JP2023084537A - 切削加工装置及び切削加工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】びびり振動を十分抑制可能な切削加工装置及び切削加工方法を提供する。【解決手段】切削加工装置は、ワーク軸線に向かって切削工具を切り込む角度であるワーク切り込み角度を変更する角度変更装置20と、ワークから切削工具までのループ動剛性を取得するループ動剛性取得部52と、切削力の方向を取得する切削力方向取得部51と、ループ動剛性と切削力の方向とを用いてびびり抑制角度を予測するびびり抑制角度予測装置50と、ワーク切り込み角度がびびり抑制角度となるように角度変更装置20を制御すると共に、制御されたワーク切り込み角度を維持して、切削工具によりワークを切削する駆動制御部43とを備える。【選択図】図3
Description
本開示は、びびり振動が発生し難く、精度の高い切削加工が可能な切削加工装置及び切削加工方法に関する。
工具又はワークを装着してモータ駆動する主軸を備えた工作機械(切削加工装置)により切削加工を行った場合に、ワークまたは切削工具の動剛性が低いといわゆる「びびり振動」が発生することがある。びびり振動が発生すると、工具が欠損したり、ワークの表面精度を悪化させるなどの問題が生じる。
このびびり振動を抑制する技術として、たとえば特許文献1では、ワークの回転速度、即ち、主軸の回転速度を周期的に変動させてびびり振動を抑制することを提案している。
しかし、特許文献1に記載の方法は、加工中に主軸の回転速度を変動させるため、ワークの加工面に回転速度の変動に起因した筋目が残りやすく、仕上げ精度が悪化するという課題があった。この課題に対して特許文献2では、ワークの振動しやすさであるワーク動剛性の異方性に着目し、切削加工時にワークの回転中心に向かって切り込む角度が、ワーク動剛性が高い方向となるようにして、びびり振動を抑制することを提案している。
このびびり振動を抑制する技術として、たとえば特許文献1では、ワークの回転速度、即ち、主軸の回転速度を周期的に変動させてびびり振動を抑制することを提案している。
しかし、特許文献1に記載の方法は、加工中に主軸の回転速度を変動させるため、ワークの加工面に回転速度の変動に起因した筋目が残りやすく、仕上げ精度が悪化するという課題があった。この課題に対して特許文献2では、ワークの振動しやすさであるワーク動剛性の異方性に着目し、切削加工時にワークの回転中心に向かって切り込む角度が、ワーク動剛性が高い方向となるようにして、びびり振動を抑制することを提案している。
しかしながら、びびり振動が小さくなる切り込み方向とワーク動剛性が高い方向とは必ずしも一致しない。そのため、特許文献2の方法では、びびり振動を十分に抑制できない問題があった。
そこで、本開示は、上記問題に鑑みなされたものであって、びびり振動を十分抑制可能な切削加工装置及び切削加工方法を提供することを目的としたものである。
上記目的を達成するために、本開示の第1の構成は、ワーク軸線に直交する方向から前記ワーク軸線に向けて切削工具を配置し、前記ワークと前記切削工具の少なくともどちらか一方が回転して前記ワークを切削する切削加工装置であって、
前記ワーク軸線に向かって前記切削工具を切り込む角度であるワーク切り込み角度を変更する角度変更手段と、
前記ワークから前記切削工具までのループ動剛性を取得するループ動剛性取得手段と、
切削力の方向を取得する切削力方向取得手段と、
前記ループ動剛性と前記切削力の方向とを用いてびびり抑制角度を予測するびびり抑制角度予測手段と、
前記ワーク切り込み角度が前記びびり抑制角度となるように前記角度変更手段を制御する角度制御手段と、
前記角度制御手段により制御された前記ワーク切り込み角度を維持して、前記切削工具により前記ワークを切削する切削制御手段と、を有することを特徴とする。
本開示の第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記切削力方向取得手段は、前記切削工具の刃先情報を取得する刃先情報取得手段と、切削条件を取得する切削条件取得手段と、を含み、
前記切削力方向取得手段は、前記刃先情報と前記切削条件とをもとに前記切削力の方向を取得することを特徴とする
本開示の第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記ループ動剛性取得手段は、ワーク情報を取得するワーク情報取得手段と、切削工具情報を取得する切削工具情報取得手段と、を含み、
前記ループ動剛性取得手段は、前記ワーク情報と前記切削工具情報とをもとに前記ループ動剛性を取得することを特徴とする。
本開示の第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記ワーク切り込み角度と機械座標系との相対位置関係を視覚的に確認可能とする位置関係表示手段をさらに備えることを特徴とする。
本開示の第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記ワークと前記切削工具とが接触する切削加工点を撮影する加工点撮影手段と、撮影された前記切削加工点を表示する加工点表示手段とをさらに備えることを特徴とする。
上記目的を達成するために、本開示の第2の構成は、ワーク軸線に直交する方向から前記ワーク軸線に向けて切削工具を配置し、前記ワーク軸線に向かって前記切削工具を切り込む角度であるワーク切り込み角度を変更する角度変更手段を備え、前記ワークと前記切削工具の少なくともどちらか一方が回転して前記ワークを切削する切削加工方法であって、
前記ワークから前記切削工具までのループ動剛性を取得するループ動剛性取得ステップと、
切削力の方向を取得する切削力方向取得ステップと、
前記ループ動剛性と前記切削力の方向とを用いてびびり抑制角度を予測するびびり抑制角度予測ステップと、
前記ワーク切り込み角度を、前記びびり抑制角度になるよう前記角度変更手段を調整する切り込み角度制御ステップと、
前記角度制御手段により制御されたワーク切り込み角度を維持して、前記切削工具により前記ワークを切削する切削ステップと、を実行することを特徴とする。
本開示の第2の構成の別の態様は、上記構成において、前記切削力方向取得ステップでは、前記切削工具の刃先情報と切削条件とを取得して、前記刃先情報と前記切削条件とをもとに前記切削力の方向を取得することを特徴とする。
本開示の第2の構成の別の態様は、上記構成において、前記ループ動剛性取得ステップでは、ワーク情報と切削工具情報とを取得して、前記ワーク情報と前記切削工具情報とをもとに前記ループ動剛性を取得することを特徴とする。
前記ワーク軸線に向かって前記切削工具を切り込む角度であるワーク切り込み角度を変更する角度変更手段と、
前記ワークから前記切削工具までのループ動剛性を取得するループ動剛性取得手段と、
切削力の方向を取得する切削力方向取得手段と、
前記ループ動剛性と前記切削力の方向とを用いてびびり抑制角度を予測するびびり抑制角度予測手段と、
前記ワーク切り込み角度が前記びびり抑制角度となるように前記角度変更手段を制御する角度制御手段と、
前記角度制御手段により制御された前記ワーク切り込み角度を維持して、前記切削工具により前記ワークを切削する切削制御手段と、を有することを特徴とする。
本開示の第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記切削力方向取得手段は、前記切削工具の刃先情報を取得する刃先情報取得手段と、切削条件を取得する切削条件取得手段と、を含み、
前記切削力方向取得手段は、前記刃先情報と前記切削条件とをもとに前記切削力の方向を取得することを特徴とする
本開示の第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記ループ動剛性取得手段は、ワーク情報を取得するワーク情報取得手段と、切削工具情報を取得する切削工具情報取得手段と、を含み、
前記ループ動剛性取得手段は、前記ワーク情報と前記切削工具情報とをもとに前記ループ動剛性を取得することを特徴とする。
本開示の第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記ワーク切り込み角度と機械座標系との相対位置関係を視覚的に確認可能とする位置関係表示手段をさらに備えることを特徴とする。
本開示の第1の構成の別の態様は、上記構成において、前記ワークと前記切削工具とが接触する切削加工点を撮影する加工点撮影手段と、撮影された前記切削加工点を表示する加工点表示手段とをさらに備えることを特徴とする。
上記目的を達成するために、本開示の第2の構成は、ワーク軸線に直交する方向から前記ワーク軸線に向けて切削工具を配置し、前記ワーク軸線に向かって前記切削工具を切り込む角度であるワーク切り込み角度を変更する角度変更手段を備え、前記ワークと前記切削工具の少なくともどちらか一方が回転して前記ワークを切削する切削加工方法であって、
前記ワークから前記切削工具までのループ動剛性を取得するループ動剛性取得ステップと、
切削力の方向を取得する切削力方向取得ステップと、
前記ループ動剛性と前記切削力の方向とを用いてびびり抑制角度を予測するびびり抑制角度予測ステップと、
前記ワーク切り込み角度を、前記びびり抑制角度になるよう前記角度変更手段を調整する切り込み角度制御ステップと、
前記角度制御手段により制御されたワーク切り込み角度を維持して、前記切削工具により前記ワークを切削する切削ステップと、を実行することを特徴とする。
本開示の第2の構成の別の態様は、上記構成において、前記切削力方向取得ステップでは、前記切削工具の刃先情報と切削条件とを取得して、前記刃先情報と前記切削条件とをもとに前記切削力の方向を取得することを特徴とする。
本開示の第2の構成の別の態様は、上記構成において、前記ループ動剛性取得ステップでは、ワーク情報と切削工具情報とを取得して、前記ワーク情報と前記切削工具情報とをもとに前記ループ動剛性を取得することを特徴とする。
本開示によれば、ループ動剛性に加えて切削力の方向を考慮してびびり抑制角度を予測するため、ワークの回転中心に向かって切り込む角度をびびり振動を十分抑制し得る角度に決定して加工することが可能となる。よって、びびり振動の発生を抑え、仕上げ面精度の高い加工を実施することができる。
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1~3は本開示に係る切削加工装置(例えばNC旋盤等の工作機械)の一例を示す説明図であり、図1はY軸方向から見た平面図、図2はワークの軸線方向から見た側面図を示している。
図1,図2において、1は切削加工装置の主軸台、2は主軸台1に回転可能に支持された主軸、3はワーク5を把持するための爪4を備えて主軸2の先端に設置されたチャック、6は切削工具、7は切削工具6を取り付ける工具主軸、8は工具主軸7をY軸方向に並進移動させるY軸移動機構部、9は切削加工装置の図示しない基台上に設置されて工具主軸7のX軸方向への移動を可能とするサドル、10はサドル9をX軸方向へ並進移動させるX軸移動機構部である。
図1~3は本開示に係る切削加工装置(例えばNC旋盤等の工作機械)の一例を示す説明図であり、図1はY軸方向から見た平面図、図2はワークの軸線方向から見た側面図を示している。
図1,図2において、1は切削加工装置の主軸台、2は主軸台1に回転可能に支持された主軸、3はワーク5を把持するための爪4を備えて主軸2の先端に設置されたチャック、6は切削工具、7は切削工具6を取り付ける工具主軸、8は工具主軸7をY軸方向に並進移動させるY軸移動機構部、9は切削加工装置の図示しない基台上に設置されて工具主軸7のX軸方向への移動を可能とするサドル、10はサドル9をX軸方向へ並進移動させるX軸移動機構部である。
Y軸移動機構部8及びX軸移動機構部10は、ボールねじ機構で構成され、Y軸移動機構部8は、サドル9に設置されたY軸モータ8aにより駆動され、X軸移動機構部10は、基台に設置されたX軸モータ10aにより駆動される。尚、M1はワークの回転中心であるワーク軸線、M2は工具主軸軸線、M3は工具軸線を示し、ワーク軸線M1に垂直な平面をXY平面としている。そして、工具主軸7は、その先端部に、工具主軸軸線M2と工具軸線M3とが交差する形で回転割り出し可能に切削工具6を保持し、切削工具6のワーク切り込み角度の変更を可能とするための工具主軸回動部Lを備えている。尚、角度変更装置20は、工具主軸7、Y軸移動機構部8、サドル9、X軸移動機構部10で構成される。
図3は、この切削加工装置を制御する制御装置を示している。この図3に示すように、制御装置は、各種モータを制御するための数値制御装置40、びびり振動の発生し難いびびり抑制角度を予測するびびり抑制角度予測装置50を備えている。尚、2aは主軸2を回転させる主軸モータ、7aは工具主軸回動部Lを駆動する工具主軸モータである。
そして、数値制御装置40は、ワーク加工プログラムを記憶するプログラム記憶部41、加工プログラムを解析するプログラム解析部42、各種モータを制御する駆動制御部43を備えている。
びびり抑制角度予測装置50は、切削力の方向を取得する切削力方向取得部51、ワーク5から切削工具6までのループ動剛性を取得するループ動剛性取得部52、ループ動剛性と切削力の方向とからびびり安定性が最大となるびびり抑制角度を算出する演算部53を備えている。
そして、数値制御装置40は、ワーク加工プログラムを記憶するプログラム記憶部41、加工プログラムを解析するプログラム解析部42、各種モータを制御する駆動制御部43を備えている。
びびり抑制角度予測装置50は、切削力の方向を取得する切削力方向取得部51、ワーク5から切削工具6までのループ動剛性を取得するループ動剛性取得部52、ループ動剛性と切削力の方向とからびびり安定性が最大となるびびり抑制角度を算出する演算部53を備えている。
さらに、切削力方向取得部51は、切削力の方向のデータベースを記憶する切削力方向記憶部54、切削力の方向に影響する切削工具6の刃先情報を取得する刃先情報取得部55、切削力の方向に影響する切削条件を取得する切削条件取得部56を備えている。
ループ動剛性取得部52は、ループ動剛性のデータベースを記憶するループ動剛性記憶部57、ワーク5の動剛性に影響するワーク情報を取得するワーク情報取得部58、切削工具6の動剛性に影響する切削工具情報を取得する切削工具情報取得部59を備えている。
演算部53により予測されたびびり抑制角度は、駆動制御部43に送られ、駆動制御部43では通常の加工プログラムを解析して生成された制御指令と合成し、モータ駆動信号を生成して各モータを制御する。
ループ動剛性取得部52は、ループ動剛性のデータベースを記憶するループ動剛性記憶部57、ワーク5の動剛性に影響するワーク情報を取得するワーク情報取得部58、切削工具6の動剛性に影響する切削工具情報を取得する切削工具情報取得部59を備えている。
演算部53により予測されたびびり抑制角度は、駆動制御部43に送られ、駆動制御部43では通常の加工プログラムを解析して生成された制御指令と合成し、モータ駆動信号を生成して各モータを制御する。
このように構成された切削加工装置による切削加工方法は、以下のように実施される。
まず、切削力の方向を取得すると共に(切削力方向取得ステップ)、ワーク5から切削工具6までのループ動剛性を取得する(ループ動剛性取得ステップ)。
次に、取得した切削力の方向とループ動剛性とに基づいて、びびり安定性が最大となる角度(θ)を予測する(びびり抑制角度予測ステップ)。ここまでのステップの詳細については後述する。
次に、この予測結果から、びびり安定性の高い方向がX軸方向からθの角度である場合、数値制御装置40により工具主軸7の工具主軸回動部Lを制御して、ワーク軸線M1に向かって、即ち、回転中心に向かって切り込む角度をθとする(図2に示した状態:切込み角度調整ステップ)。
その後、数値制御装置40により、X軸モータ10a及びY軸モータ8aを制御して、ワーク切り込み角度θにおいて切削工具6の工具軸線M3がワーク軸線M1に交差する状態を維持して、切削工具6をワーク軸線M1に向かって切り込ませる切削制御(旋削制御)を行う(切削ステップ)。
まず、切削力の方向を取得すると共に(切削力方向取得ステップ)、ワーク5から切削工具6までのループ動剛性を取得する(ループ動剛性取得ステップ)。
次に、取得した切削力の方向とループ動剛性とに基づいて、びびり安定性が最大となる角度(θ)を予測する(びびり抑制角度予測ステップ)。ここまでのステップの詳細については後述する。
次に、この予測結果から、びびり安定性の高い方向がX軸方向からθの角度である場合、数値制御装置40により工具主軸7の工具主軸回動部Lを制御して、ワーク軸線M1に向かって、即ち、回転中心に向かって切り込む角度をθとする(図2に示した状態:切込み角度調整ステップ)。
その後、数値制御装置40により、X軸モータ10a及びY軸モータ8aを制御して、ワーク切り込み角度θにおいて切削工具6の工具軸線M3がワーク軸線M1に交差する状態を維持して、切削工具6をワーク軸線M1に向かって切り込ませる切削制御(旋削制御)を行う(切削ステップ)。
ワーク5に対する外径切削加工は、ワーク5を主軸2とともに回転させながら、切削工具6のワーク切り込み角度θを一定に保つと共に、工具軸線M3をワーク軸線M1に交差させた状態を維持させて切削工具6を並進移動させて行われる。即ち、切削工具6をワーク5に対してワーク軸線M1に向かって切り込んで切削される。切削工具6の並進操作は、X軸モータ10aとY軸モータ8aとを協調動作させて工具主軸7を移動させることで実施され、こうしてワーク5の外周面が切り込まれる。ついで、ワーク軸線M1に沿って工具主軸7を送ることにより外径切削加工が行われる。
尚、ワーク外周に溝入れ加工を行う場合も同様であり、外径切削加工と同様に切削工具6の角度を割り出し、X、Y軸の合成による移動動作で工具軸線M3に沿って工具主軸7を送り、切削加工が実施される。
尚、ワーク外周に溝入れ加工を行う場合も同様であり、外径切削加工と同様に切削工具6の角度を割り出し、X、Y軸の合成による移動動作で工具軸線M3に沿って工具主軸7を送り、切削加工が実施される。
ここで、びびり抑制角度予測装置50によるびびり抑制角度の予測方法を図4のフローチャートで詳細に説明する。
まず、操作者が、刃先情報取得部55に、切削力の方向に影響する切削工具6の刃先情報として、すくい面形状、逃げ角、ノーズR、工具頂角、切込角、刃先先端形状などを入力し、切削条件取得部56に、切削力の方向に影響する切削条件として、ワーク回転方向、送り方向、送り量、切込み量(外径切削加工時)または切削幅(溝入れ加工時)、切削液の有無および種類などを入力する(S1)。
つぎに、切削力方向取得部51にて、入力された刃先情報と切削条件とに基づいて、切削力方向記憶部54より切削力の方向を取得する(S2:切削力方向取得ステップ)。
まず、操作者が、刃先情報取得部55に、切削力の方向に影響する切削工具6の刃先情報として、すくい面形状、逃げ角、ノーズR、工具頂角、切込角、刃先先端形状などを入力し、切削条件取得部56に、切削力の方向に影響する切削条件として、ワーク回転方向、送り方向、送り量、切込み量(外径切削加工時)または切削幅(溝入れ加工時)、切削液の有無および種類などを入力する(S1)。
つぎに、切削力方向取得部51にて、入力された刃先情報と切削条件とに基づいて、切削力方向記憶部54より切削力の方向を取得する(S2:切削力方向取得ステップ)。
つぎに、操作者が、ワーク情報取得部58に、ワーク5の、動剛性に影響する情報として、材質、形状、固定方法などを入力し、切削工具情報取得部59に、切削工具6の、動剛性に影響する情報として、材質、形状、固定方法などを入力する(S3)。
つぎに、ループ動剛性取得部52にて、入力されたワーク情報と切削工具情報とに基づいて、ループ動剛性記憶部57よりループ動剛性を取得する(S4:ループ動剛性取得ステップ)。
つぎに、演算部53にて、ループ動剛性と切削力の方向とに基づいて、ワーク切り込み角度毎にびびり安定性を算出する(S5:びびり抑制角度予測ステップ)。たとえば、溝入れ加工の場合、動剛性の逆数である動コンプライアンスと、切削力の主分力に対する背分力の比率、即ち、切削力の方向を示す切削分力比と、で算出される合成コンプライアンスの最大負実部を用いて、次式によりびびり振動が発生するか否かの臨界条件であるびびり安定限界切削幅を算出することができる。
つぎに、ループ動剛性取得部52にて、入力されたワーク情報と切削工具情報とに基づいて、ループ動剛性記憶部57よりループ動剛性を取得する(S4:ループ動剛性取得ステップ)。
つぎに、演算部53にて、ループ動剛性と切削力の方向とに基づいて、ワーク切り込み角度毎にびびり安定性を算出する(S5:びびり抑制角度予測ステップ)。たとえば、溝入れ加工の場合、動剛性の逆数である動コンプライアンスと、切削力の主分力に対する背分力の比率、即ち、切削力の方向を示す切削分力比と、で算出される合成コンプライアンスの最大負実部を用いて、次式によりびびり振動が発生するか否かの臨界条件であるびびり安定限界切削幅を算出することができる。
合成コンプライアンスは、図2のようにワーク回転方向が正のときは数2、ワーク回転方向が負のときは数3で算出できる。
図5は、溝入れ加工におけるワーク切り込み角度毎のびびり安定限界切削幅の一例を示している。この図から、角度+30°方向はびびり安定性が高く(大きな切削幅でもびびり振動が発生しにくく)、-25°方向はびびり安定性が低く(小さな切削幅でもびびり振動が発生しやすく)なっていることがわかる。このように、びびり安定性には通常異方性があり、角度により値が変化する。これは、ワーク5自体が円柱形状で等方的であっても同様であり、主軸台1に内在している異方性の影響を受けるためである。よって、この例では、びびり抑制角度を+30°方向と予測して出力する(S6:びびり抑制角度予測ステップ)。
このように、上記形態の切削加工装置は、ワーク軸線M1に向かって切削工具6を切り込む角度であるワーク切り込み角度θを変更する角度変更装置20と、ワーク5から切削工具6までのループ動剛性を取得するループ動剛性取得部52と、切削力の方向を取得する切削力方向取得部51と、ループ動剛性と切削力の方向とを用いてびびり抑制角度を予測するびびり抑制角度予測装置50と、ワーク切り込み角度θがびびり抑制角度となるように角度変更装置20を制御すると共に、制御されたワーク切り込み角度θを維持して、切削工具6によりワーク5を切削する駆動制御部43と、を備えて上記切削加工方法を実行する。
この構成によれば、ループ動剛性に加えて切削力の方向を考慮してびびり抑制角度を予測するため、ワーク5の回転中心に向かって切り込む角度をびびり振動を十分抑制し得る角度に決定して加工することが可能となる。よって、びびり振動の発生を抑え、仕上げ面精度の高い加工を実施することができる。
この構成によれば、ループ動剛性に加えて切削力の方向を考慮してびびり抑制角度を予測するため、ワーク5の回転中心に向かって切り込む角度をびびり振動を十分抑制し得る角度に決定して加工することが可能となる。よって、びびり振動の発生を抑え、仕上げ面精度の高い加工を実施することができる。
尚、数値制御装置40に、図6に示すように、ワークへの切り込み角度と機械座標系との相対位置関係を表示するモニタ(位置関係表示手段)を設けてもよい。このように相対位置関係を視覚的に確認可能とすることで、切削工具6が操作者の理解と異なる方向からワーク5へ切り込むことを防ぐことができる。
その他、数値制御装置40に、切削加工装置に取り付けられたカメラ等(加工点撮影手段)によって撮影された切削加工点の映像を表示する図示しないモニタ(加工点表示手段)を設けてもよい。これらの手段を切削加工中に加工点が目視できない場合の代替確認手段とすることで、目視できないところで加工不具合が生じるかもしれないという、操作者の心理的ストレスを軽減することができる。
その他、数値制御装置40に、切削加工装置に取り付けられたカメラ等(加工点撮影手段)によって撮影された切削加工点の映像を表示する図示しないモニタ(加工点表示手段)を設けてもよい。これらの手段を切削加工中に加工点が目視できない場合の代替確認手段とすることで、目視できないところで加工不具合が生じるかもしれないという、操作者の心理的ストレスを軽減することができる。
尚、本開示の切削加工装置及び切削加工方法に係る構成は、上記実施の形態に記載した態様に何ら限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で必要に応じて適宜変更することができる。
たとえば、工具主軸モータ7aにより工具主軸回動部Lを駆動して切削工具6の割り出しを行っているが、工具主軸モータ7aを備えず、操作者が手動にて切削工具6を割り出してボルト固定してもよい。
また、切削加工装置が所有する情報を抽出して、刃先情報、切削条件、ワーク情報、切削工具情報を取得する図示しない抽出部を設け、取得した情報を操作者に代わって制御装置が自動で、刃先情報取得部、切削条件取得部、ワーク情報取得部、切削工具情報へ入力してもよい。
また、図4に示す処理において、刃先情報、切削条件の入力(S1)および切削力の方向の取得(S2)よりも先に、ワーク情報、切削工具情報の入力(S3)およびループ動剛性の取得(S4)を行ってもよい。
たとえば、工具主軸モータ7aにより工具主軸回動部Lを駆動して切削工具6の割り出しを行っているが、工具主軸モータ7aを備えず、操作者が手動にて切削工具6を割り出してボルト固定してもよい。
また、切削加工装置が所有する情報を抽出して、刃先情報、切削条件、ワーク情報、切削工具情報を取得する図示しない抽出部を設け、取得した情報を操作者に代わって制御装置が自動で、刃先情報取得部、切削条件取得部、ワーク情報取得部、切削工具情報へ入力してもよい。
また、図4に示す処理において、刃先情報、切削条件の入力(S1)および切削力の方向の取得(S2)よりも先に、ワーク情報、切削工具情報の入力(S3)およびループ動剛性の取得(S4)を行ってもよい。
また、切削力方向取得部51にて、刃先情報と切削条件に基づいて、切削力方向記憶部54に記憶されたデータベースから切削力方向を取得しているが、シミュレーション等を用いて取得してもよい。
また、ループ動剛性取得部52にて、ワーク情報と切削工具情報に基づいて、ループ動剛性記憶部57に記憶されたデータベースからループ動剛性を取得しているが、シミュレーション等を用いて取得してもよい。
また、操作者は、刃先情報取得部55及び切削条件取得部56を用いずに、別途測定やシミュレーションにより求めた切削力の方向を、切削力方向取得部51に直接入力してもよい。
また、操作者は、ワーク情報取得部58及び切削工具情報取得部59を用いずに、別途測定やシミュレーションにより求めたループ動剛性を、ループ動剛性取得部52に直接入力してもよい。
また、ループ動剛性取得部52にて、ワーク情報と切削工具情報に基づいて、ループ動剛性記憶部57に記憶されたデータベースからループ動剛性を取得しているが、シミュレーション等を用いて取得してもよい。
また、操作者は、刃先情報取得部55及び切削条件取得部56を用いずに、別途測定やシミュレーションにより求めた切削力の方向を、切削力方向取得部51に直接入力してもよい。
また、操作者は、ワーク情報取得部58及び切削工具情報取得部59を用いずに、別途測定やシミュレーションにより求めたループ動剛性を、ループ動剛性取得部52に直接入力してもよい。
1・・主軸台、2・・主軸、2a・・主軸モータ、3・・チャック、4・・爪、5・・ワーク、6・・切削工具、7・・工具主軸、7a・・工具主軸モータ、8・・Y軸移動機構部、8a・・Y軸モータ、9・・サドル、10・・X軸移動機構部、10a・・X軸モータ、20・・角度変更装置(角度変更手段)、40・・数値制御装置、41・・プログラム記憶部、42・・プログラム解析部、43・・駆動制御部(角度制御手段、切削制御手段)、50・・びびり抑制角度予測装置(びびり抑制角度予測手段)、51・・切削力方向取得部(切削力方向取得手段)、52・・ループ動剛性取得部(ループ動剛性取得手段)、53・・演算部、54・・切削力方向記憶部、55・・刃先情報取得部(刃先情報取得手段)、56・・切削条件取得部(切削条件取得手段)、57・・ループ動剛性記憶部、58・・ワーク情報取得部(ワーク情報取得手段)、59・・切削工具情報取得部(切削工具情報取得手段)、M1・・ワーク軸線、M2・・工具主軸軸線、M3・・工具軸線、L・・工具主軸回動部。
Claims (8)
- ワーク軸線に直交する方向から前記ワーク軸線に向けて切削工具を配置し、前記ワークと前記切削工具の少なくともどちらか一方が回転して前記ワークを切削する切削加工装置であって、
前記ワーク軸線に向かって前記切削工具を切り込む角度であるワーク切り込み角度を変更する角度変更手段と、
前記ワークから前記切削工具までのループ動剛性を取得するループ動剛性取得手段と、
切削力の方向を取得する切削力方向取得手段と、
前記ループ動剛性と前記切削力の方向とを用いてびびり抑制角度を予測するびびり抑制角度予測手段と、
前記ワーク切り込み角度が前記びびり抑制角度となるように前記角度変更手段を制御する角度制御手段と、
前記角度制御手段により制御された前記ワーク切り込み角度を維持して、前記切削工具により前記ワークを切削する切削制御手段と、
を有することを特徴とする切削加工装置。 - 前記切削力方向取得手段は、前記切削工具の刃先情報を取得する刃先情報取得手段と、切削条件を取得する切削条件取得手段と、を含み、
前記切削力方向取得手段は、前記刃先情報と前記切削条件とをもとに前記切削力の方向を取得することを特徴とする請求項1に記載の切削加工装置。 - 前記ループ動剛性取得手段は、ワーク情報を取得するワーク情報取得手段と、切削工具情報を取得する切削工具情報取得手段と、を含み。
前記ループ動剛性取得手段は、前記ワーク情報と前記切削工具情報とをもとに前記ループ動剛性を取得することを特徴とする請求項1又は2に記載の切削加工装置。 - 前記ワーク切り込み角度と機械座標系との相対位置関係を視覚的に確認可能とする位置関係表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の切削加工装置。
- 前記ワークと前記切削工具とが接触する切削加工点を撮影する加工点撮影手段と、撮影された前記切削加工点を表示する加工点表示手段とをさらに備えることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の切削加工装置。
- ワーク軸線に直交する方向から前記ワーク軸線に向けて切削工具を配置し、前記ワーク軸線に向かって前記切削工具を切り込む角度であるワーク切り込み角度を変更する角度変更手段を備え、前記ワークと前記切削工具の少なくともどちらか一方が回転して前記ワークを切削する切削加工方法であって、
前記ワークから前記切削工具までのループ動剛性を取得するループ動剛性取得ステップと、
切削力の方向を取得する切削力方向取得ステップと、
前記ループ動剛性と前記切削力の方向とを用いてびびり抑制角度を予測するびびり抑制角度予測ステップと、
前記ワーク切り込み角度を、前記びびり抑制角度になるよう前記角度変更手段を調整する切り込み角度制御ステップと、
前記角度制御手段により制御されたワーク切り込み角度を維持して、前記切削工具により前記ワークを切削する切削ステップと、
を実行することを特徴とする切削加工方法。 - 前記切削力方向取得ステップでは、前記切削工具の刃先情報と切削条件とを取得して、前記刃先情報と前記切削条件とをもとに前記切削力の方向を取得することを特徴とする請求項6に記載の切削加工方法。
- 前記ループ動剛性取得ステップでは、ワーク情報と切削工具情報とを取得して、前記ワーク情報と前記切削工具情報とをもとに前記ループ動剛性を取得することを特徴とする請求項6又は7に記載の切削加工方法。
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