JP7853564B2 - machine tool - Google Patents
machine toolInfo
- Publication number
- JP7853564B2 JP7853564B2 JP2022102378A JP2022102378A JP7853564B2 JP 7853564 B2 JP7853564 B2 JP 7853564B2 JP 2022102378 A JP2022102378 A JP 2022102378A JP 2022102378 A JP2022102378 A JP 2022102378A JP 7853564 B2 JP7853564 B2 JP 7853564B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- period
- spindle
- parameter
- tool
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Numerical Control (AREA)
- Turning (AREA)
Description
本発明は、主軸に把持されているワークの振動切削を行う工作機械に関する。 This invention relates to a machine tool that performs vibratory cutting of a workpiece held in a spindle.
工作機械として、ワークを把持する主軸を備えるNC(数値制御)自動旋盤が知られている。主軸とともに回転するワークから生じる切屑が長くなると、切屑が切削工具に巻き付く等によりワークの連続加工に影響する可能性がある。そこで、工具をワークに向けて前進させる前進動作とワークから遠ざける後退動作とを交互に繰り返しながら工具を送ることにより切屑を分断する振動切削が行われている。切屑は、切粉とも呼ばれる。
振動切削の周波数が刃物台等の固有振動数近辺である場合、共振が生じ、そのために切屑を分断することができないことがある。
As a machine tool, the NC (numerical control) automatic lathe, which has a spindle that grips the workpiece, is well known. If the chips generated from the workpiece rotating with the spindle become long, they can wrap around the cutting tool, potentially affecting continuous machining of the workpiece. Therefore, vibratory cutting is performed to break up the chips by feeding the tool in an alternating motion of moving it forward toward the workpiece and moving it backward toward the workpiece. Chips are also called metal shavings.
If the frequency of the vibratory cutting is close to the natural frequency of the tool post or other components, resonance may occur, which can prevent the chips from being properly broken up.
特許文献1に記載のNC工作機械の補正装置は、加工振動周波数が固有振動数に対して予め定められた一定の範囲内にあるときに、各送り機構部の送り速度及び/又は主軸の回転速度を減速若しくは増速させるための補正量を算出する。この補正量は、現在の送り機構に対する指令送り速度及び/又は主軸に対する指令回転速度に対し、予め定められた一定の定数を乗じることによって算出される。 The correction device for an NC machine tool described in Patent Document 1 calculates a correction amount to reduce or increase the feed rate of each feed mechanism and/or the rotational speed of the spindle when the machining vibration frequency is within a predetermined range relative to the natural frequency. This correction amount is calculated by multiplying the current commanded feed rate for the feed mechanism and/or the commanded rotational speed for the spindle by a predetermined constant.
しかし、指令送り速度に一定の定数を乗じて送り機構部の送り速度を減速したり、指令回転速度に一定の定数を乗じて主軸の回転速度を減速したりすると、加工時間が長くなる。また、指令送り速度に一定の定数を乗じて送り機構部の送り速度を増速したり、指令回転速度に一定の定数を乗じて主軸の回転速度を増速したりすると、加工時間が短くなる一方で、工具や主軸回転モーターへの負担が増加する。
尚、上述のような課題は、旋盤に限らず、マシニングセンター等、種々の工作機械に存在する。
However, if the feed rate of the feed mechanism is reduced by multiplying the commanded feed rate by a constant, or if the spindle rotation speed is reduced by multiplying the commanded rotation speed by a constant, the machining time will increase. Conversely, if the feed rate of the feed mechanism is increased by multiplying the commanded feed rate by a constant, or if the spindle rotation speed is increased by multiplying the commanded rotation speed by a constant, the machining time will decrease, but the load on the tool and spindle motor will increase.
Furthermore, the aforementioned problems exist not only in lathes but also in various other machine tools such as machining centers.
本発明は、加工時間への影響を抑制しながら共振を回避した振動切削を行うことが可能な工作機械を開示するものである。 This invention discloses a machine tool capable of performing vibration cutting while suppressing the impact on processing time and avoiding resonance.
本発明の工作機械は、
ワークを把持する主軸を回転させる回転駆動部と、
前記ワークを切削する工具と前記主軸の少なくとも一方の駆動対象を移動させる送り駆動部と、
前記ワークの切削時に切削方向に沿って前記工具が前記ワークに向かう前進動作と該前進動作とは反対方向の後退動作とを含む振動を伴うように前記駆動対象の送り移動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記振動の周期に関するパラメーター(A)を含む指令に含まれる前記パラメーター(A)が禁止されるか許可されるかを、固有振動数に関する情報(NF)に基づいて判断し、
前記パラメーター(A)が禁止されると判断すると、前記振動に、前記パラメーター(A)よりも長い周期で許可されるパラメーター(AB)に従った周期の部分と、前記パラメーター(A)よりも短い周期で許可されるパラメーター(AC)に従った周期の部分と、が含まれるように前記振動を制御する、態様を有する。
The machine tool of the present invention is
A rotary drive unit that rotates the spindle that grips the workpiece,
A tool for cutting the workpiece and a feed drive unit for moving at least one of the drive targets of the spindle,
The system includes a control unit that controls the feed movement of the driven object such that when the workpiece is being cut, the tool moves forward along the cutting direction toward the workpiece and moves backward in the opposite direction to the forward movement, accompanied by vibration.
The control unit,
Whether parameter (A) included in a command that includes the parameter (A) relating to the period of the vibration is prohibited or permitted is determined based on information (NF) regarding the natural frequency.
If it is determined that parameter (A) is prohibited, the vibration is controlled such that the vibration includes a portion of the vibration with a period according to parameter (AB) which is permitted with a longer period than parameter (A), and a portion of the vibration with a period according to parameter (AC) which is permitted with a shorter period than parameter (A).
本発明によれば、加工時間への影響を抑制しながら共振を回避した振動切削を行うことが可能な工作機械を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a machine tool that can perform vibration cutting while suppressing the impact on processing time and avoiding resonance.
以下、本発明の実施形態を説明する。むろん、以下の実施形態は本発明を例示するものに過ぎず、実施形態に示す特徴の全てが発明の解決手段に必須になるとは限らない。 The following describes embodiments of the present invention. Of course, the following embodiments are merely illustrative of the present invention, and not all of the features shown in the embodiments are necessarily essential to the solution of the invention.
(1)本発明に含まれる技術の概要:
まず、図1~15に示される例を参照して本発明に含まれる技術の概要を説明する。尚、本願の図は模式的に例を示す図であり、これらの図に示される各方向の拡大率は異なることがあり、各図は整合していないことがある。むろん、本技術の各要素は、符号で示される具体例に限定されない。
(1) Overview of the technology included in the present invention:
First, an overview of the technology included in the present invention will be described with reference to the examples shown in Figures 1 to 15. Note that the figures in this application are schematic examples, and the magnification in each direction shown in these figures may differ, and the figures may not be consistent. Of course, the elements of this technology are not limited to the specific examples indicated by the reference numerals.
[態様1]
図1,2に例示するように、本技術の一態様に係る工作機械1は、回転駆動部U1、送り駆動部U2、及び、制御部U3を備える.前記回転駆動部U1は、ワークW1を把持する主軸11を回転させる。前記送り駆動部U2は、前記ワークW1を切削する工具TO1と前記主軸11の少なくとも一方の駆動対象(例えば工具TO1)を移動させる。前記制御部U3は、図3に例示するように、前記ワークW1の切削時に切削方向(例えば送り軸F1)に沿って前記工具TO1が前記ワークW1に向かう前進動作M1と該前進動作M1とは反対方向の後退動作M2とを含む振動を伴うように前記駆動対象の送り移動を制御する。当該制御部U3は、図14に例示するように、前記振動の周期に関するパラメーター(A)を含む指令(例えば振動送りコマンド)に含まれる前記パラメーター(A)が禁止されるか許可されるかを、固有振動数に関する情報(NF)に基づいて判断する。当該制御部U3は、さらに、前記パラメーター(A)が禁止されると判断すると、図10に例示するように、前記振動に、前記パラメーター(A)よりも長い周期で許可されるパラメーター(AB)に従った周期の部分と、前記パラメーター(A)よりも短い周期で許可されるパラメーター(AC)に従った周期の部分と、が含まれるように前記振動を制御する。
[Aspect 1]
As illustrated in Figures 1 and 2, a machine tool 1 according to one aspect of this technology comprises a rotary drive unit U1, a feed drive unit U2, and a control unit U3. The rotary drive unit U1 rotates a spindle 11 that grips a workpiece W1. The feed drive unit U2 moves at least one of the drive targets (e.g., tool TO1) of the tool TO1 that cuts the workpiece W1 and the spindle 11. As illustrated in Figure 3, the control unit U3 controls the feed movement of the drive target so that when cutting the workpiece W1, the tool TO1 is accompanied by vibrations including a forward movement M1 toward the workpiece W1 along the cutting direction (e.g., feed axis F1) and a backward movement M2 in the opposite direction to the forward movement M1. As illustrated in Figure 14, the control unit U3 determines whether a parameter (A) included in a command (e.g., a vibration feed command) that includes a parameter (A) relating to the period of the vibration is prohibited or permitted, based on information (NF) relating to the natural frequency. If the control unit U3 determines that parameter (A) is prohibited, it controls the vibration so that, as illustrated in Figure 10, the vibration includes a portion of the vibration with a period according to parameter (AB) which is permitted with a longer period than parameter (A), and a portion of the vibration with a period according to parameter (AC) which is permitted with a shorter period than parameter (A).
振動の周期に関するパラメーター(A)が禁止される場合、切削の振動は、パラメーター(A)よりも長い周期で許可されるパラメーター(AB)に従った周期の部分と、パラメーター(A)よりも短い周期で許可されるパラメーター(AC)に従った周期の部分と、の両方を含む振動となる。これにより、共振が回避される。切削の振動に指令の周期よりも長い周期と短い周期の両方が含まれるため、切削の振動が全体にわたって長い周期に変わる場合と比べて加工時間が長くなることを抑制することができ、切削の振動が全体にわたって短い周期に変わる場合と比べて加工時間が短くなることを抑制することができる。従って、上記態様は、加工時間への影響を抑制しながら共振を回避した振動切削を行うことが可能な工作機械を提供することができる。 When parameter (A) related to the vibration period is prohibited, the cutting vibration will consist of a portion with a period according to parameter (AB), which is permitted with a longer period than parameter (A), and a portion with a period according to parameter (AC), which is permitted with a shorter period than parameter (A). This avoids resonance. Because the cutting vibration includes both longer and shorter periods than the commanded period, it is possible to suppress the increase in machining time compared to when the cutting vibration changes to a longer period throughout, and to suppress the decrease in machining time compared to when the cutting vibration changes to a shorter period throughout. Therefore, the above embodiment can provide a machine tool capable of performing vibration cutting while suppressing the impact on machining time and avoiding resonance.
ここで、工作機械には、旋盤、マシニングセンター、等が含まれる。
送り駆動部は、ワークを移動させずに工具を切削方向に沿って移動させてもよいし、工具を移動させずにワークを切削方向に沿って移動させてもよいし、工具とワークの両方を切削方向に沿って移動させてもよい。
振動の周期に関するパラメーター(A)は、周期に関係したパラメーターであればよく、周期そのものに限定されない。パラメーター(A)には、切屑長係数A1、周期A2、等が含まれる。
固有振動数に関する情報(NF)は、工作機械の記憶部に予め記憶されてもよいし、工作機械に設けられた検出部が固有振動数を検出することにより保持されてもよいし、オペレーターから固有振動数の入力を受け付けることにより保持されてもよい。
工作機械が共振回避モードと共振非回避モードを有する場合、前記制御部は、前記共振回避モードにおいて前記パラメーター(A)が禁止されると判断すると、前記振動に、前記パラメーター(AB)に従った周期の部分と、前記パラメーター(AC)に従った周期の部分と、が含まれるように前記振動を制御し、前記共振非回避モードにおいて常に前記パラメーター(A)に従って前記振動を制御してもよい。
上述した付言は、以下の態様においても適用される。
Here, machine tools include lathes, machining centers, and so on.
The feed drive unit may move the tool along the cutting direction without moving the workpiece, or move the workpiece along the cutting direction without moving the tool, or move both the tool and the workpiece along the cutting direction.
The parameter (A) relating to the period of vibration can be any parameter related to the period, and is not limited to the period itself. Parameter (A) may include the chip length coefficient A1, the period A2, etc.
Information regarding natural frequencies (NF) may be stored in advance in the memory of the machine tool, or it may be retained by a detection unit provided in the machine tool detecting the natural frequencies, or it may be retained by receiving input of natural frequencies from the operator.
If the machine tool has a resonance avoidance mode and a resonance non-avoidance mode, the control unit may, when it determines that parameter (A) is prohibited in the resonance avoidance mode, control the vibration so that the vibration includes a portion with a period according to parameter (AB) and a portion with a period according to parameter (AC), and may always control the vibration according to parameter (A) in the resonance non-avoidance mode.
The above-mentioned supplementary statement also applies in the following embodiments.
[態様2]
前記指令には、単位時間当たりの一定の主軸回転数(S)が設定されてもよい。前記制御部U3は、前記パラメーター(A)が禁止されると判断すると、前記一定の主軸回転数(S)をそのままにし、前記指令のサイクルタイムを変えないように前記パラメーター(AB)に従った周期の部分と前記パラメーター(AC)に従った周期の部分とを前記振動に含めてもよい。
以上の場合、主軸回転数(S)が一定のままであるので、回転駆動部U1への負担の増加が抑制される。従って、上記態様は、回転駆動部への負担の増加を抑制し、加工時間が変わることを抑制しながら共振を回避した振動切削を行うことができる。
[Aspect 2]
The command may include a constant spindle rotation speed (S) per unit time. If the control unit U3 determines that parameter (A) is prohibited, it may leave the constant spindle rotation speed (S) as is and include in the vibration a period according to parameter (AB) and a period according to parameter (AC) without changing the cycle time of the command.
In the above case, since the spindle speed (S) remains constant, the increase in load on the rotary drive unit U1 is suppressed. Therefore, the above configuration allows for vibration cutting that avoids resonance while suppressing an increase in load on the rotary drive unit and preventing changes in machining time.
[態様3]
図10,12に例示するように、前記制御部U3は、前記パラメーター(A)が禁止されると判断すると、前記パラメーター(AB)に従った1周期以上の周期の部分と、前記パラメーター(AC)に従った1周期以上の周期の部分と、が交互に繰り返されるように前記振動を制御してもよい。
以上の場合、切削の振動において、指令の周期よりも長い周期で1周期以上振動することと、指令の周期よりも短い周期で1周期以上振動することと、が繰り返されるので、振動切削の加工時間が変わることが抑制され、切削の振動回数が変わることが抑制される。従って、上記態様は、加工時間と振動回数が変わることを抑制しながら共振を回避した振動切削を行うことができる。
[Appearance 3]
As illustrated in Figures 10 and 12, if the control unit U3 determines that parameter (A) is prohibited, it may control the vibration such that a portion with a period of one or more cycles according to parameter (AB) and a portion with a period of one or more cycles according to parameter (AC) are alternately repeated.
In the above case, during cutting vibration, the vibration is repeated with one or more cycles longer than the command period and one or more cycles shorter than the command period. Therefore, changes in the machining time of vibratory cutting are suppressed, and changes in the number of vibrations during cutting are suppressed. Accordingly, the above embodiment makes it possible to perform vibratory cutting while suppressing changes in machining time and number of vibrations and avoiding resonance.
[態様4]
前記制御部U3は、前記パラメーター(AC)で示される前記振動の周期が前記主軸11の1回転よりも大きい場合、前記パラメーター(AB)及び前記パラメーター(AC)を用いる前記振動において、図10に例示するように、前記振動の1周期において前記前進動作M1から前記後退動作M2に変化する第一変化点C1と、前記振動の1周期において前記後退動作M2から前記前進動作M1に変化する第二変化点C2と、の前記主軸11の回転角度の差を360°に制御してもよい。
以上により、第一変化点C1と第二変化点C2とにおける主軸11の位相が一致し、切り屑が効率的に分断される。従って、本態様は、振動の周期が主軸の1回転よりも大きい場合に切り屑を分断させる好適な例を提供することができる。
[Aspect 4]
If the period of the vibration indicated by the parameter (AC) is greater than one rotation of the main shaft 11, the control unit U3 may control the difference in the rotation angle of the main shaft 11 between the first change point C1, in which the forward movement M1 changes to the backward movement M2, and the second change point C2, in which the backward movement M2 changes to the forward movement M1, in one period of the vibration, to 360°, as illustrated in Figure 10, when the period of the vibration indicated by the parameter (AC) is greater than one rotation of the main shaft 11.
As a result, the phases of the spindle 11 coincide at the first change point C1 and the second change point C2, and the chips are efficiently divided. Therefore, this embodiment can provide a suitable example for dividing chips when the vibration period is greater than one rotation of the spindle.
[態様5]
前記制御部U3は、3以上の奇数をODとして、前記パラメーター(A)で示される前記振動の周期が2/ODである場合、前記パラメーター(AB)及び前記パラメーター(AC)を用いる前記振動において、図7に例示するように、前記振動の1周期において前記前進動作M1から前記後退動作M2に変化する第一変化点C1と、前記振動の1周期において前記後退動作M2から前記前進動作M1に変化する第二変化点C2と、の前記主軸11の回転角度の差を前記振動の周期の1/2に相当する回転角度に制御してもよい。
以上により、第一変化点C1と第二変化点C2とにおける主軸11の位相がほぼ一致し、切り屑が効率的に分断される。従って、本態様は、振動の周期が主軸の1回転よりも小さい場合に切り屑を分断させる好適な例を提供することができる。
[Aspect 5]
The control unit U3 may, with OD being an odd number of 3 or more, and when the period of the vibration indicated by parameter (A) is 2/OD, control the difference in the rotation angle of the main shaft 11 between the first change point C1, where the forward movement M1 changes to the backward movement M2, and the second change point C2, where the backward movement M2 changes to the forward movement M1, in one period of the vibration, to a rotation angle corresponding to half the period of the vibration, as illustrated in Figure 7.
As a result, the phases of the spindle 11 at the first change point C1 and the second change point C2 are almost identical, and the chips are efficiently divided. Therefore, this embodiment can provide a suitable example for dividing chips when the vibration period is smaller than one rotation of the spindle.
(2)工作機械の構成の具体例:
図1は、工作機械1の例として旋盤の構成を模式的に例示している。図1に示す工作機械1は、ワークW1の加工の数値制御を行うNC(数値制御)装置70を備えるNC自動旋盤である。工作機械1においてコンピューター100は必須の要素ではないため、機械本体2に外部のコンピューター100が接続されないことがある。本具体例において、NC装置70は、制御部U3の例である。尚、制御部U3は、コンピューター100に設けられてもよい。
(2) Specific examples of machine tool configurations:
Figure 1 schematically illustrates the configuration of a lathe as an example of a machine tool 1. The machine tool 1 shown in Figure 1 is an NC automatic lathe equipped with an NC (numerical control) device 70 that numerically controls the machining of a workpiece W1. Since a computer 100 is not an essential element in the machine tool 1, an external computer 100 may not be connected to the machine body 2. In this specific example, the NC device 70 is an example of a control unit U3. Note that the control unit U3 may be provided in the computer 100.
工作機械1は、把持部12を有する主軸11が組み込まれている主軸台10、主軸台駆動部14、刃物台20、該刃物台20の送り駆動部U2、NC装置70、等を工作機械1に備えるNC工作機械である。ここで、主軸台10は、正面主軸台10Aと、対向主軸台とも呼ばれる背面主軸台10Bとを総称している。正面主軸台10Aには、コレット等といった把持部12Aを有する正面主軸11Aが組み込まれている。背面主軸台10Bには、コレット等といった把持部12Bを有する背面主軸11Bが組み込まれている。主軸11は、正面主軸11Aと、対向主軸とも呼ばれる背面主軸11Bとを総称している。把持部12は、把持部12Aと把持部12Bを総称している。主軸台駆動部14は、正面主軸台10Aを移動させる正面主軸台駆動部14Aと、背面主軸台10Bを移動させる背面主軸台駆動部14Bとを総称している。主軸11の回転駆動部U1は、主軸中心線AX1を中心として正面主軸11Aを回転させるモーター13A、及び、主軸中心線AX1を中心として背面主軸11Bを回転させるモーター13Bを含んでいる。モーター13A,13Bには、主軸に内蔵されたビルトインモーターを使用することができる。むろん、モーター13A,13Bは、主軸11の外に配置されてもよい。 The machine tool 1 is an NC machine tool equipped with a headstock 10 into which a spindle 11 having a gripping part 12 is incorporated, a headstock drive unit 14, a tool post 20, a feed drive unit U2 for the tool post 20, an NC device 70, etc. Here, the headstock 10 is a general term for the front headstock 10A and the rear headstock 10B, also called the opposing headstock. The front headstock 10A incorporates a front spindle 11A having a gripping part 12A such as a collet. The rear headstock 10B incorporates a rear spindle 11B having a gripping part 12B such as a collet. The spindle 11 is a general term for the front spindle 11A and the rear spindle 11B, also called the opposing spindle. The gripping part 12 is a general term for the gripping part 12A and the gripping part 12B. The headstock drive unit 14 collectively refers to the front headstock drive unit 14A, which moves the front headstock 10A, and the rear headstock drive unit 14B, which moves the rear headstock 10B. The rotation drive unit U1 of the spindle 11 includes a motor 13A that rotates the front spindle 11A around the spindle centerline AX1, and a motor 13B that rotates the rear spindle 11B around the spindle centerline AX1. Built-in motors integrated into the spindle can be used for motors 13A and 13B. Of course, motors 13A and 13B may also be located outside the spindle 11.
図1に示す工作機械1の制御軸は、「X」で示されるX軸、「Y」で示されるY軸、及び、「Z」で示されるZ軸を含んでいる。Z軸方向は、ワークW1の回転中心となる主軸中心線AX1に沿った水平方向である。X軸方向は、Z軸と直交する水平方向である。Y軸方向は、Z軸と直交する鉛直方向である。尚、Z軸とX軸とは交差していれば直交していなくてもよく、Z軸とY軸とは交差していれば直交していなくてもよく、X軸とY軸とは交差していれば直交していなくてもよい。また、本明細書において参照される図面は、本技術を説明するための例を示しているに過ぎず、本技術を限定するものではない。また、各部の位置関係の説明は、例示に過ぎない。従って、左右を逆にしたり、回転方向を逆にしたり等することも、本技術に含まれる。また、方向や位置等の同一は、厳密な一致に限定されず、誤差により厳密な一致からずれることを含む。 The control axes of the machine tool 1 shown in Figure 1 include the X-axis (indicated as "X"), the Y-axis (indicated as "Y"), and the Z-axis (indicated as "Z"). The Z-axis direction is horizontal, along the spindle centerline AX1, which is the rotation center of the workpiece W1. The X-axis direction is horizontal, perpendicular to the Z-axis. The Y-axis direction is vertical, perpendicular to the Z-axis. Note that the Z-axis and X-axis do not need to be perpendicular as long as they intersect, the Z-axis and Y-axis do not need to be perpendicular as long as they intersect, and the X-axis and Y-axis do not need to be perpendicular as long as they intersect. Furthermore, the drawings referenced in this specification are merely examples to illustrate this technology and do not limit it. Also, the explanation of the positional relationships of each part is merely illustrative. Therefore, reversing left and right, or reversing the direction of rotation, etc., are also included in this technology. Furthermore, the identity of direction and position is not limited to strict agreement, but includes deviations from strict agreement due to errors.
図1に示す工作機械1は主軸移動型旋盤であり、正面主軸台駆動部14Aが正面主軸台10AをZ軸方向へ移動させ、背面主軸台駆動部14Bが背面主軸台10BをZ軸方向へ移動させる。むろん、工作機械1は正面主軸台10Aが移動しない主軸固定型旋盤でもよいし、背面主軸台10Bが移動せずに正面主軸台10AがZ軸方向へ移動してもよい。 The machine tool 1 shown in Figure 1 is a spindle-moving lathe. The front headstock drive unit 14A moves the front headstock 10A in the Z-axis direction, and the rear headstock drive unit 14B moves the rear headstock 10B in the Z-axis direction. Of course, the machine tool 1 could also be a spindle-fixed lathe where the front headstock 10A does not move, or the front headstock 10A could move in the Z-axis direction while the rear headstock 10B does not move.
正面主軸11Aは、把持部12AによりワークW1を解放可能に把持し、ワークW1とともに主軸中心線AX1を中心として回転可能である。加工前のワークW1が例えば円柱状(棒状)の長尺な材料である場合、正面主軸11Aの後端(図1において左端)から把持部12AにワークW1が供給されてもよい。この場合、正面主軸11Aの前側(図1において右側)には、ワークW1をZ軸方向へ摺動可能に支持するガイドブッシュが配置されてもよい。加工前のワークW1が短い材料である場合、正面主軸11Aの前端から把持部12AにワークW1が供給されてもよい。モーター13Aは、主軸中心線AX1を中心としてワークW1とともに正面主軸11Aを回転させる。正面加工後のワークW1は、正面主軸11Aから背面主軸11Bに引き渡される。背面主軸11Bは、把持部12Bにより正面加工後のワークW1を解放可能に把持し、ワークW1とともに主軸中心線AX1を中心として回転可能である。モーター13Bは、主軸中心線AX1を中心としてワークW1とともに背面主軸11Bを回転させる。正面加工後のワークW1は、背面加工により製品となる。 The front spindle 11A grips the workpiece W1 with the gripping section 12A so as to be able to release it, and is rotatable together with the workpiece W1 around the spindle centerline AX1. If the workpiece W1 before machining is, for example, a long cylindrical (rod-shaped) material, the workpiece W1 may be supplied to the gripping section 12A from the rear end (left end in Figure 1) of the front spindle 11A. In this case, a guide bush may be arranged on the front side (right side in Figure 1) of the front spindle 11A to support the workpiece W1 so as to be able to slide in the Z-axis direction. If the workpiece W1 before machining is a short material, the workpiece W1 may be supplied to the gripping section 12A from the front end of the front spindle 11A. The motor 13A rotates the front spindle 11A together with the workpiece W1 around the spindle centerline AX1. After front machining, the workpiece W1 is transferred from the front spindle 11A to the rear spindle 11B. The rear spindle 11B, by its gripping portion 12B, releasably grips the workpiece W1 after front machining and is rotatable together with the workpiece W1 around the spindle centerline AX1. The motor 13B rotates the rear spindle 11B together with the workpiece W1 around the spindle centerline AX1. The workpiece W1, after front machining, becomes the final product through back machining.
刃物台20は、ワークW1を加工するための複数の工具TO1が取り付けられ、X軸方向及びY軸方向へ移動可能である。X軸方向とY軸方向は、送り軸F1の例である。むろん、刃物台20は、Z軸方向へ移動してもよい。刃物台20は、タレット刃物台でもよいし、くし形刃物台等でもよい。複数の工具TO1には、突っ切りバイトを含むバイト、回転ドリルやエンドミルといった回転工具、等が含まれる。送り駆動部U2は、複数の工具TO1が取り付けられた刃物台20を送り軸F1に沿って移動させる。本具体例において、送り駆動部U2の駆動対象は工具TO1であり、送り駆動部U2は工具TO1を送り軸F1に沿って移動させる。
尚、送り軸F1は、X軸とY軸の2軸を補間する仮想軸でもよい。工具TO1が取り付けられた刃物台20がZ軸方向へも移動可能である場合、送り軸F1は、Z軸でもよいし、X軸とY軸とZ軸の3軸を補間する仮想軸でもよい。刃物台20がZ軸方向へ移動しない場合でも、主軸11が組み込まれている主軸台10がZ軸方向へ移動することにより、工具TO1と主軸11の両方を駆動対象として3軸を補間する送り軸F1を設定可能である。いずれの場合も、送り軸F1に沿った方向が切削方向となる。
The tool post 20 is mounted on multiple tools TO1 for machining the workpiece W1 and is movable in the X-axis and Y-axis directions. The X-axis and Y-axis directions are examples of feed axes F1. Of course, the tool post 20 may also move in the Z-axis direction. The tool post 20 may be a turret tool post, a comb-type tool post, etc. The multiple tools TO1 include cutting tools, rotary tools such as rotary drills and end mills, etc. The feed drive unit U2 moves the tool post 20, on which the multiple tools TO1 are mounted, along the feed axis F1. In this specific example, the target of the feed drive unit U2 is the tools TO1, and the feed drive unit U2 moves the tools TO1 along the feed axis F1.
Furthermore, the feed axis F1 may be a virtual axis that interpolates the X and Y axes. If the tool post 20 to which the tool TO1 is attached is also movable in the Z-axis direction, the feed axis F1 may be the Z-axis, or a virtual axis that interpolates the X, Y, and Z axes. Even if the tool post 20 does not move in the Z-axis direction, the headstock 10 to which the spindle 11 is incorporated moves in the Z-axis direction, so that a feed axis F1 that interpolates the three axes can be set with both the tool TO1 and the spindle 11 as the driving targets. In any case, the direction along the feed axis F1 is the cutting direction.
NC装置70に接続された外部のコンピューター100は、プロセッサーであるCPU(Central Processing Unit)101、半導体メモリーであるROM(Read Only Memory)102、半導体メモリーであるRAM(Random Access Memory)103、記憶装置104、入力装置105、表示装置106、音声出力装置107、I/F(インターフェイス)108、時計回路109、等を備えている。コンピューター100の制御プログラムは、記憶装置104に記憶され、CPU101によりRAM103に読み出され、CPU101により実行される。記憶装置104には、フラッシュメモリーといった半導体メモリー、ハードディスクといった磁気記録媒体、等を用いることができる。入力装置105には、ポインティングデバイス、キーボード、表示装置106の表面に貼り付けられたタッチパネル、等を用いることができる。I/F108は、NC装置70に有線又は無線で接続され、NC装置70からデータを受信したりNC装置70にデータを送信したりする。コンピューター100と工作機械1との接続は、インターネットやイントラネット等のネットワーク接続でもよい。コンピューター100には、タブレット型端末を含むパーソナルコンピューター、スマートフォンといった携帯電話、等が含まれる。 The external computer 100 connected to the NC device 70 includes a processor (CPU - Central Processing Unit) 101, semiconductor memory (ROM - Read Only Memory) 102, semiconductor memory (RAM - Random Access Memory) 103, storage device 104, input device 105, display device 106, audio output device 107, interface (I/F) 108, clock circuit 109, etc. The control program of the computer 100 is stored in the storage device 104, read into the RAM 103 by the CPU 101, and executed by the CPU 101. The storage device 104 can be semiconductor memory such as flash memory, magnetic recording media such as hard disk, etc. The input device 105 can be a pointing device, a keyboard, a touch panel attached to the surface of the display device 106, etc. The I/F 108 is connected to the NC device 70 by wired or wireless connection and receives data from the NC device 70 and transmits data to the NC device 70. The connection between computer 100 and machine tool 1 may be via a network connection such as the Internet or an intranet. Computer 100 includes personal computers, including tablet terminals, and mobile phones such as smartphones.
図2は、工作機械1の電気回路の構成を模式的に例示している。図2に示す工作機械1において、NC装置70には、操作部80、主軸11の回転駆動部U1、主軸台駆動部14、刃物台20の送り駆動部U2、等が接続されている。回転駆動部U1は、正面主軸11Aを回転させるためにモーター13Aと不図示のサーボアンプを備え、背面主軸11Bを回転させるためにモーター13Bと不図示のサーボアンプを備えている。主軸台駆動部14は、正面主軸台駆動部14Aと背面主軸台駆動部14Bを含んでいる。送り駆動部U2は、サーボアンプ31,32とサーボモーター33,34を備えている。NC装置70は、プロセッサーであるCPU71、半導体メモリーであるROM72、半導体メモリーであるRAM73、時計回路74、I/F75、等を備えている。従って、NC装置70は、コンピューターの一種である。図2では、操作部80、回転駆動部U1、主軸台駆動部14、送り駆動部U2、外部のコンピューター100、等のI/FをまとめてI/F75と示している。 Figure 2 schematically illustrates the configuration of the electrical circuit of the machine tool 1. In the machine tool 1 shown in Figure 2, the NC device 70 is connected to an operating unit 80, a rotational drive unit U1 for the spindle 11, a headstock drive unit 14, a feed drive unit U2 for the tool post 20, etc. The rotational drive unit U1 is equipped with a motor 13A and a servo amplifier (not shown) to rotate the front spindle 11A, and a motor 13B and a servo amplifier (not shown) to rotate the rear spindle 11B. The headstock drive unit 14 includes a front headstock drive unit 14A and a rear headstock drive unit 14B. The feed drive unit U2 is equipped with servo amplifiers 31, 32 and servo motors 33, 34. The NC device 70 is equipped with a processor CPU 71, semiconductor memory ROM 72, semiconductor memory RAM 73, a clock circuit 74, an I/F 75, etc. Therefore, the NC device 70 is a type of computer. In Figure 2, the interfaces for the operating unit 80, rotary drive unit U1, headstock drive unit 14, feed drive unit U2, external computer 100, etc., are collectively shown as I/F 75.
ROM72には、加工プログラムPR2を解釈して実行するための制御プログラムPR1、刃物台20等の固有振動数情報NF、等が書き込まれている。固有振動数情報NFは、刃物台20等の固有振動数に関する情報の例である。本具体例では、固有振動数情報NFは刃物台20等の固有振動数を表す数値であるものとし、単に「NF」と記載するときにはNFが固有振動数そのものの数値であるものとする。刃物台20等の固有振動数は、工作機械1の出荷前にハンマリング試験によって測定され、ROM72に書き込まれる。ROM72は、データを書き換え可能な半導体メモリーでもよい。 ROM 72 contains the control program PR1 for interpreting and executing the machining program PR2, natural frequency information NF for the tool post 20, etc. Natural frequency information NF is an example of information regarding the natural frequency of the tool post 20, etc. In this specific example, natural frequency information NF is assumed to be a numerical value representing the natural frequency of the tool post 20, etc., and when simply written as "NF," NF is assumed to be the numerical value of the natural frequency itself. The natural frequency of the tool post 20, etc. is measured by a hammering test before the machine tool 1 is shipped and written to ROM 72. ROM 72 may also be a semiconductor memory with rewritable data.
RAM73には、オペレーターにより作成された加工プログラムPR2が書き換え可能に記憶される。加工プログラムは、NCプログラムとも呼ばれる。
CPU71は、RAM73をワークエリアとして使用し、ROM72に記録されている制御プログラムPR1を実行することにより、NC装置70の機能を実現させる。むろん、制御プログラムPR1により実現される機能の一部又は全部をASIC(Application Specific Integrated Circuit)といった他の手段により実現させてもよい。
RAM 73 stores the machining program PR2, created by the operator, in a rewritable format. The machining program is also called the NC program.
The CPU 71 uses the RAM 73 as a work area and executes the control program PR1 recorded in the ROM 72 to realize the functions of the NC device 70. Of course, some or all of the functions realized by the control program PR1 may be realized by other means such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
操作部80は、入力部81及び表示部82を備え、NC装置70のユーザーインターフェイスとして機能する。入力部81は、例えば、オペレーターから操作入力を受け付けるためのボタンやタッチパネルから構成される。表示部82は、例えば、オペレーターから操作入力を受け付けた各種設定の内容や工作機械1に関する各種情報を表示するディスプレイで構成される。オペレーターは、操作部80やコンピューター100を用いて加工プログラムPR2をRAM73に記憶させることが可能である。 The operation unit 80 comprises an input unit 81 and a display unit 82, and functions as the user interface for the NC device 70. The input unit 81 consists of, for example, buttons or a touch panel for receiving operation input from the operator. The display unit 82 consists of, for example, a display that shows the contents of various settings received from the operator's operation input and various information related to the machine tool 1. The operator can store the machining program PR2 in the RAM 73 using the operation unit 80 or the computer 100.
送り駆動部U2は、X軸に沿って刃物台20を移動させるために、NC装置70に接続されたサーボアンプ31、及び、該サーボアンプ31に接続されたサーボモーター33を備えている。また、送り駆動部U2は、Y軸に沿って刃物台20を移動させるために、NC装置70に接続されたサーボアンプ32、及び、該サーボアンプ32に接続されたサーボモーター34を備えている。 The feed drive unit U2 includes a servo amplifier 31 connected to the NC device 70 and a servo motor 33 connected to the servo amplifier 31, for moving the tool post 20 along the X-axis. Furthermore, the feed drive unit U2 includes a servo amplifier 32 connected to the NC device 70 and a servo motor 34 connected to the servo amplifier 32, for moving the tool post 20 along the Y-axis.
サーボアンプ31は、NC装置70からの指令に従って、X軸方向において刃物台20の位置及び移動速度を制御する。サーボアンプ32は、NC装置70からの指令に従って、Y軸方向において刃物台20の位置及び移動速度を制御する。サーボモーター33は、エンコーダー35を備え、サーボアンプ31からの指令に従って回転し、X軸方向において不図示の送り機構及びガイドを介して刃物台20を移動させる。サーボモーター34は、エンコーダー36を備え、サーボアンプ32からの指令に従って回転し、Y軸方向において不図示の送り機構及びガイドを介して刃物台20を移動させる。送り機構には、ボールねじによる機構等を用いることができる。ガイドには、アリとアリ溝との組合せといった滑り案内等を用いることができる。 Servo amplifier 31 controls the position and movement speed of the tool post 20 in the X-axis direction according to commands from the NC device 70. Servo amplifier 32 controls the position and movement speed of the tool post 20 in the Y-axis direction according to commands from the NC device 70. Servo motor 33, equipped with an encoder 35, rotates according to commands from servo amplifier 31 and moves the tool post 20 in the X-axis direction via a feed mechanism and guide (not shown). Servo motor 34, equipped with an encoder 36, rotates according to commands from servo amplifier 32 and moves the tool post 20 in the Y-axis direction via a feed mechanism and guide (not shown). A ball screw mechanism or the like can be used for the feed mechanism. A sliding guide, such as a combination of dovetail and dovetail grooves, can be used for the guide.
NC装置70は、工具TO1が取り付けられた刃物台20の送り移動時の位置指令をサーボアンプ31,32に出す。サーボアンプ31は、NC装置70からX軸の位置指令を入力し、サーボモーター33のエンコーダー35からの出力に基づいて位置フィードバックを入力し、位置指令を位置フィードバックに基づいて補正してサーボモーター33にトルク指令を出力する。これにより、NC装置70は、X軸に沿った刃物台20の送り移動時の位置を制御する。NC装置70は、X軸に沿った工具TO1の送り移動時の位置を制御するともいえる。また、サーボアンプ32は、NC装置70からY軸の位置指令を入力し、サーボモーター34のエンコーダー36からの出力に基づいて位置フィードバックを入力し、位置指令を位置フィードバックに基づいて補正してサーボモーター34にトルク指令を出力する。これにより、NC装置70は、Y軸に沿った刃物台20の送り移動時の位置を制御する。NC装置70は、Y軸に沿った工具TO1の送り移動時の位置を制御するともいえる。 The NC device 70 issues position commands to servo amplifiers 31 and 32 during the feed movement of the tool post 20 to which the tool TO1 is attached. Servo amplifier 31 receives the X-axis position command from the NC device 70, inputs position feedback based on the output from the encoder 35 of the servo motor 33, corrects the position command based on the position feedback, and outputs a torque command to the servo motor 33. In this way, the NC device 70 controls the position of the tool post 20 during feed movement along the X-axis. It can also be said that the NC device 70 controls the position of the tool TO1 during feed movement along the X-axis. Furthermore, servo amplifier 32 receives the Y-axis position command from the NC device 70, inputs position feedback based on the output from the encoder 36 of the servo motor 34, corrects the position command based on the position feedback, and outputs a torque command to the servo motor 34. In this way, the NC device 70 controls the position of the tool post 20 during feed movement along the Y-axis. It can also be said that the NC device 70 controls the position of the tool TO1 during feed movement along the Y-axis.
図示していないが、主軸台駆動部14も、サーボアンプとサーボモーターを備えている。正面主軸台駆動部14AはZ軸方向において不図示の送り機構及びガイドを介して正面主軸台10Aを移動させ、背面主軸台駆動部14BはZ軸方向において不図示の送り機構及びガイドを介して背面主軸台10Bを移動させる。 Although not shown in the diagram, the headstock drive unit 14 also includes a servo amplifier and a servo motor. The front headstock drive unit 14A moves the front headstock 10A in the Z-axis direction via a feed mechanism and guide (not shown), and the rear headstock drive unit 14B moves the rear headstock 10B in the Z-axis direction via a feed mechanism and guide (not shown).
刃物台20に取り付けられた工具TO1がワークW1を切削すると、切粉とも呼ばれる切屑が生じる。主軸中心線AX1を中心として回転するワークW1に対して送り駆動部U2が工具TO1を送り軸F1に沿って振動させずに切り込ませると、連続した長尺な切屑が生じる。連続した長尺な切屑は、工具TO1に巻き付く等によりワークW1の加工に影響を与える可能性がある。そこで、図3に例示するように、ワークW1の切削時に工具TO1を送り軸F1に沿って前進と後退を繰り返しながら送る振動切削により切屑を分断することにしている。まず、共振が生じない場合における振動切削の例を説明する。 When the tool TO1 mounted on the tool post 20 cuts the workpiece W1, chips, also known as metal chips, are generated. If the feed drive unit U2 causes the tool TO1 to cut along the feed axis F1 without vibration, relative to the workpiece W1 rotating around the spindle centerline AX1, continuous, long chips are generated. These continuous, long chips can potentially affect the machining of the workpiece W1 by wrapping around the tool TO1. Therefore, as illustrated in Figure 3, the chips are broken up by vibratory cutting, where the tool TO1 is repeatedly moved forward and backward along the feed axis F1 during cutting of the workpiece W1. First, an example of vibratory cutting in the absence of resonance will be explained.
図3は、振動の周期に関するパラメーター(A)の例である切屑長係数A1が2である場合において主軸回転角度に対する工具位置を模式的に例示している。単位時間当たりの主軸回転数Sは、一定であるものとする。切屑長係数A1は、振動の1周期に要する主軸11(正面主軸11A又は背面主軸11B)の回転数を意味し、1回の工具空振りに要する主軸回転回数ともいえる。工具空振りは、工具TO1の振動によりワークW1の切削が行われないことを意味する。以下、工具空振りを単に空振りと記載する。主軸回転角度は、工具TO1が現在位置P1にある時の回転角度を0°とした主軸11の回転角度である。工具位置は、切削方向(送り軸F1)において現在位置P1にある時の位置を0とした工具TO1の制御位置である。現在位置P1から終点P2に向かう二点鎖線の直線は、振動切削でない通常切削時の工具位置201を示している。現在位置P1から終点P2に向かう実線の折れ線は、振動切削時の工具位置202を示している。図3の下部には、主軸回転角度に対する工具位置の振動1周期分の拡大図が示されている。
図3に示す工具位置はNC装置70による制御位置であるため、実際の工具位置はサーボ系の応答の遅れ等により図示の位置からずれが生じる。図4~8に示す工具位置も、同様である。尚、図3等に示す具体的な数値は、あくまでも例である。
Figure 3 schematically illustrates the tool position with respect to the spindle rotation angle when the chip length coefficient A1, which is an example of a parameter (A) related to the vibration period, is 2. The spindle rotation speed S per unit time is assumed to be constant. The chip length coefficient A1 means the number of rotations of the spindle 11 (front spindle 11A or back spindle 11B) required for one vibration period, and can also be said to be the number of spindle rotations required for one tool miss. Tool miss means that cutting of the workpiece W1 does not occur due to the vibration of the tool TO1. Hereafter, tool miss will be simply referred to as miss. The spindle rotation angle is the rotation angle of the spindle 11, with the rotation angle when the tool TO1 is at its current position P1 being 0°. The tool position is the control position of the tool TO1 in the cutting direction (feed axis F1), with the position when it is at its current position P1 being 0. The dashed line from the current position P1 to the endpoint P2 shows the tool position 201 during normal cutting, not vibration cutting. The solid broken line from the current position P1 to the endpoint P2 indicates the tool position 202 during vibratory cutting. The lower part of Figure 3 shows an enlarged view of the tool position relative to the spindle rotation angle for one vibration period.
The tool position shown in Figure 3 is the position controlled by the NC device 70; therefore, the actual tool position will deviate from the shown position due to delays in the servo system's response, etc. The same applies to the tool positions shown in Figures 4 to 8. Note that the specific numerical values shown in Figure 3, etc., are merely examples.
図3に示す振動は、切削方向に沿って工具TO1がワークW1に向かう前進動作M1と、該前進動作M1とは反対方向の後退動作M2と、が交互に繰り返されることを意味する。NC装置70は、ワークW1の切削時に前進動作M1と後退動作M2とを含む振動を伴うように工具TO1の送り移動を制御する。主軸回転角度に対する工具位置の折れ線は、前進動作M1から後退動作M2に変化する第一変化点C1、及び、後退動作M2から前進動作M1に変化する第二変化点C2を含んでいる。図3に示す例では、主軸回転角度に対する工具位置の波形として通常切削送りに三角波状の振動を重ねた波形が示されている。現在位置P1から終点P2までの主軸回転角度は、振動送りコマンドのサイクルタイムに対応している。 The vibration shown in Figure 3 represents the alternating forward movement M1 of the tool TO1 toward the workpiece W1 along the cutting direction, and the reverse movement M2 in the opposite direction to the forward movement M1. The NC device 70 controls the feed movement of the tool TO1 to include vibrations, including both the forward and reverse movements M1 and M2, during the cutting of the workpiece W1. The polyline of the tool position relative to the spindle rotation angle includes a first transition point C1 where the movement changes from forward M1 to reverse M2, and a second transition point C2 where the movement changes from reverse M2 to forward M1. In the example shown in Figure 3, the waveform of the tool position relative to the spindle rotation angle is shown as a waveform with a triangular wave vibration superimposed on the normal cutting feed. The spindle rotation angle from the current position P1 to the end point P2 corresponds to the cycle time of the vibration feed command.
図3において、通常切削送り速度Fは、振動切削でない通常切削を行う時の工具TO1の送り速度であり、工具TO1の非振動時の送り速度である。通常切削送り速度Fの単位は、例えば、主軸1回転当たりのミリメートルを示すmm/revである。切屑長係数A1は、工具TO1の振動の1周期に要する主軸11の回転数であり、主軸11の回転数で表した振動周期といえる。切屑長係数A1の単位は、例えば、revである。切屑長係数A1は、少なくとも1revを除く正の数値である。前進量Dは、振動の1周期当たりに工具TO1の位置が変化する距離であり、各前進動作M1の相対的な終点位置(第一変化点C1の位置)を示している。前進量Dの単位は、例えば、mmである。後退量E1は、工具TO1の振動の1周期における後退動作M2の距離であり、各後退動作M2の相対的な終点位置(第二変化点C2の位置)を示している。後退量E1の単位は、例えば、mmである。工具TO1の振動の1周期において前進動作時に工具TO1が移動する距離は、D+E1である。本具体例では、A1>1である場合、振動の1周期において、工具TO1には、最初に距離(D+E1)/2の前進動作M1の制御が行われ、次に後退量E1の後退動作M2の制御が行われ、最後に距離(D+E1)/2の前進動作M1の制御が行われる。 In Figure 3, the normal cutting feed rate F is the feed rate of tool TO1 when performing normal cutting that is not vibratory cutting, and is the feed rate of tool TO1 when it is not vibrating. The unit of the normal cutting feed rate F is, for example, mm/rev, which represents millimeters per revolution of the spindle. The chip length coefficient A1 is the number of rotations of the spindle 11 required for one period of vibration of tool TO1, and can be said to be the vibration period expressed in terms of the rotations of the spindle 11. The unit of the chip length coefficient A1 is, for example, rev. The chip length coefficient A1 is a positive value that is at least excluding 1 rev. The advance amount D is the distance over which the position of tool TO1 changes per period of vibration, and indicates the relative endpoint position (position of the first change point C1) of each advance movement M1. The unit of the advance amount D is, for example, mm. The retraction amount E1 is the distance of the retraction movement M2 of tool TO1 during one period of vibration, and indicates the relative endpoint position (position of the second change point C2) of each retraction movement M2. The unit of the retraction amount E1 is, for example, mm. The distance tool TO1 moves during forward movement during one period of vibration is D + E1. In this specific example, if A1 > 1, during one period of vibration, tool TO1 is first controlled to move forward by distance (D + E1) / 2 (M1), then controlled to move backward by retraction amount E1 (M2), and finally controlled to move forward by distance (D + E1) / 2 (M1).
本具体例では、「通常切削送り速度F」、「切屑長係数A1」、及び、「後退量E1」の設定により、前進動作の送り速度Fdや後退動作の送り速度Bといったパラメーターの試行錯誤的な調整を不要にしている。 In this specific example, the settings for "normal cutting feed rate F," "chip length coefficient A1," and "retraction amount E1" eliminate the need for trial-and-error adjustments of parameters such as the feed rate Fd for forward movement and the feed rate B for retraction movement.
図3は、A1>1、具体的にはA1=2である場合に振動の1周期において第一変化点C1と第二変化点C2を設定する例を示している。図4は、A1=2である場合において主軸位相に対する工具位置を模式的に例示している。分かり易く示すため、図4では主軸回転の偶数周目の工具位置が破線で示されている。
送り機構やガイド等の機構に加わる負荷を小さくするためには、速度Fd,Bや前進量Dや後退量E1をできるだけ小さくすることが好ましい。空振りが最も効率的に行われるのは、主軸11の位相において工具TO1の移動経路の山(第一変化点C1)と谷(第二変化点C2)が一致する場合である。山と谷を一致させるためには、例えば、振動の1周期における中間(A1/2)の主軸回転角度から、-180°の主軸回転角度に山を設定し、+180°の主軸回転角度に谷を設定すればよい。A1=2である場合、(2/2)×360-180=180°の主軸回転角度に山を設定し、(2/2)×360+180=540°の主軸回転角度に谷を設定すれば、図4に示すように山と谷の主軸位相が一致する。山と谷の主軸回転角度の差が360°であり、後退量E1が0よりも大きいので、主軸回転の奇数周目の山(第一変化点C1)よりもその次の偶数周目の谷(第二変化点C2)の方が若干後退した位置となる。これにより、切屑が分断される。また、前進動作時の工具位置の変化が一定であるので、効率的に切屑が分断される。
Figure 3 shows an example of setting the first change point C1 and the second change point C2 in one period of vibration when A1 > 1, specifically when A1 = 2. Figure 4 schematically illustrates the tool position relative to the spindle phase when A1 = 2. For clarity, the tool position on even-numbered rotations of the spindle is shown with a dashed line in Figure 4.
To reduce the load on mechanisms such as the feed mechanism and guides, it is preferable to minimize the speed Fd,B, forward movement D, and backward movement E1 as much as possible. Free-running is most efficient when the peak (first change point C1) and trough (second change point C2) of the movement path of the tool TO1 coincide in the phase of the spindle 11. To make the peak and trough coincide, for example, the peak can be set at a spindle rotation angle of -180° from the midpoint (A1/2) spindle rotation angle in one period of vibration, and the trough can be set at a spindle rotation angle of +180°. If A1 = 2, setting the peak at a spindle rotation angle of (2/2) × 360 - 180 = 180° and the trough at a spindle rotation angle of (2/2) × 360 + 180 = 540° will result in the spindle phases of the peak and trough coinciding, as shown in Figure 4. The difference in spindle rotation angles between the peaks and valleys is 360°, and the retraction amount E1 is greater than 0. Therefore, the valley on the next even-numbered rotation (second change point C2) is slightly further back than the peak on the odd-numbered rotation (first change point C1). This causes the chips to break up. Furthermore, since the change in tool position during forward movement is constant, the chips are broken up efficiently.
図5は、A1=3である場合において主軸回転角度に対する工具位置を模式的に例示している。A1=3である場合、(3/2)×360-180=360°の主軸回転角度に山(第一変化点C1)を設定し、(3/2)×360+180=720°の主軸回転角度に谷(第二変化点C2)を設定すれば、山と谷の主軸位相が一致する。これにより、効率的に切屑が分断される。
「切屑長係数A1」は、1よりも大きい場合、整数に限定されない。A1>3である場合や、2<A1<3である場合や、1<A1<2である場合も、同様に山と谷を設定することができる。ただし、1<A1<2である場合は前進動作の送り速度Fdが過大となることがあるので、A1は2以上であることが好ましい。また、共振を抑制するために切屑長係数A1を変動させることがある点でも、A1は2以上であることが好ましい。
Figure 5 schematically illustrates the tool position relative to the spindle rotation angle when A1 = 3. When A1 = 3, if the peak (first change point C1) is set at a spindle rotation angle of (3/2) × 360 - 180 = 360° and the trough (second change point C2) is set at a spindle rotation angle of (3/2) × 360 + 180 = 720°, the spindle phases of the peak and trough coincide. This allows for efficient chip breaking.
The "chip length coefficient A1" is not limited to an integer if it is greater than 1. The same can be done when A1 > 3, 2 < A1 < 3, or 1 < A1 < 2, allowing for the setting of peaks and valleys. However, when 1 < A1 < 2, the feed rate Fd for forward movement may become excessive, so it is preferable that A1 be 2 or greater. Furthermore, it is preferable that A1 be 2 or greater, as the chip length coefficient A1 may be varied to suppress resonance.
図示していないが、振動の1周期における中間(A1/2)の主軸回転角度から、-180°の主軸回転角度に谷(第二変化点C2)を設定し、+180°の主軸回転角度に山(第一変化点C1)を設定することも可能である。
以上より、NC装置70は、A1>1である場合、振動の1周期において前進動作M1から後退動作M2に変化する第一変化点C1と、振動の1周期において後退動作M2から前進動作M1に変化する第二変化点C2と、の主軸回転角度の差を360°に制御する。
Although not shown in the diagram, it is also possible to set the trough (second change point C2) at a spindle rotation angle of -180° from the midpoint (A1/2) of the vibration cycle, and the peak (first change point C1) at a spindle rotation angle of +180°.
Based on the above, when A1 > 1, the NC device 70 controls the difference in spindle rotation angle between the first change point C1, where the movement changes from forward motion M1 to backward motion M2 in one cycle of vibration, and the second change point C2, where the movement changes from backward motion M2 to forward motion M1 in one cycle of vibration, to 360°.
尚、A1>2であれば、振動の1周期における中間(A1/2)の主軸回転角度から、-360°の主軸回転角度に谷又は山を設定し、+360°の主軸回転角度に山又は谷を設定することも可能である。A1>3であれば、振動の1周期における中間(A1/2)の主軸回転角度から、-540°の主軸回転角度に谷又は山を設定し、+540°の主軸回転角度に山又は谷を設定することも可能である。切粉分断に要する主軸回転回数を少なくし、切粉をより細かく分断するためには、振動の1周期における中間(A1/2)の主軸回転角度から、-180°の主軸回転角度に山又は谷を設定し、+180°の主軸回転角度に谷又は山を設定することが、最も効率的である。 Furthermore, if A1 > 2, it is possible to set a trough or peak at a spindle rotation angle of -360° and a peak or trough at a spindle rotation angle of +360° from the midpoint (A1/2) spindle rotation angle in one cycle of vibration. If A1 > 3, it is also possible to set a trough or peak at a spindle rotation angle of -540° and a peak or trough at a spindle rotation angle of +540° from the midpoint (A1/2) spindle rotation angle in one cycle of vibration. To reduce the number of spindle rotations required for chip breaking and to break the chips into finer pieces, it is most efficient to set a peak or trough at a spindle rotation angle of -180° and a trough or trough at a spindle rotation angle of +180° from the midpoint (A1/2) spindle rotation angle in one cycle of vibration.
NC装置70が切削方向(送り軸F1)において通常切削の指令速度から送り移動の速度を変えずに工具TO1を移動させるためには、全体として主軸1回転当たりの工具TO1の移動量を通常切削時の移動量である通常切削送り速度Fと同じになるように制御すればよい。切屑長係数A1は工具TO1の振動の1周期に要する主軸11の回転数であるので、振動の1周期当たりの切削方向に沿った工具TO1の移動量は、A1×Fとなる。図3,5に示すように、工具TO1には、振動の1周期において、順に、距離(D+E1)/2の前進動作M1、後退量E1の後退動作M2、及び、距離(D+E1)/2の前進動作M1の制御が行われる。従って、
A1×F={(D+E1)/2}×2-E1
が成り立つ。上記式から、前進量Dは、以下の式で表される。
D=A1×F …(1)
In order for the NC device 70 to move the tool TO1 in the cutting direction (feed axis F1) without changing the feed rate from the commanded cutting speed, it is sufficient to control the total amount of tool TO1 movement per spindle revolution so that it is the same as the normal cutting feed rate F, which is the amount of movement during normal cutting. Since the chip length coefficient A1 is the number of spindle rotations 11 required for one period of vibration of the tool TO1, the amount of tool TO1 movement along the cutting direction per period of vibration is A1 × F. As shown in Figures 3 and 5, the tool TO1 is controlled in the following order during one period of vibration: forward movement M1 of a distance (D + E1) / 2, backward movement M2 of a distance E1, and forward movement M1 of a distance (D + E1) / 2. Therefore,
A1×F={(D+E1)/2}×2-E1
The above equation holds true. From the above equation, the amount of forward movement D is expressed by the following equation.
D=A1×F...(1)
工具TO1の前進動作の送り速度Fdは、以下の式で表される。
Fd={(D+E1)/2}/{(A1-1)/2}
=(D+E1)/(A1-1)
=(A1×F+E1)/(A1-1) …(2)
工具TO1の後退動作の送り速度Bは、以下の式で表される。
B=E1/1
=E1 …(3)
The feed rate Fd of the forward movement of tool TO1 is expressed by the following formula.
Fd={(D+E1)/2}/{(A1-1)/2}
=(D+E1)/(A1-1)
=(A1×F+E1)/(A1-1)…(2)
The feed rate B of the tool TO1 during its retraction is expressed by the following formula:
B = E1/1
= E1 … (3)
以上より、NC装置70は、A1>1である場合に切削方向(送り軸F1)について「通常切削送り速度F」、「切屑長係数A1」、及び、「後退量E1」の入力を受け付けると、上記式(1),(2),(3)に従って前進量D及び速度Fd,Bを決定することができる。前進量D及び速度Fd,Bが決まると、NC装置70は、切削方向について前進量D及び速度Fd,Bに基づいて工具TO1の送り移動時の位置を制御することができる。そこで、加工プログラムPR2のコマンドとして「通常切削送り速度F」、「切屑長係数A1」、及び、「後退量E1」を指定する振動送りコマンドが考えられる。ここで、この振動送りコマンドがフォーマット「G*** X(U)_Y(V)_Z(W)_A**_F**_E**」を有すると仮定する。Gの後の「***」は振動送りコマンドの番号を示し、「X(U)_Y(V)_Z(W)」は終点P2の位置を示し、Aの後の「**」は切屑長係数A1の数値を示し、Fの後の「**」は通常切削送り速度Fの数値を示し、Eの後の「**」は後退量E1の数値を示している。 Based on the above, when A1 > 1, the NC device 70 receives input of "normal cutting feed rate F", "chip length coefficient A1", and "retraction amount E1" for the cutting direction (feed axis F1), and can determine the forward amount D and speeds Fd, B according to the above equations (1), (2), and (3). Once the forward amount D and speeds Fd, B are determined, the NC device 70 can control the position of the tool TO1 during feed movement based on the forward amount D and speeds Fd, B for the cutting direction. Therefore, a vibration feed command specifying "normal cutting feed rate F", "chip length coefficient A1", and "retraction amount E1" can be considered as a command in the machining program PR2. Here, we assume that this vibration feed command has the format "G*** X(U)_Y(V)_Z(W)_A**_F**_E**". The "***" after G indicates the vibration feed command number, "X(U)_Y(V)_Z(W)" indicates the position of the endpoint P2, the "**" after A indicates the value of the chip length coefficient A1, the "**" after F indicates the value of the normal cutting feed rate F, and the "**" after E indicates the value of the retraction amount E1.
図6は、振動送りコマンドから求められた前進量D及び速度Fd,Bに基づいてNC装置70が工具TO1の送り移動時の位置を制御する様子を模式的に例示している。
NC装置70は、切削方向(送り軸F1)において現在位置P1から前進動作M1及び後退動作M2を繰り返して終点P2に到るまでの複数の位置P3を前進量D及び速度Fd,Bに基づいて設定し、順次、工具TO1を位置P3に移動させる位置指令をサーボアンプ31又はサーボアンプ32に出す。図6には、各位置P3が白丸で示されている。設定される位置P3は、変化点(第一変化点C1と第二変化点C2)や終点P2に限定されず、前進動作M1や後退動作M2の途中の位置が含まれてもよい。前述の位置指令が繰り返されることにより、工具TO1の送り移動時の位置が前進量D及び速度Fd,Bに基づいた位置に制御される。
Figure 6 schematically illustrates how the NC device 70 controls the position of the tool TO1 during feed movement based on the forward movement amount D and speeds Fd and B obtained from the vibration feed command.
The NC device 70 sets multiple positions P3 in the cutting direction (feed axis F1) from the current position P1 to the endpoint P2 by repeatedly performing forward movement M1 and backward movement M2, based on the amount of forward movement D and speeds Fd and B, and sequentially issues position commands to servo amplifier 31 or servo amplifier 32 to move the tool TO1 to position P3. In Figure 6, each position P3 is shown as a white circle. The set positions P3 are not limited to change points (first change point C1 and second change point C2) or the endpoint P2, but may also include positions in between the forward movement M1 and the backward movement M2. As the aforementioned position commands are repeated, the position of the tool TO1 during feed movement is controlled to a position based on the amount of forward movement D and speeds Fd and B.
以上より、オペレーターは、加工プログラムPR2において「通常切削送り速度F」、「切屑長係数A1」、及び、「後退量E1」だけを指定することにより、通常切削と同じ加工時間で振動切削を実施させることができる。ここで、「切屑長係数A1」が大きくなると、切屑が長くなる一方で振幅が小さくなる。「切屑長係数A1」と「後退量E1」の好適な値は、工具TO1を移動させるサーボ系の追従性に依存し、単位時間当たりの主軸回転数と工具TO1の送り速度によって決まる。そこで、図9に例示するように、「切屑長係数A1」と「後退量E1」の組合せについて「単位時間当たりの主軸回転数S」と「通常切削送り速度F」に応じた目安の値を情報テーブルTA1として用意しておくことにより、オペレーターは容易に「切屑長係数A1」と「後退量E1」を指定することができる。図9に示すように、情報テーブルTA1には、S,Fの各組合せに対してA1,E1の複数の組合せが対応付けられている。A1,E1の組合せを識別する識別番号をjとすると、図9は、例えば、S=S1とF=F1の組合せに対してA1=a1jとE1=e1jで表される複数の組合せが対応付けられていることを示している。図9に示す情報テーブルTA1は、「単位時間当たりの主軸回転数S」と「通常切削送り速度F」の入力に対する「切屑長係数A1」と「後退量E1」の推奨される複数の組合せを出力するための情報テーブルともいえる。むろん、A1,E1の組合せの数は、有限である。 Therefore, by specifying only the "normal cutting feed rate F," "chip length coefficient A1," and "retraction amount E1" in the machining program PR2, the operator can perform vibration cutting in the same machining time as normal cutting. Here, when the "chip length coefficient A1" increases, the chip becomes longer while the amplitude decreases. The optimal values for the "chip length coefficient A1" and "retraction amount E1" depend on the tracking ability of the servo system that moves the tool TO1, and are determined by the spindle rotation speed per unit time and the feed rate of the tool TO1. Therefore, as illustrated in Figure 9, by preparing guideline values for combinations of "chip length coefficient A1" and "retraction amount E1" corresponding to the "spindle rotation speed per unit time S" and "normal cutting feed rate F" as an information table TA1, the operator can easily specify the "chip length coefficient A1" and "retraction amount E1." As shown in Figure 9, the information table TA1 associates multiple combinations of A1 and E1 with each combination of S and F. If we denote the identification number for the combination of A1 and E1 as j, Figure 9 shows that, for example, for the combination S=S1 and F=F1, multiple combinations represented by A1=a1j and E1=e1j are associated. The information table TA1 shown in Figure 9 can also be described as an information table for outputting multiple recommended combinations of "chip length coefficient A1" and "recess amount E1" in response to inputs of "spindle rotation speed per unit time S" and "normal cutting feed rate F". Of course, the number of combinations of A1 and E1 is finite.
従って、「単位時間当たりの主軸回転数S」と「通常切削送り速度F」が決まると、情報テーブルTA1から「切屑長係数A1」と「後退量E1」の組合せを選ぶことが可能となる。また、情報テーブルTA1をNC装置70のRAM73に予め格納しておくことにより、NC装置70は、「単位時間当たりの主軸回転数S」及び「通常切削送り速度F」から「切屑長係数A1」及び「後退量E1」の推奨値を提示することができる。 Therefore, once the "spindle speed per unit time S" and the "normal cutting feed rate F" are determined, it becomes possible to select a combination of the "chip length coefficient A1" and the "retraction amount E1" from the information table TA1. Furthermore, by pre-storing the information table TA1 in the RAM 73 of the NC device 70, the NC device 70 can suggest recommended values for the "chip length coefficient A1" and "retraction amount E1" based on the "spindle speed per unit time S" and the "normal cutting feed rate F".
図7は、切屑長係数A1、すなわち、切屑長係数A1が2/3である場合において主軸回転角度に対する工具位置を模式的に例示している。本具体例では、0<A1<1である場合、振動の1周期において、工具TO1には、前半に距離(D+E1)の前進動作M1の制御が行われ、後半に後退量E1の後退動作M2の制御が行われる。図8は、A1=2/3である場合において主軸位相に対する工具位置を模式的に例示している。
0<A1<1である場合、空振りを効率的に実現させるため、A1=2/3、2/5、2/7、…と、分母が3以上の奇数であって分子が2となるように「切屑長係数A1」を制限することにしている。主軸11の位相において山(第一変化点C1)と谷(第二変化点C2)を一致させるためには、例えば、振動の1周期における中間(A1/2)の主軸回転角度に山を設定し、振動の1周期における最後(A1)の主軸回転角度に谷を設定すればよい。A1=2/3である場合、(2/3)/2×360=120°の主軸回転角度に山を設定し、(2/3)×360=240°の主軸回転角度に谷を設定すれば、図8に示すように山と谷の主軸位相が一致する。山と谷が一致する主軸位相は、120°、240°、及び、360°となる。
Figure 7 schematically illustrates the tool position with respect to the spindle rotation angle when the chip length coefficient A1, i.e., when the chip length coefficient A1 is 2/3. In this specific example, when 0 < A1 < 1, in one period of vibration, the tool TO1 is controlled to move forward by distance (D + E1) M1 in the first half and to move backward by retraction amount E1 M2 in the second half. Figure 8 schematically illustrates the tool position with respect to the spindle phase when A1 = 2/3.
When 0 < A1 < 1, in order to efficiently achieve a misfire, the "chip length coefficient A1" is restricted to A1 = 2/3, 2/5, 2/7, ... such that the denominator is an odd number of 3 or more and the numerator is 2. In order to make the peak (first change point C1) and trough (second change point C2) in the phase of the spindle 11 coincide, for example, the peak can be set at the midpoint (A1/2) spindle rotation angle in one period of vibration, and the trough can be set at the end (A1) spindle rotation angle in one period of vibration. When A1 = 2/3, if the peak is set at a spindle rotation angle of (2/3)/2 × 360 = 120° and the trough is set at a spindle rotation angle of (2/3) × 360 = 240°, the spindle phases of the peak and trough will coincide as shown in Figure 8. The spindle phases at which the peak and trough coincide are 120°, 240°, and 360°.
A1=2/5である場合には、(2/5)/2×360=72°の主軸回転角度に山を設定し、(2/5)×360=144°の主軸回転角度に谷を設定すれば、山と谷の主軸位相が一致する。山と谷が一致する主軸位相は、72°、144°、216°、288°、及び、360°となる。
「切屑長係数A1」は、2/7以下でもよい。ただし、A1<2/3である場合は制御に対するサーボ系の追従性の点から工具TO1の送り速度や単位時間当たりの主軸11の回転数をかなり低くしなければならないことがあるので、A1は2/3が好ましい。
If A1 = 2/5, then setting the spindle rotation angle to (2/5)/2 × 360 = 72° for the peak and (2/5) × 360 = 144° for the trough will result in the spindle phases of the peaks and troughs coinciding. The spindle phases where the peaks and troughs coincide are 72°, 144°, 216°, 288°, and 360°.
The "chip length coefficient A1" may be 2/7 or less. However, if A1 < 2/3, the feed rate of the tool TO1 and the rotational speed of the spindle 11 per unit time may have to be considerably lower in terms of the servo system's ability to follow the control, so A1 is preferably 2/3.
図示していないが、振動の1周期における中間(A1/2)の主軸回転角度に谷を設定し、振動の1周期における最後(A1)の主軸回転角度に山を設定することも可能である。
以上より、NC装置70は、「切屑長係数A1」の分母が3以上の奇数であって「切屑長係数A1」の分子が2である場合、振動の1周期において前進動作M1から後退動作M2に変化する第一変化点C1と、振動の1周期において後退動作M2から前進動作M1に変化する第二変化点C2と、の主軸回転角度の差を{(A1/2)×360}°に制御する。
Although not shown in the diagram, it is also possible to set the trough at the midpoint (A1/2) of the spindle rotation angle in one period of vibration and the peak at the final (A1) point of the spindle rotation angle in one period of vibration.
Based on the above, the NC device 70 controls the difference in spindle rotation angle between the first change point C1, where the movement changes from forward motion M1 to backward motion M2, and the second change point C2, where the movement changes from backward motion M2 to forward motion M1, to {(A1/2) × 360}° when the denominator of the "chip length coefficient A1" is an odd number of 3 or more and the numerator of the "chip length coefficient A1" is 2 in one period of vibration.
NC装置70が切削方向(送り軸F1)において通常切削の指令速度から送り移動の速度を変えずに工具TO1を移動させるためには、全体として主軸1回転当たりの工具TO1の移動量を通常切削時の移動量である通常切削送り速度Fと同じになるように制御すればよい。上述したように、振動の1周期当たりの切削方向に沿った工具TO1の移動量は、A1×Fとなる。図7,8に示すように、工具TO1には、振動の1周期において、順に、距離(D+E1)の前進動作M1、及び、後退量E1の後退動作M2の制御が行われる。従って、
A1×F=(D+E1)-E1
が成り立つ。上記式から、前進量Dは、以下の式で表される。
D=A1×F …(4)
In order for the NC device 70 to move the tool TO1 in the cutting direction (feed axis F1) without changing the feed rate from the commanded cutting speed, it is sufficient to control the total amount of tool TO1 movement per spindle revolution to be the same as the normal cutting feed rate F, which is the amount of movement during normal cutting. As described above, the amount of tool TO1 movement along the cutting direction per cycle of vibration is A1 × F. As shown in Figures 7 and 8, the tool TO1 is controlled to move forward by distance (D + E1) M1 and backward by retraction by amount E1 M2 in order during one cycle of vibration. Therefore,
A1×F=(D+E1)-E1
The above equation holds true. From the above equation, the amount of forward movement D is expressed by the following equation.
D=A1×F…(4)
工具TO1の前進動作の送り速度Fdは、以下の式で表される。
Fd=(D+E1)/(A1/2)
=2(D+E1)/A1
=2(A1×F+E1)/A1 …(5)
工具TO1の後退動作の送り速度Bは、以下の式で表される。
B=E1/(A1/2)
=2E1/A1 …(6)
The feed rate Fd of the forward movement of tool TO1 is expressed by the following formula.
Fd=(D+E1)/(A1/2)
=2(D+E1)/A1
=2(A1×F+E1)/A1…(5)
The feed rate B of the tool TO1 during its retraction is expressed by the following formula:
B=E1/(A1/2)
=2E1/A1...(6)
以上より、NC装置70は、A1<1である場合に切削方向(送り軸F1)について「通常切削送り速度F」、「切屑長係数A1」、及び、「後退量E1」の入力を受け付けると、上記式(4),(5),(6)に従って前進量D及び速度Fd,Bを決定することができる。前進量D及び速度Fd,Bが決まると、NC装置70は、切削方向について前進量D及び速度Fd,Bに基づいて工具TO1の送り移動時の位置を制御することができる。図6で示したように、NC装置70は、切削方向において現在位置P1から前進動作M1及び後退動作M2を繰り返して終点P2に到るまでの複数の位置P3を前進量D及び速度Fd,Bに基づいて設定し、順次、工具TO1を位置P3に移動させる位置指令をサーボアンプ31又はサーボアンプ32に出す。前述の位置指令が繰り返されることにより、工具TO1の送り移動時の位置が前進量D及び速度Fd,Bに基づいた位置に制御される。 Based on the above, when A1 < 1, the NC device 70 receives inputs of "normal cutting feed rate F," "chip length coefficient A1," and "retraction amount E1" for the cutting direction (feed axis F1), and can determine the forward amount D and speeds Fd and B according to the above equations (4), (5), and (6). Once the forward amount D and speeds Fd and B are determined, the NC device 70 can control the position of the tool TO1 during feed movement in the cutting direction based on the forward amount D and speeds Fd and B. As shown in Figure 6, the NC device 70 sets multiple positions P3 from the current position P1 to the endpoint P2 by repeatedly performing forward movement M1 and retraction movement M2 in the cutting direction, based on the forward amount D and speeds Fd and B, and sequentially issues position commands to the servo amplifier 31 or servo amplifier 32 to move the tool TO1 to position P3. By repeating the above position commands, the position of the tool TO1 during feed movement is controlled to the position based on the forward amount D and speeds Fd and B.
ところで、振動切削の周波数(fとする。)が刃物台等の固有振動数近辺である場合、共振と呼ばれる大きな振動が発生する。これにより、空振りが生じるように設定されているにも関わらず切屑が分断されないことがある。
振動切削の周波数fは、単位時間当たりの主軸回転数S(rev/min)と切屑長係数A1(rev)と用いて、以下の式により算出される。
f=S/A1/60 (Hz) …(7)
Incidentally, when the frequency of the vibratory cutting (let's call it f) is close to the natural frequency of the tool post, a large vibration called resonance occurs. As a result, even though the machine is set to produce a lot of misfires, the chips may not be broken up.
The frequency f of vibratory cutting is calculated using the following formula, with respect to the spindle rotation speed S (rev/min) per unit time and the chip length coefficient A1 (rev).
f=S/A1/60 (Hz)...(7)
振動切削の周波数fが刃物台等の固有振動数近辺である場合、例えば、単位時間当たりの主軸回転数Sに一定の定数を乗じると、振動切削の周波数fが固有振動数近辺からずれる。ただ、指令された「単位時間当たりの主軸回転数S」を下げると、加工時間が長くなる。指令された「単位時間当たりの主軸回転数S」を上げると、加工時間が短くなる一方で、工具TO1や回転駆動部U1への負担が増加する。むろん、振動切削中に単位時間当たりの主軸回転数Sを上下させることは、回転駆動部U1への負担が特に大きい。
切屑長係数A1に一定の定数を乗じても、振動切削の周波数fを固有振動数近辺からずらすことができる。ただ、切屑長係数A1を大きくすると、振動の周期が長くなり、前進動作M1の速度が遅くなる結果、加工時間が長くなる。切屑長係数A1を小さくすると、加工時間が短くなる一方で、工具TO1や回転駆動部U1への負担が増加する。
If the frequency f of the vibratory cutting is near the natural frequency of the tool post, for example, multiplying the spindle rotation speed S per unit time by a certain constant will cause the frequency f of the vibratory cutting to deviate from the vicinity of the natural frequency. However, lowering the commanded "spindle rotation speed S per unit time" increases the machining time. Increasing the commanded "spindle rotation speed S per unit time" shortens the machining time, but increases the load on the tool TO1 and the rotary drive unit U1. Of course, raising and lowering the spindle rotation speed S per unit time during vibratory cutting places a particularly large load on the rotary drive unit U1.
Multiplying the chip length coefficient A1 by a constant value can shift the frequency f of the vibratory cutting away from the natural frequency. However, increasing the chip length coefficient A1 lengthens the vibration period, slowing down the forward movement M1 and resulting in longer machining time. Decreasing the chip length coefficient A1 shortens the machining time, but increases the load on the tool TO1 and the rotary drive unit U1.
そこで、本具体例では、指令された切屑長係数A1に対応する振動数が刃物台等の固有振動数近辺となる場合、振動に、切屑長係数A1よりも大きい切屑長係数ABに従った周期の部分と、切屑長係数A1よりも小さい切屑長係数ACに従った周期の部分と、が含まれるようにしている。これにより、加工時間への影響を抑制しながら共振を回避した振動切削を行うことができる。また、制御プログラムPR1を実行するNC装置70が自動的に共振の発生を予測して切屑長係数をA1からAB,ACに切り替えるので、オペレーターは共振を回避した振動切削のために特別な加工プログラムを作成する必要が無い。 Therefore, in this specific example, when the vibration frequency corresponding to the commanded chip length coefficient A1 is near the natural frequency of the tool post, the vibration is designed to include a period according to a chip length coefficient AB that is larger than A1, and a period according to a chip length coefficient AC that is smaller than A1. This allows for vibration cutting that avoids resonance while suppressing the impact on machining time. Furthermore, since the NC device 70 executing the control program PR1 automatically predicts the occurrence of resonance and switches the chip length coefficient from A1 to AB and AC, the operator does not need to create a special machining program for vibration cutting that avoids resonance.
図10は、指令された切屑長係数A1に対応する振動数が刃物台等の固有振動数近辺である場合において主軸回転角度に対する工具位置を模式的に例示している。現在位置P1から終点P2までの主軸回転角度は、振動送りコマンドのサイクルタイムに対応している。
NC装置70は、まず、振動送りコマンドに含まれる切屑長係数A1が禁止されるか許可されるかを固有振動数情報NFに基づいて判断する。切屑長係数A1に対応する振動数がNF近辺である場合、NC装置70は、切屑長係数A1が禁止されると判断する。この場合、NC装置70は、切削の振動に、元の切屑長係数A1よりも長い周期で許可される切屑長係数ABに従った周期の部分と、元の切屑長係数A1よりも短い周期で許可される切屑長係数ACに従った周期の部分と、が含まれるように、切削の振動を制御する。
Figure 10 schematically illustrates the tool position relative to the spindle rotation angle when the vibration frequency corresponding to the commanded chip length coefficient A1 is near the natural frequency of the tool post, etc. The spindle rotation angle from the current position P1 to the end point P2 corresponds to the cycle time of the vibration feed command.
First, the NC device 70 determines, based on the natural frequency information NF, whether the chip length coefficient A1 included in the vibration feed command is prohibited or permitted. If the frequency corresponding to the chip length coefficient A1 is near NF, the NC device 70 determines that the chip length coefficient A1 is prohibited. In this case, the NC device 70 controls the cutting vibration so that the cutting vibration includes a portion of the period according to the chip length coefficient AB, which is permitted with a longer period than the original chip length coefficient A1, and a portion of the period according to the chip length coefficient AC, which is permitted with a shorter period than the original chip length coefficient A1.
上述したように、切屑長係数A1に対応する振動の周波数fは、単位時間当たりの主軸回転数Sを用いて、f=S/A1/60で表される。切屑長係数A1に対応する振動数がNF近辺であるか否かの判断は、例えば、fとNFとの差の絶対値に対する正の閾値をTfとして、|f-NF|≦Tfであるか否かの判断とすることができる。切屑長係数AB,ACは、例えば、|(S/AB/60)-NF|>Tf且つ|(S/AC/60)-NF|>Tfを満たす範囲で、正の補正値をaとして、AB=A1+a、及び、AC=A1-aとすることができる。これにより、切屑長係数AB=A1+aは切屑長係数A1よりも長い周期で許可される切屑長係数となり、切屑長係数AC=A1-aは切屑長係数A1よりも短い周期で許可される切屑長係数となる。図10には、1周期の切屑長係数AB=A1+aと、1周期の切屑長係数AC=A1-aと、を交互に繰り返す例が示されている。現在位置P1から終点P2に向かう工具TO1の振動は、1周期分の切屑長係数ABに従った周期の部分と、1周期分の切屑長係数ACに従った周期の部分と、を交互に含んでいる。補正値aは、2×Tfに相当するS/2Tf/60よりも大きい範囲で、例えばA1/10以下とすることができる。例えば、A1=2であってa=A1/20=0.1である場合、1周期の切屑長係数AB=2.1と、1周期の切屑長係数AC=1.9と、が交互に繰り返される。A1=2であってa=A1/40=0.05である場合、1周期の切屑長係数AB=2.05と、1周期の切屑長係数AC=1.95と、が交互に繰り返される。
切屑長係数AB,ACに従った振動が交互に繰り返される結果、図10に示すサイクルタイムは図3で示したサイクルタイムと変わらないようにされ、切削の振動回数も元から変わらないようにされる。
As described above, the vibration frequency f corresponding to the chip length coefficient A1 is expressed as f = S/A1/60, where S is the spindle rotation speed per unit time. To determine whether the vibration frequency corresponding to the chip length coefficient A1 is near NF, for example, we can determine whether |f - NF| ≤ Tf, where Tf is a positive threshold for the absolute value of the difference between f and NF. The chip length coefficients AB and AC can be set as AB = A1 + a and AC = A1 - a, for example, within the range where |(S/AB/60) - NF| > Tf and |(S/AC/60) - NF| > Tf, with a positive correction value a. As a result, the chip length coefficient AB = A1 + a is permitted for a longer period than the chip length coefficient A1, and the chip length coefficient AC = A1 - a is permitted for a shorter period than the chip length coefficient A1. Figure 10 shows an example where the chip length coefficient AB = A1 + a and the chip length coefficient AC = A1 - a for one period are alternately repeated. The vibration of the tool TO1 moving from the current position P1 to the endpoint P2 alternately includes a period according to the chip length coefficient AB for one period and a period according to the chip length coefficient AC for one period. The correction value a can be in a range greater than S/2Tf/60, which corresponds to 2 × Tf, for example, A1/10 or less. For example, if A1 = 2 and a = A1/20 = 0.1, the chip length coefficient AB = 2.1 and the chip length coefficient AC = 1.9 for one period are alternately repeated. If A1 = 2 and a = A1/40 = 0.05, the chip length coefficient AB = 2.05 and the chip length coefficient AC = 1.95 for one period are alternately repeated.
As a result of the alternating vibrations according to the chip length coefficients AB and AC, the cycle time shown in Figure 10 remains the same as the cycle time shown in Figure 3, and the number of cutting vibrations also remains unchanged.
AC>1である場合、切屑長係数AB,ACに従った振動については、例えば、切屑長係数A1に従った振動と同様に移動経路の山(第一変化点C1)と谷(第二変化点C2)を設定することができる。例えば、切屑長係数ABに従った振動については、振動の1周期における中間(AB/2)の主軸回転角度から、-180°の主軸回転角度に山を設定し、+180°の主軸回転角度に谷を設定すればよい。山と谷との主軸回転角度の差は、360°である。図10の下部には、A1=2であってa=0.1である場合に山と谷を設定する例が示されている。この場合、中間(AB/2)の主軸回転角度は(2.1/2)×360=378°であり、山の主軸回転角度は378-180=198°であり、谷の主軸回転角度は378+180=558°である。谷の主軸回転角度に対応する主軸位相は、558-360=198°である。切屑長係数ACに従った振動については、振動の1周期における中間(AC/2)の主軸回転角度から、-180°の主軸回転角度に山を設定し、+180°の主軸回転角度に谷を設定すればよい。山と谷との主軸回転角度の差は、360°である。A1=2であってa=0.1である場合、中間(AC/2)の主軸回転角度は(1.9/2)×360=342°であり、山の主軸回転角度は342-180=162°であり、谷の主軸回転角度は342+180=522°である。AB=2.1の1周期分の主軸回転角度756°を起点にすると、AC=1.9の周期における山の主軸回転角度は756+162=918°であり、この主軸回転角度に対応する主軸位相は198°である。 When AC > 1, for vibrations according to chip length coefficients AB and AC, the peaks (first change point C1) and troughs (second change point C2) of the movement path can be set in the same way as for vibrations according to chip length coefficient A1. For example, for vibrations according to chip length coefficient AB, the peak can be set at a spindle rotation angle of -180° from the midpoint (AB/2) spindle rotation angle in one period of vibration, and the trough can be set at a spindle rotation angle of +180°. The difference in spindle rotation angles between the peak and the trough is 360°. The lower part of Figure 10 shows an example of setting the peaks and troughs when A1 = 2 and a = 0.1. In this case, the midpoint (AB/2) spindle rotation angle is (2.1/2) × 360 = 378°, the spindle rotation angle at the peak is 378 - 180 = 198°, and the spindle rotation angle at the trough is 378 + 180 = 558°. The spindle phase corresponding to the spindle rotation angle at the valley is 558 - 360 = 198°. For vibrations according to the chip length coefficient AC, the peak can be set at a spindle rotation angle of -180° from the midpoint (AC/2) spindle rotation angle in one period of vibration, and the valley at a spindle rotation angle of +180°. The difference between the spindle rotation angles at the peak and the valley is 360°. When A1 = 2 and a = 0.1, the midpoint (AC/2) spindle rotation angle is (1.9/2) × 360 = 342°, the spindle rotation angle at the peak is 342 - 180 = 162°, and the spindle rotation angle at the valley is 342 + 180 = 522°. Starting from a spindle rotation angle of 756° for one period when AB = 2.1, the spindle rotation angle at the peak during a period when AC = 1.9 is 756 + 162 = 918°, and the spindle phase corresponding to this spindle rotation angle is 198°.
ここで、切屑長係数AB,ACに従った前進量Dは、以下の式で表される。
D=AB×F …(8)
D=AC×F …(9)
切屑長係数AB,ACに従った前進動作の送り速度Fdは、以下の式で表される。
Fd=(AB×F+E1)/(AB-1) …(10)
Fd=(AC×F+E1)/(AC-1) …(11)
切屑長係数AB,ACに従った後退動作の送り速度Bは、いずれも、以下の式で表される。
B=E1 …(12)
Here, the advance amount D according to the chip length coefficients AB and AC is expressed by the following formula.
D=AB×F…(8)
D=AC×F…(9)
The feed rate Fd for forward motion, according to the chip length coefficients AB and AC, is expressed by the following formula.
Fd=(AB×F+E1)/(AB-1)…(10)
Fd=(AC×F+E1)/(AC-1)…(11)
The feed rate B for the retraction motion, according to the chip length coefficients AB and AC, is expressed by the following formulas.
B = E1 …(12)
図11は、AB=2.1であってAC=1.9である場合において主軸位相に対する工具位置を模式的に例示している。分かり易く示すため、図11では主軸回転の偶数周目の工具位置が破線で示されている。
AC>1である場合、図11に示すように、主軸11の位相において工具TO1の移動経路の山(第一変化点C1)と谷(第二変化点C2)が一致する。AB=2.1であってAC=1.9である場合、山と谷の主軸位相は共に198°となる。これにより、切屑が分断される。周期毎に後退量E1は一定であるので、切屑を分断する条件を変えずに切屑長係数を変えることができるといえる。尚、周期毎に後退量E1は一定である一方で前進量Dが変動するので、切削の振動の周期が変動し、共振が抑制される。
Figure 11 schematically illustrates the tool position relative to the spindle phase when AB = 2.1 and AC = 1.9. For clarity, the tool position on even-numbered rotations of the spindle is shown with a dashed line in Figure 11.
When AC > 1, as shown in Figure 11, the peaks (first change point C1) and troughs (second change point C2) of the tool TO1's movement path coincide in the phase of the spindle 11. When AB = 2.1 and AC = 1.9, the spindle phases of both the peaks and troughs are 198°. This causes the chip to break apart. Since the retraction amount E1 is constant for each period, it can be said that the chip length coefficient can be changed without changing the conditions for chip breaking. Furthermore, since the advance amount D fluctuates while the retraction amount E1 remains constant for each period, the period of cutting vibration fluctuates, and resonance is suppressed.
以上により、NC装置70は、切屑長係数A1が禁止される場合、単位時間当たりの一定の主軸回転数Sをそのままにし、振動送りコマンドのサイクルタイムを変えないように切屑長係数ABに従った周期の部分と切屑長係数ACに従った周期の部分とを切削の振動に含める。 Therefore, when the chip length coefficient A1 is prohibited, the NC device 70 maintains a constant spindle rotation speed S per unit time and includes the portion of the cutting vibration according to the chip length coefficient AB and the portion according to the chip length coefficient AC, without changing the cycle time of the vibration feed command.
図12に例示するように、振動の周期数に応じた切屑長係数の変動パターンには、様々なパターンが考えられる。尚、振動の各回の切屑長係数は、固有振動数情報NFに基づいて許可されるように設定されている。
パターンPA1は、切屑長係数AB=A1+aに従った振動から開始し、切屑長係数AB=A1+aに従った振動1周期と、切屑長係数AC=A1-aに従った振動1周期と、を交互に繰り返すことを意味している。この場合、NC装置70は、切屑長係数AB=A1+aに従った1周期分の周期の部分と、切屑長係数AC=A1-aに従った1周期分の周期の部分と、が交互に繰り返されるように、切削の振動を制御する。尚、パターンPA1の代わりに、切屑長係数AC=A1-aに従った振動から開始して切屑長係数AC,ABを交互に繰り返す変動パターンが採用されてもよい。
As illustrated in Figure 12, various patterns are possible for the variation in the chip length coefficient depending on the vibration period. The chip length coefficient for each vibration cycle is set to be permitted based on the natural frequency information NF.
Pattern PA1 means that the vibration starts with a chip length coefficient AB = A1 + a, and alternates between one period of vibration according to the chip length coefficient AB = A1 + a and one period of vibration according to the chip length coefficient AC = A1 - a. In this case, the NC device 70 controls the cutting vibration so that the period of one cycle according to the chip length coefficient AB = A1 + a and the period of one cycle according to the chip length coefficient AC = A1 - a alternate. Alternatively, instead of pattern PA1, a variation pattern may be used that starts with vibration according to the chip length coefficient AC = A1 - a and alternately repeats the chip length coefficients AC and AB.
パターンPA2は、切屑長係数AB=A1+aに従った振動2周期と、切屑長係数AC=A1-aに従った振動2周期と、を交互に繰り返すことを意味している。この場合、NC装置70は、切屑長係数AB=A1+aに従った2周期分の周期の部分と、切屑長係数AC=A1-aに従った2周期分の周期の部分と、が交互に繰り返されるように、切削の振動を制御する。パターンPA1よりもパターンPA2の方が共振を抑制する効果が大きい機種の工作機械1には、パターンPA2を採用すると好適である。
尚、パターンPA2の代わりに、切屑長係数AC=A1-aに従った振動から開始して切屑長係数AC,ABを2回ずつ交互に繰り返す変動パターンが採用されてもよい。また、周期H1,H2をいずれも1よりも大きい数として、切屑長係数AB=A1+aに従った振動H1周期と、切屑長係数AC=A1-aに従った振動H2周期と、を交互に繰り返す変動パターンが採用されてもよい。この場合、NC装置70は、切屑長係数AB=A1+aに従ったH1周期分の周期の部分と、切屑長係数AC=A1-aに従ったH2周期分の周期の部分と、が交互に繰り返されるように、切削の振動を制御する。周期H2は、周期H1と同じであることが好ましいものの、周期H1とは異なっていてもよい。さらに、周期H1,H2は、2,3,4,…といった整数が好ましいものの、整数でない実数でもよい。
Pattern PA2 means that two periods of vibration according to the chip length coefficient AB = A1 + a and two periods of vibration according to the chip length coefficient AC = A1 - a are alternately repeated. In this case, the NC device 70 controls the cutting vibration so that the portion with two periods according to the chip length coefficient AB = A1 + a and the portion with two periods according to the chip length coefficient AC = A1 - a are alternately repeated. Pattern PA2 is preferable for machine tools 1 in which pattern PA2 has a greater effect in suppressing resonance than pattern PA1.
Alternatively, instead of pattern PA2, a variation pattern may be adopted in which the vibration starts with a vibration according to the chip length coefficient AC = A1 - a and alternately repeats the chip length coefficients AC and AB twice each. Furthermore, a variation pattern may be adopted in which periods H1 and H2 are both numbers greater than 1, and the vibration H1 period according to the chip length coefficient AB = A1 + a and the vibration H2 period according to the chip length coefficient AC = A1 - a alternately repeat. In this case, the NC device 70 controls the cutting vibration so that the period of H1 according to the chip length coefficient AB = A1 + a and the period of H2 according to the chip length coefficient AC = A1 - a alternately repeat. While it is preferable that period H2 is the same as period H1, it may be different. Furthermore, while it is preferable that periods H1 and H2 be integers such as 2, 3, 4, ..., they may also be real numbers that are not integers.
パターンPA3は、切屑長係数AB=A1+aに従った振動1周期、切屑長係数AC=A1-0.5aに従った振動1周期、切屑長係数AB=A1+aに従った振動1周期、及び、切屑長係数AC=A1-1.5aに従った振動1周期を順に含む振動4周期を繰り返すことを意味している。この場合、NC装置70は、切屑長係数AB=A1+aに従った1周期分の周期の部分、切屑長係数AC=A1-0.5aに従った1周期分の周期の部分、切屑長係数AB=A1+aに従った1周期分の周期の部分、及び、切屑長係数AC=A1-1.5aに従った1周期分の周期の部分を順に含む部分が繰り返されるように、切削の振動を制御する。このように、NC装置70は、切屑長係数ACをさらに変動させてもよい。この場合も、NC装置70は、切屑長係数ABに従った1周期分の周期の部分と、切屑長係数ACに従った1周期分の周期の部分と、が交互に繰り返されるように振動を制御することになる。パターンPA1,PA2よりもパターンPA3の方が共振を抑制する効果が大きい機種の工作機械1には、パターンPA3を採用すると好適である。
尚、NC装置70は、切屑長係数ACの代わりに切屑長係数ABを変動させてよく、切屑長係数AB,ACの両方を変動させてもよい。
Pattern PA3 means repeating four vibration periods, each containing, in order, one vibration period according to the chip length coefficient AB = A1 + a, one vibration period according to the chip length coefficient AC = A1 - 0.5a, one vibration period according to the chip length coefficient AB = A1 + a, and one vibration period according to the chip length coefficient AC = A1 - 1.5a. In this case, the NC device 70 controls the cutting vibration so that the period containing, in order, a portion of one period according to the chip length coefficient AB = A1 + a, a portion of one period according to the chip length coefficient AC = A1 - 0.5a, a portion of one period according to the chip length coefficient AB = A1 + a, and a portion of one period according to the chip length coefficient AC = A1 - 1.5a is repeated. In this way, the NC device 70 may further vary the chip length coefficient AC. In this case as well, the NC device 70 controls the vibration so that a period of one cycle according to the chip length coefficient AB and a period of one cycle according to the chip length coefficient AC are repeated alternately. For machine tools 1 in which pattern PA3 has a greater effect in suppressing resonance than patterns PA1 and PA2, it is preferable to adopt pattern PA3.
Furthermore, the NC device 70 may vary the chip length coefficient AB instead of AC, or it may vary both the chip length coefficients AB and AC.
上述したパターンPA1~PA3等の変動パターンに従って、NC装置70は、切屑長係数A1が禁止されると判断すると、切屑長係数ABに従った1周期以上の周期の部分と、切屑長係数ACに従った1周期以上の周期の部分と、が交互に繰り返されるように、切削の振動を制御する。
尚、NC装置70は、切屑長係数を変動させることにより空振りが不十分となる場合、後退量E1を元から大きくすることにより空振りの確実性を向上させてもよい。
In accordance with the variation patterns PA1 to PA3 described above, if the NC device 70 determines that the chip length coefficient A1 is prohibited, it controls the cutting vibration so that a portion with a period of one or more cycles according to the chip length coefficient AB and a portion with a period of one or more cycles according to the chip length coefficient AC alternate.
Furthermore, if the NC device 70 fails to achieve sufficient idling by varying the chip length coefficient, it may improve the reliability of idling by increasing the retraction amount E1 from the start.
切屑長係数A1が1よりも小さい場合、3以上の奇数をODとして、A1=2/ODとなる。この場合、切屑長係数AB,ACは、2/ODからずれた値に設定され、例えば、|(S/AB/60)-NF|>Tf且つ|(S/AC/60)-NF|>Tfを満たす範囲で、正の補正値をaとして、AB=A1+a、及び、AC=A1-aとすることができる。これにより、切屑長係数AB=A1+aは切屑長係数A1よりも長い周期で許可される切屑長係数となり、切屑長係数AC=A1-aは切屑長係数A1よりも短い周期で許可される切屑長係数となる。AC<1における切屑長係数AB,ACに従った振動については、例えば、切屑長係数A1に従った振動と同様に移動経路の山(第一変化点C1)と谷(第二変化点C2)を設定することができる。例えば、切屑長係数ABに従った振動については、(AB/2)×360°の主軸回転角度に山を設定し、AB×360°の主軸回転角度に谷を設定すればよい。山と谷との主軸回転角度の差は、振動の周期の1/2に相当する回転角度(AB/2)×360°である。切屑長係数ACに従った振動については、(AC/2)×360°の主軸回転角度に山を設定し、AC×360°の主軸回転角度に谷を設定すればよい。山と谷との主軸回転角度の差は、振動の周期の1/2に相当する回転角度(AC/2)×360°である。 If the chip length coefficient A1 is less than 1, then A1 = 2/OD, where OD is an odd number greater than or equal to 3. In this case, the chip length coefficients AB and AC are set to values that deviate from 2/OD, and for example, within the range where |(S/AB/60) - NF| > Tf and |(S/AC/60) - NF| > Tf, a positive correction value a can be set to AB = A1 + a and AC = A1 - a. As a result, the chip length coefficient AB = A1 + a becomes a chip length coefficient permitted for a longer period than the chip length coefficient A1, and the chip length coefficient AC = A1 - a becomes a chip length coefficient permitted for a shorter period than the chip length coefficient A1. For vibrations according to the chip length coefficients AB and AC when AC < 1, for example, the peaks (first change point C1) and troughs (second change point C2) of the movement path can be set in the same way as for vibrations according to the chip length coefficient A1. For example, for vibrations following a chip length coefficient AB, the peaks should be set at a spindle rotation angle of (AB/2) × 360°, and the troughs at a spindle rotation angle of AB × 360°. The difference in spindle rotation angles between the peaks and troughs is a rotation angle equivalent to half the vibration period (AB/2) × 360°. For vibrations following a chip length coefficient AC, the peaks should be set at a spindle rotation angle of (AC/2) × 360°, and the troughs at a spindle rotation angle of AC × 360°. The difference in spindle rotation angles between the peaks and troughs is a rotation angle equivalent to half the vibration period (AC/2) × 360°.
ここで、切屑長係数AB,ACに従った前進量Dは、以下の式で表される。
D=AB×F …(13)
D=AC×F …(14)
切屑長係数AB,ACに従った前進動作の送り速度Fdは、以下の式で表される。
Fd=2(AB×F+E1)/AB …(15)
Fd=2(AC×F+E1)/AC …(16)
切屑長係数AB,ACに従った後退動作の送り速度Bは、以下の式で表される。
B=2E1/AB …(17)
B=2E1/AC …(18)
Here, the advance amount D according to the chip length coefficients AB and AC is expressed by the following formula.
D=AB×F…(13)
D=AC×F…(14)
The feed rate Fd for forward motion, according to the chip length coefficients AB and AC, is expressed by the following formula.
Fd=2(AB×F+E1)/AB…(15)
Fd=2(AC×F+E1)/AC…(16)
The feed rate B for the retraction motion, according to the chip length coefficients AB and AC, is expressed by the following formula.
B=2E1/AB...(17)
B=2E1/AC...(18)
図13は、A1=2/3である場合において主軸位相に対する工具位置を模式的に例示している。図13では、元の切屑長係数A1に従った工具位置が破線で示され、切削の振動が切屑長係数AC=A1-aに従った振動から開始し、切屑長係数AC=A1-aに従った振動1周期と、切屑長係数AB=A1+aに従った振動1周期と、が交互に繰り返されている。
補正量aが5°に相当する0.021である場合、切屑長係数ACの周期における谷の主軸回転角度は235°であり、切屑長係数ACの周期における山の主軸回転角度は235/2=117.5°である。切屑長係数ABの周期における谷の主軸回転角度は245°であり、切屑長係数ACの周期における山の主軸回転角度は245/2=122.5°である。切屑長係数ACの1周期分の主軸回転角度235°を起点にすると、切屑長係数ABの周期における谷の主軸回転角度は235+245=480°であり、この主軸回転角度に対応する主軸位相は120°である。従って、切屑長係数ABの周期における谷の主軸位相120°は、切屑長係数ACの周期における山の主軸位相117.5°からずれる。しかし、元の切屑長係数A1を使用する場合において十分な空振りを確保するために後退量E1が設定されると、山と谷の主軸位相が若干ずれても、空振りが実現される。むろん、NC装置70は、切屑長係数を変動させることにより空振りが不十分となる場合、後退量E1を元から大きくすることにより空振りの確実性を向上させてもよい。
Figure 13 schematically illustrates the tool position relative to the spindle phase when A1 = 2/3. In Figure 13, the tool position according to the original chip length coefficient A1 is shown by a dashed line. Cutting vibrations begin with vibrations according to the chip length coefficient AC = A1 - a, and one period of vibration according to the chip length coefficient AC = A1 - a and one period of vibration according to the chip length coefficient AB = A1 + a alternate.
When the correction amount a is 0.021, which corresponds to 5°, the spindle rotation angle of the valley in the period of chip length coefficient AC is 235°, and the spindle rotation angle of the peak in the period of chip length coefficient AC is 235/2 = 117.5°. In the period of chip length coefficient AB, the spindle rotation angle of the valley is 245°, and the spindle rotation angle of the peak in the period of chip length coefficient AC is 245/2 = 122.5°. Starting from the spindle rotation angle of 235° for one period of chip length coefficient AC, the spindle rotation angle of the valley in the period of chip length coefficient AB is 235 + 245 = 480°, and the spindle phase corresponding to this spindle rotation angle is 120°. Therefore, the spindle phase of 120° in the period of chip length coefficient AB is different from the spindle phase of 117.5° in the period of chip length coefficient AC. However, when using the original chip length coefficient A1, if the retraction amount E1 is set to ensure sufficient free spin, free spin will be achieved even if the spindle phases of the crests and valleys are slightly misaligned. Of course, if the free spin becomes insufficient due to the variation in the chip length coefficient, the NC device 70 may improve the reliability of free spin by increasing the retraction amount E1 from the beginning.
A1<1である場合も、NC装置70は、図12で示したような様々な変動パターンに従って、切屑長係数A1が禁止されると判断すると、切屑長係数ABに従った1周期以上の周期の部分と、切屑長係数ACに従った1周期以上の周期の部分と、が交互に繰り返されるように、切削の振動を制御する。その際、NC装置70は、単位時間当たりの一定の主軸回転数Sをそのままにし、振動送りコマンドのサイクルタイムを変えないように切屑長係数ABに従った周期の部分と切屑長係数ACに従った周期の部分とを切削の振動に含める。 Even when A1 < 1, the NC device 70, following various fluctuation patterns as shown in Figure 12, determines that the chip length coefficient A1 is prohibited and controls the cutting vibration so that a portion with a period of one or more cycles according to the chip length coefficient AB and a portion with a period of one or more cycles according to the chip length coefficient AC alternate. In this process, the NC device 70 maintains a constant spindle rotation speed S per unit time and includes the portions with periods according to the chip length coefficient AB and the chip length coefficient AC in the cutting vibration without changing the cycle time of the vibration feed command.
図14は、振動送りコマンドを実行する振動制御処理を模式的に例示している。振動制御処理は、NC装置70により行われる。尚、切屑長係数A1は、1よりも大きい場合、切屑長係数ACが1よりも大きくなるように設定されるものとする。
NC装置70は、単位時間当たりの一定の主軸回転数Sが設定された状態で加工プログラムPR2から振動送りコマンドを読み込むと、振動制御処理を開始させる。振動送りコマンドの前において最後に読み込まれた主軸回転数設定コマンドに含まれる「単位時間当たりの主軸回転数S」が振動送りコマンドに設定された主軸回転数Sとなる。振動送りコマンドは、指定するパラメーターとして、「通常切削送り速度F」、「切屑長係数A1」、及び、「後退量E1」を有している。
Figure 14 schematically illustrates the vibration control process that executes the vibration feed command. The vibration control process is performed by the NC device 70. Note that if the chip length coefficient A1 is greater than 1, the chip length coefficient AC is set to be greater than 1.
When the NC device 70 reads a vibration feed command from the machining program PR2 with a constant spindle rotation speed S per unit time set, it starts vibration control processing. The "spindle rotation speed S per unit time" included in the spindle rotation speed setting command that was read last before the vibration feed command becomes the spindle rotation speed S set in the vibration feed command. The vibration feed command has "normal cutting feed rate F", "chip length coefficient A1", and "retraction amount E1" as specified parameters.
まず、NC装置70は、振動送りコマンドに含まれる切屑長係数A1が禁止されるか許可されるかを固有振動数情報NFに基づいて判断する(ステップS102)。固有振動数情報NFは、ROM72から読み出される。上述したように切屑長係数A1に対応する振動の周波数fはS/A1/60であり、例えば、fとNFとの差の絶対値に対する正の閾値をTfとして、NC装置70は、|f-NF|≦Tfであるか否かを判断すればよい。 First, the NC device 70 determines whether the chip length coefficient A1 included in the vibration feed command is prohibited or permitted based on the natural frequency information NF (step S102). The natural frequency information NF is read from the ROM 72. As described above, the vibration frequency f corresponding to the chip length coefficient A1 is S/A1/60. For example, if Tf is a positive threshold for the absolute value of the difference between f and NF, the NC device 70 only needs to determine whether |f - NF| ≤ Tf.
|f-NF|>Tfである場合、切屑長係数A1は許可され、NC装置70は処理をステップS104に進める。A1>1である場合、NC装置70は、上述した式(1)に従って前進量Dを算出し、上述した式(2)に従って工具TO1の前進動作の送り速度Fdを算出し、上述した式(3)に従って工具TO1の後退動作の送り速度Bを決定する。A1<1である場合、NC装置70は、上述した式(4)に従って前進量Dを算出し、上述した式(5)に従って工具TO1の前進動作の送り速度Fdを算出し、上述した式(6)に従って工具TO1の後退動作の送り速度Bを算出する。その後、NC装置70は、処理をステップS110に進め、図6で示したように前進量D及び速度Fd,Bに基づいて工具TO1の送り移動時の位置を制御する。 If |f - NF| > Tf, the chip length coefficient A1 is permitted, and the NC device 70 proceeds to step S104. If A1 > 1, the NC device 70 calculates the forward movement D according to equation (1) above, calculates the feed rate Fd for the forward movement of tool TO1 according to equation (2) above, and determines the feed rate B for the reverse movement of tool TO1 according to equation (3) above. If A1 < 1, the NC device 70 calculates the forward movement D according to equation (4) above, calculates the feed rate Fd for the forward movement of tool TO1 according to equation (5) above, and calculates the feed rate B for the reverse movement of tool TO1 according to equation (6) above. Then, the NC device 70 proceeds to step S110 and controls the position of tool TO1 during feed movement based on the forward movement D and speeds Fd and B, as shown in Figure 6.
|f-NF|≦Tfである場合、切屑長係数A1は禁止され、NC装置70は処理をステップS106に進める。A1>1である場合、NC装置70は、図12に示す変動パターンに従って、各振動の切屑長係数(AB又はAC)を設定する。例えば、パターンPA1が使用される場合、NC装置70は、奇数周期目の振動の切屑長係数ABをA1+aに設定し、偶数周期目の振動の切屑長係数ACをA1-aに設定する。
次に、NC装置70は、各振動のパラメーター(D,Fd,B)を算出する(ステップS108)。
If |f - NF| ≤ Tf, the chip length coefficient A1 is prohibited, and the NC device 70 proceeds to step S106. If A1 > 1, the NC device 70 sets the chip length coefficient (AB or AC) for each vibration according to the variation pattern shown in Figure 12. For example, when pattern PA1 is used, the NC device 70 sets the chip length coefficient AB for odd-numbered period vibrations to A1 + a, and the chip length coefficient AC for even-numbered period vibrations to A1 - a.
Next, the NC device 70 calculates the parameters (D, Fd, B) for each vibration (step S108).
A1>1すなわちAC>1である場合、NC装置70は、上述した式(8),(9)に従って各振動の前進量Dを算出し、上述した式(10),(11)に従って各振動の前進動作の送り速度Fdを算出し、上述した式(12)に従って各振動の後退動作の送り速度Bを決定する。A1<1すなわちAB<1である場合、NC装置70は、上述した式(13),(14)に従って前進量Dを算出し、上述した式(15),(16)に従って各振動の前進動作の送り速度Fdを算出し、上述した式(17),(18)に従って各振動の後退動作の送り速度Bを算出する。その後、NC装置70は、処理をステップS110に進め、図6で示したように前進量D及び速度Fd,Bに基づいて工具TO1の送り移動時の位置を制御する。 If A1 > 1, i.e., AC > 1, the NC device 70 calculates the forward movement D of each vibration according to equations (8) and (9) above, calculates the feed rate Fd for the forward movement of each vibration according to equations (10) and (11) above, and determines the feed rate B for the backward movement of each vibration according to equation (12) above. If A1 < 1, i.e., AB < 1, the NC device 70 calculates the forward movement D according to equations (13) and (14) above, calculates the feed rate Fd for the forward movement of each vibration according to equations (15) and (16) above, and calculates the feed rate B for the backward movement of each vibration according to equations (17) and (18) above. Then, the NC device 70 proceeds to step S110 and controls the position of the tool TO1 during feed movement based on the forward movement D and speeds Fd and B, as shown in Figure 6.
ステップS110の処理が終了すると、図14に示す振動制御処理が終了する。
ステップS106~S110に従って、NC装置70は、切屑長係数ABよりも長い周期で許可される切屑長係数ABに従った1周期以上の周期の部分と、切屑長係数ABよりも短い周期で許可される切屑長係数ACに従った1周期以上の周期の部分と、が交互に繰り返されるように、切削の振動を制御する。従って、振動切削の加工時間が変わらないように制御され、切削の振動回数が変わらないように制御される。また、NC装置70は、単位時間当たりの一定の主軸回転数Sをそのままにし、振動送りコマンドのサイクルタイムを変えないように切屑長係数ABに従った周期の部分と切屑長係数ACに従った周期の部分とを切削の振動に含める。単位時間当たりの主軸回転数Sが一定のままであるので、回転駆動部U1への負担の増加が抑制される。従って、本具体例は、加工時間への影響を抑制しながら共振を回避した振動切削を行うことができる。また、NC装置70が自動的に共振の発生を予測して切屑長係数をA1からAB,ACに切り替えるので、共振を回避した振動切削のための特別な加工プログラムは不要である。
When the process in step S110 is completed, the vibration control process shown in Figure 14 is finished.
In accordance with steps S106 to S110, the NC device 70 controls the cutting vibration so that a portion with a period of one or more cycles according to the chip length coefficient AB, which is permitted with a longer period than the chip length coefficient AB, and a portion with a period of one or more cycles according to the chip length coefficient AC, which is permitted with a shorter period than the chip length coefficient AB, are alternately repeated. Therefore, the processing time of the vibratory cutting is controlled so that it does not change, and the number of cutting vibrations is controlled so that it does not change. In addition, the NC device 70 keeps the spindle rotation speed S per unit time constant and includes the portion with a period according to the chip length coefficient AB and the portion with a period according to the chip length coefficient AC in the cutting vibration so as not to change the cycle time of the vibratory feed command. Since the spindle rotation speed S per unit time remains constant, the increase in load on the rotational drive unit U1 is suppressed. Therefore, this specific example enables vibratory cutting that avoids resonance while suppressing the impact on processing time. Furthermore, since the NC device 70 automatically predicts the occurrence of resonance and switches the chip length coefficient from A1 to AB and AC, a special machining program for vibration cutting that avoids resonance is not required.
尚、工作機械1が共振回避モードと共振非回避モードを有する場合、NC装置70は、共振回避モードにおいて図14に示す振動制御処理を行い、共振非回避モードにおいてステップS104,S110の処理のみ行ってもよい。 Furthermore, if the machine tool 1 has both a resonance avoidance mode and a resonance non-avoidance mode, the NC device 70 may perform the vibration control processing shown in Figure 14 in the resonance avoidance mode, and only perform the processing in steps S104 and S110 in the resonance non-avoidance mode.
(3)変形例:
本発明は、種々の変形例が考えられる。
例えば、切削方向に沿って移動する駆動対象は、工具TO1に限定されず、ワークW1を把持する主軸11でもよいし、工具TO1と主軸11の両方でもよい。駆動対象が主軸11である場合、NC装置70は、ワークW1の切削時に切削方向に沿って振動を伴うように主軸11の送り移動を制御すればよい。駆動対象が工具TO1と主軸11の両方である場合、NC装置70は、ワークW1の切削時に切削方向に沿って振動を伴うように工具TO1と主軸11の両方の送り移動を制御すればよい。
制御部U3は、機械本体2ではなく、コンピューター100(図1参照)に設けられてもよい。また、機械本体2とコンピューター100の両方が制御部U3を構成することも可能である。
(3) Variations:
Various modifications of this invention are conceivable.
For example, the drive target moving along the cutting direction is not limited to the tool TO1, but may also be the spindle 11 that grips the workpiece W1, or both the tool TO1 and the spindle 11. When the drive target is the spindle 11, the NC device 70 should control the feed movement of the spindle 11 so that it vibrates along the cutting direction when cutting the workpiece W1. When the drive target is both the tool TO1 and the spindle 11, the NC device 70 should control the feed movement of both the tool TO1 and the spindle 11 so that it vibrates along the cutting direction when cutting the workpiece W1.
The control unit U3 may be located in the computer 100 (see Figure 1) instead of the machine body 2. Alternatively, both the machine body 2 and the computer 100 can constitute the control unit U3.
工作機械1は、刃物台等の固有振動数を検出する検出部を備えていてもよく、検出部で検出した固有振動数を表す固有振動数情報NFをRAM73又はROM72に書き込んでもよい。図14に示す振動制御処理において、NC装置70は、RAM73又はROM72から固有振動数情報NFを読み出すことにより、ステップS102の判断処理を行うことができる。
また、工作機械1は、操作部80又はコンピューター100から刃物台等の固有振動数の入力を受け付けてもよく、受け付けた固有振動数を表す固有振動数情報NFをRAM73又はROM72に書き込んでもよい。図14に示す振動制御処理において、NC装置70は、RAM73又はROM72から固有振動数情報NFを読み出すことにより、ステップS102の判断処理を行うことができる。
The machine tool 1 may be equipped with a detection unit for detecting the natural frequency of the tool post or the like, and may write natural frequency information NF representing the natural frequency detected by the detection unit to the RAM 73 or ROM 72. In the vibration control process shown in Figure 14, the NC device 70 can perform the decision process in step S102 by reading the natural frequency information NF from the RAM 73 or ROM 72.
Furthermore, the machine tool 1 may receive input of the natural frequency of the tool post or the like from the operating unit 80 or the computer 100, and may write natural frequency information NF representing the received natural frequency to the RAM 73 or ROM 72. In the vibration control process shown in Figure 14, the NC device 70 can perform the decision process in step S102 by reading the natural frequency information NF from the RAM 73 or ROM 72.
固有振動数情報NFは、固有振動数を表す数値に限定されず、禁止される周波数帯(固有振動数を含む周波数帯)を表す情報等でもよい。 The natural frequency information (NF) is not limited to a numerical value representing the natural frequency; it may also include information representing the prohibited frequency band (the frequency band containing the natural frequency), etc.
振動切削において主軸回転角度に対する工具位置の波形は、通常切削送りに三角波状の振動を重ねた波形に限定されない。 In vibratory cutting, the waveform of the tool position relative to the spindle rotation angle is not limited to a waveform that superimposes triangular wave vibrations onto the cutting feed.
図15に例示するように、本技術は、主軸回転角度に対する工具位置の波形として通常切削送りに正弦波状の振動を重ねた波形にも適用可能である。図15は、主軸回転角度に対する工具位置の別の例を模式的に示している。図15において、通常切削送り速度Fの成分が破線で示され、最大送り速度Fmaxが細かいドット状の点線で示されている。
図15に示す波形から通常切削送り速度Fの成分を除いた正弦波は、周期がA2であり、振幅がE2である。従って、周期A2は振動の周期に関するパラメーターの例である。図15に示す正弦波における谷C4から山C3に向かう中間点C5の傾きは、最大送り速度Fmaxを示している。
As illustrated in Figure 15, this technology can also be applied to waveforms in which sinusoidal vibrations are superimposed on the normal cutting feed as the waveform of the tool position relative to the spindle rotation angle. Figure 15 schematically shows another example of the tool position relative to the spindle rotation angle. In Figure 15, the component of the normal cutting feed rate F is shown by a dashed line, and the maximum feed rate Fmax is shown by a fine dotted line.
The sine wave obtained by removing the component representing the normal cutting feed rate F from the waveform shown in Figure 15 has a period of A2 and an amplitude of E2. Therefore, period A2 is an example of a parameter related to the period of vibration. The slope of the midpoint C5 from the trough C4 to the peak C3 in the sine wave shown in Figure 15 represents the maximum feed rate Fmax.
図15に示す波形でも、NC装置70(又はコンピューター100)は、周期A2を含む振動送りコマンドに含まれる周期A2が禁止されるか許可されるかを固有振動数情報NFに基づいて判断することができる。そのうえで、NC装置70は、周期A2が禁止されると判断すると、切削の振動に、周期A2よりも長い周期で許可される周期(切屑長係数ABに相当)に従った周期の部分と、周期A2よりも短い周期で許可される周期(切屑長係数ACに相当)に従った周期の部分と、が含まれるように、切削の振動を制御することができる。従って、図15に示す波形の振動切削を行う工作機械も、加工時間への影響を抑制しながら共振を回避した振動切削を行うことができる。 Even with the waveform shown in Figure 15, the NC device 70 (or computer 100) can determine, based on the natural frequency information NF, whether period A2 included in the vibration feed command is prohibited or permitted. If the NC device 70 determines that period A2 is prohibited, it can control the cutting vibration so that it includes a portion of the cutting vibration that follows a period longer than period A2 (corresponding to the chip length coefficient AB) and a portion that follows a period shorter than period A2 (corresponding to the chip length coefficient AC). Therefore, a machine tool performing vibration cutting with the waveform shown in Figure 15 can also perform vibration cutting while suppressing the impact on processing time and avoiding resonance.
(4)結び:
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、加工時間への影響を抑制しながら共振を回避した振動切削を行うことが可能な工作機械等の技術を提供することができる。むろん、独立請求項に係る構成要件のみからなる技術でも、上述した基本的な作用、効果が得られる。
また、上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術及び上述した例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も実施可能である。本発明は、これらの構成等も含まれる。
(4) Conclusion:
As explained above, according to the present invention, it is possible to provide technology for machine tools and the like that can perform vibration cutting while suppressing the impact on processing time and avoiding resonance, in various embodiments. Of course, even a technology consisting only of the constituent elements of the independent claims can obtain the basic functions and effects described above.
Furthermore, configurations obtained by substituting or changing the combinations of each configuration disclosed in the above-mentioned examples, configurations obtained by substituting or changing the combinations of each configuration disclosed in the prior art and the above-mentioned examples, etc., are also possible. The present invention also includes these configurations, etc.
1…工作機械、
10…主軸台、11…主軸、12…把持部、13A,13B…モーター、
14…主軸台駆動部、
20…刃物台、
31,32…サーボアンプ、33,34…サーボモーター、35,36…エンコーダー、
70…NC装置、
80…操作部、81…入力部、82…表示部、
100…コンピューター、
201…通常切削時の工具位置、202…振動切削時の工具位置、
AX1…主軸中心線、
C1…第一変化点、C2…第二変化点、
F1…送り軸、
M1…前進動作、M2…後退動作、
NF…固有振動数情報、
P1…現在位置、P2…終点、P3…位置、
PR1…制御プログラム、PR2…加工プログラム、
TO1…工具、
U1…回転駆動部、U2…送り駆動部、U3…制御部、
W1…ワーク。
1...Machine tool,
10... Headstock, 11... Main shaft, 12... Gripping section, 13A, 13B... Motor,
14... Headstock drive unit,
20... Knife rest,
31, 32... Servo amplifier, 33, 34... Servo motor, 35, 36... Encoder
70...NC device,
80...Operation unit, 81...Input unit, 82...Display unit,
100... Computers,
201...Tool position during normal cutting, 202...Tool position during vibration cutting,
AX1...Spindle center line,
C1...First change point, C2...Second change point,
F1... Feed axis,
M1...forward movement, M2...backward movement,
NF...Natural frequency information,
P1...Current position, P2...End point, P3...Position
PR1...Control program, PR2...Machining program,
TO1...Tools,
U1... Rotation drive unit, U2... Feed drive unit, U3... Control unit,
W1...Work.
Claims (5)
前記ワークを切削する工具と前記主軸の少なくとも一方の駆動対象を移動させる送り駆動部と、
前記ワークの切削時に切削方向に沿って前記工具が前記ワークに向かう前進動作と該前進動作とは反対方向の後退動作とを含む振動を伴うように前記駆動対象の送り移動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記振動の周期に関するパラメーター(A)を含む指令に含まれる前記パラメーター(A)が禁止されるか許可されるかを、固有振動数に関する情報(NF)に基づいて判断し、
前記パラメーター(A)が禁止されると判断すると、前記振動に、前記パラメーター(A)よりも長い周期で許可されるパラメーター(AB)に従った周期の部分と、前記パラメーター(A)よりも短い周期で許可されるパラメーター(AC)に従った周期の部分と、が含まれるように前記振動を制御する、工作機械。 A rotary drive unit that rotates the spindle that grips the workpiece,
A tool for cutting the workpiece and a feed drive unit for moving at least one of the drive targets of the spindle,
The system includes a control unit that controls the feed movement of the driven object such that when the workpiece is being cut, the tool moves forward along the cutting direction toward the workpiece and moves backward in the opposite direction to the forward movement, accompanied by vibration.
The control unit,
Based on information regarding natural frequencies (NF), it is determined whether parameter (A) included in a command that includes the parameter (A) relating to the period of the vibration is prohibited or permitted.
A machine tool that, upon determining that parameter (A) is prohibited, controls the vibration such that the vibration includes a portion of the vibration with a period according to parameter (AB) which is permitted with a longer period than parameter (A), and a portion of the vibration with a period according to parameter (AC) which is permitted with a shorter period than parameter (A).
前記制御部は、前記パラメーター(A)が禁止されると判断すると、前記一定の主軸回転数(S)をそのままにし、前記指令のサイクルタイムを変えないように前記パラメーター(AB)に従った周期の部分と前記パラメーター(AC)に従った周期の部分とを前記振動に含める、請求項1に記載の工作機械。 The command specifies a constant spindle rotation speed (S) per unit time.
The machine tool according to claim 1, wherein the control unit, when it determines that parameter (A) is prohibited, keeps the constant spindle speed (S) as is and includes the periodic portion according to parameter (AB) and the periodic portion according to parameter (AC) in the vibration so as not to change the cycle time of the command.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022102378A JP7853564B2 (en) | 2022-06-27 | 2022-06-27 | machine tool |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022102378A JP7853564B2 (en) | 2022-06-27 | 2022-06-27 | machine tool |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2024003322A JP2024003322A (en) | 2024-01-15 |
| JP7853564B2 true JP7853564B2 (en) | 2026-04-30 |
Family
ID=89534114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022102378A Active JP7853564B2 (en) | 2022-06-27 | 2022-06-27 | machine tool |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7853564B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2026033616A1 (en) * | 2024-08-06 | 2026-02-12 | 三菱電機株式会社 | Numerical control device and numerical control method |
| JP7814645B1 (en) * | 2025-07-24 | 2026-02-16 | 三菱電機株式会社 | Numerical control device and numerical control method |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003108206A (en) | 2001-10-02 | 2003-04-11 | Mori Seiki Co Ltd | Correction device for NC machine tools |
| US20090107308A1 (en) | 2007-10-16 | 2009-04-30 | Woody Bethany A | Methods and systems for chip breaking in turning applications using cnc toolpaths |
| WO2016031897A1 (en) | 2014-08-29 | 2016-03-03 | シチズンホールディングス株式会社 | Machine tool and control apparatus for machine tool |
| CN108788182A (en) | 2018-06-04 | 2018-11-13 | 津上精密机床(浙江)有限公司 | It is a kind of to shake cutting process and walk heart lathe using the shake cutting process |
| JP2020112985A (en) | 2019-01-10 | 2020-07-27 | シチズン時計株式会社 | Machine tool control device and machine tool |
| JP6984790B1 (en) | 2020-10-21 | 2021-12-22 | 三菱電機株式会社 | Numerical control device and numerical control method |
-
2022
- 2022-06-27 JP JP2022102378A patent/JP7853564B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003108206A (en) | 2001-10-02 | 2003-04-11 | Mori Seiki Co Ltd | Correction device for NC machine tools |
| US20090107308A1 (en) | 2007-10-16 | 2009-04-30 | Woody Bethany A | Methods and systems for chip breaking in turning applications using cnc toolpaths |
| WO2016031897A1 (en) | 2014-08-29 | 2016-03-03 | シチズンホールディングス株式会社 | Machine tool and control apparatus for machine tool |
| CN108788182A (en) | 2018-06-04 | 2018-11-13 | 津上精密机床(浙江)有限公司 | It is a kind of to shake cutting process and walk heart lathe using the shake cutting process |
| JP2020112985A (en) | 2019-01-10 | 2020-07-27 | シチズン時計株式会社 | Machine tool control device and machine tool |
| JP6984790B1 (en) | 2020-10-21 | 2021-12-22 | 三菱電機株式会社 | Numerical control device and numerical control method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2024003322A (en) | 2024-01-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10589367B2 (en) | Machine tool and control device of the machine tool | |
| JP6416217B2 (en) | Machine tool control device and machine tool equipped with the control device | |
| JP6744815B2 (en) | Machine tool control device and machine tool | |
| JP7853564B2 (en) | machine tool | |
| JP7755126B2 (en) | Vibration cutting condition setting device for machine tools | |
| EP3045988B1 (en) | Methods and apparatuses for toolpath evaluation | |
| JP5452788B1 (en) | Numerical controller | |
| JP5240412B1 (en) | Numerical controller | |
| WO2020241524A1 (en) | Machine tool, and control device for machine tool | |
| JP2021003802A (en) | Numerical control device, control program, and control method | |
| WO2022264260A1 (en) | Information processing device, device for controlling machine tool, and computer program | |
| JP7036786B2 (en) | Numerical control device, program and control method | |
| JP7252040B2 (en) | Numerical controller | |
| JP6967357B2 (en) | Machine tool controls and machine tools | |
| JP6875810B2 (en) | Machine tools and their control devices | |
| JP2011150648A (en) | Machine tool control device | |
| WO2022185640A1 (en) | Program, cl data editing device, and machine tool | |
| JP7459160B2 (en) | Machine Tools | |
| JP7824325B2 (en) | Information processing device, machine tool control device, and computer program | |
| JP7695523B2 (en) | machine tools | |
| US12496673B2 (en) | Machine tool and method of deciding tool moving path | |
| JP2018158419A (en) | Method and apparatus for working scroll-shaped workpiece | |
| WO2023007602A1 (en) | Control device for machine tool | |
| JP2022131354A (en) | Vibration suppression method, vibration suppression device, and machine tool | |
| JP2001147708A (en) | Circular working method and nc data preparation device for executing working |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD07 | Notification of extinguishment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427 Effective date: 20231101 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20250604 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20251120 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20251125 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20260317 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20260330 |