chǎn)生偏離、自動設(shè)定的加工開始條件移到穩(wěn)定區(qū)域外的情況。在這種情況下，在加工中發(fā)生抖振。[0122]于是，在步驟S23中，在判斷發(fā)生抖振的情況下，從步驟S23轉(zhuǎn)到步驟S30。在步驟S30中，利用在圖11中說明的上述邏輯，判斷應(yīng)該使主軸轉(zhuǎn)速增大還是減小。接著在步驟S24中，基于步驟S30的判斷使發(fā)送到數(shù)控裝置2的主軸轉(zhuǎn)速增大或減小規(guī)定的轉(zhuǎn)速量(α)。另外，在步驟S25中，執(zhí)行對調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速的次數(shù)進行計數(shù)的處理。需要說明的是，與上述情況相同，“η”的初始值為“1”，之后每次調(diào)整轉(zhuǎn)速時都“+I”。
[0123]接著在步驟S26中，參照穩(wěn)定臨界曲線A的數(shù)據(jù)判斷調(diào)整后的主軸轉(zhuǎn)速是否在設(shè)定臨界值的范圍內(nèi)，即判斷調(diào)整后的主軸轉(zhuǎn)速是否超過設(shè)定最低轉(zhuǎn)速Rmin或低于設(shè)定最高轉(zhuǎn)速Rmax。與所述實施方式相同，這些各轉(zhuǎn)速Rmin和Rmax都是預(yù)先設(shè)定的。
[0124]在調(diào)整后的主軸轉(zhuǎn)速在容許轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的情況下，從步驟S26轉(zhuǎn)到步驟S27。在步驟S27中，將主軸轉(zhuǎn)速變更指令發(fā)送到數(shù)控裝置2，并返回步驟S22。
[0125]另外，在調(diào)整后的主軸轉(zhuǎn)速在容許轉(zhuǎn)速范圍外的情況下，從步驟S26轉(zhuǎn)到步驟S28。在步驟S28中，將之前調(diào)整后的主軸轉(zhuǎn)速反向調(diào)整。即，在主軸轉(zhuǎn)速的調(diào)整次數(shù)為第一次的情況下，與步驟S24反向地將轉(zhuǎn)速從調(diào)整后的主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整a/2 (rpm)的量，轉(zhuǎn)到步驟S27，將主軸轉(zhuǎn)速變更指令發(fā)送到數(shù)控裝置2并返回到步驟S22。
[0126]根據(jù)以上的處理改變主軸轉(zhuǎn)速。然后，反復(fù)執(zhí)行步驟S22之后的處理，在加工不發(fā)生抖振的情況下結(jié)束加工后，經(jīng)由步驟S29結(jié)束控制處理。
[0127]需要說明的是，在第一次的步驟S28的處理中，在即使反向調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速卻仍然發(fā)生抖振的情況下，進一步將主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整a / (2+1)的量，執(zhí)行相同的處理。
[0128]在上述實施方式中，也能夠得到與所述實施方式相同的作用和效果。特別是由于能夠自動設(shè)定加工開始條件，因此能夠更高效地進行加工。
[0129](b)在所述實施方式中，將加工開始時的切入量設(shè)定為穩(wěn)定臨界曲線的最大切入量的I/λ/?,但是該值僅用于例示，本發(fā)明并不限于該值。
[0130](c)在所述實施方式中，控制裝置3與機床的數(shù)控裝置2分體設(shè)置，但是也可以將控制裝置3組裝在數(shù)控裝置2內(nèi)。
[0131]工業(yè)實用性
[0132]在本發(fā)明的機床及其加工控制裝置中，在基于穩(wěn)定臨界曲線設(shè)定的條件下進行切削加工時，能夠容易且穩(wěn)定地抑制加工中產(chǎn)生的抖振。
[0133]符號說明
[0134]I機床主體
[0135]2數(shù)控裝置
[0136]3控制裝置
[0137]5振動檢測傳感器
[0138]7存儲部
[0139]8運算部
[0140]A穩(wěn)定臨界曲線。
【權(quán)利要求】
1.一種機床的加工控制裝置，其特征在于，該加工控制裝置控制安裝有切削加工工件的刀具的主軸的轉(zhuǎn)速， 該機床的加工控制裝置具有: 數(shù)據(jù)存儲機構(gòu)，存儲有穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)，所述穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)表示與主軸轉(zhuǎn)速對應(yīng)的能夠抑制抖振的臨界切入量； 加工開始條件設(shè)定機構(gòu)，基于所述穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)設(shè)定加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速和刀具切入量； 振動檢測傳感器,檢測切削加工時的主軸的振動； 抖振判斷機構(gòu)，根據(jù)所述振動檢測傳感器的檢測結(jié)果判斷抖振是否發(fā)生； 轉(zhuǎn)速控制機構(gòu)，在發(fā)生抖振的情況下，參照所述穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)控制主軸轉(zhuǎn)速使得抖振被抑制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機床的加工控制裝置，其特征在于， 所述穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)根據(jù)通過振動解析得到的刀具的特征值、由工件的材料確定的系數(shù)及加工條件求出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的機床的加工控制裝置，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)速控制機構(gòu)具有: 第一轉(zhuǎn)速變更機構(gòu)，在發(fā)生 抖振的情況下，使主軸轉(zhuǎn)速增大或減小第一轉(zhuǎn)速量； 判斷機構(gòu)，判斷調(diào)整了所述第一轉(zhuǎn)速量后的主軸轉(zhuǎn)速是否是基于所述穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)設(shè)定的容許范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速； 第二轉(zhuǎn)速變更機構(gòu)，在調(diào)整后的所述主軸轉(zhuǎn)速不是所述容許轉(zhuǎn)速的情況下，從調(diào)整后的所述主軸轉(zhuǎn)速減少或增加比所述第一轉(zhuǎn)速量小的第二轉(zhuǎn)速量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的機床的加工控制裝置，其特征在于， 所述加工開始條件設(shè)定機構(gòu)將加工開始時的切入量設(shè)定為比所述穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)中的穩(wěn)定區(qū)域的最大切入量小的切入量，并且所述加工開始條件設(shè)定機構(gòu)將加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為比與所述穩(wěn)定區(qū)域的最大切入量對應(yīng)的轉(zhuǎn)速低的轉(zhuǎn)速， 所述轉(zhuǎn)速控制機構(gòu)在發(fā)生抖振的情況下使主軸轉(zhuǎn)速增加規(guī)定轉(zhuǎn)速。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的機床的加工控制裝置，其特征在于， 所述加工開始條件設(shè)定機構(gòu)將加工開始時的切入量設(shè)定為比所述穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)中的穩(wěn)定區(qū)域的最大切入量小的切入量，并且所述加工開始條件設(shè)定機構(gòu)將加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為比與所述穩(wěn)定區(qū)域的最大切入量對應(yīng)的轉(zhuǎn)速低的轉(zhuǎn)速， 所述轉(zhuǎn)速控制機構(gòu)在不發(fā)生抖振的情況下維持所述加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的機床的加工控制裝置，其特征在于， 所述加工開始條件設(shè)定機構(gòu)將加工開始時的切入量設(shè)定為比所述穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)中的穩(wěn)定區(qū)域的最大切入量小的切入量，并且所述加工開始條件設(shè)定機構(gòu)將加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為比與所述穩(wěn)定區(qū)域的最大切入量對應(yīng)的轉(zhuǎn)速高的轉(zhuǎn)速， 所述轉(zhuǎn)速控制機構(gòu)在發(fā)生抖振的情況下使主軸轉(zhuǎn)速減少規(guī)定轉(zhuǎn)速。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的機床的加工控制裝置，其特征在于， 所述加工開始條件設(shè)定機構(gòu)將加工開始時的切入量設(shè)定為比所述穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)中的穩(wěn)定區(qū)域的最大切入量小的切入量，并且所述加工開始條件設(shè)定機構(gòu)將加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為比與所述穩(wěn)定區(qū)域的最大切入量對應(yīng)的轉(zhuǎn)速高的轉(zhuǎn)速， 所述轉(zhuǎn)速控制機構(gòu)在不發(fā)生抖振的情況下維持所述加工開始時的主軸轉(zhuǎn)速。
8.一種機床，其特征在于，具有: 主軸，其前端安裝有切削刀具； 數(shù)控部，其設(shè)定并控制包括所述切削刀具的切入量和所述主軸的轉(zhuǎn)速的加工條件； 如權(quán)利要求1至7中任一項所述的加工控制裝置，其將控制指令發(fā)送到所述數(shù)控部。
9.一種機床的加工控制方法，其特征在于，是在機床的主軸上安裝有切削刀具的機床的加工控制方法， 該機床的加工控制方法具有以下步驟: 第一步，根據(jù)切削刀具的特征值、由工件的材料確定的系數(shù)及加工條件求出穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)，所述穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)表示與主軸轉(zhuǎn)速對應(yīng)的能夠抑制抖振的臨界切入量；第二步，基于所述穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)，作為加工開始時的加工條件設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速和刀具切入量； 第三步，在所述加工開始條件下開始加工； 第四步,檢測切削加工時的主軸的振動； 第五步，根 據(jù)所述第四步中的振動檢測結(jié)果判斷是否發(fā)生抖振； 第六步，在發(fā)生抖振的情況下，參照所述穩(wěn)定臨界曲線數(shù)據(jù)控制主軸轉(zhuǎn)速使得抖振被抑制。
【文檔編號】B23Q15/12GK103476545SQ201280015657
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月31日
【發(fā)明者】片岡隆之, 名畑英二, 小島律昭 申請人:株式會社小松制作所