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      作業(yè)機(jī)械的控制方法及控制裝置的制作方法

      文檔序號:6289854閱讀:335來源:國知局
      專利名稱:作業(yè)機(jī)械的控制方法及控制裝置的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種作業(yè)機(jī)械的控制方法及控制裝置,在進(jìn)行切削加工等的作業(yè)機(jī)械中,防止工件加工時的抖振。
      背景技術(shù)
      例如,在切削加工中,因加工工具工作時的振動相對于工件的固有振動共振而發(fā)生抖振。如果發(fā)生抖振,則發(fā)生工件的加工面粗糙度不良、因振動而引起的加工工具的切削刃損耗的問題。作為應(yīng)對該抖振的對策,例如有專利文件1所記載的方法。在該方法中,在當(dāng)前工序中獲取工件的振動數(shù)據(jù),利用該振動數(shù)據(jù),預(yù)測在加工精度更高的下一工序中是否發(fā)生抖振,基于該被預(yù)測的是否發(fā)生抖振的結(jié)果,修改在下一工序中的加工工件的加工數(shù)據(jù)。然后,在各工序中發(fā)生抖振的情況下,基于從該工序獲取的工件的振動數(shù)據(jù)來防止在該工序中的工件的抖振。具體而言,通過增加加工工具的進(jìn)給量、減小加工工具對工件的切削速度 (轉(zhuǎn)速)、或者減少加工工具對工件的切入量來防止工件的抖振?,F(xiàn)有技術(shù)文件專利文件專利文件1 (日本)特開2006-150504號公報(bào)

      發(fā)明內(nèi)容
      發(fā)明要解決的技術(shù)問題在上述專利文件1所記載的方法中,根據(jù)當(dāng)前工序中的工件的振動數(shù)據(jù)來預(yù)測在下一工序中是否發(fā)生抖振,基于該預(yù)測結(jié)果修改下一工序中的加工工件的加工數(shù)據(jù),但是, 卻存在不能夠防止抖振的發(fā)生的情況。這是因?yàn)樵谇邢骷庸ぶ校S著工件的質(zhì)量變化和剛性變化,工件的固有振動發(fā)生變化。因此,在工件加工中,加工工具的固有振動相對于工件的固有振動共振而發(fā)生抖振。在專利文件1所記載的方法中,為了防止該抖振而改變加工工具的進(jìn)給量、轉(zhuǎn)速、切入量等加工工具的工作條件。然而,在工件的加工中,如果改變加工工具的工作條件,則改變前后的工件加工面粗糙度變化從而導(dǎo)致加工面粗糙度惡化,并且,使加工時間增加從而加工成本增加。本發(fā)明的目的在于,鑒于上述問題提供一種作業(yè)機(jī)械的控制方法及控制裝置,能夠改善工件的加工面粗糙度,并降低加工成本。用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案為了達(dá)成上述目的,本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的控制方法的特征在于,包括設(shè)定加工前和加工后的工件的固有振動,并設(shè)定加工工具的加工時的振動成分的工序;判斷所述加工工具的工作條件的工序,該加工工具的工作條件的工序是在所述工件的固有振動的加工前與加工后之間的區(qū)域,所述加工工具的振動成分處于共振范圍以外;基于判斷的所述加工工具的工作條件對所述工件進(jìn)行加工。
      就該作業(yè)機(jī)械的控制方法而言,即使在工件加工中工件質(zhì)量和剛性變化,因?yàn)槭窃诠ぜ墓逃姓駝优c加工工具的振動成分在該變化區(qū)域不共振的加工工具的工作條件下對工件進(jìn)行加工,所以能夠防止抖振的發(fā)生。其結(jié)果,沒有為了抑制抖振而在工件加工中改變加工工具的工作條件,因此工件的加工面粗糙度被改善,且因不增加加工時間而使加工成本降低。并且,在本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的控制方法中,所述加工工具的工作條件優(yōu)選使所述加工工具的進(jìn)給量和切入量為一定的所述加工工具的轉(zhuǎn)速。并且,在本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的控制方法中,優(yōu)選將所述工件的固有振動以及所述加工工具的加工時的振動成分設(shè)定在坎貝爾線圖上。為了達(dá)成上述目的,本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的控制裝置的特征在于,具有設(shè)定部,其設(shè)定加工前和加工后的工件的固有振動,并設(shè)定加工工具的加工時的振動成分;判斷部,其判斷所述加工工具的工作條件,該加工工具的工作條件是在所述工件的固有振動的加工前與加工后之間的區(qū)域,所述加工工具的振動成分處于共振范圍以外;控制部,其基于判斷的所述加工工具的工作條件對所述工件進(jìn)行加工。就該作業(yè)機(jī)械的控制裝置而言,即使在工件加工中工件質(zhì)量和剛性變化,因?yàn)槭窃诠ぜ墓逃姓駝优c加工工具的振動成分在該變化區(qū)域不共振的加工工具的工作條件下對工件進(jìn)行加工,所以能夠防止抖振的發(fā)生。其結(jié)果,沒有為了抑制抖振而在工件加工中改變加工工具的工作條件,因此工件的加工面粗糙度被改善,且因不增加加工時間而使加工成本降低。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明,能夠通過防止抖振的發(fā)生從而避免在工件加工中改變加工工具的工作條件的情況,以改善工件的加工面粗糙度,且不增加加工時間從而降低加工成本。


      圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式的作業(yè)機(jī)械及其控制裝置的概略結(jié)構(gòu)圖。圖2是用于判斷加工工具的工作條件的坎貝爾線圖。圖3是圖1所示的作業(yè)機(jī)械的控制裝置動作(控制方法)的流程圖。
      具體實(shí)施例方式下面,參照附圖對本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械的控制方法及控制裝置所適用的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。需要說明的是,本發(fā)明不限定于該實(shí)施方式。圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式的作業(yè)機(jī)械機(jī)器控制裝置的概略結(jié)構(gòu)圖,圖2是用于判斷加工工具的工作條件的坎貝爾線圖,圖3是圖1所示作業(yè)機(jī)械的控制裝置動作(控制方法)的流程圖。如圖1所示,作為作業(yè)機(jī)械的工件加工裝置1具有加工部2和控制裝置4。在加工部2的下部設(shè)置有底座21。在底座21之上設(shè)置有呈門形的支柱22。在支柱22的前表面,經(jīng)由在X軸方向(左右方向)上延伸的導(dǎo)向部23,24,可往復(fù)移動地支撐有座架25。并且,在座架25的前表面,經(jīng)由在Z軸方向(鉛直方向)上延伸的導(dǎo)向部沈可升降地支撐有主軸頭27。在主軸頭27的下表面,加工頭28以繞旋轉(zhuǎn)軸P可旋轉(zhuǎn)的方式被支撐。在該加工頭觀上保持有加工工具T。另外,在加工頭觀上設(shè)置有吸收加工工具T與工件W接觸時的接觸壓力的緩沖器^a。并且,在底座21之上,經(jīng)由在Y軸方向(前后方向) 上延伸的導(dǎo)向部四可滑動移動地支撐有工作臺30。在該工作臺30上設(shè)置有保持工件W的工件保持部31。另外,如圖1所示的工件W以用于燃?xì)廨啓C(jī)等的渦輪葉片為例。即,加工部2構(gòu)成為,使加工工具T能夠在X軸方向(左右方向)和Z軸方向(鉛直方向)上移動,并且使工件W能夠在Y軸方向(前后方向)上移動。該在X軸方向、Z軸方向及Y軸方向上的移動通過下述的移動機(jī)構(gòu)驅(qū)動部46來驅(qū)動。加工部2進(jìn)一步構(gòu)成為,使加工工具T能夠繞旋轉(zhuǎn)軸P旋轉(zhuǎn)。該加工工具T的旋轉(zhuǎn)通過下述的加工工具旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部47 來驅(qū)動。該工件加工裝置1在使加工工具T繞旋轉(zhuǎn)軸P旋轉(zhuǎn)的同時使加工工具T在X、Z軸方向上移動,并且,使工件W在Y軸方向上移動,由此使加工工具T與工件W接觸以進(jìn)行工件W的切削加工??刂蒲b置4由微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成,是控制加工部2的動作的裝置。該控制裝置4具有控制部41。在該控制部41與存儲部42、輸入部43、設(shè)定部44、判斷部45、移動機(jī)構(gòu)驅(qū)動部46以及加工工具旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部47連接。在輸入部43輸入用于在下述判斷部45中判斷加工部2的工作條件的各事項(xiàng)。輸入到輸入部43的各事項(xiàng)包括工件W的固有振動以及加工工具T的加工時的振動成分。工件W的固有振動包括加工前和加工后的固有振動。這些加工前和加工后的工件W的固有振動,能夠通過基于工件W的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的有限元法分析或?qū)嶒?yàn)?zāi)J椒治鰜慝@得。另外,加工工具T的振動成分是,利用加工工具T的轉(zhuǎn)速[N]與加工工具T的切削刃數(shù)[Z]的乘積(NZ) 計(jì)算出的頻率成分、以及該頻率成分的高次諧波成分。另外,輸入到輸入部43的各事項(xiàng)包括預(yù)先儲存在存儲部42的事項(xiàng)、或者是通過從控制裝置4外部連接到輸入部43的外部輸入裝置(未圖示)輸入到輸入部43的事項(xiàng)。另外,工件W的固有振動包括螺旋模式和彎曲模式。螺旋模式是,在工件W呈如圖 1所示的像渦輪葉片一樣的板片狀的情況下,在例如加工長邊方向的中央部時,向螺旋方向施加負(fù)載的模式。另一方面,彎曲模式是,在加工如圖1所示的工件W的長邊方向的前端部時,向彎曲方向施加負(fù)載的模式。在這些螺旋模式和彎曲模式中,螺旋模式下的固有振動大且在加工前和加工后的固有振動差大,因此容易發(fā)生抖振。因而,在本實(shí)施方式中,將采用螺旋模式的加工中的固有振動適用于本實(shí)施方式而進(jìn)行說明。設(shè)定部44將輸入到輸入部43的工件W的固有振動和加工工具T加工時的振動成分設(shè)定在圖2所示的坎貝爾線圖上。判斷部45利用上述坎貝爾線圖判斷在工件W的固有振動的加工前與加工后之間的區(qū)域,加工工具T的振動成分處于共振范圍以外的加工工具T的工作條件。需要說明的是,在本實(shí)施方式中,將加工工具T的工作條件設(shè)定為,使加工工具T的進(jìn)給量和切入量為一定的加工工具T的轉(zhuǎn)速。加工工具T的轉(zhuǎn)速是用于決定加工工具T的振動成分的要素, 因此作為工作條件更加優(yōu)選。并且,控制部41根據(jù)預(yù)先儲存在存儲部42的程序和數(shù)據(jù),基于主要由判斷部45 來判斷的加工工具T的工作條件,控制移動機(jī)構(gòu)驅(qū)動部46和加工工具旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部47。參照圖2的坎貝爾線圖和圖3的流程圖,說明根據(jù)上述控制裝置4的工件加工裝置1的控制(控制方法)。首先,在輸入部43輸入加工前和加工后的工件W的固有振動(步驟Si)。其次,在設(shè)定部44將工件W的固有振動的加工前與加工后之間的區(qū)域設(shè)定在坎貝爾線圖上(步驟S2)。 如圖2所示,坎貝爾線圖的縱軸被設(shè)定為頻率[Hz],橫軸被設(shè)定為轉(zhuǎn)速[rpm]。并且,在設(shè)定部44中,在該坎貝爾線圖上設(shè)定工件W的固有振動的加工前與加工后之間的區(qū)域(斜線部分)。再次,在輸入部43輸入加工工具T的加工時的振動成分(步驟S3)。然后,在設(shè)定部44將加工工具T的加工時的振動成分設(shè)定在坎貝爾線圖上(步驟S4)。在步驟S4中,如圖2所示,在設(shè)定部44中,作為加工工具T的加工時的振動成分,將用加工工具T的轉(zhuǎn)速[N] 與加工工具T的切削刃數(shù)[Z]的乘積[NZ]計(jì)算出的頻率成分、以及該頻率成分的高次諧波成分(2似,3似,4似丨)設(shè)定在坎貝爾線圖上。通過將工件W的固有振動以及加工工具T的加工時的振動成分設(shè)定在坎貝爾線圖上,能夠容易地對加工工具T轉(zhuǎn)速的判斷進(jìn)行確認(rèn)。然后,在判斷部45,利用坎貝爾線圖判斷在工件W的固有振動的加工前與加工后之間的區(qū)域,加工工具T的振動成分處于共振范圍以外的加工工具T的轉(zhuǎn)速(步驟S5)。由此,如圖2所示,得到不發(fā)生抖振的轉(zhuǎn)速范圍。最后,控制部41基于加工工具T的轉(zhuǎn)速(工作條件),控制加工工具旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部47, 并且控制移動機(jī)構(gòu)驅(qū)動部46,從而對工件W進(jìn)行加工(步驟S6),并結(jié)束本控制。需要說明的是,上述步驟S1、S2與S3、S4的順序也可以是相反的。即,也可以先輸入加工工具T的加工時的振動成分(步驟S3),將該加工工具T的加工時的振動成分設(shè)定到坎貝爾線圖上(步驟S4),然后再輸入加工前和加工后的工件W的固有振動(步驟Si),將工件W的固有振動的加工前與加工后之間的區(qū)域設(shè)定到坎貝爾線圖上(步驟S2)。這樣,根據(jù)本實(shí)施方式的作業(yè)機(jī)械的控制方法及控制裝置判斷在工件W的固有振動的加工前與加工后之間的區(qū)域,加工工具T的振動成分處于共振范圍以外的加工工具 T的轉(zhuǎn)速(工作條件),并基于該判斷的加工工具T的轉(zhuǎn)速對工件W進(jìn)行加工。因此,在工件 W的加工中,即使工件W的質(zhì)量或剛性變化,因?yàn)橐怨ぜ的固有振動與加工工具T的振動成分在該變化區(qū)域不發(fā)生共振的加工工具T的轉(zhuǎn)速對工件W進(jìn)行加工,因此,能夠防止抖振的發(fā)生。其結(jié)果,沒有為了抑制抖振而在工件W的加工中改變加工工具T的工作條件,因此能夠改善工件的加工面粗糙度,且不增加加工時間從而能夠降低加工成本。工業(yè)實(shí)用性如上所述,本發(fā)明所涉及的作業(yè)機(jī)械的控制方法及控制裝置適用于改善工件加工面粗糙度,并降低加工成本。附圖標(biāo)記說明1工件加工裝置(作業(yè)機(jī)械)2加工部21 底座22 支柱23,24 導(dǎo)向部25 座架26導(dǎo)向部
      27主軸頭
      28a緩沖器
      28加工頭
      29導(dǎo)向部
      30工作臺
      31工件保持部
      4控制裝置
      41控制部
      42存儲部
      43輸入部
      44設(shè)定部
      45判斷部
      46移動機(jī)構(gòu)驅(qū)動部
      47加工工具旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部
      P旋轉(zhuǎn)軸
      T加工工具
      W工件
      權(quán)利要求
      1.一種作業(yè)機(jī)械的控制方法,其特征在于,包括設(shè)定加工前和加工后的工件的固有振動,并設(shè)定加工工具的加工時的振動成分的工序;判斷所述加工工具的工作條件的工序,該加工工具的工作條件的工序是在所述工件的固有振動的加工前與加工后之間的區(qū)域,所述加工工具的振動成分處于共振范圍以外; 基于判斷的所述加工工具的工作條件對所述工件進(jìn)行加工。
      2.如權(quán)利要求1所述的作業(yè)機(jī)械的控制方法,其特征在于,所述加工工具的工作條件是,使所述加工工具的進(jìn)給量和切入量為一定的所述加工工具的轉(zhuǎn)速。
      3.如權(quán)利要求1或2所述的作業(yè)機(jī)械的控制方法,其特征在于,將所述工件的固有振動、以及所述加工工具的加工時的振動成分設(shè)定在坎貝爾線圖上。
      4.一種作業(yè)機(jī)械的控制裝置,其特征在于具有設(shè)定部,其設(shè)定加工前和加工后的工件的固有振動,并設(shè)定加工工具的加工時的振動成分;判斷部,其判斷所述加工工具的工作條件,該加工工具的工作條件是在所述工件的固有振動的加工前與加工后之間的區(qū)域,所述加工工具的振動成分處于共振范圍以外; 控制部,其基于判斷的所述加工工具的工作條件對所述工件進(jìn)行加工。
      全文摘要
      一種作業(yè)機(jī)械的控制方法,首先,輸入加工前和加工后的工件的固有振動(步驟S1)。其次,將工件的固有振動的加工前與加工后之間的區(qū)域設(shè)定在坎貝爾線圖上(步驟S2)。接著,輸入加工工具的加工時的振動成分(步驟S3)。然后,將加工工具的加工時的振動成分設(shè)定在坎貝爾線圖上(步驟S4)。還有,通過坎貝爾線圖判斷在工件的固有振動的加工前與加工后之間的區(qū)域,加工工具的振動成分處于共振范圍以外的加工工具的轉(zhuǎn)速(工作條件)(步驟S5)。最后,基于加工工具的轉(zhuǎn)速(工作條件),對工件進(jìn)行加工(步驟S6)。因此,能夠改善工件的加工面粗糙度,并降低加工成本。
      文檔編號G05B19/18GK102596495SQ20098016242
      公開日2012年7月18日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
      發(fā)明者井上淳司, 安田千秋, 松下裕一, 梅原隆一, 清水信男 申請人:三菱重工業(yè)株式會社
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