JP2021194721A - Control device of machine tool and machine tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、工作機械の制御装置および工作機械に関する。 The present invention relates to a machine tool control device and a machine tool.
従来、ワークを保持するワーク保持手段と、ワークを切削加工する切削工具を保持する刃物台と、ワーク保持手段と刃物台との相対移動によってワークに対して切削工具を所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、切削工具が加工送り方向に沿って往復移動しながら加工送り方向に送られるように、ワーク保持手段と刃物台とを相対的に振動させる振動手段と、ワークと切削工具を相対的に回転させる回転手段と、を備え、ワークと切削工具との相対的な回転動作と、ワークに対する切削工具の加工送り方向への振動を伴う送り動作とによって、切削工具にワークの振動切削加工を実行させる工作機械が知られている(例えば、特許文献1)。 Conventionally, the work holding means for holding the work, the tool post for holding the cutting tool for cutting the work, and the relative movement between the work holding means and the tool post feed the cutting tool to the work in a predetermined machining feed direction. The feeding means to be operated, the vibrating means to vibrate the work holding means and the tool post relatively so that the cutting tool is fed in the machining feed direction while reciprocating along the machining feed direction, and the workpiece and the cutting tool. It is equipped with a rotating means to rotate relatively, and by the relative rotation operation between the work and the cutting tool and the feed operation accompanied by the vibration of the cutting tool in the machining feed direction with respect to the work, the cutting tool vibrates and cuts the work. A machine tool for performing machining is known (for example, Patent Document 1).
ワーク保持手段や刃物台を工作機械のベッド上に設置し、所定の加工条件に設定して振動切削加工を行うと、条件によっては工作機械(ベッド全体)に加工精度を低下させる切削時の機械振動が生じる場合がある。このため、工作機械の切削時の機械振動を低減しつつ、振動切削加工を行うための工夫が望まれる。 If a work holding means or a tool post is installed on the bed of a machine tool and vibration cutting is performed by setting predetermined machining conditions, the machining accuracy of the machine tool (entire bed) may be reduced depending on the conditions. Vibration may occur. Therefore, it is desired to devise a method for performing vibration cutting while reducing machine vibration during cutting of a machine tool.
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、工作機械の切削時の機械振動を低減しつつ、振動切削加工を行うことができる工作機械の制御装置および工作機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a machine tool control device and a machine tool capable of performing vibration cutting while reducing machine vibration during cutting of a machine tool. With the goal.
本発明は、第1に、ワークを保持するワーク保持手段と、前記ワークを切削加工する切削工具を保持する刃物台と、前記ワーク保持手段と前記刃物台との相対移動によって前記ワークに対して前記切削工具を所定の加工送り方向に送り動作させる送り手段と、前記切削工具が前記加工送り方向に沿って往復移動しながら所定の送り量で前記加工送り方向に送られるように、前記ワーク保持手段と前記刃物台とを相対的に振動させる振動手段と、前記ワークと前記切削工具を相対的に回転させる回転手段と、を備えた工作機械に設けられ、前記ワークと前記切削工具との相対的な回転動作と、前記ワークに対する前記切削工具の前記加工送り方向への前記振動を伴う送り動作とによって、前記切削工具に前記ワークの振動切削加工を実行させる工作機械の制御装置であって、前記振動手段による前記振動の振幅量を、送り量に対する振幅量の比率および前記送り量から求めて設定する振幅設定手段と、前記振動切削加工を実行する際に前記送り量に応じて前記送り量に対する振幅量の比率を補正する振幅送り比率補正手段、あるいは前記振動切削加工を実行する際に前記送り量に対する振幅量の比率に応じて前記送り量を補正する送り量補正手段と、を有することを特徴とする。 In the present invention, first, the work holding means for holding the work, the tool post for holding the cutting tool for cutting the work, and the work holding means and the tool table are relatively moved with respect to the work. A feeding means for feeding the cutting tool in a predetermined machining feed direction, and holding the work so that the cutting tool is fed in the machining feed direction with a predetermined feed amount while reciprocating along the machining feed direction. A machine tool provided with a vibrating means for relatively vibrating the means and the tool post and a rotating means for relatively rotating the work and the cutting tool is provided, and the work and the cutting tool are relative to each other. A control device for a machine tool that causes the cutting tool to perform vibration cutting of the work by a rotational operation and a feed operation with the vibration of the cutting tool in the machining feed direction with respect to the work. The amplitude setting means that sets the amplitude amount of the vibration by the vibration means by obtaining it from the ratio of the amplitude amount to the feed amount and the feed amount, and the feed amount according to the feed amount when the vibration cutting process is executed. It has an amplitude feed ratio correction means for correcting the ratio of the amplitude amount to the feed amount, or a feed amount correction means for correcting the feed amount according to the ratio of the amplitude amount to the feed amount when the vibration cutting process is executed. It is characterized by.
第2に、前記工作機械の振動を検出する振動センサを備え、前記振幅送り比率補正手段が、前記振動センサの検出値に基づいて前記送り量に対する振幅量の比率を補正する、あるいは前記送り量補正手段が、前記振動センサの検出値に基づいて前記送り量を補正することを特徴とする。
第3に、上記の工作機械の制御装置を備えた工作機械であることを特徴とする。
Secondly, the vibration sensor for detecting the vibration of the machine tool is provided, and the amplitude feed ratio correction means corrects the ratio of the amplitude amount to the feed amount based on the detection value of the vibration sensor, or the feed amount. The correction means is characterized in that the feed amount is corrected based on the detection value of the vibration sensor.
Thirdly, it is a machine tool provided with the above-mentioned machine tool control device.
本発明は以下の効果を得ることができる。
工作機械の切削時の機械振動を低減するように加工条件の補正を行うことにより、加工精度の安定化や振動切削加工の加工時間を短くすることが可能になる。
The present invention can obtain the following effects.
By correcting the machining conditions so as to reduce the machine vibration during cutting of the machine tool, it is possible to stabilize the machining accuracy and shorten the machining time for vibration cutting.
以下、図面を参照しながら本発明の工作機械の制御装置および工作機械について説明する。図1に示すように、工作機械100は、主軸110と、ワークWを加工するバイト等の切削工具130と、制御装置180とを備えている。
主軸110の先端にはチャック120が設けられており、ワークWはチャック120を介して主軸110に保持されている。主軸110は、主軸台110Aに回転自在に支持され、例えば主軸台110Aと主軸110との間に設けられた主軸モータ(例えばビルトインモータ)の動力によって回転する。主軸台110AはZ軸方向送り機構160に設置されている。
Hereinafter, the control device and the machine tool of the machine tool of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the
A
Z軸方向送り機構160は、ベッドと一体のベース161と、Z軸方向送りテーブル163をスライド自在に支持するZ軸方向ガイドレール162とを備えている。Z軸方向送りテーブル163が、リニアサーボモータ165の駆動によって、ワークWの回転軸線方向に一致する図示のZ軸方向に沿って移動すると、主軸台110AがZ軸方向に移動する。リニアサーボモータ165は可動子165aおよび固定子165bを有し、可動子165aはZ軸方向送りテーブル163に設けられ、固定子165bはベース161に設けられている。
The Z-axis
切削工具130は刃物台130Aに装着され、刃物台130Aは、X軸方向送り機構150に設置される。
X軸方向送り機構150は、ベッドと一体のベース151と、X軸方向送りテーブル153をスライド自在に支持するX軸方向ガイドレール152とを備えている。X軸方向送りテーブル153が、リニアサーボモータ155の駆動によって図示のZ軸方向に対して直交するX軸方向に沿って移動すると、刃物台130AがX軸方向に移動する。リニアサーボモータ155は可動子155aおよび固定子155bを有し、可動子155aはX軸方向送りテーブル153に設けられ、固定子155bはベース151に設けられている。
The
The X-axis
Y軸方向送り機構を工作機械100に設けてもよい。Y軸方向は図示のZ軸方向およびX軸方向に直交する方向である。Y軸方向送り機構は、Z軸方向送り機構160やX軸方向送り機構150と同様の構造とすることができる。従来公知のようにX軸方向送り機構150とY軸方向送り機構の組み合わせにより、切削工具130をX軸方向に加えてY軸方向にも移動させることができる。
The Y-axis direction feed mechanism may be provided in the
Z軸方向送り機構160、X軸方向送り機構150、Y軸方向送り機構は、リニアサーボモータを用いた例を挙げて説明したが、公知のボールネジとサーボモータを用いた構造としてもよい。
主軸110の回転、および、Z軸方向送り機構160等の移動は、制御装置180で制御される。
The Z-axis
The rotation of the
図2に示すように、制御装置180は、制御部181、入力部182、記憶部183を有し、これらはバスを介して接続される。
制御部181は、CPU等からなり、記憶部183の例えばROMに格納されている各種のプログラムやデータをRAMにロードし、このプログラムを実行する。これにより、プログラムに基づいて工作機械100の動作を制御できる。
As shown in FIG. 2, the
The
制御部181は、主軸110の回転やZ軸方向送り機構160等の送りを制御可能であり、各モータの作動を制御するモータ制御部190を有する。
図1では、制御装置180は、例えば、主軸モータを駆動して主軸110に保持されたワークWを切削工具130に対して回転させ、例えば、Z軸方向送り機構160を駆動してワークWを切削工具130に対してZ軸方向に移動させて、切削工具130でワークWを振動切削加工している。このため、主軸モータが本発明の回転手段に、主軸110が本発明のワーク保持手段に、Z軸方向送り機構が本発明の送り手段や振動手段にそれぞれ相当する。
The
In FIG. 1, the
制御装置180は、図3に示すように、切削工具130をワークWに対し、例えば図1に示したZ軸の負方向(図1に示す右向きの矢印とは反対方向)に向けて所定の前進量で移動(往動)させた後、Z軸の正方向(図1に示す右向きの矢印方向)に向けて所定の後退量で移動(復動)させるようにZ軸方向送り機構160を駆動する。制御部181は、Z軸方向送り機構160の駆動による主軸台110Aの移動によって切削工具130を往復移動で振動させながら、切削工具130を前進量と後退量との差(進行量)だけワークWに対してZ軸方向に送ることができる。切削工具130によってワークWの外周を切削すると、主軸110の位相に応じて、ワークWの周面は波状に加工される。
As shown in FIG. 3, the
ワークWの1回転分となる、主軸位相0°から360°まで変化する間の2回転分の半分が切削工具130の送り量Fになる。ワークWの1回転における切削工具130の往復移動の回数を振動回数Dとした場合、図4は、振動回数Dが1.5(回/r)の例を示す。主軸110(ワークW)のn回転目における切削工具130の移動経路(n回転目の刃先経路:図4に実線で示す)において、波形状の谷を通過する仮想線(1点鎖線の直線)が送り量を示す送りの直線となり、この送りの直線における主軸位相360°の位置がワークWの1回転あたりの送り量Fに相当する。
Half of the two rotations during the change from 0 ° to 360 ° of the spindle phase, which is one rotation of the work W, is the feed amount F of the
つまり、切削工具130は、振動が1回完了する度に上記送りの直線上に到達し、この送りの直線上で復動から往動に切り替わっており、この例の切削工具130は、ワークWの1回転で1.5回、言い換えると、ワークWの2回転で3回振動するように、ワークWに対して送られている。
振動回数Dは、この1.5(回/r)のように整数ではないため、n回転目の刃先経路(図4に実線で示す)とn+1回転目の刃先経路(図4に破線で示す)とが、主軸位相方向(図4のグラフの横軸方向)でずれ、n+1回転目の刃先経路とn回転目の刃先経路とは重複が発生する。
That is, the
Since the vibration frequency D is not an integer like this 1.5 (times / r), the nth rotation cutting edge path (shown by a solid line in FIG. 4) and the n + 1th rotation cutting edge path (shown by a broken line in FIG. 4). ) And the main axis phase direction (horizontal axis direction in the graph of FIG. 4), and the cutting edge path of the n + 1th rotation and the cutting edge path of the nth rotation occur to overlap.
n+1回転目の刃先経路がn回転目の刃先経路に含まれる刃先経路の重複範囲は、既にn回転目に切削済みであるため、切削工具130とワークWがZ軸方向で接触せず、切削工具130がワークWを実質上切削しない空振り期間になり、ワークWに生じた切屑が分断されて切粉になる。これにより、切屑を分断しながらワークWを円滑に加工することができる。
Since the overlapping range of the cutting edge path in which the cutting edge path of the n + 1st rotation is included in the cutting edge path of the nth rotation has already been cut at the nth rotation, the
図4の例のように、n回転目の刃先経路とn+1回転目の刃先経路が180°反転し、n+1回転目の刃先経路とn+2回転目の刃先経路(図4に1点鎖線で示す)も180°反転していると、切屑が最も分断し易くなる。
切屑を分断するための空振り期間を得るためには、例えば、n回転目の刃先経路とn+1回転目の刃先経路が一致(同位相)しなければよく、n回転目の刃先経路とn+1回転目の刃先経路が主軸位相方向でずれていればよい。
As shown in the example of FIG. 4, the cutting edge path of the nth rotation and the cutting edge path of the n + 1th rotation are inverted by 180 °, and the cutting edge path of the n + 1th rotation and the cutting edge path of the n + 2nd rotation (shown by the alternate long and short dash line in FIG. 4). If it is inverted by 180 °, the chips are most easily separated.
In order to obtain the idle swing period for dividing the chips, for example, the cutting edge path of the nth rotation and the cutting edge path of the n + 1th rotation need not match (in phase), and the cutting edge path of the nth rotation and the n + 1th rotation. It suffices if the cutting edge path of is deviated in the main axis phase direction.
ただし、振動波形の振幅の大きさ(振幅量)を一定に維持したまま送り量Fを増やした場合、n+1回転目の刃先経路がn回転目の刃先経路に含まれる刃先経路の重複範囲は減少する。そして、n+1回転目の刃先経路がn回転目の刃先経路に到達しない場合には、空振り期間が生じなくなる。
つまり、n+1回転目の刃先経路がn回転目の刃先経路に含まれる刃先経路の重複範囲は、振動の振幅量Aと送り量Fに応じて変化するため、制御部181は、空振り期間ができるだけ得られるように、送り量Fに比例して振幅量Aを設定するように構成されている。具体的には、振幅量Aは、振幅送り比率(本発明の「送り量に対する振幅量の比率」に相当する)Qを送り量Fに乗じて設定される(A=Q*F)。
However, when the feed amount F is increased while maintaining the magnitude (amplitude amount) of the amplitude of the vibration waveform constant, the overlapping range of the cutting edge paths in which the cutting edge path of the n + 1th rotation is included in the cutting edge path of the nth rotation is reduced. do. Then, when the cutting edge path of the n + 1th rotation does not reach the cutting edge path of the nth rotation, the missed swing period does not occur.
That is, since the overlapping range of the cutting edge path in which the cutting edge path of the n + 1st rotation is included in the cutting edge path of the nth rotation changes according to the vibration amplitude amount A and the feed amount F, the
振動切削加工の刃先経路を作成するに際しては、加工プログラムあるいは入力部182での指定等により、主軸回転数S、振動回数D、送り量Fや振幅送り比率Qなどの加工条件のパラメータを決定する。振幅送り比率Qや振動回数Dについては、例えば加工プログラムあるいは入力部182で、Qに続く値(引数Q)やDに続く値(引数D)として指定することができる。
When creating the cutting edge path for vibration cutting, the parameters of the machining conditions such as spindle speed S, vibration frequency D, feed amount F and amplitude feed ratio Q are determined by the machining program or the specification in the
制御部181は、振幅設定部(本発明の振幅設定手段に相当する)191、振幅送り比率補正部(本発明の振幅送り比率補正手段に相当する)192を有する。振幅設定部191は、刃先経路を作成する際におけるZ軸方向送り機構160によるZ軸方向への振動の振幅量Aを、振幅送り比率Qおよび送り量Fの積(Q*F)から求めて設定するように構成されている。また、振幅送り比率補正部192は、振動切削加工を実行するにあたり、指定された送り量Fに応じて振幅送り比率Qを自動的に補正するように構成されている。
なお、制御部181は、送り量補正部(本発明の送り量補正手段に相当する)193を有してもよい。例えば、切屑を容易に分断するために振幅送り比率Qを先に決めた場合、送り量補正部193は、振動切削加工を実行するにあたり、指定された振幅送り比率Qに応じて送り量Fを自動的に補正するように構成されている。
The
The
ワークWに対する切削工具130の往復移動は、所定の指令周期Tに基づく振動周波数fで実行される。
The reciprocating movement of the
指令周期Tが例えば基準周期4(msec)の4倍の16(msec)である場合、モータ制御部190は、切削工具130がワークWに対して16(msec)毎に往復移動を実行するように、Z軸方向送り機構160に駆動信号を出力する。この場合、切削工具130は振動周波数f=1/T=1÷(0.004×4)=62.5(Hz)で往復移動を行える。
When the command cycle T is, for example, 16 (msec), which is four times the reference cycle 4 (msec), the
なお、振動回数Dが上記のような1.5(回/r)の場合、振動周波数fを55.6(Hz)に選択すると、主軸回転数Sは2222(r/min)に、振動周波数fを62.5(Hz)に選択すると、主軸回転数Sは2500(r/min)に、振動周波数fを71.4(Hz)に選択すると、主軸回転数Sは2857(r/min)になる。工作機械100では、振動周波数fが大きくなるに連れて工作機械100の切削時の機械振動となるベッド全体の揺れが大きくなる。
When the vibration frequency D is 1.5 (times / r) as described above, when the vibration frequency f is selected to 55.6 (Hz), the spindle rotation speed S becomes 2222 (r / min) and the vibration frequency. When f is selected to 62.5 (Hz), the spindle rotation speed S is 2500 (r / min), and when the vibration frequency f is selected to 71.4 (Hz), the spindle rotation speed S is 2857 (r / min). become. In the
作業者が例えば入力部182で、主軸回転数S(例えば2500(r/min))を入力すると(図5AのステップS10)、制御部181が、ワークWの振動切削加工で使用可能な主軸回転数の最大値Smax以下であるか否かを判定する(ステップS11)。入力した主軸回転数Sが主軸回転数の最大値Smax以下である場合(ステップS11のYES)、振動回数D、振幅送り比率Q、送り量Fなど加工条件の別のパラメータを指定する。
When the operator inputs, for example, the spindle speed S (for example, 2500 (r / min)) in the input unit 182 (step S10 in FIG. 5A), the
まず、作業者が振動回数D(例えば1.5(回/r))を入力する(ステップS12)。振動周波数f=S*D/60であるので、主軸回転数S、振動回数Dを指定すると、振動周波数f(62.5(Hz))が決定する。
次に、作業者が、振幅送り比率Q(例えば1.3(−:無次元))を入力し(ステップS13)、続いて、送り量F(例えば0.06(mm))を入力すると(ステップS14)、振幅設定部191が振幅量Aを求めるので振幅量A(0.08(mm))が決定する。
First, the operator inputs the vibration frequency D (for example, 1.5 (times / r)) (step S12). Since the vibration frequency f = S * D / 60, when the spindle rotation speed S and the vibration frequency D are specified, the vibration frequency f (62.5 (Hz)) is determined.
Next, when the operator inputs the amplitude feed ratio Q (for example, 1.3 (-: dimensionless)) (step S13) and then the feed amount F (for example, 0.06 (mm)) (. In step S14), the
なお、工作機械100において、ワーク長L(mm)、加工時間T(sec)とすると、加工時間T=L*60/(F*S)で求められる。つまり、加工時間Tは、ワーク長Lに比例し、送り量Fや主軸回転数Sに反比例する。
In the
次いで、制御部181は、例えば、組み合わせテーブルの振幅量を参照して、決定した振幅量Aが許容範囲内であるか否かを判定する(ステップS15)。組み合わせテーブルは、振幅量Aと機械振動との対応関係を示したものであり、記憶部183に予め記憶されている。詳しくは、図5Bに示すように、例えば、主軸回転数Sが2500(r/min)、振動回数Dが1.5(回/r)の場合に、機械振動を抑制できる振幅量Aについて、振幅送り比率Qや送り量Fと組み合わせて示されている。
Next, the
より具体的には、機械振動は切削速度に比例し、この切削速度は振幅量Aに比例する。上記のように振幅送り比率Qを1.3、送り量Fを0.06に指定して振幅量Aが0.08となった場合、組み合わせテーブルでは、機械振動を抑制可能とされている(図5BにOKで示す)。つまり、振幅量Aが許容範囲内であるので(図5AのステップS15のYES)、加工条件のパラメータ(S,D,F,Q)が決定する(ステップS16)。これにより、制御装置180がワークWの加工を開始させると、モータ制御部190は、主軸回転数SでワークWを回転させるとともに、Z軸方向送り機構160に動作指令を出力して、切削工具130をワークWに対して往復移動させる。
More specifically, the mechanical vibration is proportional to the cutting speed, and this cutting speed is proportional to the amplitude amount A. When the amplitude feed ratio Q is set to 1.3 and the feed amount F is set to 0.06 and the amplitude feed A is 0.08 as described above, the combination table states that mechanical vibration can be suppressed ( (OK in FIG. 5B). That is, since the amplitude amount A is within the allowable range (YES in step S15 in FIG. 5A), the parameters (S, D, F, Q) of the machining conditions are determined (step S16). As a result, when the
一方、上記ステップS13において、作業者が振幅送り比率Q(例えば2.0(−))を入力し、ステップS14において送り量F(例えば0.06(mm))を入力すると、振幅量A(0.12(mm))が決定する。この振幅送り比率Qを2.0、送り量Fを0.06に指定して振幅量Aが0.12となった場合、組み合わせテーブルでは、機械振動を抑制不可とされている(図5BにNGで示す)。 On the other hand, when the operator inputs the amplitude feed ratio Q (for example, 2.0 (−)) in step S13 and the feed amount F (for example, 0.06 (mm)) is input in step S14, the amplitude amount A (for example) 0.12 (mm)) is determined. When the amplitude feed ratio Q is set to 2.0 and the feed amount F is set to 0.06 and the amplitude feed A is 0.12, the combination table states that mechanical vibration cannot be suppressed (see FIG. 5B). (Indicated by NG).
そこで、制御部181は、振幅量Aが許容範囲内ではないと判定する(図5AのステップS15のNO)。この場合にはステップS17に進み、振幅送り比率補正部192が、指定された送り量Fに応じて振幅送り比率Qを補正してからステップS15に戻る。なお、送り量補正部193が、指定された振幅送り比率Qに応じて送り量Fを補正してからステップS15に戻ってもよい。あるいは、振幅送り比率補正部192が振幅送り比率Qを補正するとともに、送り量補正部193が送り量Fを補正してからステップS15に戻ることも可能である。そして、振幅量Aが許容範囲内である場合には(ステップS15のYES)、加工条件のパラメータが決定する(ステップS16)。
Therefore, the
より詳しくは、作業者が、振幅送り比率Qを2.0、振動回数Dを1.5、そして加工時間Tを例えば短くするために、送り量Fを0.06のような大きな値を指定した場合には、振幅送り比率補正部192が、振幅送り比率Qを、作業者指定の2.0を例えば1.3のような小さな値に補正する。図6AにQ=2.0の刃先経路とQ=1.3の刃先経路を上下に並べて示す。このように、2回転目の刃先経路(図6Aに破線で示す)が1回転目の刃先経路(図6Aに実線で示す)に含まれる刃先経路の重複範囲は、振幅送り比率Qを1.3にしたときの方が2.0にしたときの刃先経路の重複範囲よりも狭くなる。しかし、振幅送り比率補正部192が振幅送り比率Qを1.3に補正することにより、振幅量Aが0.08のような小さな値になるため、ベッド全体の揺れを抑えることができる。また、送り量Fは0.06のような大きな値に設定されているので、加工時間Tを短くできる。
More specifically, the operator specifies a large value such as an amplitude feed ratio Q of 2.0, a vibration frequency D of 1.5, and a feed amount F of 0.06 in order to shorten the machining time T, for example. If so, the amplitude feed
あるいは、作業者が、振幅送り比率Qを2.0、振動回数Dを1.5、そして送り量Fを0.06のような大きな値を指定した場合に、振幅送り比率補正部192は振幅送り比率Qを0.5に小さくしてもよい。このときには、振幅量Aが0.03とさらに小さくなるので、ベッド全体の揺れを抑えることができる。また、送り量Fは0.06のような大きな値を設定されているため、加工時間Tを短くできる。
Alternatively, when the operator specifies a large value such as an amplitude feed ratio Q of 2.0, a vibration frequency D of 1.5, and a feed amount F of 0.06, the amplitude feed
ここで、振幅送り比率Qを0.5のように小さくした場合には、図6Bに示すように、2回転目の刃先経路(図6Bに破線で示す)が、例えば主軸位相120°の位置で1回転目の刃先経路(図6Bに実線で示す)に含まれていないので、空振り期間が生じていない。しかし、この主軸位相120°の位置では、1回転目の刃先経路(波形状の山)と2回転目の刃先経路(波形状の谷)との間隔(Z軸方向でみた経路間の幅)が小さくなっているので、切屑を分断しながらワークWを加工することができる。 Here, when the amplitude feed ratio Q is reduced to 0.5, as shown in FIG. 6B, the cutting edge path of the second rotation (shown by the broken line in FIG. 6B) is, for example, the position of the spindle phase of 120 °. Since it is not included in the cutting edge path of the first rotation (shown by the solid line in FIG. 6B), the missed swing period does not occur. However, at this position of the spindle phase of 120 °, the distance between the cutting edge path (wave-shaped peak) of the first rotation and the cutting edge path (wave-shaped valley) of the second rotation (width between the paths in the Z-axis direction). Since the size is small, the work W can be processed while dividing the chips.
このように、作業者が、加工時間Tを短くするために送り量Fを例えば大きな値を指定した場合にも、工作機械100では、振幅送り比率Qを例えば小さくする補正を行ってから振動切削加工を開始するので、ベッド全体の揺れを許容範囲内に収めつつ、加工時間Tを短くすることが可能になる。また、この揺れに伴う工作機械周辺への振動も抑えることができる。
In this way, even when the operator specifies, for example, a large value for the feed amount F in order to shorten the machining time T, the
上記実施例では、組み合わせテーブルの振幅量を参照して、この振幅量Aが許容範囲内(例えば、振幅量Aの閾値を0.08に設定)であるか否かを判定する例を挙げて説明した。しかし、本発明は、この例に限定されない。
例えば、図7は別の実施例による動作フローチャートであり、ステップS15の内容を除いて図5で説明した動作フローチャートと同じである。そこで、図5の例と異なる点を中心に説明すると、図7の例では、例えば加速度センサを用いて、ベッド全体の揺れを予め測定している。
In the above embodiment, an example of determining whether or not the amplitude amount A is within the allowable range (for example, the threshold value of the amplitude amount A is set to 0.08) is given with reference to the amplitude amount of the combination table. explained. However, the present invention is not limited to this example.
For example, FIG. 7 is an operation flowchart according to another embodiment, and is the same as the operation flowchart described with reference to FIG. 5 except for the content of step S15. Therefore, to explain mainly the points different from the example of FIG. 5, in the example of FIG. 7, for example, an acceleration sensor is used to measure the shaking of the entire bed in advance.
詳しくは、作業者が主軸回転数S、振動回数D、振幅送り比率Q、送り量Fを入力すると(図7のステップS10〜S14)、制御部181が、組み合わせテーブル(図示省略)の機械振動を参照して、機械振動が許容範囲内であるか否かを判定する(ステップS15)。この組み合わせテーブルも、振幅量Aと機械振動との対応関係を示したものであり、記憶部183に予め記憶されている。
Specifically, when the operator inputs the spindle speed S, the vibration frequency D, the amplitude feed ratio Q, and the feed amount F (steps S10 to S14 in FIG. 7), the
そして、制御部181が、機械振動が許容範囲内であると判定した場合(ステップS15のYES)、加工条件のパラメータが決定する(ステップS16)。これに対し、制御部181が、機械振動が許容範囲内ではないと判定した場合(ステップS15のNO)、振幅送り比率補正部192が、指定された送り量Fに応じて振幅送り比率Qを補正する(ステップS17)。なお、送り量補正部193が、指定された振幅送り比率Qに応じて送り量Fを補正してもよい。あるいは、振幅送り比率補正部192が振幅送り比率Qを補正するとともに、送り量補正部193が送り量Fを補正することも可能である。
Then, when the
なお、ベッド全体で生ずる振動は、加速度センサの他、ベッドに設置した振動センサで測定する等、公知の構成を用いることができる。また、ベッド全体の揺れの他、この揺れに伴う工作機械100の騒音を測定してもよい。
It should be noted that the vibration generated in the entire bed can be measured by a vibration sensor installed on the bed in addition to the acceleration sensor, or a known configuration can be used. Further, in addition to the shaking of the entire bed, the noise of the
100 ・・・ 工作機械
110 ・・・ 主軸(ワーク保持手段)
110A・・・ 主軸台
120 ・・・ チャック
130 ・・・ 切削工具
130A・・・ 刃物台
150 ・・・ X軸方向送り機構
151 ・・・ ベース
152 ・・・ X軸方向ガイドレール
153 ・・・ X軸方向送りテーブル
155 ・・・ リニアサーボモータ
155a・・・ 可動子
155b・・・ 固定子
160 ・・・ Z軸方向送り機構(送り手段、振動手段)
161 ・・・ ベース
162 ・・・ Z軸方向ガイドレール
163 ・・・ Z軸方向送りテーブル
165 ・・・ リニアサーボモータ
165a・・・ 可動子
165b・・・ 固定子
180 ・・・ 制御装置
181 ・・・ 制御部
182 ・・・ 入力部
183 ・・・ 記憶部
190 ・・・ モータ制御部
191 ・・・ 振幅設定部(振幅設定手段)
192 ・・・ 振幅送り比率補正部(振幅送り比率補正手段)
193 ・・・ 送り量補正部(送り量補正手段)
A ・・・ 振幅量
D ・・・ 振動回数(主軸回転度毎)
F ・・・ 送り量(主軸回転毎)
Q ・・・ 振幅送り比率(送り量に対する振幅量の比率)
S ・・・ 主軸回転数
W ・・・ ワーク
100 ・ ・ ・
110A ・ ・ ・
161 ・ ・ ・
192 ... Amplitude feed ratio correction unit (amplitude feed ratio correction means)
193 ... Feed amount correction unit (feed amount correction means)
A ・ ・ ・ Amplitude D ・ ・ ・ Number of vibrations (for each spindle rotation degree)
F ・ ・ ・ Feed amount (for each spindle rotation)
Q ・ ・ ・ Amplitude feed ratio (ratio of amplitude amount to feed amount)
S ・ ・ ・ Spindle rotation speed W ・ ・ ・ Work
Claims (3)
前記ワークと前記切削工具との相対的な回転動作と、前記ワークに対する前記切削工具の前記加工送り方向への前記振動を伴う送り動作とによって、前記切削工具に前記ワークの振動切削加工を実行させる工作機械の制御装置であって、
前記振動手段による前記振動の振幅量を、送り量に対する振幅量の比率および前記送り量から求めて設定する振幅設定手段と、
前記振動切削加工を実行する際に前記送り量に応じて前記送り量に対する振幅量の比率を補正する振幅送り比率補正手段、あるいは前記振動切削加工を実行する際に前記送り量に対する振幅量の比率に応じて前記送り量を補正する送り量補正手段と、を有する、工作機械の制御装置。 A work holding means for holding a work, a tool post for holding a cutting tool for cutting the work, and a predetermined machining feed of the cutting tool to the work by relative movement between the work holding means and the tool post. The work holding means and the tool post are relative to each other so that the feeding means for feeding in the direction and the cutting tool are fed in the machining feed direction with a predetermined feed amount while reciprocating along the machining feed direction. A machine tool provided with a vibrating means for vibrating the work and a rotating means for relatively rotating the work and the cutting tool.
The relative rotation operation between the work and the cutting tool and the feed operation accompanied by the vibration of the cutting tool in the machining feed direction with respect to the work cause the cutting tool to execute the vibration cutting of the work. It is a control device for machine tools.
An amplitude setting means for obtaining and setting the amplitude amount of the vibration by the vibration means from the ratio of the amplitude amount to the feed amount and the feed amount.
An amplitude feed ratio correction means that corrects the ratio of the amplitude amount to the feed amount according to the feed amount when the vibration cutting process is executed, or the ratio of the amplitude amount to the feed amount when the vibration cutting process is executed. A control device for a machine tool, comprising a feed amount correcting means for correcting the feed amount according to the above.
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