JP6715053B2 - Chatter control method for machine tools - Google Patents

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Description

本発明は、工作機械の工具もしくは工作物の回転によりびびりが発生することを抑制するびびり抑制方法に関する。 The present invention relates to a chatter suppressing method that suppresses chattering due to rotation of a tool of a machine tool or a workpiece.

一般に工作機械では、工具もしくは工作物を回転させ、これら工具と工作物とを接触させつつ工作物を削り取ることで加工を行う。このとき、様々な要因により振動を生じ、例えば、工具がエンドミルの場合では、間欠的な接触を行うことで周期的な振動を生じる。また、例えば、バイトであっても工作物およびそれを支えるチャックなどの異方性に起因した振動を生じる。更に、工具・工作物の不釣合いに起因して振動を生じることもあるし、駆動方法によっても、例えばギア駆動であればギアのかみ合いに関する振動を生じる。 Generally, in a machine tool, a tool or a workpiece is rotated, and the tool and the workpiece are brought into contact with each other to scrape the workpiece to perform the machining. At this time, vibration is generated due to various factors, and, for example, when the tool is an end mill, periodic vibration is generated by intermittent contact. Further, for example, even a bite causes vibration due to anisotropy of the workpiece and a chuck that supports it. Further, vibration may occur due to imbalance of the tool/workpiece, and depending on the driving method, for example, in the case of gear driving, vibration related to gear meshing may occur.

これらの振動に対して、工作物、工具および機械で構成される系全体の固有振動数が生じ、減衰性の大小によっては振動が増幅を始める、いわゆるびびり振動現象を生じ、このびびり振動によって工作物を加工する際の加工精度(特に表面精度)が悪化することが知られている。このようなびびり振動は、強制びびり振動と自励びびり振動に大別され、強制びびり振動は過大な外力が作用すること、或いは外力の周波数と振動系の共振周波数が同期することによって発生すると考えられている。一方、自励びびり振動には、再生型のびびり振動(再生びびり振動)とモードカップリング型のびびり振動があり、再生びびり振動は、切削抵抗の周期的変動と切り取り厚さの周期的変動の相互作用が互いに強め合う切削を継続すること(所謂再生効果)によって引き起こされると考えられており、モードカップリング型のびびり振動は、2方向の振動モードが近い共振周波数を有する場合に、それらが連成して生じるものと考えられている。 In response to these vibrations, the natural frequency of the entire system consisting of the workpiece, tool, and machine occurs, and depending on the magnitude of the damping property, vibrations start to amplify, so-called chatter vibration phenomenon occurs. It is known that processing accuracy (particularly surface accuracy) when processing an object deteriorates. Such chatter vibration is roughly classified into forced chatter vibration and self-excited chatter vibration, and it is thought that forced chatter vibration occurs when an excessive external force acts or the frequency of the external force and the resonance frequency of the vibration system are synchronized. Has been. On the other hand, self-excited chatter vibration includes regenerative chatter vibration (replay chatter vibration) and mode-coupling chatter vibration. Regenerative chatter vibration is caused by periodic fluctuation of cutting resistance and periodic fluctuation of cutting thickness. It is considered that the interaction is caused by continuing mutually strengthening cutting (so-called regenerative effect), and chatter vibration of the mode coupling type is such that when the vibration modes in two directions have close resonance frequencies, It is considered to occur in a coupled manner.

一方、工作機械には、工具もしくは工作物の回転数指令に対し係数をかけて作業者が回転数を調整できる機能が付属する場合があり、回転指令オーバーライドや単にオーバーライドと呼ばれている。 On the other hand, a machine tool may be equipped with a function that allows a worker to adjust the rotation speed by multiplying the rotation speed command of a tool or a workpiece, which is called rotation command override or simply override.

従来、上記びびり振動の内、再生びびり振動を回避する方法については、工具もしくは工作物の回転数を調整するという回避方法があり、また機械・工具毎にびびりを回避しつつ深い切り込みが可能な回転数を実験により発見する方法も提案されており、高速回転の工具の扱いについては有用である。 Conventionally, among the above chatter vibrations, as a method for avoiding the replay chatter vibration, there is a workaround method of adjusting the rotation speed of a tool or a work piece, and a deep cut can be made while avoiding chatter for each machine/tool. A method of discovering the number of revolutions by experiments has also been proposed, and it is useful for handling tools that rotate at high speed.

例えば、非特許文献1記載の従来例では、主軸速度が極めて高い範囲で、びびりが起こらない安定領域があること(安定ポケットと呼ばれる)に着目し、使用する工作機械と工具が指定された場合に、安定ポケットが存在する主軸速度や可能な切り込み量を予測し、予測に基づいて加工を開始した後、実際に生じる予測からのずれを加工を行いながら修正する技術が開示されている。 For example, in the conventional example described in Non-Patent Document 1, when a machine tool and a tool to be used are designated, focusing on the fact that there is a stable region where chatter does not occur in a range where the spindle speed is extremely high (called a stable pocket). Discloses a technique of predicting a spindle speed at which a stable pocket exists and a possible depth of cut, starting machining based on the prediction, and correcting a deviation from an actually generated prediction while performing machining.

また、特許文献2記載の従来例では、工具又はワークの回転が開始される際に発生する振動を検出し、上記回転開始時から検出される上記振動が、機械主軸の空転時の振動の閾値を越えたと判断された際、上記振動をフーリエ級数展開により解析し、再生びびりによる周波数を算出し、さらに上記再生びびりによる周波数に、推定減衰比を加味して再生びびり回避周波数を得て主軸の回転数を調整する作業機械のびびり抑制方法が開示されている。 Further, in the conventional example described in Patent Document 2, the vibration generated when the rotation of the tool or the work is started, and the vibration detected from the start of the rotation is the threshold value of the vibration when the machine spindle idles. When it is judged that the vibration exceeds the above range, the vibration is analyzed by Fourier series expansion, the frequency due to the reproduction chatter is calculated, and the reproduction chatter avoidance frequency is obtained by adding the estimated damping ratio to the frequency due to the reproduction chatter to obtain the spindle vibration avoidance frequency. A chattering suppression method for a work machine that adjusts the rotation speed is disclosed.

ここまでできる切削加工の能率向上:安定ポケットの理解と実用(特集 機械加工における「びびり振動」と抑制技術) 星 鉄太郎 機械技術機械技術61(5),22−29,2013−05日刊工業出版プロダクション;1953Improving the efficiency of cutting that can be done up to this point: Understanding and practical use of stable pockets (Special issue: "Chatter vibration" and suppression technology in machining) Tetsutaro Hoshi Mechanical Engineering Mechanical Engineering 61(5),22-29,2013-05 Nikkan Kogyo Publishing Production 1953

特開2014−083674JP, 2014-083674, A

しかしながら、工具および工作物の悪条件が重なると、最初のうちは振動が小さくても一定切込み・一定速送りで工作を持続していると工具(または工作物)回転の数十倍の成分がびびりを引き起こすことがある。このような事象に対して、上述したような従来例のびびり回避策では工具(または工作物)回転の数十倍の成分が引き起こすびびり現象に対して適用することは10回転の差でも数十倍すると数百回転の差になるため現実的でない。そこで、このような回転の数十倍の成分が引き起こすびびり振動を抑制する技術の開発が待たれていた。 However, when adverse conditions of the tool and the work overlap, even if the vibration is small at first, if the work is continued with constant depth of cut/constant speed feed, the component of tens of times the rotation of the tool (or the work) is generated. May cause chatter. In order to deal with such a phenomenon, in the chatter avoidance measure of the conventional example as described above, it is applied to the chatter phenomenon caused by a component of several tens of times of the rotation of the tool (or the workpiece), even if the difference of 10 rotations is several tens. If it is multiplied, it will be a difference of several hundred rotations, which is not realistic. Therefore, the development of a technique for suppressing chatter vibration caused by a component of several tens of times such rotation has been awaited.

本発明は上述のような事情から為されたものであり、その目的は、上述したような回転の数十倍の成分が引き起こすびびり振動を抑制することが可能な技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object thereof is to provide a technique capable of suppressing chatter vibration caused by a component of several tens of times of rotation as described above.

本発明者らは、上述したような回転の数十倍の成分が引き起こすびびり振動を抑制することが可能な技術の可能性について様々な観点から鋭意研究した結果、上述したような回転周期に対し高次の振動成分がびびりにつながる場合には、実際に機械を動かしてみて、わずかに回転数を変化させた実験をして加工をする方が計算により回避回転数を予測するよりも容易であることを見出した。 The present inventors have diligently studied from various points of view the possibility of a technique capable of suppressing chatter vibration caused by a component of several tens of rotations as described above, and as a result, with respect to the rotation cycle as described above. If high-order vibration components lead to chatter, it is easier to actually operate the machine and perform an experiment in which the number of revolutions is changed to perform machining, rather than predicting the avoidance number of revolutions by calculation. I found that there is.

ここで、次数はある振動周波数など倍数成分を意図し1倍成分を1次成分、2倍を2次、3倍を3次などと呼び高次とは次数が高い周波数成分を意味する。 Here, the order is intended to be a multiple component such as a certain vibration frequency, and the 1× component is referred to as the 1st component, the 2nd is referred to as the 2nd order, and the 3rd is referred to as the 3rd order, and the high order means a frequency component having a high order.

一般に、このような長時間加工が持続すると振動が増幅されるようなびびりに対しては回転数指令を僅かに変更するという手法がとられる。そこで、解決手段として考えられるのは、一定時間毎に擬似乱数を用いて生成する数%の主軸回転指令オーバーライドを連続して切り替えることである。実際には数%を100%に加算したオーバーライド指令を適用する。 Generally, a method of slightly changing the rotation speed command is adopted for chatter such that vibration is amplified when machining is continued for a long time. Therefore, what can be considered as a solution is to continuously switch several percent of the spindle rotation command override generated using a pseudo random number at regular time intervals. Actually, the override command in which several% is added to 100% is applied.

例えば、線形帰還シフトレジスタを使用すれば擬似乱数列を生成できる。この乱数列のどれか1ビットを使用しこれが0となる場合にオーバーライド指令100%、1となる場合に99%となるような指令列を生成する。 For example, a pseudo-random number sequence can be generated by using a linear feedback shift register. One of the random number sequences is used to generate a command sequence in which the override command is 100% when it becomes 0 and 99% when it becomes 1.

しかし、生の擬似乱数をそのまま主軸オーバーライド指令に適用しようとしたところ、長期にわたって0指令が連続する(実指令では100%が連続する)など低周波成分が現れて、思ったとおりに数%の切り替えが行われなかった。 However, when I tried to apply the raw pseudo-random number to the spindle override command as it was, low frequency components appeared such that 0 command continued for a long time (100% continued in the actual command), and as expected, several% No switch was made.

勿論、実装として2ビット以上をオーバーライドの割り当てに使うことも可能であることはいうまでもない。 Of course, it goes without saying that it is possible to use 2 bits or more as an implementation for assigning an override.

そこで、本発明の工作機械におけるびびり抑制方法は、0または1が連続する低周波成分を有し得る0と1からなる数列を生成し、更にDCフリー符号化手法を用いて低周波成分を抑制した上で回転数指令オーバーライドを生成することを特徴とする。即ち、擬似乱数列をそのまま使用するのではなく、8−16変調テーブルなどを利用しDCフリー符号化をして長周期成分を抑制した上でそれをオーバーライド指令の生成に使用するようにした。 Therefore, the chatter suppressing method for a machine tool of the present invention generates a sequence of 0s and 1s that may have continuous low frequency components of 0 or 1 , and further suppresses low frequency components by using a DC-free coding method. After that, the engine speed command override is generated. That is, instead of using the pseudo-random number sequence as it is, DC-free encoding is performed using an 8-16 modulation table or the like to suppress the long-period component, and then it is used to generate the override command.

2ビット以上を割り当てる実装においては、0または1が連続する低周波成分を有し得る0と1からなる数列に対し一定の低域阻止フィルタを通過させることにより一定の指令が連続しないように調整する。 In an implementation that allocates 2 bits or more, adjusts so that a constant command is not continuous by passing a constant low-pass filter for a sequence of 0s and 1s where 0s or 1s may have continuous low-frequency components. To do.

また、本発明の工作機械は、少なくとも回転軸と、該回転軸に装着される工具と、前記回転軸の回転駆動手段と、該回転駆動手段に回転数指令を送出する数値制御部を備え、前記回転数指令に基づき前記回転軸駆動手段が前記回転軸を所定回転数回転させることにより前記工具で工作物を加工する工作機械におけるびびり振動を抑制する方法において、更に、擬似乱数列生成部と、DCフリー変調部と、オーバーライド指令生成部を備え、前記擬似乱数列生成部は0または1が連続する低周波成分を有し得る0と1からなる数列を生成して前記DCフリー変調部に伝送し、前記DCフリー変調部がDCフリー符号化手法を用いて低周波成分を抑制して前記オーバーライド指令生成部に伝送し、前記オーバーライド指令生成部は前記低周波成分を抑制した信号に基づいて回転数指令オーバーライドを生成し、該回転数指令オーバーライドを前記数値制御部に伝送することを特徴とする。 Further, the machine tool of the present invention includes at least a rotary shaft, a tool mounted on the rotary shaft, a rotary drive means for the rotary shaft, and a numerical controller for sending a rotational speed command to the rotary drive means. A method for suppressing chatter vibration in a machine tool for machining a workpiece with the tool by causing the rotary shaft drive means to rotate the rotary shaft at a predetermined rotational speed based on the rotational speed command, further comprising a pseudo random number sequence generation unit. , A DC-free modulation unit and an override command generation unit, and the pseudo-random number sequence generation unit generates a sequence of 0s and 1s that may have a low frequency component of 0s or 1s and outputs the sequence to the DCs free modulation unit. transmission, and the DC-free modulation section is transmitted to the override command generating unit to suppress a low-frequency component by using a DC-free encoding method, the override command generating unit based on a signal which suppresses the low frequency components A rotation speed command override is generated, and the rotation speed command override is transmitted to the numerical controller.

本発明によれば、一定切込み・一定速送りで工作を継続すると生じる場合がある回転の数十倍の成分が引き起こすびびり振動を抑制することが可能である。 According to the present invention, it is possible to suppress chatter vibration caused by a component of several tens of rotations that may occur when a work is continued with constant cutting and constant speed feeding.

本発明が適用される信号の例とその周波数分析例を示すグラフであり、(a)は高次成分の混ざった信号の例、(b)は、その周波数分析例、をそれぞれ示す。It is a graph which shows the example of the signal to which this invention is applied, and its frequency analysis example, (a) shows the example of the signal with which the high-order component was mixed, (b) shows the frequency analysis example, respectively. 本発明の比較例としてのびびり抑制方法を示すフローチャートであり、乱数列をそのまま使う例である。It is a flow chart which shows a chattering suppression method as a comparative example of the present invention, and is an example which uses a random number sequence as it is. 比較例としてのびびり抑制方法の問題点を示す乱数列の一例である。It is an example of a random number sequence showing a problem of the chatter suppression method as a comparative example. 本発明が適用される工作機械における制御機器の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control apparatus in the machine tool to which this invention is applied. 本発明の実施形態のびびり抑制方法を示すフローチャートであり、変調して使用する例である。It is a flow chart which shows a chattering suppression method of an embodiment of the present invention, and is an example which uses after modulating.

本発明者らは、上述したような回転の数十倍の成分が引き起こすびびり振動を抑制することが可能な技術の可能性について様々な観点から鋭意研究した結果、上述したような回転周期に対し高次の振動成分がびびりにつながる場合には、実際に機械を動かしてみて、わずかに回転数を変化させた実験をして加工をする方が計算により回避回転数を予測するよりも容易であることを見出した。図1は、本発明(及び比較例)が適用される信号の例とその周波数分析例を示すグラフであり、(a)は高次成分の混ざった信号の例、(b)は、その周波数分析例、をそれぞれ示す。ここで、図1(a)(b)に示すように、次数はある振動周波数など倍数成分を意図し1倍成分を1次成分、2倍を2次、3倍を3次などと呼び高次とは次数が高い周波数成分を意味する。 The present inventors have diligently studied from various viewpoints the possibility of a technique capable of suppressing chatter vibration caused by a component of several tens of times of rotation as described above, and as a result, with respect to the rotation cycle as described above. If high-order vibration components lead to chatter, it is easier to actually operate the machine and perform an experiment with slightly changed rotation speed to perform machining than to predict the avoidance rotation speed by calculation. I found that there is. FIG. 1 is a graph showing an example of a signal to which the present invention (and a comparative example) is applied and an example of its frequency analysis. (a) is an example of a signal in which higher-order components are mixed, and (b) is its frequency. Analysis examples are shown respectively. Here, as shown in FIGS. 1(a) and 1(b), the order is intended to be a multiple component such as a certain vibration frequency, and the 1× component is called the 1st component, the 2× is the 2nd, and the 3rd is the 3rd order. Next means a frequency component with a high order.

図2は、本発明の比較例としてのびびり抑制方法を示すフローチャートであり、乱数列をそのまま使う例である。上述したように長時間加工が持続すると振動が増幅されるようなびびりに対しては回転数指令を僅かに変更するという手法がとられる。そこで、この比較例では、一定時間毎に擬似乱数を用いて生成する数%の主軸回転指令オーバーライドを連続して切り替えることとした。実際には数%を100%に加算したオーバーライド指令を適用する。例えば、線形帰還シフトレジスタを使用すれば擬似乱数列を生成できる。この乱数列のどれか1ビットを使用しこれが0となる場合にオーバーライド指令100%とし、1となる場合に99%となるような指令列を生成する。 FIG. 2 is a flowchart showing a chatter suppressing method as a comparative example of the present invention, which is an example in which a random number sequence is used as it is. As described above, a method of slightly changing the rotation speed command is adopted for chatter in which vibration is amplified when machining is continued for a long time. Therefore, in this comparative example, several percent of the spindle rotation command override generated using a pseudo random number is continuously switched at regular time intervals. Actually, the override command in which several% is added to 100% is applied. For example, a pseudo-random number sequence can be generated by using a linear feedback shift register. A command sequence is generated in which any one bit of this random number sequence is used, and when it is 0, the override command is 100%, and when it is 1, it is 99%.

即ち、図2に示すように、この比較例に係るびびり抑制方法のフローがスタートすると(S201)、一定時間毎に擬似乱数を生成して、それまでの乱数を更新する(S202)。例えば、図2に200Rで示す乱数列が生成され、この乱数列200Rに更新される。そして、この更新された乱数列200Rにおいて指示ビット(ここでは、BITNo.0が指示ビットとされている)が確認される(S203)。続いて、指示ビットが1であるか否か(1か0か)が判断され(S204)、1である場合には(S204でYes)、100%のオーバーライド指令が生成され(S205)、この指令が表示される(S206)と共にS202に戻って、次の乱数に更新する。一方、指示ビットが1でない場合には(S204でNo)、99%のオーバーライド指令が生成され(S207)、この指令が表示される(S206)と共にS202に戻って、次の乱数に更新する。 That is, as shown in FIG. 2, when the flow of the chatter suppression method according to this comparative example starts (S201), pseudo random numbers are generated at regular time intervals, and the random numbers up to that point are updated (S202). For example, a random number sequence 200R shown in FIG. 2 is generated and updated to this random number sequence 200R. Then, in the updated random number sequence 200R, the instruction bit (here, BIT No. 0 is the instruction bit) is confirmed (S203). Then, it is determined whether the instruction bit is 1 (1 or 0) (S204), and if it is 1 (Yes in S204), a 100% override command is generated (S205). The command is displayed (S206) and the process returns to S202 to update the next random number. On the other hand, if the instruction bit is not 1 (No in S204), a 99% override command is generated (S207), this command is displayed (S206), and the process returns to S202 to update to the next random number.

しかし、以上のように、生の擬似乱数200Rをそのまま主軸オーバーライド指令に適用することを続けると、長期にわたって0指令が連続する(実指令では100 %が連続する)など低周波成分が現れて、思ったとおりに数 %の切り替えが行われなかった。 However, as described above, if the raw pseudo random number 200R is continuously applied to the spindle override command as it is, a low frequency component such as 0 command continuously (100% continuously in the actual command) appears for a long time, As expected, a few percent did not switch.

図3は、比較例としてのびびり抑制方法の問題点を示す乱数列の一例である。図3に示すように、この例では、フィボナッチLFSR(ビット数16)を疑似乱数生成に使用し、最下位を指示ビットとした場合について、最長15回0が連続する場合も考えられる。その後1が来ても、更に0の連続が再開される虞もある。従って、理論的には、このような事態も考えられるので、他の何らかの工夫を施すことにより、長周期成分を抑制した上でそれをオーバーライド指令の生成に使用することが有益である。 FIG. 3 is an example of a random number sequence showing a problem of the chatter suppression method as a comparative example. As shown in FIG. 3, in this example, when the Fibonacci LFSR (bit number 16) is used for pseudo-random number generation and the least significant bit is used as the instruction bit, there may be a case in which 0 continues for a maximum of 15 times. Even if 1 comes after that, there is a possibility that the continuation of 0 will resume. Therefore, theoretically, such a situation may occur, and it is useful to suppress the long-period component and use it for generating the override command by making some other means.

そこで、本発明の実施形態のびびり抑制方法は、擬似乱数列をそのまま使用するのではなく、8−16変調テーブルなどを利用しDCフリー符号化をして長周期成分を抑制した上でそれをオーバーライド指令の生成に使用するようにした。 Therefore, the chatter suppression method according to the embodiment of the present invention does not use the pseudo-random number sequence as it is, but uses the 8-16 modulation table or the like to perform DC-free coding to suppress the long-period component, and then Used to generate the override directive.

図4は、本発明が適用される工作機械における制御機器の構成を示す図である。図4に示すように、本発明が適用される工作機械(加工制御装置)10は、プログラマブルコントローラ(PLC)12と、インターフェースユニット14と、各種スイッチ/センサ類16とを有する。各種スイッチ/センサ類16からの様々な入出力信号は、インターフェースユニット14を介してPLC12との間で伝送される。また、加工制御装置10は、数値制御器(CNC)18と、このCNC18にオペレータが数値等の指令を入力するための入力装置(キーボード・スイッチ)20と、その指令により設定された入力(制御)状態を表示する表示器22とを有する。ここで、数値制御器(CNC)18は、更に、工具軸制御器181と、複数の軸制御器182、183、184、・・・を有している。工具軸制御器181には、主軸モータ181aが接続されており、CNC18の数値等の指令に基づき、工具軸制御器181が主軸モータ181aを所定の回転数・速度にて回転させることで、それに応じて図示しない主軸に取付けられ工具が回転等してワークを加工する。尚、軸制御器182、183、184、・・・は、例えば、本発明が適用されるのが4軸以上の制御の工作機械であれば、それぞれX軸、Y軸、Z軸等に対応し、それぞれ図示しない各軸モータ等に接続されている。 FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a control device in a machine tool to which the present invention is applied. As shown in FIG. 4, a machine tool (machining control device) 10 to which the present invention is applied has a programmable controller (PLC) 12, an interface unit 14, and various switches/sensors 16. Various input/output signals from various switches/sensors 16 are transmitted to the PLC 12 via the interface unit 14. Further, the machining control device 10 includes a numerical controller (CNC) 18, an input device (keyboard switch) 20 for an operator to input a command such as a numerical value to the CNC 18, and an input (control) set by the command. ) The display 22 which displays a state. Here, the numerical controller (CNC) 18 further includes a tool axis controller 181, and a plurality of axis controllers 182, 183, 184,.... A spindle motor 181a is connected to the tool axis controller 181, and the tool axis controller 181 rotates the spindle motor 181a at a predetermined rotation speed/speed on the basis of a command such as a numerical value of the CNC 18. Correspondingly, a tool is attached to a spindle (not shown) to rotate the tool and process the work. The axis controllers 182, 183, 184,... Correspond to the X-axis, Y-axis, Z-axis, etc., respectively, if the present invention is applied to a machine tool with control of four or more axes. However, they are connected to respective shaft motors and the like (not shown).

本発明のびびり抑制方法は、擬似乱数列を生成し更にDCフリー符号化手法等を用いて低周波成分を抑制した上で回転数指令オーバーライドを生成する方法であり、図4に示す工作機械(加工制御装置)10は、このようなびびり抑制方法を採用する工作機械である。即ち、工作機械(加工制御装置)10のPLC12は、擬似乱数列生成部121と、DCフリー変調部122と、オーバーライド指令生成部123を備える。擬似乱数列生成部121は、、擬似乱数列を生成してDCフリー変調部122に伝送し、DCフリー変調部122が更にDCフリー符号化手法等を用いて低周波成分を抑制してオーバーライド指令生成部123に伝送する。オーバーライド指令生成部123は、この低周波成分を抑制した信号に基づいて回転数指令オーバーライドを生成し、この回転数指令オーバーライドを数値制御器(CNC)18に伝送する。尚、図4において、びびり抑制プログラムはPLC12になくても良くCNC18側にあっても良いいし別のユニットがあっても良い。また、擬似乱数列生成部121と、DCフリー変調部122もPLC12の外にあってもよい。更に、これら擬似乱数列生成部121、DCフリー変調部122及びオーバーライド指令生成部123等を工作機械10の別置きの周辺機器としても良い。 The chatter suppressing method of the present invention is a method of generating a pseudo random number sequence, further suppressing a low frequency component by using a DC-free encoding method or the like, and then generating a rotation speed command override. The machining control device 10 is a machine tool that employs such a chatter suppression method. That is, the PLC 12 of the machine tool (machining control device) 10 includes a pseudo random number sequence generation unit 121, a DC free modulation unit 122, and an override command generation unit 123. The pseudo random number sequence generation unit 121 generates a pseudo random number sequence and transmits it to the DC free modulation unit 122, and the DC free modulation unit 122 further suppresses the low frequency component by using a DC free encoding method or the like to issue an override command. It is transmitted to the generation unit 123. The override command generation unit 123 generates a rotation speed command override based on the signal in which the low frequency component is suppressed, and transmits the rotation speed command override to the numerical controller (CNC) 18. In FIG. 4, the chatter suppression program may not be in the PLC 12, may be on the CNC 18 side, or may be another unit. Further, the pseudo random number sequence generation unit 121 and the DC-free modulation unit 122 may be outside the PLC 12. Furthermore, the pseudo random number sequence generation unit 121, the DC-free modulation unit 122, the override command generation unit 123, and the like may be used as separate peripheral devices of the machine tool 10.

図5は、本発明の実施形態のびびり抑制方法を示すフローチャートであり、変調して使用する例である。即ち、図4及び図5に示すように、工作機械(加工制御装置)10のPLC12において、本実施形態のびびり抑制方法のフローがスタートすると(S301)、擬似乱数列生成部121が一定時間毎に擬似乱数列を8個生成し(S302)、擬似乱数列8個それぞれの指示ビットが確認される(S303)。続いて、これらの8個の指示ビットから成る指定ビット列8個を生成し(S304)、DCフリー変調部122が8−16変調テーブルを利用しDCフリー符号化を行い、図示しないバッファメモリのFIFO領域(先入れ先出しバッファメモリ)に記憶する(S305)。続いて、FIFOバッファから1ビットを取得し(S306)、この取得したビットが1であるか否か(1か0か)が判断され(S307)、1である場合には(S307でYes)、100%のオーバーライド指令が生成され(S308)、この指令が表示される(S309)。そして、指示列に残りが有るか否かが判断され(S310)、残りが有る場合には(S310でYes)、S306に戻って、FIFOバッファから次の1ビットを取得し、S307以降の処理を続行する。残りが無い場合には(S310でNo)、S302に戻って、次の指示列8個が生成され、更新される。一方、S307において、取得したビットが1でない場合には(S307でNo)、99%のオーバーライド指令が生成され(S311)、この指令が表示される(S309)と共にS302に戻って、次の乱数に更新する。 FIG. 5 is a flow chart showing the chatter suppressing method according to the embodiment of the present invention, which is an example of using by modulating. That is, as shown in FIGS. 4 and 5, in the PLC 12 of the machine tool (machining control device) 10, when the flow of the chatter suppression method of the present embodiment starts (S301), the pseudo random number sequence generation unit 121 causes the pseudo random number sequence generation unit 121 to perform a predetermined period of time. Then, eight pseudo random number sequences are generated (S302), and the instruction bits of each of the eight pseudo random number sequences are confirmed (S303). Then, eight designated bit strings consisting of these eight designated bits are generated (S304), the DC-free modulator 122 performs DC-free coding using the 8-16 modulation table, and the FIFO of the buffer memory (not shown). The data is stored in the area (first-in first-out buffer memory) (S305). Subsequently, one bit is acquired from the FIFO buffer (S306), and it is determined whether the acquired bit is 1 (1 or 0) (S307) and when it is 1 (Yes in S307). , 100% override command is generated (S308), and this command is displayed (S309). Then, it is determined whether or not there is a remainder in the instruction sequence (S310), and if there is a remainder (Yes in S310), the process returns to S306 to obtain the next 1 bit from the FIFO buffer, and the processing in S307 and subsequent steps. To continue. When there is no remaining (No in S310), the process returns to S302, and the next eight instruction columns are generated and updated. On the other hand, if the acquired bit is not 1 in S307 (No in S307), a 99% override command is generated (S311), this command is displayed (S309), and the process returns to S302 to return to the next random number. To update.

以上に述べた実施形態では、疑似乱数の指示ビットとして1ビツトをオーバーライドの割り当てに使ったが、実装として2ビット以上をオーバーライドの割り当てに使うことも可能であることはいうまでもない。但し、2ビット以上をオーバーライドの割り当てに使う実装においては、乱数列に対し一定の低域阻止フィルタを通過させることにより一定の指令が連続しないように調整するのが有効である。 In the embodiment described above, one bit is used as the directive bit of the pseudo-random number for assigning the override, but it goes without saying that two or more bits can be used for assigning the override as an implementation. However, in an implementation in which 2 bits or more are used for assigning an override, it is effective to adjust a random number sequence so that certain commands do not continue by passing through a certain low-pass blocking filter.

以上に述べた実施形態では、本発明を擬似乱数列を生成し、更にDCフリー符号化手法を用いて低周波成分を抑制した上で回転数指令オーバーライドを生成する方法に適用したが、これに限られないのは、勿論である。本発明は、低周波成分を抑制できれば、DCフリー符号化手法以外の変調方法を用いても良い。 In the embodiment described above, the present invention is applied to a method of generating a pseudo-random number sequence, further suppressing a low frequency component by using a DC-free encoding method, and then generating a rotation speed command override. Of course, it is not limited. The present invention may use a modulation method other than the DC-free coding method as long as the low frequency component can be suppressed.

10 工作機械(加工制御装置)、 12 プログラマブルコントローラ(PLC)、
14 インターフェースユニット、 16 スイッチ/センサ類、
18 数値制御器(CNC)、 20 入力装置(キーボード・スイッチ)、
22 表示器、 181 工具軸制御器、 182、183、184 軸制御器、
181a 主軸モータ、 121 擬似乱数列生成部、 122 DCフリー変調部、
123 オーバーライド指令生成部
10 machine tool (processing control device), 12 programmable controller (PLC),
14 interface units, 16 switches/sensors,
18 numerical controller (CNC), 20 input device (keyboard switch),
22 indicator, 181 tool axis controller, 182, 183, 184 axis controller,
181a spindle motor, 121 pseudo random number sequence generation unit, 122 DC free modulation unit,
123 Override command generator

Claims (2)

0または1が連続する低周波成分を有し得る0と1からなる数列を生成し、更にDCフリー符号化手法を用いて低周波成分を抑制した上で回転数指令オーバーライドを生成することを特徴とする工作機械におけるびびり抑制方法。 A feature is that a sequence of 0s and 1s that may have a low frequency component in which 0 or 1 is continuous is generated, and a low frequency component is suppressed using a DC-free encoding method, and then a rotation speed command override is generated. Chatter control method for machine tools. 少なくとも回転軸と、該回転軸に装着される工具と、前記回転軸の回転駆動手段と、該回転駆動手段に回転数指令を送出する数値制御部を備え、前記回転数指令に基づき前記回転軸駆動手段が前記回転軸を所定回転数回転させることにより前記工具で工作物を加工する工作機械におけるびびり振動を抑制する方法において、更に、擬似乱数列生成部と、DCフリー変調部と、オーバーライド指令生成部を備え、前記擬似乱数列生成部は0または1が連続する低周波成分を有し得る0と1からなる数列を生成して前記DCフリー変調部に伝送し、前記DCフリー変調部がDCフリー符号化手法を用いて低周波成分を抑制して前記オーバーライド指令生成部に伝送し、前記オーバーライド指令生成部は前記低周波成分を抑制した信号に基づいて回転数指令オーバーライドを生成し、該回転数指令オーバーライドを前記数値制御部に伝送することを特徴とする工作機械。 At least a rotary shaft, a tool attached to the rotary shaft, a rotary drive means for the rotary shaft, and a numerical controller for sending a rotational speed command to the rotary drive means, and the rotary shaft based on the rotational speed command. A method for suppressing chatter vibration in a machine tool for machining a workpiece by using the tool by rotating the rotary shaft by a predetermined number of revolutions, further comprising a pseudo random number sequence generation unit, a DC free modulation unit, and an override command. comprising a generator, the pseudo random number sequence generation unit may transmit generate a 0 to consist of 1 sequence which may have a low-frequency component of 0 or 1 is continuous with the DC-free modulation unit, the DC-free modulation section using a DC-free coding scheme to suppress the low frequency components transmitted to the override command generating unit, the override command generating unit generates a rotational speed command override based on the signal which suppresses the low frequency components, the A machine tool characterized by transmitting a rotation speed command override to the numerical control unit.
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