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JP7484381B2 - Chatter Detection System - Google Patents
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Description

本発明は、びびり検出システムに関する。 The present invention relates to a chatter detection system.

一般に、工作物に研削加工を施す場合、工作物の研削加工面における削り残しや、砥石の摩耗等に起因した振動が発生するため、びびりが生じる場合がある。研削加工においてびびりが発生した場合、工作物の表面性状の悪化を引き起こす虞があり、びびりの発生の有無を検出することは極めて重要である。このため、従来から特許文献1及び特許文献2に開示された技術が知られている。 In general, when grinding a workpiece, vibrations may occur due to uncut areas on the ground surface of the workpiece, wear of the grinding wheel, etc., which may cause chatter. If chatter occurs during grinding, it may cause a deterioration in the surface properties of the workpiece, so it is extremely important to detect whether chatter is occurring. For this reason, the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 have been known.

特許文献1には、振動検出機及び周波数分析器により作動中の工作機械の振動を測定し、得られた測定データをデータ処理手段に取り込むと共に、予め設定してあるびびりの判別基準と比較してびびりを検知する技術が開示されている。特許文献2には、周波数分解により得られた特定の周波数における振動レベルを閾値と比較して、振動レベルが閾値よりも大きい場合に砥石が劣化したことを判定する技術が開示されている。 Patent Document 1 discloses a technique for measuring the vibration of a machine tool in operation using a vibration detector and a frequency analyzer, inputting the obtained measurement data into a data processing means, and comparing it with a preset chatter discrimination criterion to detect chatter. Patent Document 2 discloses a technique for comparing the vibration level at a specific frequency obtained by frequency decomposition with a threshold value, and determining that the grinding wheel has deteriorated if the vibration level is greater than the threshold value.

特開平8-174379号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-174379 特開2008-290203号公報JP 2008-290203 A

ところで、仕上加工において発生するびびりは、例えば、粗研削加工によって形成された凹凸即ち削り残しが生じた場合、その後の仕上加工によって削り残しを除去できないことによって突発的に発生する場合がある。このように、びびりが発生した場合、例えば、オフラインでの検査において、仕上加工された工作物が加工不良になる。従って、びびり(突発的に発生するびびりを含む)を抑制するためには仕上加工によって削り残しを除去することが必要であり、又、びびりを精度よく検出するためには粗研削加工によって生じた削り残しが除去できているか否かに基づくことが重要である。 Chattering that occurs in finish machining can occur suddenly, for example, when unevenness, i.e., uncut areas, are formed by rough grinding and the subsequent finish machining is unable to remove the uncut areas. When chattering occurs in this way, for example, during offline inspection, the finished workpiece will be defective. Therefore, in order to suppress chattering (including chattering that occurs suddenly), it is necessary to remove the uncut areas by finish machining, and in order to accurately detect chattering, it is important to base it on whether or not the uncut areas created by rough grinding have been removed.

本発明は、研削加工におけるびびりの発生を精度よく検出することができるびびり検出システムを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a chatter detection system that can accurately detect the occurrence of chatter during grinding.

びびり検出システムは、制御装置の制御による複数の研削工程を経て砥石が工作物に研削加工を行う研削装置と、研削加工において観測可能な砥石の研削抵抗に関する状態データを検出し、検出した状態データを出力する検出器と、研削加工において発生するびびりを検出するびびり検出装置と、を備え、びびり検出装置は、研削工程の粗研削工程における粗研削加工及び仕上げ工程における仕上加工の各々について、検出器から取得した周波数特性を有する状態データを周波数解析することにより複数の周波数成分に分割する周波数解析部と、周波数解析によって分割された複数の周波数成分のうち、研削装置の砥石の回転数に対応する砥石回転周波数の振幅を粗研削加工及び仕上加工の各々について抽出する振幅抽出部と、抽出された仕上加工の砥石回転周波数の振幅の大きさが予め設定された判定値未満である場合に、粗研削加工によって工作物の研削加工面に形成された凹凸が、仕上加工によって除去されていないため、その後の研削加工において、びびりが発生すると判定するびびり判定部と、を備える。 The chatter detection system includes a grinding device in which a grinding wheel grinds a workpiece through a plurality of grinding steps controlled by a control device, a detector that detects status data related to the grinding resistance of the grinding wheel that is observable during the grinding step and outputs the detected status data, and a chatter detection device that detects chatter that occurs during the grinding step. The chatter detection system includes a frequency analysis unit that divides status data having frequency characteristics obtained from the detector into a plurality of frequency components by frequency analysis for each of the rough grinding step in the grinding step and the finish processing step in the finish processing step, an amplitude extraction unit that extracts, from the plurality of frequency components divided by the frequency analysis, an amplitude of the grinding wheel rotation frequency corresponding to the rotation speed of the grinding wheel of the grinding device for each of the rough grinding step and the finish processing, and a chatter judgment unit that judges that chatter will occur in the subsequent grinding step if the magnitude of the amplitude of the grinding wheel rotation frequency for the finish processing extracted is less than a predetermined judgment value, because the unevenness formed on the ground surface of the workpiece by the rough grinding step has not been removed by the finish processing .

これによれば、工作物の研削加工中において、粗研削加工及び仕上加工の各々について検出器によって研削抵抗に関する状態データが検出され、検出された周波数特性を有する状態データから抽出された砥石回転周波数の仕上加工における振幅を用いて、仕上加工におけるびびりの発生を判定することができる。砥石回転周波数の振幅は、研削抵抗の増減、即ち、砥石によって工作物の研削加工面が研削されているか否かを表す。 According to this, during grinding of a workpiece, status data related to grinding resistance is detected by a detector for each of rough grinding and finish grinding, and the occurrence of chatter during finish grinding can be determined using the amplitude of the grinding wheel rotation frequency during finish grinding extracted from the status data having the detected frequency characteristics. The amplitude of the grinding wheel rotation frequency indicates an increase or decrease in grinding resistance, i.e., whether or not the grinding surface of the workpiece is being ground by the grinding wheel.

従って、砥石回転周波数の仕上加工における振幅に基づくことにより、仕上加工において、例えば、粗研削加工時の削り残しを除去できたか否かを精度よく判定することができる。これにより、研削加工中、特に、仕上加工中において、削り残しに起因するびびり(突発的に発生するびびりを含む)の発生を精度よく検出することができ、ひいては、加工不良となる工作物を低減することができる。 Therefore, based on the amplitude of the grinding wheel rotation frequency during finishing, it is possible to accurately determine whether or not the remaining cutting material during rough grinding has been removed during finishing. This makes it possible to accurately detect the occurrence of chatter (including chatter that occurs suddenly) caused by the remaining cutting material during grinding, particularly during finishing, and ultimately reduces the number of workpieces that are defectively machined.

びびり検出システムの構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a chatter detection system. 研削装置の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a grinding device. びびり検出システムの機能ブロック構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a functional block configuration of a chatter detection system. 研削抵抗の変化を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a change in grinding resistance. 周波数特性を有する状態データの一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of state data having frequency characteristics. 図5の状態データから抽出される特徴量を説明するための図である。6 is a diagram for explaining a feature amount extracted from the state data of FIG. 5 . FIG. 粗研削加工において生じる削り残しを説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining uncut portions generated in rough grinding. 仕上加工において、図7の削り残しを除去する場合を説明するための図である。8 is a diagram for explaining a case where the uncut portion in FIG. 7 is removed in finish processing. FIG. 突発びびり検出プログラムを示すフローチャートである。13 is a flowchart showing a sudden chatter detection program. 砥石状態判定ルーチン(サブルーチン)を示すフローチャートである。13 is a flowchart showing a grindstone condition determination routine (subroutine). 第一別例の突発びびり検出プログラムを示すフローチャートである。10 is a flowchart showing a sudden chatter detection program according to a first modified example.

(1.びびり検出システムの適用対象の研削装置)
びびり検出システムは、複数の研削工程を経て研削加工を行う研削装置において発生するびびりを検出する。特に、びびり検出システムは、研削加工中に突発的に発生するびびりを検出することに有効である。研削装置としては、円筒研削盤、カム研削盤、平面研削盤等、種々の構成の研削装置を適用できる。研削装置による研削工程には、粗研削工程と、仕上加工としての精研削工程、微研削工程、スパークアウト工程等が含まれる。
(1. Grinding Machine to Which Chatter Detection System is Applied)
The chatter detection system detects chatter that occurs in a grinding machine that performs grinding through multiple grinding processes. In particular, the chatter detection system is effective in detecting chatter that occurs suddenly during grinding. Grinding machines of various configurations, such as cylindrical grinding machines, cam grinding machines, and surface grinding machines, can be used. The grinding processes performed by the grinding machine include a rough grinding process and a fine grinding process, a fine grinding process, and a spark-out process as finishing processes.

(2.びびり検出システム1の構成の概要)
びびり検出システム1の構成の概要について、図1を参照して説明する。びびり検出システム1は、少なくとも1台の研削装置10と、1つの演算装置20とを備える。研削装置10は、1台を対象としても良いし、図1に示すように、複数台を対象としても良い。本例では、びびり検出システム1は、複数台の研削装置10を備える場合を例に挙げる。
(2. Overview of the Configuration of Chatter Detection System 1)
An outline of the configuration of the chatter detection system 1 will be described with reference to Fig. 1. The chatter detection system 1 includes at least one grinding machine 10 and one computing device 20. The chatter detection system 1 may target one grinding machine 10, or may target multiple grinding machines 10 as shown in Fig. 1. In this example, the chatter detection system 1 includes multiple grinding machines 10.

研削装置10は、少なくとも、工作物Wの研削加工中において観測可能な状態データを検出する検出器13を備える。演算装置20は、検出器13により検出された状態データに基づいて、突発的なびびりの発生を検出すると共に、びびりを引き起こす研削加工面の凹凸を生じさせる虞のある砥石Tの状態を判定する。 The grinding device 10 is equipped with at least a detector 13 that detects observable state data during grinding of the workpiece W. The computing device 20 detects the occurrence of sudden chatter based on the state data detected by the detector 13, and determines the state of the grinding wheel T that may cause unevenness in the grinding surface that causes chatter.

(3.びびり検出システム1の構成の詳細)
びびり検出システム1の構成について、図1を参照して、より詳細に説明する。びびり検出システム1は、複数台の研削装置10と、各々の研削装置10に一対一で設けられた複数台の演算装置20を備える。本例において、演算装置20は、研削加工において突発的にびびりが発生することを検出するびびり検出装置20として構成される。
(3. Details of the Configuration of Chatter Detection System 1)
The configuration of the chatter detection system 1 will be described in more detail with reference to Fig. 1. The chatter detection system 1 includes a plurality of grinding machines 10 and a plurality of computing devices 20 provided in a one-to-one correspondence with each of the grinding machines 10. In this example, the computing devices 20 are configured as chatter detection devices 20 that detect the sudden occurrence of chatter during grinding processing.

それぞれの研削装置10は、砥石Tを用いて工作物Wの研削加工を行う研削盤11と、研削盤11を制御する制御装置12と、検出器13と、インターフェース14とを主に備える。制御装置12は、CNC装置及びPLC装置等を含み、研削盤11における駆動装置等を制御する。インターフェース14は、研削盤11、制御装置12、検出器13と、外部と通信可能とする機器である。尚、外部には、各々の研削装置10によって研削された工作物Wの研削加工面の表面粗さや検出器13によって検出された状態データ等を記憶するサーバ等が含まれる。 Each grinding device 10 mainly comprises a grinding machine 11 that uses a grinding wheel T to grind the workpiece W, a control device 12 that controls the grinding machine 11, a detector 13, and an interface 14. The control device 12 includes a CNC device and a PLC device, and controls the drive device of the grinding machine 11. The interface 14 is a device that enables communication between the grinding machine 11, the control device 12, the detector 13, and the outside. The outside includes a server that stores the surface roughness of the ground surface of the workpiece W ground by each grinding device 10 and condition data detected by the detector 13.

検出器13は、工作物Wの研削加工中に研削盤11において観測可能な砥石Tの研削抵抗(換言すれば、削り残し)に関連する状態データを検出する。具体的に、検出器13は、研削抵抗(加工負荷)や駆動装置の駆動負荷等を状態データとして検出する。検出器13は、例えば、砥石Tと工作物Wとの相対的な位置(又は距離)データを検出する変位センサ、駆動装置としてのモータの駆動電流データを検出する電流センサ、モータのトルクデータを検出するトルクセンサ等である。即ち、検出器13が検出する状態データは、研削抵抗(削り残し)に応じて変化する、例えば、位置(変位)データ、駆動電流データ、トルクデータ、振動データ(加速度データ)等である。 The detector 13 detects status data related to the grinding resistance (in other words, the remaining part) of the grinding wheel T that can be observed on the grinding machine 11 during grinding of the workpiece W. Specifically, the detector 13 detects the grinding resistance (processing load) and the driving load of the driving device as status data. The detector 13 is, for example, a displacement sensor that detects the relative position (or distance) data between the grinding wheel T and the workpiece W, a current sensor that detects the driving current data of the motor serving as the driving device, a torque sensor that detects the torque data of the motor, etc. In other words, the status data detected by the detector 13 is, for example, position (displacement) data, driving current data, torque data, vibration data (acceleration data), etc. that change depending on the grinding resistance (remaining part).

びびり検出装置20は、プロセッサ21、記憶装置22、インターフェース23等を備えて構成される。びびり検出装置20は、それぞれの研削装置10に近接した位置にて一体に配置されており、所謂、エッジコンピュータとして機能する。尚、びびり検出装置20と研削装置10と別体に設けることも可能である。 The chatter detection device 20 is configured with a processor 21, a storage device 22, an interface 23, etc. The chatter detection device 20 is disposed integrally in a position close to each grinding device 10, and functions as a so-called edge computer. It is also possible to provide the chatter detection device 20 separately from the grinding device 10.

びびり検出装置20は、工作物Wの研削加工中に検出器13によって検出された状態データに基づいて、研削装置10による工作物Wの研削加工において発生するびびりを検出する。そして、びびり検出装置20は、びびりの発生を検出した場合、仕上加工において工作物Wの研削加工面に存在する凹凸即ち削り残しを除去するために、仕上加工の内容を変更する。 The chatter detection device 20 detects chatter that occurs during grinding of the workpiece W by the grinding device 10, based on the status data detected by the detector 13 during grinding of the workpiece W. If the chatter detection device 20 detects the occurrence of chatter, it changes the content of the finishing process to remove unevenness, i.e., uncut areas, that exist on the ground surface of the workpiece W during the finishing process.

びびり検出システム1は、複数の個別表示装置30を備える。但し、びびり検出システム1は、個別表示装置30を備えない構成としても良い。個別表示装置30は、研削装置10のそれぞれに対応して配置される。 The chatter detection system 1 includes a plurality of individual display devices 30. However, the chatter detection system 1 may be configured without including the individual display devices 30. The individual display devices 30 are arranged corresponding to each of the grinding devices 10.

(4.研削盤11の例)
本例の研削盤11として、図2に示すように、砥石台トラバース型の円筒研削盤40を例に挙げる。尚、研削盤11は、テーブルトラバース型を用いることもできる。
(4. Examples of Grinding Machine 11)
2, a wheelhead traverse type cylindrical grinding machine 40 is taken as an example of the grinding machine 11 in this embodiment. Note that the grinding machine 11 may also be of a table traverse type.

円筒研削盤40は、工作物Wを研削するための機械である。円筒研削盤40は、主として、ベッド41、主軸台42、心押台43、トラバースベース44、砥石台45、砥石車46(砥石T)、定寸装置47、砥石車修正装置48、及び、クーラント装置49を備える。 The cylindrical grinding machine 40 is a machine for grinding a workpiece W. The cylindrical grinding machine 40 mainly comprises a bed 41, a headstock 42, a tailstock 43, a traverse base 44, a grinding wheel head 45, a grinding wheel 46 (grinding wheel T), a sizing device 47, a grinding wheel adjustment device 48, and a coolant device 49.

ベッド41は、設置面上に固定されている。主軸台42は、ベッド41の上面において、X軸方向の手前側(図2の下側)且つZ軸方向の一端側(図2の左側)に設けられている。主軸台42は、工作物WをZ軸回りに回転可能に支持する。工作物Wは、主軸台42に設けられたモータ42aの駆動により回転される。心押台43は、ベッド41の上面において、主軸台42に対してZ軸方向に対向する位置、即ち、X軸方向の手前側(図2の下側)且つZ軸方向の他端側(図2の右側)に設けられている。これにより、工作物Wは、主軸台42及び心押台43によって回転可能に両端支持される。 The bed 41 is fixed on the installation surface. The headstock 42 is provided on the upper surface of the bed 41, on the front side in the X-axis direction (lower side in FIG. 2) and on one end side in the Z-axis direction (left side in FIG. 2). The headstock 42 supports the workpiece W so that it can rotate around the Z-axis. The workpiece W is rotated by driving a motor 42a provided on the headstock 42. The tailstock 43 is provided on the upper surface of the bed 41 in a position facing the headstock 42 in the Z-axis direction, that is, on the front side in the X-axis direction (lower side in FIG. 2) and on the other end side in the Z-axis direction (right side in FIG. 2). As a result, the workpiece W is rotatably supported at both ends by the headstock 42 and the tailstock 43.

トラバースベース44は、ベッド41の上面において、Z軸方向に移動可能に設けられている。トラバースベース44は、ベッド41に設けられたモータ44aの駆動により移動する。砥石台45は、トラバースベース44の上面において、X軸方向に移動可能に設けられている。砥石台45は、トラバースベース44に設けられたモータ45aの駆動により移動する。砥石車46は、砥石台45に回転可能に支持されている。砥石車46は、砥石台45に設けられたモータ46aの駆動により回転する。砥石車46は、複数の砥粒をボンド材により固定されて構成されている。 The traverse base 44 is provided on the upper surface of the bed 41 so as to be movable in the Z-axis direction. The traverse base 44 is moved by the drive of a motor 44a provided on the bed 41. The grinding wheel head 45 is provided on the upper surface of the traverse base 44 so as to be movable in the X-axis direction. The grinding wheel head 45 is moved by the drive of a motor 45a provided on the traverse base 44. The grinding wheel 46 is rotatably supported on the grinding wheel head 45. The grinding wheel 46 rotates by the drive of a motor 46a provided on the grinding wheel head 45. The grinding wheel 46 is composed of multiple abrasive grains fixed with a bond material.

定寸装置47は、工作物Wの寸法(径)を測定する。砥石車修正装置48は、砥石車46の形状を修正する。即ち、砥石車修正装置48は、砥石車46のツルーイングを行う装置である。砥石車修正装置48は、ツルーイングに加えて又は代えて、砥石車46のドレッシングを行う装置としても良い。 The sizing device 47 measures the dimensions (diameter) of the workpiece W. The grinding wheel correction device 48 corrects the shape of the grinding wheel 46. In other words, the grinding wheel correction device 48 is a device that performs truing of the grinding wheel 46. The grinding wheel correction device 48 may also be a device that performs dressing of the grinding wheel 46 in addition to or instead of truing.

ここで、ツルーイングは、形直し作業であり、研削によって砥石車46が摩耗した場合に工作物Wの形状に合わせて砥石車46を成形する作業、偏摩耗による砥石車46の振れを取り除く作業である。ドレッシングは、目直し(目立て)作業であり、砥粒の突き出し量を調整したり、砥粒の切れ刃を創成したりする作業である。ドレッシングは、目つぶれ、目詰まり、目こぼれ等を修正する作業であって、通常ツルーイング後に行われる。 Truing here refers to a reshaping process, which involves shaping the grinding wheel 46 to match the shape of the workpiece W when the grinding wheel 46 has worn down due to grinding, and removing runout of the grinding wheel 46 caused by uneven wear. Dressing refers to a dressing process, which involves adjusting the amount of protrusion of the abrasive grains and creating the cutting edges of the abrasive grains. Dressing is a process for correcting dullness, clogging, and overflow, and is usually performed after truing.

クーラント装置49は、砥石車46による工作物Wの研削点にクーラントを供給する。クーラント装置49は、回収したクーラントを、所定温度に冷却して、再度研削点に供給する。 The coolant device 49 supplies coolant to the grinding point of the workpiece W by the grinding wheel 46. The coolant device 49 cools the collected coolant to a predetermined temperature and supplies it again to the grinding point.

円筒研削盤40に設けられる制御装置12は、工作物Wの形状、加工条件、砥石車46の形状、クーラントの供給タイミング情報等の作動指令データに基づいて生成されたNCプログラムに基づいて、各駆動装置を制御する。即ち、制御装置12は、動作指令データを入力し、動作指令データに基づいてNCプログラムを生成する。 The control device 12 provided on the cylindrical grinding machine 40 controls each drive device based on an NC program generated based on operation command data such as the shape of the workpiece W, the processing conditions, the shape of the grinding wheel 46, and coolant supply timing information. That is, the control device 12 inputs the operation command data and generates an NC program based on the operation command data.

そして、制御装置12は、NCプログラムに基づいて各モータ42a,44a,45a,46a及びクーラント装置49等を制御することにより、工作物Wの研削加工を行う。そして、制御装置12は、定寸装置47により測定される工作物Wの径に基づいて、工作物Wが仕上げ形状となるまで研削加工を行う。又、制御装置12は、砥石車46を修正するタイミングにおいて、各モータ42a,44a,45a,46a、及び、砥石車修正装置48等を制御することにより、砥石車46の修正(ツルーイング及びドレッシング)を行う。 The control device 12 then performs grinding of the workpiece W by controlling the motors 42a, 44a, 45a, 46a and the coolant device 49 based on the NC program. The control device 12 then performs grinding until the workpiece W has a finished shape based on the diameter of the workpiece W measured by the sizing device 47. The control device 12 also performs correction (truing and dressing) of the grinding wheel 46 by controlling the motors 42a, 44a, 45a, 46a and the grinding wheel correction device 48 at the timing for correcting the grinding wheel 46.

又、制御装置12は、検出器13から時系列的に(連続的に)出力される状態データをびびり検出装置20に出力する。又、制御装置12は、動作指令データに従って生成されたNCプログラムに基づいて時系列的に出力される現在の研削工程、即ち、粗研削工程、精研削工程、微研削工程、及び、スパークアウト工程を識別する工程情報を状態データに紐付けして付加する。 The control device 12 also outputs the status data outputted in a chronological order (continuously) from the detector 13 to the chatter detection device 20. The control device 12 also links and adds to the status data process information identifying the current grinding process, i.e., the rough grinding process, fine grinding process, fine grinding process, and spark-out process, which is outputted in a chronological order based on the NC program generated according to the operation command data.

ここで、研削工程について、砥石送り速度は、粗研削工程が最も大きく、工作物Wの表面形状を整える仕上げ加工においては精研削工程、微研削工程、スパークアウト工程の順で小さくなる。又、研削工程について、切込量は、粗研削工程が最も大きく、精研削工程、微研削工程、スパークアウト工程の順で小さくなる。尚、スパークアウト工程においては、切込量がゼロに設定される。 Here, in the grinding process, the grindstone feed speed is greatest in the rough grinding process, and in the finish processing for adjusting the surface shape of the workpiece W, it decreases in the order of the fine grinding process, the fine grinding process, and the spark-out process. Also, in the grinding process, the cutting depth is greatest in the rough grinding process, and decreases in the order of the fine grinding process, the fine grinding process, and the spark-out process. In the spark-out process, the cutting depth is set to zero.

尚、円筒研削盤40の制御装置12には、カウンタが含まれている。カウンタは、円筒研削盤40が研削加工した工作物Wの加工数をカウントする。制御装置12のカウンタは、砥石車修正装置48が砥石車46をツルーイング又はドレッシングしたときからの工作物Wの加工数をカウントすることができる。尚、カウンタは、制御装置12の他に、例えば、検出器13自身が備えるようにしたり、別途外部に設けた装置が備えるようにしたりすることもできる。 The control device 12 of the cylindrical grinding machine 40 includes a counter. The counter counts the number of workpieces W ground by the cylindrical grinding machine 40. The counter of the control device 12 can count the number of workpieces W that have been ground since the grinding wheel correction device 48 trued or dressed the grinding wheel 46. The counter can be provided in the detector 13 itself, or in a separate external device, in addition to the control device 12.

(5.びびり検出システム1の機能ブロック構成)
びびり検出システム1の機能ブロックについて、図3を参照して説明する。びびり検出システム1は、制御装置12、検出器13、びびり検出装置20、表示装置30を備える。
(5. Functional Block Configuration of Chatter Detection System 1)
The functional blocks of the chatter detection system 1 will be described with reference to Fig. 3. The chatter detection system 1 includes a control device 12, a detector 13, a chatter detection device 20, and a display device 30.

検出器13は、上述したように、工作物Wの研削加工中に円筒研削盤40において観測可能な研削抵抗に関する状態データとして、本例においては、研削抵抗と高い相関性を有する駆動電流データを出力する。駆動電流データは、例えば、研削工程、即ち、粗研削工程、精研削工程、微研削工程及びスパークアウト工程毎について、1個の工作物Wにおける加工開始から加工終了までに検出されて出力される。ここで、駆動電流データは、円筒研削盤40が研削加工しているときに検出されるものであり、円筒研削盤40の作動に伴う複数の周波数成分を有する、即ち、周波数特性を有する状態データである。 As described above, in this example, the detector 13 outputs drive current data that has a high correlation with the grinding resistance as status data related to the grinding resistance observable in the cylindrical grinding machine 40 during grinding of the workpiece W. The drive current data is detected and output, for example, for each grinding process, i.e., the rough grinding process, the fine grinding process, the fine grinding process, and the spark-out process, from the start to the end of processing of one workpiece W. Here, the drive current data is detected when the cylindrical grinding machine 40 is performing grinding, and is status data that has multiple frequency components associated with the operation of the cylindrical grinding machine 40, i.e., has frequency characteristics.

びびり検出装置20は、対応する円筒研削盤40において、検出器13から取得した周波数特性を有する状態データを周波数解析し、解析結果により得られる複数の周波数成分のうち特徴量として特定周波数の振幅の大きさに基づいてびびりの発生を検出する。びびり検出装置20は、図3に示すように、状態データ取得部51、研削工程判定部52、特徴量抽出部53、びびり判定部54、周期変更部55、スパークアウト実行制御部56、出力部57を備える。 The chatter detection device 20 performs frequency analysis on the state data having frequency characteristics acquired from the detector 13 in the corresponding cylindrical grinding machine 40, and detects the occurrence of chatter based on the magnitude of the amplitude of a specific frequency as a feature value among multiple frequency components obtained from the analysis result. As shown in FIG. 3, the chatter detection device 20 includes a state data acquisition unit 51, a grinding process determination unit 52, a feature value extraction unit 53, a chatter determination unit 54, a period change unit 55, a spark out execution control unit 56, and an output unit 57.

状態データ取得部51は、工作物Wの加工中において、検出器13により検出された状態データを、制御装置12を介して時系列的に取得する。本例において、状態データ取得部51は、状態データとして、削り残しに応じて変化する研削抵抗と相関性の高い駆動電流データを取得する。 The status data acquisition unit 51 acquires status data detected by the detector 13 in a time series manner via the control device 12 during machining of the workpiece W. In this example, the status data acquisition unit 51 acquires, as status data, drive current data that is highly correlated with the grinding resistance that changes depending on the amount of remaining material.

ここで、仕上加工において、砥石車46が工作物Wの研削加工面に存在する削り残し(凸部)を除去する場合、砥石車46が削り残し(凸部)に接触すると研削抵抗が大きくなる。換言すれば、砥石車46が削り残し(凸部)を除去するためには、研削抵抗に抗して砥石車46を回転させる必要があり、その結果、駆動電流が研削抵抗に応じて増加する。 Here, in the finish process, when the grinding wheel 46 removes the remaining cutting residue (protrusions) present on the ground surface of the workpiece W, the grinding resistance increases when the grinding wheel 46 comes into contact with the remaining cutting residue (protrusions). In other words, in order for the grinding wheel 46 to remove the remaining cutting residue (protrusions), the grinding wheel 46 needs to rotate against the grinding resistance, and as a result, the drive current increases according to the grinding resistance.

即ち、図4にて太破線により示すように、例えば、砥石車46及び工作物Wの回転数比が整数倍である場合には、削り残し(凸部)を除去しないため、研削抵抗即ち駆動電流の時間変化は生じない。一方、図4にて太実線により示すように、例えば、砥石車46及び工作物Wの回転数比が整数倍ではない場合には、削り残し(凸部)を除去するため、研削抵抗即ち駆動電流の時間変化が生じる。従って、駆動電流と研削抵抗とは強い相関を有しているため、状態データとして容易に観測可能な駆動電流データを用いることにより、観測が困難な研削抵抗の変化を観測することができる。 That is, as shown by the thick dashed line in FIG. 4, for example, when the rotational speed ratio of the grinding wheel 46 and the workpiece W is an integer multiple, the remaining cut portions (protrusions) are not removed, so there is no change in grinding resistance, i.e., drive current, over time. On the other hand, as shown by the thick solid line in FIG. 4, for example, when the rotational speed ratio of the grinding wheel 46 and the workpiece W is not an integer multiple, there is a change in grinding resistance, i.e., drive current, over time, because the remaining cut portions (protrusions) are removed. Therefore, since there is a strong correlation between the drive current and the grinding resistance, it is possible to observe changes in the grinding resistance, which are difficult to observe, by using drive current data that can be easily observed as state data.

研削工程判定部52は、状態データ取得部51が制御装置12から時系列的に(連続的に)取得している状態データ(駆動電流データ)に紐付けされた工程情報に基づき、現在の研削工程を判定する。研削工程判定部52は、研削工程が粗研削工程であるか、仕上工程、即ち、精研削工程、微研削工程、及び、スパーク工程であるかを判定する。 The grinding process determination unit 52 determines the current grinding process based on process information linked to the status data (drive current data) that the status data acquisition unit 51 acquires chronologically (continuously) from the control device 12. The grinding process determination unit 52 determines whether the grinding process is a rough grinding process or a finishing process, i.e., a fine grinding process, a fine grinding process, or a spark process.

特徴量抽出部53は、状態データ取得部51によって取得された状態データについて、研削抵抗に関する特徴量を抽出する。特徴量抽出部53は、図3に示すように、周波数解析部53aと振幅抽出部53bとを備える。 The feature extraction unit 53 extracts features related to grinding resistance from the status data acquired by the status data acquisition unit 51. As shown in FIG. 3, the feature extraction unit 53 includes a frequency analysis unit 53a and an amplitude extraction unit 53b.

周波数解析部53aは、図5に示すように、周波数特性を有する駆動電流データについて、周波数解析、具体的には、FFT(高速フーリエ変換)を行う。そして、周波数解析部53aは、駆動電流データの周波数解析(FFT)を行うことにより、図6に示すように、分割した複数の周波数成分についての振幅を抽出する。 The frequency analysis unit 53a performs frequency analysis, specifically, FFT (Fast Fourier Transform), on the drive current data having frequency characteristics as shown in FIG. 5. Then, the frequency analysis unit 53a performs frequency analysis (FFT) on the drive current data to extract the amplitudes of the divided multiple frequency components as shown in FIG. 6.

振幅抽出部53bは、図6に示すように、周波数解析部53aによって分割されて抽出された複数の周波数成分の振幅のうち、特定周波数の振幅を特徴量として抽出する。上述したように、特に、粗研削工程を経て工作物Wの研削加工面に生じる削り残しに伴う凹凸は、主に、円筒研削盤40の砥石車46の回転により生じる。即ち、研削加工面に存在する削り残しは、砥石車46の回転数に対応して形成される。 As shown in FIG. 6, the amplitude extraction unit 53b extracts the amplitude of a specific frequency as a feature from the amplitudes of the multiple frequency components divided and extracted by the frequency analysis unit 53a. As described above, the unevenness associated with the uncut portion that occurs on the ground surface of the workpiece W after the rough grinding process is mainly caused by the rotation of the grinding wheel 46 of the cylindrical grinding machine 40. In other words, the uncut portion that exists on the ground surface is formed in response to the rotation speed of the grinding wheel 46.

従って、仕上加工において、削り残しを除去するために必要な駆動電流データは、砥石車46の回転周波数成分を有する。このため、振幅抽出部53bは、駆動電流データの複数の周波数成分のうち、図6に示すように、特定周波数として砥石車46の回転数に対応する砥石回転周波数Fについての振幅Aを特徴量として抽出する。 Therefore, in the finishing process, the drive current data required to remove the remaining cutting residue has a rotation frequency component of the grinding wheel 46. For this reason, the amplitude extraction unit 53b extracts, as a feature, the amplitude A for the grinding wheel rotation frequency F corresponding to the rotation speed of the grinding wheel 46 as a specific frequency from among the multiple frequency components of the drive current data, as shown in FIG. 6.

図3に戻り、びびり判定部54は、特徴量抽出部53の振幅抽出部53bによって抽出された振幅Aの大きさと、予め設定された判定値Dの大きさとを比較する。そして、びびり判定部54は、振幅Aの大きさが判定値D以上の場合には、削り残しが研削されているため、突発的にびびりが発生しないと判定する。一方、びびり判定部54は、振幅Aの大きさが判定値D未満の場合には、削り残しが研削されていないため、突発的にびびりが発生すると判定する。 Returning to FIG. 3, the chatter judgment unit 54 compares the magnitude of the amplitude A extracted by the amplitude extraction unit 53b of the feature extraction unit 53 with the magnitude of a preset judgment value D. If the magnitude of the amplitude A is equal to or greater than the judgment value D, the chatter judgment unit 54 judges that the remaining cutting portion has been ground and therefore chatter will not occur unexpectedly. On the other hand, if the magnitude of the amplitude A is less than the judgment value D, the chatter judgment unit 54 judges that the remaining cutting portion has not been ground and therefore chatter will occur unexpectedly.

周期変更部55は、仕上加工(精研削加工、微研削加工及びスパークアウト加工)における円筒研削盤40の砥石車46及び工作物Wの回転数比が整数倍ではない回転数比になるように、回転周期を変更する。以下、具体的に説明する。 The period change unit 55 changes the rotation period so that the rotation speed ratio between the grinding wheel 46 of the cylindrical grinding machine 40 and the workpiece W during finishing (fine grinding, fine grinding, and spark-out) is not an integer multiple. This is explained in detail below.

工作物Wを研削する場合、一般に、粗研削工程において粗研削加工が行われる。この場合、円筒研削盤40においては、制御装置12が、回転する砥石車46の送り速度及び切込量を大きく設定し、工作物Wの研削加工面を研削する。 When grinding the workpiece W, rough grinding is generally performed in the rough grinding process. In this case, in the cylindrical grinding machine 40, the control device 12 sets the feed speed and cutting depth of the rotating grinding wheel 46 to a large value, and grinds the grinding surface of the workpiece W.

このため、砥石車46の表面形状は、砥石車46の回転周期、即ち、回転数毎に転写されて、工作物Wの研削加工面に現れる。例えば、砥石車46の表面に大きく突き出した砥粒が存在する場合には、工作物Wの研削加工面に砥粒と当接する箇所が大きく削り取られた凹部が形成される。或いは、砥石車46の表面に窪んだ砥粒が存在する場合には、工作物Wの研削加工面に砥粒と当接する箇所に削り残された凸部が形成される。 For this reason, the surface shape of the grinding wheel 46 is transferred with each rotation cycle of the grinding wheel 46, i.e., with each rotation, and appears on the ground surface of the workpiece W. For example, if there are abrasive grains that protrude significantly on the surface of the grinding wheel 46, the portions of the ground surface of the workpiece W that come into contact with the abrasive grains are largely removed to form recesses. Alternatively, if there are recessed abrasive grains on the surface of the grinding wheel 46, the portions of the ground surface of the workpiece W that come into contact with the abrasive grains are left uncut to form protruding portions.

この場合、図7に示すように、例えば、工作物Wに形成された凸部即ち削り残しは、砥石車46が1回転する毎に工作物Wの回転方向に等間隔で形成され、工作物Wの周方向における凸部の間隔は、砥石車46の回転周期(回転数毎)に一致する。ところで、このように粗研削加工にて生じた削り残し(凸部)は、通常、その後の仕上加工(精研削加工、微研削加工及びスパークアウト加工)を経ることにより研削されて除去される。 In this case, as shown in FIG. 7, for example, the convex portions, i.e., the remaining cut portions, formed on the workpiece W are formed at equal intervals in the rotational direction of the workpiece W each time the grinding wheel 46 rotates once, and the intervals between the convex portions in the circumferential direction of the workpiece W correspond to the rotation period (number of rotations) of the grinding wheel 46. Incidentally, the remaining cut portions (convex portions) generated in this manner during rough grinding are usually ground and removed through subsequent finishing processes (fine grinding, fine grinding, and spark-out processing).

しかしながら、仕上加工(精研削加工、微研削加工及びスパークアウト加工)において、回転する砥石車46及び工作物Wの回転数比が整数倍である場合、仕上工程及び粗研削工程の砥石車46の研削加工面に対する軌跡が同一になる。その結果、仕上工程において、研削加工面に存在する削り残し(凸部)を研削できなくなる。 However, in finishing processes (fine grinding, fine grinding, and spark-out processing), if the rotational speed ratio of the rotating grinding wheel 46 and the workpiece W is an integer multiple, the trajectory of the grinding wheel 46 on the grinding surface in the finishing process and the rough grinding process will be the same. As a result, in the finishing process, the remaining parts (protruding parts) on the grinding surface cannot be ground.

そこで、仕上加工において削り残し(凸部)を除去する場合、周期変更部55は、粗研削工程にて形成された削り残し(凸部)及び凹部の位相(即ち、砥石車46の回転周期)に対して、例えば、半周期(180度)だけ位相をずらす。この場合、周期変更部55は、砥石車46及び工作物Wの回転数比を整数倍ではないように変更する。これにより、図8に示すように、仕上工程において砥石車46が削り残し(凸部)に接触することができ、削り残し(凸部)を除去することができる。その結果、仕上加工(スパークアウト加工)において突発的なびびりが発生することを抑制することができる。 Therefore, when removing the uncut portion (convex portion) in the finishing process, the period change unit 55 shifts the phase of the uncut portion (convex portion) and the concave portion formed in the rough grinding process (i.e., the rotation period of the grinding wheel 46) by, for example, half a period (180 degrees). In this case, the period change unit 55 changes the rotation speed ratio of the grinding wheel 46 and the workpiece W so that it is not an integer multiple. As a result, as shown in FIG. 8, the grinding wheel 46 can contact the uncut portion (convex portion) in the finishing process and the uncut portion (convex portion) can be removed. As a result, it is possible to suppress the occurrence of sudden chatter in the finishing process (spark-out processing).

尚、本例の研削装置10即ち円筒研削盤40の場合には、通常、砥石車46及び工作物Wの回転数比が整数倍にならないように設定しているが、砥石車46及び工作物Wの回転数比が時間の経過とともに偶然に整数倍になる場合がある。従って、この場合には、上述した制御が有効である。 In the case of the grinding device 10, i.e., the cylindrical grinding machine 40, of this example, the rotational speed ratio of the grinding wheel 46 and the workpiece W is usually set so that it does not become an integer multiple, but there are cases where the rotational speed ratio of the grinding wheel 46 and the workpiece W accidentally becomes an integer multiple over time. Therefore, in such cases, the above-mentioned control is effective.

一方、研削装置10がカム研削盤である場合には、工作物Wは複雑な形状を有する。この場合は、工作物Wの回転数の急加減速に伴って砥石T及び工作物Wの回転数比が偶然に整数倍になる場合がある。従って、砥石T及び工作物Wの少なくとも一方、好ましくは、工作物Wの回転周期を変更し、回転数比を整数倍からずらすことにより、削り残しを除去することができる。 On the other hand, when the grinding device 10 is a cam grinding machine, the workpiece W has a complex shape. In this case, the rotational speed ratio of the grinding wheel T and the workpiece W may accidentally become an integer multiple due to a sudden acceleration or deceleration of the rotational speed of the workpiece W. Therefore, by changing the rotation period of at least one of the grinding wheel T and the workpiece W, preferably the workpiece W, and shifting the rotational speed ratio from an integer multiple, it is possible to remove the remaining cutting portions.

スパークアウト実行制御部56は、びびり判定部54によって振幅Aの大きさが判定値D未満、即ち、びびりの発生が判定された場合、スパークアウト加工の内容を変更して実行する。即ち、びびりが発生する状況は、未だ、研削加工面に存在する削り残しの凹凸によって引き起こされる可能性が高いため、通常行うスパークアウト加工の内容を変更したスパークアウト加工を行い、研削加工面の凹凸を除去して表面性状を整える必要がある。 When the chatter determination unit 54 determines that the amplitude A is less than the determination value D, i.e., that chatter has occurred, the spark-out execution control unit 56 changes the content of the spark-out processing and executes it. In other words, since the situation in which chatter occurs is highly likely to be caused by unevenness of the remaining cutting material still remaining on the ground surface, it is necessary to perform spark-out processing with a changed content from the spark-out processing normally performed, remove the unevenness of the ground surface, and smooth out the surface properties.

従って、スパークアウト実行制御部56は、びびりの発生が判定されると、即ち、研削加工面の表面性状が良好ではないと判定されると、スパークアウト加工の内容について、スパークアウト加工を行う時間を延長したり、スパークアウト加工を行う回数を増やしたりして、変更して実行する。ここで、スパークアウト実行制御部56は、制御装置12に対して、通常のスパークアウト加工を実行する場合の要求指令と、変更したスパークアウト加工を実行する場合の変更要求指令を出力する。 Therefore, when the spark-out execution control unit 56 determines that chatter has occurred, i.e., that the surface quality of the ground surface is not good, it changes and executes the spark-out processing by extending the time for which the spark-out processing is performed or by increasing the number of times the spark-out processing is performed. Here, the spark-out execution control unit 56 outputs to the control device 12 a request command for performing normal spark-out processing and a change request command for performing modified spark-out processing.

出力部57は、スパークアウト実行制御部56による要求指令又は変更要求指令を制御装置12に出力すると共に、後述するように、粗研削工程での砥石回転周波数Fにおける振幅Aに基づいて砥石車46の摩耗状態や交換要否等を表示装置30に出力する。これにより、制御装置12は、出力された要求指令又は変更要求指令を入力することにより、円筒研削盤40において通常の又は変更したスパークアウト加工を実行する。一方、表示装置30は、円筒研削盤40の砥石車46のツルーイング又はドレッシングが必要であることを作業者に報知する。 The output unit 57 outputs the request command or change request command from the spark out execution control unit 56 to the control device 12, and also outputs the wear state of the grinding wheel 46 and the need for replacement to the display device 30 based on the amplitude A at the grinding wheel rotation frequency F in the rough grinding process, as described below. As a result, the control device 12 executes normal or changed spark out processing on the cylindrical grinding machine 40 by inputting the output request command or change request command. Meanwhile, the display device 30 notifies the operator that truing or dressing of the grinding wheel 46 of the cylindrical grinding machine 40 is required.

(6.突発びびり検出プログラム(研削加工方法))
次に、本例の研削加工方法について、図9及び図10のフローチャートを参照して説明する。例えば、ツルーイングを行った砥石車46を用いて研削加工を連続して行う場合、工作物Wの加工数が少ない場合には砥石車46の状態が良好であり削り残しが少なく、工作物Wの加工数が増える程、砥石車46の状態が悪化して削り残しが多くなる傾向を有する。このため、びびり検出装置20(より詳しくはプロセッサ21)は、突発びびり検出プログラムをステップS10にて実行を開始する。
(6. Sudden chatter detection program (grinding method))
Next, the grinding method of this embodiment will be described with reference to the flowcharts of Figures 9 and 10. For example, when grinding is continuously performed using a trued grinding wheel 46, if the number of workpieces W machined is small, the condition of the grinding wheel 46 is good and there is little uncut material, but as the number of workpieces W machined increases, the condition of the grinding wheel 46 tends to deteriorate and the amount of uncut material tends to increase. For this reason, the chatter detection device 20 (more specifically, the processor 21) starts executing the sudden chatter detection program in step S10.

びびり検出装置20は、ステップS11において、砥石車46の状態を表す変数Qの値が「0」であるか否かを判定する。即ち、びびり検出装置20は、後述するステップS19のステップ処理(砥石状態判定ルーチン)を実行することにより変数Qの値が、砥石車46の状態が良好であることを表す「1」であれば、「No」と判定し、突発びびりを検出することなくステップS20にて突発びびり検出プログラムの実行を終了する。 In step S11, the chatter detection device 20 determines whether the value of the variable Q, which indicates the state of the grinding wheel 46, is "0." In other words, if the value of the variable Q is "1," which indicates that the state of the grinding wheel 46 is good, by executing the step process (grinding wheel state determination routine) in step S19 described below, the chatter detection device 20 determines "No" and ends the execution of the sudden chatter detection program in step S20 without detecting sudden chatter.

一方、後述するステップS19のステップ処理(砥石状態判定ルーチン)を実行することにより変数Qの値が、砥石車46の状態が悪化していることを表す「0」であれば、突発びびりを検出する必要がある。このため、びびり検出装置20は、「Yes」と判定し、ステップS12のステップ処理を実行する。尚、本例においては、変数Qの値は、初期値として「0」に設定されている。 On the other hand, if the value of variable Q is "0" by executing the step process (grinding wheel condition determination routine) of step S19 described below, which indicates that the condition of the grinding wheel 46 has deteriorated, it is necessary to detect sudden chatter. Therefore, the chatter detection device 20 judges "Yes" and executes the step process of step S12. In this example, the value of variable Q is set to "0" as an initial value.

ステップS12においては、びびり検出装置20の状態データ取得部51は、制御装置12を介して、検出器13によって検出された研削抵抗に関する状態データである駆動電流データを取得する。そして、びびり検出装置20は、駆動電流データを取得すると、ステップS13のステップ処理を実行する。 In step S12, the status data acquisition unit 51 of the chatter detection device 20 acquires drive current data, which is status data related to the grinding resistance detected by the detector 13, via the control device 12. Then, when the chatter detection device 20 acquires the drive current data, it executes the step processing of step S13.

ステップS13においては、びびり検出装置20の研削工程判定部52は、前記ステップS12にて取得された駆動電流データに紐付けされた工程情報に基づき、取得した駆動電流データが仕上工程における仕上加工時の駆動電流データであるか否かを判定する。即ち、研削工程判定部52は、状態データ取得部51によって取得された駆動電流データが仕上加工(精研削加工、微研削加工、及び、スパークアウト加工)において検出されていれば、「Yes」と判定する。そして、びびり検出装置20は、ステップS14のステップ処理を実行する。 In step S13, the grinding process determination unit 52 of the chatter detection device 20 determines whether the acquired drive current data is drive current data during finish processing in the finishing process based on the process information linked to the drive current data acquired in step S12. That is, the grinding process determination unit 52 determines "Yes" if the drive current data acquired by the status data acquisition unit 51 is detected during finish processing (fine grinding, fine grinding, and spark-out processing). Then, the chatter detection device 20 executes the step processing of step S14.

一方、研削工程判定部52は、取得された駆動電流データが仕上加工以外、即ち、粗研削加工において検出されていれば、「No」と判定する。そして、びびり検出装置20は、ステップS19にて砥石状態判定ルーチンを実行する。尚、砥石状態判定ルーチンについては、後に詳述する。 On the other hand, if the acquired drive current data is detected during a process other than the finish process, i.e., during rough grinding, the grinding process determination unit 52 determines "No." The chatter detection device 20 then executes a grindstone condition determination routine in step S19. The grindstone condition determination routine will be described in detail later.

ステップS14において、びびり検出装置20の特徴量抽出部53は、仕上加工時の駆動電流データを周波数解析することによって仕上加工時の振幅を抽出する。即ち、周波数解析部53aは、研削工程判定部52から取得した、仕上工程即ち仕上加工時の駆動電流データについて、周波数解析(FFT)を行う。これにより、周波数解析部53aは、駆動電流データに含まれる複数の周波数成分についての振幅を抽出する(図6を参照)。 In step S14, the feature extraction unit 53 of the chatter detection device 20 extracts the amplitude during the finishing process by frequency analyzing the drive current data during the finishing process. That is, the frequency analysis unit 53a performs frequency analysis (FFT) on the drive current data during the finishing process, i.e., during the finishing process, acquired from the grinding process judgment unit 52. As a result, the frequency analysis unit 53a extracts the amplitude for multiple frequency components contained in the drive current data (see FIG. 6).

そして、振幅抽出部53bは、周波数解析部53aによって複数の周波数成分の振幅が抽出されると、特定周波数である砥石回転周波数Fの仕上加工時における振幅A2を抽出する(図6を参照)。このように、砥石回転周波数Fの仕上加工時における振幅A2を抽出すると、びびり検出装置20は、ステップS15のステップ処理を実行する。 Then, when the amplitudes of multiple frequency components are extracted by the frequency analysis unit 53a, the amplitude extraction unit 53b extracts the amplitude A2 during finish processing at the specific frequency, the grindstone rotation frequency F (see FIG. 6). In this way, when the amplitude A2 during finish processing at the grindstone rotation frequency F is extracted, the chatter detection device 20 executes the step processing of step S15.

ステップS15においては、びびり検出装置20のびびり判定部54は、前記ステップS14にて抽出された砥石回転周波数Fの仕上加工時における振幅A2の大きさが予め設定された判定値D2以上である否かを判定する。ここで、判定値D2は、仕上加工、特に、微研削加工及びスパークアウト加工において、粗研削加工において生じた削り残しを除去する場合に実験的に又は経験的に得られる値に基づいて設定されるものである。尚、本例においては、びびり判定部54は、仕上加工のうち、微研削加工における砥石回転周波数Fの振幅A2と判定値D2とを比較する場合を例示する。 In step S15, the chatter determination unit 54 of the chatter detection device 20 determines whether the magnitude of the amplitude A2 of the grindstone rotation frequency F during finish processing extracted in step S14 is equal to or greater than a preset determination value D2. Here, the determination value D2 is set based on a value obtained experimentally or empirically when removing the remaining cutting residue generated during rough grinding processing in finish processing, particularly fine grinding processing and spark-out processing. In this example, the chatter determination unit 54 illustrates a case in which the amplitude A2 of the grindstone rotation frequency F during fine grinding processing in finish processing is compared with the determination value D2.

上述したように、振幅A2の大きさは、駆動電流データに含まれる複数の周波数成分のうちの砥石回転周波数Fにおける振幅であり、換言すれば、回転する砥石車46に作用する研削抵抗の大きさを表す。従って、振幅A2の大きさが判定値D2以上である場合は、微研削加工によって、粗研削加工の削り残しが除去できていることに相当する。一方、振幅A2の大きさが判定値D2未満である場合は、微研削加工によって、粗研削加工の削り残しが除去できていないことに相当する。そして、微研削加工までに粗研削加工の削り残しが除去できない場合には、例えば、スパークアウト加工において削り残しに起因して突発的なびびりが発生する可能性がある。 As described above, the magnitude of the amplitude A2 is the amplitude at the grinding wheel rotation frequency F among the multiple frequency components contained in the drive current data, in other words, it represents the magnitude of the grinding resistance acting on the rotating grinding wheel 46. Therefore, when the magnitude of the amplitude A2 is equal to or greater than the judgment value D2, it corresponds to the fact that the residual cutting material from the rough grinding process has been removed by the fine grinding process. On the other hand, when the magnitude of the amplitude A2 is less than the judgment value D2, it corresponds to the fact that the residual cutting material from the rough grinding process has not been removed by the fine grinding process. And, if the residual cutting material from the rough grinding process cannot be removed before the fine grinding process, for example, there is a possibility that sudden chatter will occur due to the residual cutting material during spark-out processing.

従って、びびり判定部54は、抽出された微研削加工の振幅A2の大きさが判定値D2以上であれば、ステップS15にて「Yes」と判定する。即ち、この場合には、微研削加工までの仕上加工によって粗研削加工の削り残しが除去されており、突発的なびびりが発生しない(発生する可能性が低い)ため、びびり検出装置20は、ステップS16のステップ処理を実行する。 Therefore, if the magnitude of the extracted amplitude A2 of the fine grinding is equal to or greater than the judgment value D2, the chatter judgment unit 54 judges "Yes" in step S15. That is, in this case, the residual cutting material from the rough grinding has been removed by the finishing process up to the fine grinding, and sudden chatter does not occur (is unlikely to occur), so the chatter detection device 20 executes the step process of step S16.

ステップS16においては、びびり検出装置20のスパークアウト実行制御部56は、予め設定された内容の通常のスパークアウト加工(以下、「通常スパークアウト加工)と称呼する。)を工作物Wの研削加工面に対して実行する。即ち、この場合には、既に、研削加工面の削り残しが除去されているため、スパークアウト実行制御部56は、予め設定された加工時間だけ通常スパークアウト加工を行う。従って、スパークアウト実行制御部56は、制御装置12に対し、通常スパークアウト加工を実行することを要求する要求指令を、出力部57を介して出力する。 In step S16, the spark out execution control unit 56 of the chatter detection device 20 performs normal spark out processing (hereinafter referred to as "normal spark out processing") with preset contents on the ground surface of the workpiece W. That is, in this case, since the remaining cutting residue on the ground surface has already been removed, the spark out execution control unit 56 performs normal spark out processing for a preset processing time. Therefore, the spark out execution control unit 56 outputs a request command to the control device 12 via the output unit 57, requesting that normal spark out processing be performed.

びびり検出装置20は、ステップS16にて通常スパークアウト加工を実行すると、ステップS20にて、びびり検出プログラムの実行を終了する。そして、びびり検出装置20は、連続加工において次の工作物Wが研削加工される際に、再び、ステップS10にてびびり検出プログラムの実行を開始する。 After performing normal spark-out processing in step S16, the chatter detection device 20 ends execution of the chatter detection program in step S20. Then, when the next workpiece W is ground in the continuous processing, the chatter detection device 20 starts execution of the chatter detection program again in step S10.

一方、前記ステップS15にて、微研削加工の振幅A2の大きさが判定値D2未満であれば、びびり判定部54は、「No」と判定する。即ち、この場合には、微研削加工までの仕上加工によって粗研削加工の削り残しが除去されていない可能性があり、突発的なびびりが発生するため、びびり検出装置20は、ステップS17のステップ処理を実行する。 On the other hand, if the amplitude A2 of the fine grinding process is less than the judgment value D2 in step S15, the chatter judgment unit 54 judges it as "No." In other words, in this case, there is a possibility that the residual cutting material from the rough grinding process has not been removed by the finishing process up to the fine grinding process, and sudden chatter occurs, so the chatter detection device 20 executes the step process of step S17.

ステップS17においては、びびり検出装置20の周期変更部55は、砥石車46の回転周期を、例えば、半周期(180度)だけ、砥石車46及び工作物Wの回転数比が整数倍とならないように変更する。これにより、スパークアウト加工において、砥石車46が粗研削加工の削り残しを除去し易くなる。そして、びびり検出装置20は、ステップS17にて砥石車46の回転周期を砥石車46及び工作物Wの回転数比が整数倍にならないように変更すると、ステップS18のステップ処理を実行する。 In step S17, the period change unit 55 of the chatter detection device 20 changes the rotation period of the grinding wheel 46, for example, by half a period (180 degrees) so that the rotation speed ratio of the grinding wheel 46 and the workpiece W is not an integer multiple. This makes it easier for the grinding wheel 46 to remove the remaining material from the rough grinding process during spark-out processing. Then, when the chatter detection device 20 changes the rotation period of the grinding wheel 46 in step S17 so that the rotation speed ratio of the grinding wheel 46 and the workpiece W is not an integer multiple, it executes the step processing of step S18.

ステップS18においては、びびり検出装置20のスパークアウト実行制御部56は、通常スパークアウト加工における加工時間に比べて、加工時間を延長した変更スパークアウト加工を工作物Wの研削加工面に対して実行する。即ち、この場合には、未だ研削加工面に削り残しが存在しているため、スパークアウト実行制御部56は、粗研削加工、精研削加工、微研削加工における砥石車46の回転周期に比べて半周期だけ異なる回転周期で、加工時間を延長する変更スパークアウト加工を行う。従って、スパークアウト実行制御部56は、制御装置12に対し、変更スパークアウト加工を実行することを要求する変更要求指令を、出力部57を介して出力する。尚、研削装置10がカム研削盤である場合には、スパークアウト加工における加工時間を延長する変更スパークアウト加工、又は、スパークアウト加工の回数を増加させる変更スパークアウト加工を行う。 In step S18, the spark-out execution control unit 56 of the chatter detection device 20 performs modified spark-out processing on the ground surface of the workpiece W, which extends the processing time compared to the processing time in normal spark-out processing. That is, in this case, since there is still uncut material on the ground surface, the spark-out execution control unit 56 performs modified spark-out processing that extends the processing time with a rotation period that is half a period different from the rotation period of the grinding wheel 46 in rough grinding, fine grinding, and fine grinding. Therefore, the spark-out execution control unit 56 outputs a change request command to the control device 12 via the output unit 57, requesting that modified spark-out processing be performed. Note that, if the grinding device 10 is a cam grinding machine, modified spark-out processing that extends the processing time in spark-out processing or modified spark-out processing that increases the number of spark-out processing is performed.

びびり検出装置20は、ステップS18にて変更スパークアウト加工を実行すると、ステップS20にて、びびり検出プログラムの実行を終了する。そして、びびり検出装置20は、連続加工において次の工作物Wが研削加工される際に、再び、ステップS10にてびびり検出プログラムの実行を開始する。 After executing the modified spark-out machining in step S18, the chatter detection device 20 ends the execution of the chatter detection program in step S20. Then, when the next workpiece W is ground in the continuous machining, the chatter detection device 20 starts the execution of the chatter detection program again in step S10.

(6-1.砥石状態判定ルーチン)
びびり検出装置20は、上述した突発びびり検出プログラムの前記ステップS13における「No」判定に従い、図10に示す砥石状態判定ルーチン(サブルーチン)を実行する。尚、砥石状態判定ルーチンの実行に際しては、突発びびり検出プログラムにおける前記ステップS12のステップ処理が実行されている。これにより、びびり検出装置20は、粗研削工程における粗研削加工の研削抵抗、即ち、粗研削加工において検出された状態データである駆動電流データを取得している。
(6-1. Grindstone condition determination routine)
The chatter detection device 20 executes a grinding wheel condition determination routine (subroutine) shown in Fig. 10 in accordance with the "No" determination in step S13 of the sudden chatter detection program described above. When the grinding wheel condition determination routine is executed, the step processing in step S12 in the sudden chatter detection program is executed. As a result, the chatter detection device 20 acquires the grinding resistance of the rough grinding process in the rough grinding step, i.e., the drive current data which is the condition data detected in the rough grinding process.

びびり検出装置20は、ステップS19にて砥石状態判定ルーチンの実行を開始し、ステップS31にて、特徴量抽出部53は粗研削加工において検出された駆動電流データを周波数解析することによって粗研削加工における振幅を抽出する。ここで、駆動電流データの周波数解析によって振幅を抽出する点は、上述した突発びびり検出プログラムの前記ステップS14のステップ処理と同様に実行することができる。 The chatter detection device 20 starts executing the grinding wheel condition determination routine in step S19, and in step S31, the feature extraction unit 53 extracts the amplitude during the rough grinding process by frequency analyzing the drive current data detected during the rough grinding process. Here, the extraction of the amplitude by frequency analysis of the drive current data can be performed in the same manner as the step processing of step S14 of the sudden chatter detection program described above.

即ち、周波数解析部53aは、研削工程判定部52から取得した、粗研削工程即ち粗研削加工時の駆動電流データについて、周波数解析(FFT)を行う。これにより、周波数解析部53aは、駆動電流データに含まれる複数の周波数成分についての振幅を抽出する(図6を参照)。周波数解析部53aによって複数の周波数成分の振幅が抽出されると、振幅抽出部53bは、特定周波数である砥石回転周波数Fの粗研削加工時の振幅A1を特徴量として抽出する(図6を参照)。砥石回転周波数Fの粗研削加工時の振幅A1を抽出すると、びびり検出装置20は、ステップS32のステップ処理を実行する。 That is, the frequency analysis unit 53a performs frequency analysis (FFT) on the drive current data during the rough grinding process, i.e., during rough grinding, acquired from the grinding process judgment unit 52. As a result, the frequency analysis unit 53a extracts the amplitudes of multiple frequency components contained in the drive current data (see FIG. 6). When the amplitudes of multiple frequency components are extracted by the frequency analysis unit 53a, the amplitude extraction unit 53b extracts the amplitude A1 during rough grinding at the grindstone rotation frequency F, which is a specific frequency, as a feature amount (see FIG. 6). When the amplitude A1 during rough grinding at the grindstone rotation frequency F is extracted, the chatter detection device 20 executes the step processing of step S32.

ステップS32においては、びびり検出装置20は、前記ステップS31にて抽出された砥石回転周波数Fの粗研削加工における振幅A1の大きさが予め設定された判定値D1以上である否かを判定する。ここで、判定値D1は、砥石車46の状態の悪化を判定するために実験的に又は経験的に得られる値に基づいて設定されるものである。 In step S32, the chatter detection device 20 determines whether the magnitude of the amplitude A1 during rough grinding at the grinding wheel rotation frequency F extracted in step S31 is equal to or greater than a preset judgment value D1. Here, the judgment value D1 is set based on a value obtained experimentally or empirically to determine the deterioration of the condition of the grinding wheel 46.

びびり検出装置20は、粗研削加工における振幅A1の大きさが判定値D1以上であれば、突発的なびびりを生じさせる程度まで砥石車46の状態が悪化しているため、「Yes」と判定してステップS34のステップ処理を実行する。一方、粗研削加工における振幅A1の大きさが判定値D1未満であれば、砥石車46の状態が良好であるため、「No」と判定してステップS33のステップ処理を実行する。 If the magnitude of the amplitude A1 during rough grinding is equal to or greater than the judgment value D1, the condition of the grinding wheel 46 has deteriorated to the point where it is causing sudden chatter, so the vibration detection device 20 judges "Yes" and executes the step processing of step S34. On the other hand, if the magnitude of the amplitude A1 during rough grinding is less than the judgment value D1, the condition of the grinding wheel 46 is good, so the device judges "No" and executes the step processing of step S33.

ステップS33においては、びびり検出装置20は、突発びびり検出プログラムにおける前記ステップS11にて判定処理される変数Qの値として、初期設定されていた「0」を「1」に変更する。そして、びびり検出装置20は、ステップS36にて、砥石状態判定ルーチン(サブルーチン)の実行を終了すると共に、突発びびり検出プログラムに戻り、前記ステップS11以降の各ステップ処理を実行する。 In step S33, the chatter detection device 20 changes the value of the variable Q, which is determined in step S11 of the sudden chatter detection program, from the initially set value of "0" to "1." Then, in step S36, the chatter detection device 20 ends the execution of the grinding wheel condition determination routine (subroutine), returns to the sudden chatter detection program, and executes the processing of each step from step S11 onward.

尚、この場合には、変数Qの値が「1」に設定されるため、突発びびり検出プログラムにおける前記ステップS11にて「No」と判定される。即ち、変数Qの値が「1」に設定される場合は、砥石車46の状態が良好である場合であり、突発びびり検出プログラムの前記ステップS11における「No」判定に従い、突発びびり検出プログラムを実行しない。このため、円筒研削盤40は、通常の研削加工を行う。 In this case, the value of variable Q is set to "1", and thus the sudden chatter detection program returns a "No" result in step S11. That is, when the value of variable Q is set to "1", the grinding wheel 46 is in good condition, and the sudden chatter detection program is not executed in accordance with the "No" result in step S11 of the sudden chatter detection program. Therefore, the cylindrical grinding machine 40 performs normal grinding.

ステップS34においては、びびり検出装置20は、前記ステップS31にて抽出した粗研削加工時の振幅A1の大きさが予め設定された管理値K未満であるか否かを判定する。ここで、管理値Kは、砥石車46のツルーイング又はドレッシングの要否を管理するために予め設定される値であり、判定値D1よりも大きな値に設定される。そして、びびり検出装置20は、抽出した振幅A1の大きさが管理値K未満であれば、突発びびりを検出する必要があるため、ステップS34にて「Yes」と判定する。そして、びびり検出装置20は、ステップS36にて砥石状態判定ルーチン(サブルーチン)の実行を終了すると共に、突発びびり検出プログラムに戻り、前記ステップS11以降の各ステップ処理を実行する。 In step S34, the chatter detection device 20 judges whether the magnitude of the amplitude A1 during rough grinding extracted in step S31 is less than a preset control value K. Here, the control value K is a value that is preset to manage the necessity of truing or dressing the grinding wheel 46, and is set to a value greater than the judgment value D1. If the magnitude of the extracted amplitude A1 is less than the control value K, the chatter detection device 20 judges "Yes" in step S34 because it is necessary to detect sudden chatter. Then, the chatter detection device 20 ends the execution of the grinding wheel state judgment routine (subroutine) in step S36, returns to the sudden chatter detection program, and executes each step process from step S11 onwards.

一方、びびり検出装置20は、抽出した振幅A1の大きさが管理値K以上であれば、「No」と判定してステップS35のステップ処理を実行する。振幅A1の大きさが管理値K以上の場合、粗研削加工における駆動電流データが大きい、換言すれば、研削抵抗が大きい状態に相当する。これにより、砥石車46によって粗研削加工された研削加工面の表面性状が悪化する可能性が高いため、砥石車46のツルーイング又はドレッシングが必要であると判断することができる。 On the other hand, if the magnitude of the extracted amplitude A1 is equal to or greater than the control value K, the chatter detection device 20 judges it as "No" and executes the step processing of step S35. If the magnitude of the amplitude A1 is equal to or greater than the control value K, the drive current data in the rough grinding process is large, in other words, it corresponds to a state in which the grinding resistance is large. As a result, it is highly likely that the surface quality of the ground surface roughly ground by the grinding wheel 46 will deteriorate, and therefore it can be determined that truing or dressing of the grinding wheel 46 is necessary.

従って、びびり検出装置20は、ステップS35において、出力部57を介して砥石車46のツルーイング又はドレッシングが必要であることを表す情報を表示装置30に出力する。これにより、表示装置30は、例えば、作業者に対して、適切なタイミングにより砥石車46のツルーイング又はドレッシングが必要であることを報知する。従って、作業者が報知に従ってツルーイング又はドレッシングを行うことにより、無駄なツルーイング又はドレッシングの実行を抑制することができる。その結果、砥石車46のメンテナンスに要するコストを低減することができ、ひいては、工作物Wの製造コストを低減することもできる。 Therefore, in step S35, the chatter detection device 20 outputs information indicating that truing or dressing of the grinding wheel 46 is necessary to the display device 30 via the output unit 57. As a result, the display device 30 notifies, for example, the operator that truing or dressing of the grinding wheel 46 is necessary at an appropriate timing. Therefore, by having the operator perform truing or dressing in accordance with the notification, it is possible to prevent unnecessary truing or dressing from being performed. As a result, it is possible to reduce the cost required for maintenance of the grinding wheel 46, and ultimately the manufacturing cost of the workpiece W.

びびり検出装置20は、ステップS36にて砥石状態判定ルーチン(サブルーチン)の実行を終了する。そして、びびり検出装置20は、突発びびり検出プログラムに戻り、前記ステップS11以降の各ステップ処理を実行する。 The chatter detection device 20 ends the execution of the grinding wheel condition determination routine (subroutine) in step S36. The chatter detection device 20 then returns to the sudden chatter detection program and executes each step process from step S11 onwards.

以上の説明からも理解できるように、本例のびびり検出システム1によれば、工作物Wの研削加工中において、検出器13によって研削抵抗に関する状態データとしての駆動電流データが検出される。そして、びびり検出装置20は、連続的に検出された周波数特性を有する駆動電流データから抽出された研削抵抗に関する特徴量、即ち、駆動電流データが有する砥石回転周波数Fの粗研削加工における振幅A1を用いて、砥石車46の状態を判定することができる。又、びびり検出装置20は、仕上加工における振幅A2を用いて、仕上加工、特に、スパークアウト加工におけるびびりの発生を判定することができる。 As can be understood from the above description, according to the chatter detection system 1 of this example, during grinding of the workpiece W, the detector 13 detects drive current data as status data related to the grinding resistance. The chatter detection device 20 can then determine the status of the grinding wheel 46 using the feature amount related to the grinding resistance extracted from the drive current data having the continuously detected frequency characteristics, i.e., the amplitude A1 during rough grinding of the grinding wheel rotation frequency F contained in the drive current data. The chatter detection device 20 can also determine the occurrence of chatter during finishing, particularly spark-out processing, using the amplitude A2 during finishing.

特徴量である振幅A1及び振幅A2は、研削抵抗の増減、即ち、砥石車46によって工作物Wの研削加工面が研削されているか否かを表す。従って、びびり検出装置20は、特に、仕上加工における振幅A2に基づくことにより、仕上加工において、粗研削加工時の削り残しを除去できたか否かを精度よく判定することができる。これにより、びびり検出装置20は、研削加工中、特に、仕上加工中において、削り残しに起因するびびり(突発的に発生するびびりを含む)の発生を精度よく検出することができ、ひいては、加工不良となる工作物Wを低減することができる。 The characteristic quantities, amplitude A1 and amplitude A2, represent an increase or decrease in the grinding resistance, i.e., whether or not the grinding surface of the workpiece W is being ground by the grinding wheel 46. Therefore, the chatter detection device 20 can accurately determine whether or not the remaining material from the rough grinding process has been removed in the finish process, particularly based on the amplitude A2 in the finish process. This allows the chatter detection device 20 to accurately detect the occurrence of chatter (including chatter that occurs suddenly) caused by the remaining material during the grinding process, particularly during the finish process, and ultimately reduces the number of workpieces W that are subjected to machining defects.

(7.第一別例)
上述した本例においては、びびり検出装置20は、図9に示す突発びびり検出プログラムを実行するようにした。ところで、例えば、ツルーイングを行った砥石車46を用いて研削加工を連続して行う場合、工作物Wの加工数が少ない場合には削り残しが少なく、工作物Wの加工数が増える程、削り残しが多くなる傾向を有する。この場合、例えば、工作物Wの加工数が少ない状況においては、砥石状態判定を省略しても良く、図11に示すように、突発びびり検出プログラムを変更することも可能である。
(7. First Alternative Example)
In the above-described embodiment, the chatter detection device 20 executes the sudden chatter detection program shown in Fig. 9. Incidentally, for example, when grinding is continuously performed using a grinding wheel 46 that has been trued, there is a tendency that there is little uncut material when the number of machined workpieces W is small, and that the more the number of machined workpieces W, the more uncut material tends to be. In this case, for example, when the number of machined workpieces W is small, the grindstone state judgment may be omitted, and it is also possible to change the sudden chatter detection program as shown in Fig. 11.

第一別例における突発びびり検出プログラムは、図11に示すように、図9に示した本例の突発びびり検出プログラムに比べて、前記ステップS10と前記ステップS11との間にステップS21が追加される点で異なる。即ち、びびり検出装置20は、ステップS10にて突発びびり検出プログラムの実行を開始すると、ステップS21にて制御装置12から工作物Wの加工数を表すカウント値Nを取得する。 As shown in FIG. 11, the sudden chatter detection program in the first modified example differs from the sudden chatter detection program of the present example shown in FIG. 9 in that step S21 is added between step S10 and step S11. That is, when the chatter detection device 20 starts execution of the sudden chatter detection program in step S10, it obtains a count value N representing the number of times the workpiece W has been machined from the control device 12 in step S21.

そして、びびり検出装置20は、ステップS21にて、取得したカウント値Nが予め設定された工作物Wの加工数を表す基準加工数N1以上であるか否かを判定する。尚、基準加工数N1は、実験的に又は経験的に粗研削加工において削り残しが発生することが把握される加工数であって、砥石車46のツルーイングを実行する間隔(ツルーイングインターバル)において工作物Wを加工する加工数よりも小さい値に設定される。 Then, in step S21, the chatter detection device 20 determines whether the acquired count value N is equal to or greater than a reference machining number N1 that represents a preset number of machining operations for the workpiece W. The reference machining number N1 is a machining number that is experimentally or empirically known to result in residual cutting during rough grinding, and is set to a value smaller than the machining number for machining the workpiece W during the interval (truing interval) at which truing of the grinding wheel 46 is performed.

びびり検出装置20は、カウント値Nが基準加工数N1以上の場合には、研削加工面に削り残しが発生する可能性が高い、即ち、突発的にびびりが発生する可能性が高いため、ステップS21にて「Yes」と判定する。そして、びびり検出装置20は、上述した本例と同様に、前記ステップS11以降のステップ処理を実行する。 If the count value N is equal to or greater than the reference machining number N1, the chatter detection device 20 judges "Yes" in step S21 because there is a high possibility that the ground surface will be left uncut, i.e., there is a high possibility that chatter will occur unexpectedly. Then, the chatter detection device 20 executes the step processing from step S11 onwards, as in the above-mentioned example.

一方、びびり検出装置20は、カウント値Nが基準加工数N1未満の場合には、砥石車46の状態として悪化が進んでおらず、研削加工面に削り残しが発生する可能性が低い、即ち、突発的にびびりが発生する可能性が低いため、ステップS21にて「No」と判定する。そして、びびり検出装置20は、前記ステップS20にて、突発びびり検出プログラムの実行を終了する。この場合には、通常の研削加工が行われる。 On the other hand, if the count value N is less than the reference machining number N1, the chatter detection device 20 determines "No" in step S21 because the condition of the grinding wheel 46 has not deteriorated and there is little possibility of incomplete cutting on the grinding surface, i.e., there is little possibility of chatter occurring suddenly. Then, the chatter detection device 20 ends the execution of the sudden chatter detection program in step S20. In this case, normal grinding is performed.

(8.その他)
上述した本例及び第一別例においては、仕上加工内容変更部であるスパークアウト実行制御部56が、スパークアウト加工の内容である加工時間を延長するように変更した変更スパークアウト加工を実行するようにした。これに代えて、スパークアウト実行制御部56は、スパークアウト加工の内容である、例えば、通常スパークアウトを実行する回数を増加させて変更するようにすることも可能である。
(8. Other)
In the above-described present embodiment and the first modified embodiment, the spark-out execution control unit 56, which is the finishing processing content change unit, executes modified spark-out processing in which the processing time, which is the content of the spark-out processing, is changed to be extended. Alternatively, the spark-out execution control unit 56 can change the content of the spark-out processing, for example, by increasing the number of times that normal spark-out is executed.

又、上述した本例及び第一別例においては、仕上加工内容変更部がスパークアウト実行制御部56であるとし、仕上加工のうちのスパークアウト加工の内容を変更するようにした。しかし、仕上加工内容変更部は、仕上加工である精研削加工又は微研削加工の内容を変更することも可能である。 In addition, in the above-mentioned present example and the first variant example, the finishing process content change unit is the spark-out execution control unit 56, and changes the content of the spark-out process among the finishing processes. However, the finishing process content change unit can also change the content of the fine grinding process or the fine grinding process, which are the finishing processes.

更に、上述した本例及び第一別例においては、びびり検出装置20の状態データ取得部51は、状態データとして、駆動電流データを取得するようにした。これに代えて、研削抵抗と相関を有するデータであれば、駆動電流データに限定されず、例えば、変位データや、トルクデータ、振動データ(加速度データ)を状態データとして取得することも可能である。又、研削抵抗と相関を有するデータに代えて、直接的に研削抵抗を表す研削抵抗データを取得することも可能である。これら各データも周波数特性を有し、砥石回転周波数Fの粗研削加工における振幅A1及び仕上加工における振幅A2を特徴量として抽出することが可能である。従って、この場合も、上述した本例及び第一別例と同様の効果が得られる。 Furthermore, in the present embodiment and the first variant described above, the status data acquisition unit 51 of the chatter detection device 20 acquires drive current data as status data. Instead of this, as long as the data has a correlation with the grinding resistance, it is possible to acquire, for example, displacement data, torque data, or vibration data (acceleration data) as status data, without being limited to drive current data. Also, instead of data having a correlation with the grinding resistance, it is possible to acquire grinding resistance data that directly represents the grinding resistance. Each of these data also has frequency characteristics, and it is possible to extract the amplitude A1 of the grinding wheel rotation frequency F in the rough grinding process and the amplitude A2 in the finish grinding process as feature quantities. Therefore, in this case as well, the same effects as those of the present embodiment and the first variant described above can be obtained.

1…びびり検出システム、10…研削装置、11…研削盤、12…制御装置、13…検出器、14…インターフェース、20…びびり検出装置、21…プロセッサ、22…記憶装置、23…インターフェース、30…個別表示装置、40…円筒研削盤、41…ベッド、42…主軸台、42a…モータ、43…心押台、44…トラバースベース、44a…モータ、45…砥石台、45a…モータ、46…砥石車、46a…モータ、47…定寸装置、48…砥石車修正装置、49…クーラント装置、51…状態データ取得部、52…研削工程判定部、53…特徴量抽出部、53a…周波数解析部、53b…振幅抽出部、54…びびり判定部、55…周期変更部、56…スパークアウト実行制御部(仕上加工内容変更部)、57…出力部、A1,A2…振幅(特徴量)、F…砥石回転周波数(特定回転周波数)、D1,D2…判定値、K…管理値、Q…変数、N…カウント値(加工数)、N1…基準加工数、T…砥石、W…工作物 1... Chatter detection system, 10... Grinding device, 11... Grinding machine, 12... Control device, 13... Detector, 14... Interface, 20... Chatter detection device, 21... Processor, 22... Storage device, 23... Interface, 30... Individual display device, 40... Cylindrical grinding machine, 41... Bed, 42... Headstock, 42a... Motor, 43... Tailstock, 44... Traverse base, 44a... Motor, 45... Grinding wheel head, 45a... Motor, 46... Grinding wheel, 46a... Motor, 47... Sizing device, 48... Grinding wheel correction device, 49...coolant device, 51...status data acquisition unit, 52...grinding process judgment unit, 53...feature extraction unit, 53a...frequency analysis unit, 53b...amplitude extraction unit, 54...chatter judgment unit, 55...period change unit, 56...spark out execution control unit (finishing processing content change unit), 57...output unit, A1, A2...amplitude (feature), F...grindstone rotation frequency (specific rotation frequency), D1, D2...judgment value, K...control value, Q...variable, N...count value (number of processing), N1...reference number of processing, T...grindstone, W...workpiece

Claims (11)

制御装置の制御による複数の研削工程を経て砥石が工作物に研削加工を行う研削装置と、
前記研削加工において観測可能な前記砥石の研削抵抗に関する状態データを検出し、検出した前記状態データを出力する検出器と、
前記研削加工において発生するびびりを検出するびびり検出装置と、を備え、
前記びびり検出装置は、
前記研削工程の粗研削工程における粗研削加工及び仕上げ工程における仕上加工の各々について、前記検出器から取得した周波数特性を有する前記状態データを周波数解析することにより複数の周波数成分に分割する周波数解析部と、
周波数解析によって分割された複数の前記周波数成分のうち、前記研削装置の前記砥石の回転数に対応する砥石回転周波数の振幅を前記粗研削加工及び前記仕上加工の各々について抽出する振幅抽出部と、
抽出された前記仕上加工の前記砥石回転周波数の前記振幅の大きさが予め設定された判定値未満である場合に、前記粗研削加工によって前記工作物の研削加工面に形成された凹凸が、前記仕上加工によって除去されていないため、その後の前記研削加工において、前記びびりが発生すると判定するびびり判定部と、
を備える、びびり検出システム。
a grinding device in which a grinding wheel performs grinding processing on a workpiece through a plurality of grinding steps controlled by a control device;
a detector that detects status data relating to the grinding resistance of the grinding wheel that can be observed during the grinding process and outputs the detected status data;
a chatter detection device for detecting chatter occurring during the grinding process,
The chatter detection device is
a frequency analysis unit that performs frequency analysis on the state data having frequency characteristics acquired from the detector for each of a rough grinding process in a rough grinding step and a finishing process in a finishing step of the grinding process, and divides the state data into a plurality of frequency components;
an amplitude extraction unit that extracts, from among the plurality of frequency components divided by frequency analysis, an amplitude of a grindstone rotation frequency corresponding to a rotation speed of the grindstone of the grinding device for each of the rough grinding process and the finish grinding process;
a chatter determination unit which, when the magnitude of the amplitude of the grindstone rotation frequency of the extracted finish processing is less than a preset determination value , determines that the irregularities formed on the ground surface of the workpiece by the rough grinding processing have not been removed by the finish processing, and therefore the chatter will occur in the subsequent grinding processing ;
A chatter detection system comprising:
前記状態データは、前記研削装置において前記粗研削加工及び前記仕上加工の各々に伴って前記砥石に生じる前記研削抵抗に対応する駆動電流データである、請求項1に記載のびびり検出システム。 The chatter detection system according to claim 1, wherein the state data is drive current data corresponding to the grinding resistance generated in the grinding wheel during each of the rough grinding process and the finish grinding process in the grinding device. 前記びびり判定部によって前記びびりが発生するとの判定に応じて、前記仕上加工の内容を変更する仕上加工内容変更部を有する、請求項1又は2に記載のびびり検出システム。 The chatter detection system according to claim 1 or 2, further comprising a finishing process content change unit that changes the content of the finishing process in response to a determination by the chatter determination unit that chatter will occur. 前記仕上加工内容変更部は、
前記仕上加工を実行する回数を増加させる、又は、前記仕上加工を実行する時間を延長する、請求項3に記載のびびり検出システム。
The finishing processing content change unit includes:
The chatter detection system according to claim 3 , further comprising: increasing the number of times the finish machining is performed; or extending a time period during which the finish machining is performed.
前記研削装置は、前記砥石及び前記工作物を各々の軸回りに回転させながら前記研削加工を行うものであり、
前記びびり判定部によって前記仕上加工において前記びびりが発生するとの判定に応じて、前記砥石及び前記工作物の少なくとも一方の回転周期を前記砥石及び前記工作物の回転数比が整数倍にならないように変更する周期変更部を備え、
前記仕上加工内容変更部は、前記周期変更部によって前記砥石及び前記工作物の少なくとも一方の前記回転周期を変更した状態で、前記仕上加工の前記内容を変更する、請求項3又は4に記載のびびり検出システム。
The grinding device performs the grinding process while rotating the grindstone and the workpiece around their respective axes,
a period changing unit that changes the rotation period of at least one of the grindstone and the workpiece in response to a determination by the chatter determination unit that chatter will occur in the finish machining so that a rotation speed ratio between the grindstone and the workpiece is not an integer multiple;
The chatter detection system according to claim 3 or 4, wherein the finish processing content change unit changes the content of the finish processing in a state in which the rotation period of at least one of the grinding wheel and the workpiece is changed by the period change unit.
前記びびり検出装置は、
前記粗研削工程であるか否かを判定する研削工程判定部を備え、
前記研削工程判定部によって前記粗研削工程であると判定された場合において、前記砥石の状態を判定する、請求項1-5のうちの何れか一項に記載のびびり検出システム。
The chatter detection device is
a grinding process determination unit that determines whether the process is the rough grinding process,
The chatter detection system according to claim 1 , further comprising a step of determining a state of the grinding wheel when the grinding process determination unit determines that the process is the rough grinding process.
前記びびり検出装置は、前記振幅抽出部が前記粗研削工程において抽出した前記振幅を用いて前記砥石の状態を判定する、請求項6に記載のびびり検出システム。 The chatter detection system according to claim 6, wherein the chatter detection device determines the condition of the grinding wheel using the amplitude extracted by the amplitude extraction unit during the rough grinding process. 前記びびり検出装置は、前記砥石によって前記研削加工された前記工作物の加工数が予め設定された基準加工数以上になった場合に、前記びびりの発生を検出する、請求項1-7のうちの何れか一項に記載のびびり検出システム。 The chatter detection system according to any one of claims 1 to 7, wherein the chatter detection device detects the occurrence of chatter when the number of turns of the workpiece ground by the grinding wheel reaches or exceeds a preset reference number of turns. 前記びびり検出装置は、前記研削装置に一体に、又は、別体に設けられる、請求項1-8のうちの何れか一項に記載のびびり検出システム。 The chatter detection system according to any one of claims 1 to 8, wherein the chatter detection device is provided integrally with or separately from the grinding device. 前記仕上加工は、少なくとも、精研削加工、微研削加工及びスパークアウト加工を含む、請求項3-5のうちの何れか一項に記載のびびり検出システム。 The chatter detection system according to any one of claims 3 to 5, wherein the finishing process includes at least fine grinding, fine grinding, and spark-out processing. 前記検出器が前記制御装置を介して前記状態データを出力する場合、前記状態データは前記制御装置によって前記研削工程を識別する工程情報が付加される、請求項1-10のうちの何れか一項に記載のびびり検出システム。 The chatter detection system according to any one of claims 1 to 10, wherein, when the detector outputs the status data via the control device, the status data is supplemented by process information identifying the grinding process by the control device.
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