JP2016163918A - 工作機械、及び被加工物の加工方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】工具を保持する主軸10と、主軸10を回転させる主軸モータ13と、送りモータ4により、ワーク9と工具12とを相対的に移動させる送り装置3と、主軸モータ13を制御する主軸モータ制御部17、並びに送りモータ4を制御する送りモータ制御部18を備える。主軸モータ制御部17は、主軸10の回転速度が、目標回転速度を基準とし、所定の振幅で周期的又は非周期的に連続して変動するように主軸モータ13を制御する。送りモータ制御部18は、主軸モータ13の制御に同期させて、少なくとも主軸モータ13の回転速度が極大値となる所定時間帯域、及び極小値となる所定時間帯域において、工具12とワーク9との相対的な移動速度が、主軸10の回転速度と該移動速度との比が一定とならない状態で連続的に変動するように、送りモータ4を制御する。
【選択図】図1
Description
工作機械を用い、工具を主軸に保持して、該主軸を目標回転速度で回転させるとともに、被加工物と前記工具とを切削送り方向の目標移動位置に、目標移動速度で相対的に移動させて該被加工物を加工する加工方法、即ち、回転工具を用いた、所謂ミーリング加工方法において、
前記主軸の回転速度を、前記目標回転速度を基準として、予め定められた振幅を有し、周期的又は非周期的に連続して変化する波形に沿って変動させるとともに、
前記主軸の回転速度の変動に同期させ、少なくとも前記主軸の回転速度が極大値となる時点を含む所定の時間帯域、及び極小値となる時点を含む所定の時間帯域において、前記工具と被加工物との相対的な移動速度を、前記主軸の回転速度と該移動速度との比が一定とならない状態で連続的に変動させるようにした被加工物の加工方法に係る。
前記主軸モータ制御部は、前記主軸の目標回転速度に係る指令を受信し、前記主軸の回転速度が、該目標回転速度を基準として予め定められた振幅で周期的又は非周期的に連続して変動するように、前記主軸モータを制御するように構成され、
前記送りモータ制御部は、工具と被加工物との相対的な目標移動位置及び目標移動速度に係る指令を受信して、受信した目標移動速度で前記工具と被加工物とが相対的に目標移動位置に移動するように、前記送りモータを制御するとともに、前記主軸モータ制御部による前記主軸モータの制御に同期させ、少なくとも前記主軸モータの回転速度が極大値となる時点を含む所定の時間帯域、及び極小値となる時点を含む所定の時間帯域において、前記工具と被加工物との相対的な移動速度が、前記主軸の回転速度と該移動速度との比が一定とならない状態で連続的に変動するように、前記送りモータを制御する構成される。
前記主軸の回転速度を、前記目標回転速度を基準として、予め定められた振幅を有し、周期的又は非周期的に連続して変化する波形に沿って変動させるとともに、
前記主軸の回転速度の変動に同期させ、少なくとも前記主軸の回転速度が極大値となる時点を含む所定の時間帯域、及び極小値となる時点を含む所定の時間帯域において、前記工具を前記主軸の軸線及び前記工具の切り込み方向の双方に直交する方向に連続的に移動させるようにした被加工物の加工方法に係る。
前記主軸モータ制御部は、前記主軸の目標回転速度に係る指令を受信し、前記主軸の回転速度が、該目標回転速度を基準として予め定められた振幅で周期的又は非周期的に連続して変動するように、前記主軸モータを制御するように構成され、
前記送りモータ制御部は、工具と被加工物との相対的な目標移動位置及び目標移動速度に係る指令を受信して、受信した目標移動速度で前記工具と被加工物とが相対的に目標移動位置に移動するように、前記送りモータを制御するように構成され、
前記シフト制御部は、前記主軸モータ制御部による前記主軸モータの制御に同期させて前記シフト機構を制御し、少なくとも前記主軸モータの回転速度が極大値となる時点を含む所定の時間帯域、及び極小値となる時点を含む所定の時間帯域において、前記工具を前記シフト方向に連続的に移動させるように構成される。
まず、第1の実施形態について説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る工作機械の概略構成を示した説明図である。図1に示すように、本例の工作機械1は、所謂、立形のマシニングセンタであり、ベッド2、このベッド2上に設けられるX軸送り装置3、このX軸送り装置3によってX軸方向に移動するテーブル8、テーブル8の上方に設けられる主軸10、並びに制御装置15などを備えている。
h(s)=h0(s)+y(s)・e−τs−y(s)
但し、τは主軸の回転周期である。
また、aは切削幅、Kfは比切削抵抗、Fn(s)は切削力の背分力成分であり、Mは動質量、Bは機械インピーダンス、Kは動剛性であり、上記シミュレーションでは、切削幅aを5[mm]、比切削抵抗Kfを300[MPa]、動質量Mを10Ns2/m、機械インピーダンスBを200Ns/m、動剛性Kを5×105N/mとした。
RVA=Wa/Sa=78.6/262=0.3
RVF=2π/(Sa・T)=2π/(262×0.171)=0.14
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。図6は、本発明の第2の実施形態に係る工作機械の概略構成を示した説明図である。
2 ベッド
3 X軸送り装置
4 X軸送りモータ
8 テーブル
9 ワーク
10 主軸
12 工具
13 主軸モータ
15 制御装置
17 主軸モータ制御部
18 送りモータ制御部
20 工作機械
21 ベッド
23 主軸
24 ワーク
25 Z軸送り装置
26 Z軸送りモータ
34 シフト機構
35 工具
Claims (8)
- 工作機械を用い、工具を主軸に保持して、該主軸を目標回転速度で回転させるとともに、被加工物と前記工具とを切削送り方向の目標移動位置に、目標移動速度で相対的に移動させて該被加工物を加工する加工方法において、
前記主軸の回転速度を、前記目標回転速度を基準として、予め定められた振幅を有し、周期的又は非周期的に連続して変化する波形に沿って変動させるとともに、
前記主軸の回転速度の変動に同期させ、少なくとも前記主軸の回転速度が極大値となる時点を含む所定の時間帯域、及び極小値となる時点を含む所定の時間帯域において、前記工具と被加工物との相対的な移動速度を、前記主軸の回転速度と該移動速度との比が一定とならない状態で連続的に変動させるようにしたことを特徴とする被加工物の加工方法。 - 前記主軸の回転速度の変動波形を三角波形状とするとともに、前記各所定時間帯域における前記工具と被加工物との相対的な移動速度の変動を三角波形状に沿った変動としたことを特徴とする請求項1記載の被加工物の加工方法。
- 前記主軸の回転速度の変動波形を正弦波形状とするとともに、前記各所定時間帯域における前記工具と被加工物との相対的な移動速度の変動を正弦波形状に沿った変動としたことを特徴とする請求項1記載の被加工物の加工方法。
- 工作機械を用い、被加工物を主軸に保持して、該主軸を目標回転速度で回転させるとともに、工具と前記被加工物とを切削送り方向の目標移動位置に、目標移動速度で相対的に移動させて該被加工物を加工する加工方法において、
前記主軸の回転速度を、前記目標回転速度を基準として、予め定められた振幅を有し、周期的又は非周期的に連続して変化する波形に沿って変動させるとともに、
前記主軸の回転速度の変動に同期させ、少なくとも前記主軸の回転速度が極大値となる時点を含む所定の時間帯域、及び極小値となる時点を含む所定の時間帯域において、前記工具を前記主軸の軸線及び前記工具の切り込み方向の双方に直交する方向に連続的に移動させるようにしたことを特徴とする被加工物の加工方法。 - 工具を保持する主軸と、該主軸を回転させる主軸モータと、送りモータを有し、被加工物と前記工具とを切削送り方向に相対的に移動させる送り装置と、前記主軸モータを制御する主軸モータ制御部、並びに前記送りモータを制御する送りモータ制御部を具備する制御装置とを備えた工作機械であって、
前記主軸モータ制御部は、前記主軸の目標回転速度に係る指令を受信し、前記主軸の回転速度が、該目標回転速度を基準として予め定められた振幅で周期的又は非周期的に連続して変動するように、前記主軸モータを制御するように構成され、
前記送りモータ制御部は、工具と被加工物との相対的な目標移動位置及び目標移動速度に係る指令を受信して、受信した目標移動速度で前記工具と被加工物とが相対的に目標移動位置に移動するように、前記送りモータを制御するとともに、前記主軸モータ制御部による前記主軸モータの制御に同期させ、少なくとも前記主軸モータの回転速度が極大値となる時点を含む所定の時間帯域、及び極小値となる時点を含む所定の時間帯域において、前記工具と被加工物との相対的な移動速度が、前記主軸の回転速度と該移動速度との比が一定とならない状態で連続的に変動するように、前記送りモータを制御するように構成されていることを特徴とする工作機械。 - 前記主軸モータ制御部は、前記主軸の回転速度が三角波形状に沿って変動するように、前記主軸モータを制御するように構成され、
前記送りモータ制御部は、前記各所定時間帯域における前記工具と被加工物との相対的な移動速度の変動が三角波形状に沿った変動となるように、前記送りモータを制御するように構成されていることを特徴とする請求項5記載の工作機械。 - 前記主軸モータ制御部は、前記主軸の回転速度が正弦波形状に沿って変動するように、前記主軸モータを制御するように構成され、
前記送りモータ制御部は、前記各所定時間帯域における前記工具と被加工物との相対的な移動速度の変動が正弦波形状に沿った変動となるように、前記送りモータを制御するように構成されていることを特徴とする請求項5記載の工作機械。 - 被加工物を保持する主軸と、該主軸を回転させる主軸モータと、送りモータを有し、工具と前記被加工物とを切削送り方向に相対的に移動させる送り装置と、前記工具を前記主軸の軸線及び前記工具の切り込み方向の双方に直交するシフト方向に移動させるシフト機構と、前記主軸モータを制御する主軸モータ制御部、前記送りモータを制御する送りモータ制御部、並びに前記シフト機構を制御するシフト制御部を具備する制御装置とを備えた工作機械であって、
前記主軸モータ制御部は、前記主軸の目標回転速度に係る指令を受信し、前記主軸の回転速度が、該目標回転速度を基準として予め定められた振幅で周期的又は非周期的に連続して変動するように、前記主軸モータを制御するように構成され、
前記送りモータ制御部は、工具と被加工物との相対的な目標移動位置及び目標移動速度に係る指令を受信して、受信した目標移動速度で前記工具と被加工物とが相対的に目標移動位置に移動するように、前記送りモータを制御するように構成され、
前記シフト制御部は、前記主軸モータ制御部による前記主軸モータの制御に同期させて前記シフト機構を制御し、少なくとも前記主軸モータの回転速度が極大値となる時点を含む所定の時間帯域、及び極小値となる時点を含む所定の時間帯域において、前記工具を前記シフト方向に連続的に移動させるように構成されていることを特徴とする工作機械。
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