JP6735266B2 - Machine tools, machining methods, and machining programs - Google Patents

Description

本開示は、工作機械に生じる強制びびり振動を抑制するための技術に関する。 The present disclosure relates to a technique for suppressing forced chatter vibration generated in a machine tool.

工作機械でワークを加工する際、工具の刃先が微小に振動することがある。このような振動は、びびり振動と呼ばれる。びびり振動が生じると、ワークの加工精度が低下してしまう。 When machining a work with a machine tool, the cutting edge of the tool may vibrate slightly. Such vibration is called chatter vibration. When chatter vibration occurs, the machining accuracy of the work deteriorates.

びびり振動には、強制びびり振動と、再生びびり振動がある。強制びびり振動は、断続切削により発生する振動であり、工具の振動周波数が工具の固有振動数に等しくなったときに生じる。再生びびり振動は、工具の振動周波数と工具によるワークの切込み深さとの関係が所定の条件を満たした場合に生じる振動である。 Chatter vibration includes forced chatter vibration and playback chatter vibration. The forced chatter vibration is a vibration generated by intermittent cutting and occurs when the vibration frequency of the tool becomes equal to the natural frequency of the tool. The reproduction chatter vibration is a vibration that occurs when the relationship between the vibration frequency of the tool and the depth of cut of the work by the tool satisfies a predetermined condition.

強制びびり振動を抑制するための技術として、特開２０１２−１１５９６３号公報（特許文献１）がある。特開２０１２−１１５９６３号公報に開示される工作機械は、強制びびり振動が発生した場合に主軸回転数を上昇させていき、各主軸回転数での振動強度を記憶する。当該工作機械は、主軸回転数の変更前よりも振動強度が増加した時点で主軸回転数の上昇を停止する。当該工作機械は、記憶された主軸回転数の中で振動強度が最小となる主軸回転数を選択する。 As a technique for suppressing forced chatter vibration, there is JP 2012-115963 A (Patent Document 1). The machine tool disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2012-115963 increases the spindle rotational speed when forced chatter vibration occurs and stores the vibration intensity at each spindle rotational speed. The machine tool stops increasing the spindle rotational speed when the vibration intensity is higher than before the change of the spindle rotational speed. The machine tool selects the spindle speed at which the vibration intensity is the minimum among the stored spindle speeds.

特開２０１２−１１５９６３号公報JP 2012-115963 A

従来、主軸回転数を上昇させていく過程で振動強度が一旦増加すると、その後に主軸回転数を上昇させたとしても、振動強度が低下することはないと考えられていた。しかしながら、発明者らは、振動強度が一旦増加した後に主軸回転数をさらに上昇させると、振動強度がさらに低下する可能性があることを新たに発見した。そのため、特許文献１に示される工作機械のように、振動強度が一旦増加した時点で主軸回転数の探索が停止されると、振動強度が最小となる主軸回転数を探索することができない可能性がある。 Conventionally, it has been considered that once the vibration intensity increases in the process of increasing the spindle speed, the vibration intensity does not decrease even if the spindle speed subsequently increases. However, the inventors have newly discovered that if the main shaft rotation speed is further increased after the vibration intensity is once increased, the vibration intensity may be further decreased. Therefore, like the machine tool disclosed in Patent Document 1, if the search for the spindle rotational speed is stopped when the vibration intensity once increases, it may not be possible to search for the spindle rotational speed at which the vibration intensity is minimum. There is.

本開示は上述のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、強制びびり振動の振動強度を従来よりも抑制することができる工作機械を提供することである。他の局面における目的は、強制びびり振動の振動強度を従来よりも抑制することができる加工方法を提供することである。他の局面における目的は、強制びびり振動の振動強度を従来よりも抑制することができる加工プログラムを提供することである。 The present disclosure has been made to solve the above-described problems, and an object of a certain aspect is to provide a machine tool capable of suppressing the vibration intensity of forced chatter vibration more than ever before. .. An object in another aspect is to provide a processing method capable of suppressing the vibration intensity of forced chatter vibration more than ever before. An object in another aspect is to provide a machining program capable of suppressing the vibration intensity of forced chatter vibration more than before.

ある局面に従うと、工作機械は、ワークまたは工具を回転するための主軸と、上記主軸または上記工具の振動周波数を検知するためのセンサと、上記振動周波数に基づいて、上記主軸または上記工具に生じているびびり振動の振動強度を算出するための算出部と、上記主軸の回転数を制御するための設定値を調整するための調整部とを備える。上記調整部は、上記びびり振動が生じたことに基づいて、上記主軸の回転数の変動範囲を決定し、当該変動範囲内において上記主軸の回転数を変化させるとともに当該複数の回転数の各々について上記振動強度を取得し、当該複数の回転数の内、上記振動強度が上記主軸の回転数を変化させる前と比較して相対的に小さくなる回転数を上記設定値として用いる。 According to one aspect, a machine tool causes a spindle for rotating a work or a tool, a sensor for detecting a vibration frequency of the spindle or the tool, and a sensor for detecting the vibration frequency of the spindle or the tool based on the vibration frequency. A calculation unit for calculating the vibration intensity of chatter vibration and an adjustment unit for adjusting a set value for controlling the rotation speed of the spindle are provided. The adjusting unit determines a variation range of the rotation speed of the spindle based on the occurrence of the chatter vibration, and changes the rotation speed of the spindle within the variation range and for each of the plurality of rotation speeds. The vibration intensity is acquired, and among the plurality of rotation speeds, the rotation speed at which the vibration intensity becomes relatively smaller than that before the rotation speed of the spindle is changed is used as the set value.

好ましくは、上記調整部は、上記変動範囲内で変化させた複数の回転数の内、上記振動強度が最小となる回転数を上記設定値として用いる。 Preferably, the adjustment unit uses, as the set value, the rotation speed at which the vibration intensity is the minimum among the plurality of rotation speeds changed within the fluctuation range.

好ましくは、上記調整部は、上記変動範囲内において上記主軸の回転数を所定値ずつ変化させるとともに各回転数について上記振動強度を順次取得し、値が隣り合う回転数について取得された振動強度の増加度合いが所定閾値を超えた時点で、上記主軸の回転数を変化させることを停止する。 Preferably, the adjusting unit changes the rotation speed of the main shaft by a predetermined value within the fluctuation range and sequentially acquires the vibration intensity for each rotation speed, and the value of the vibration intensity acquired for the rotation speeds adjacent to each other. When the degree of increase exceeds a predetermined threshold value, changing the rotation speed of the spindle is stopped.

好ましくは、上記算出部は、上記振動周波数をフーリエ変換することで周波数ごとの振動強度を算出し、当該算出された複数の振動強度の内で最大の振動強度を上記振動強度として算出する。 Preferably, the calculation unit calculates the vibration intensity for each frequency by performing Fourier transform on the vibration frequency, and calculates the maximum vibration intensity among the calculated vibration intensities as the vibration intensity.

好ましくは、上記工具による上記ワークの切込み深さと上記主軸の回転数との切削条件の関係においてびびり振動が生じない切削条件の範囲を安定領域とした場合、上記工作機械は、上記安定領域内の切削条件の内、他の回転数よりも相対的に切込み深さを深くすることが可能な複数の回転数を特定するための特定部をさらに備える。上記変動範囲は、上記特定された複数の回転数の内の第１回転数と、当該複数の回転数の内で当該第１回転数に隣接する第２回転数との間に含まれる。 Preferably, when the range of cutting conditions in which chatter vibration does not occur in the relationship between the cutting depth of the workpiece by the tool and the rotational speed of the spindle is a stable region, the machine tool is within the stable region. The cutting unit further includes a specifying unit for specifying a plurality of rotation speeds capable of making the cutting depth relatively deeper than the other rotation speeds. The variation range is included between a first rotation speed of the specified rotation speeds and a second rotation speed of the plurality of rotation speeds adjacent to the first rotation speed.

好ましくは、上記変動範囲は、上記第１回転数と、上記第１回転数および上記第２回転数の平均値との間に含まれる。 Preferably, the variation range is included between the first rotation speed and an average value of the first rotation speed and the second rotation speed.

好ましくは、上記びびり振動の周波数をｆｃとし、上記工具の刃数をｚとし、上記主軸の現在の回転数をＮとし、６０×ｆｃ／（ｚ×Ｎ）の整数部分をｋとした場合、上記変動範囲は、下記式（１）に示されるＮの範囲に相当する。 Preferably, when the frequency of the chatter vibration is fc, the number of blades of the tool is z, the current rotational speed of the spindle is N, and the integer part of 60×fc/(z×N) is k, The above variation range corresponds to the range of N shown in the following formula (1).

他の局面に従うと、工作機械による加工方法が提供される。上記工作機械は、ワークまたは工具を回転するための主軸と、上記主軸または上記工具の振動周波数を検知するためのセンサを備える。上記加工方法は、上記振動周波数に基づいて、上記主軸または上記工具に生じているびびり振動の振動強度を算出するステップと、上記主軸の回転数を制御するための設定値を調整するステップとを備える。上記調整するステップは、上記びびり振動が生じたことに基づいて、上記主軸の回転数の変動範囲を決定し、当該変動範囲内において上記主軸の回転数を変化させるとともに当該複数の回転数の各々について上記振動強度を取得し、当該複数の回転数の内、上記振動強度が上記主軸の回転数を変化させる前と比較して相対的に小さくなる回転数を上記設定値として用いるステップとを含む。 According to another aspect, a machining method by a machine tool is provided. The machine tool includes a spindle for rotating a work or a tool, and a sensor for detecting a vibration frequency of the spindle or the tool. The machining method, based on the vibration frequency, a step of calculating the vibration intensity of chatter vibration occurring in the spindle or the tool, and a step of adjusting a set value for controlling the rotational speed of the spindle. Prepare The adjusting step determines a variation range of the rotation speed of the spindle based on the occurrence of the chatter vibration, changes the rotation speed of the spindle within the variation range, and each of the plurality of rotation speeds. The vibration intensity is obtained, and the rotation speed of the vibration intensity is relatively smaller than that before the rotation speed of the spindle is changed among the plurality of rotation speeds is used as the set value. ..

他の局面に従うと、工作機械で実行される加工プログラムが提供される。上記工作機械は、ワークまたは工具を回転するための主軸と、上記主軸または上記工具の振動周波数を検知するためのセンサを備える。上記加工プログラムは、上記工作機械に、上記振動周波数に基づいて、上記主軸または上記工具に生じているびびり振動の振動強度を算出するステップと、上記主軸の回転数を制御するための設定値を調整するステップとを実行させる。上記調整するステップは、上記びびり振動が生じたことに基づいて、上記主軸の回転数の変動範囲を決定し、当該変動範囲内において上記主軸の回転数を変化させるとともに当該複数の回転数の各々について上記振動強度を取得し、当該複数の回転数の内、上記振動強度が上記主軸の回転数を変化させる前と比較して相対的に小さくなる回転数を上記設定値として用いるステップとを含む。 According to another aspect, a machining program executed by a machine tool is provided. The machine tool includes a spindle for rotating a work or a tool, and a sensor for detecting a vibration frequency of the spindle or the tool. The machining program, in the machine tool, based on the vibration frequency, a step of calculating the vibration intensity of chatter vibration occurring in the spindle or the tool, and a set value for controlling the rotational speed of the spindle. Perform the adjusting step and. The adjusting step determines a variation range of the rotation speed of the spindle based on the occurrence of the chatter vibration, changes the rotation speed of the spindle within the variation range, and each of the plurality of rotation speeds. The vibration intensity is obtained, and the rotation speed of the vibration intensity is relatively smaller than that before the rotation speed of the spindle is changed among the plurality of rotation speeds is used as the set value. ..

ある局面において、強制びびり振動の振動強度を従来よりも抑制することができる。
本発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解される本発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。 In a certain aspect, the vibration intensity of forced chatter vibration can be suppressed more than in the past.
The above and other objects, features, aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of the invention, which is understood in connection with the accompanying drawings.

実施の形態に従う工作機械の一例を示す図である。It is a figure showing an example of a machine tool according to an embodiment. 強制びびり振動の抑制方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the suppression method of forced chatter vibration. 実施の形態に従う工作機械の機能構成の一例を示す図である。It is a figure showing an example of functional composition of a machine tool according to an embodiment. 算出部による振動強度の算出処理を概略的に示す図である。It is a figure which shows roughly the calculation process of the vibration intensity by a calculation part. 図２に示されるグラフＧ２における変動範囲ΔＲ付近を拡大した図である。FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of a fluctuation range ΔR in a graph G2 shown in FIG. 2. ワークＷの切削態様の一例を示す図である。It is a figure showing an example of a cutting mode of work W. 図６に示される切削態様をＺ方向から表わす図である。It is a figure showing the cutting mode shown by FIG. 6 from a Z direction. 主軸回転数の調整処理を表わすフローチャートである。It is a flow chart showing adjustment processing of the number of rotations of the main shaft. 実施の形態に従う工作機械の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a main hardware configuration of the machine tool according to the embodiment.

以下、図面を参照しつつ、本発明に従う各実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施の形態および各変形例は、適宜選択的に組み合わされてもよい。 Each embodiment according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same parts and components are designated by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated. It should be noted that the embodiments and the modifications described below may be appropriately combined selectively.

［Ａ．工作機械１００の構成］
図１を参照して、工作機械１００の構成について説明する。図１は、工作機械１００の一例を示す図である。 [A. Configuration of machine tool 100]
The configuration of the machine tool 100 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the machine tool 100.

図１には、マシニングセンタとしての工作機械１００が示されている。以下では、マシニングセンタとしての工作機械１００について説明するが、工作機械１００は、マシニングセンタに限定されない。たとえば、工作機械１００は、旋盤であってもよいし、その他の切削機械や研削機械であってもよい。また、工作機械１００は、工具が鉛直方向に取り付けられる縦形のマシニングセンタであってもよいし、工具が水平方向に取り付けられる横形のマシニングセンタであってもよい。 FIG. 1 shows a machine tool 100 as a machining center. The machine tool 100 as a machining center will be described below, but the machine tool 100 is not limited to a machining center. For example, the machine tool 100 may be a lathe, or may be another cutting machine or grinding machine. Further, the machine tool 100 may be a vertical machining center in which the tool is mounted vertically, or a horizontal machining center in which the tool is mounted horizontally.

図１に示されるように、工作機械１００は、主要な構成として、ベッド１２と、サドル１８と、コラム２１と、主軸頭４１と、テーブル２６とを有する。 As shown in FIG. 1, the machine tool 100 has a bed 12, a saddle 18, a column 21, a spindle head 41, and a table 26 as main components.

ベッド１２は、サドル１８やコラム２１などを搭載するためのベース部材であり、工場などの据え付け面に設置されている。 The bed 12 is a base member for mounting the saddle 18, the column 21, and the like, and is installed on an installation surface such as a factory.

ベッド１２には、コラム２１が取り付けられている。コラム２１は、ベッド１２に固定されている。コラム２１は、全体として、ベッド１２の上面に立設される門形形状を有する。 A column 21 is attached to the bed 12. The column 21 is fixed to the bed 12. The column 21 as a whole has a gate shape that is erected on the upper surface of the bed 12.

より具体的には、コラム２１は、その構成部位として、側部２２（２２ｓ，２２ｔ）と、頂部２３とを有する。側部２２は、ベッド１２の上面から鉛直上方向に立ち上がるように設けられている。側部２２ｓおよび側部２２ｔは、水平方向に平行なＸ軸方向に間隔を隔てて配置されている。頂部２３は、Ｘ軸方向に沿って側部２２ｓから側部２２ｔまで延設されている。 More specifically, the column 21 has a side part 22 (22s, 22t) and a top part 23 as its constituent parts. The side portion 22 is provided so as to stand vertically upward from the upper surface of the bed 12. The side portions 22s and 22t are arranged at intervals in the X-axis direction parallel to the horizontal direction. The top portion 23 extends from the side portion 22s to the side portion 22t along the X-axis direction.

なお、工作機械１００の機械構成は、基本的には、Ｘ軸方向における中心に対して左右対称の構造を有している。本実施の形態において、参照番号に「ｓ」および「ｔ」が付された構成は、その左右対称に対応する一対の部品である。 The machine configuration of the machine tool 100 basically has a bilaterally symmetrical structure with respect to the center in the X-axis direction. In the present embodiment, the configurations with reference numerals "s" and "t" are a pair of parts that are symmetrical to each other.

ベッド１２には、サドル１８が取り付けられている。サドル１８は、ベッド１２に対して、Ｘ軸方向にスライド移動可能に設けられている。サドル１８には、主軸頭４１が取り付けられている。主軸頭４１は、側部２２ｓ、頂部２３、側部２２ｔおよびベッド１２に囲まれた空間を通って、テーブル２６に向けて延出している。主軸頭４１は、水平方向に平行であり、Ｘ軸方向に直交するＺ軸方向にスライド移動可能に設けられている。 A saddle 18 is attached to the bed 12. The saddle 18 is provided so as to be slidable in the X-axis direction with respect to the bed 12. A spindle head 41 is attached to the saddle 18. The spindle head 41 extends toward the table 26 through a space surrounded by the side portion 22s, the top portion 23, the side portion 22t, and the bed 12. The spindle head 41 is parallel to the horizontal direction and is provided so as to be slidable in the Z-axis direction orthogonal to the X-axis direction.

主軸頭４１は、主軸４２と、ハウジング４３とを有する。主軸４２は、ハウジング４３の内部に配置され、Ｚ軸方向に平行な中心軸ＡＸ１を中心に、モータ駆動により回転可能に設けられている。このとき、ハウジング４３は回転しない。主軸４２には、加工対象であるワークを加工するための工具が装着される。主軸４２の回転に伴って、主軸４２に装着された工具が中心軸ＡＸ１を中心に回転する。なお、工作機械１００が旋盤である場合には、主軸４２には、ワークが装着される。この場合、主軸４２の回転に伴って、主軸４２に装着されたワークが回転する。 The spindle head 41 has a spindle 42 and a housing 43. The main shaft 42 is arranged inside the housing 43, and is rotatably provided by a motor drive about a central axis AX1 parallel to the Z-axis direction. At this time, the housing 43 does not rotate. A tool for processing a work to be processed is attached to the spindle 42. With the rotation of the main shaft 42, the tool mounted on the main shaft 42 rotates about the central axis AX1. When the machine tool 100 is a lathe, a work is mounted on the spindle 42. In this case, the work mounted on the main shaft 42 rotates as the main shaft 42 rotates.

ハウジング４３には、工具３２または主軸４２の振動周波数を検知するための加速度センサ１１０が設けられている。好ましくは、複数の加速度センサ１１０がハウジング４３に設けられ、各加速度センサ１１０は、工具３２または主軸４２の異なる方向（たとえば、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向）の振動を検知する。なお、工具３２または主軸４２の振動周波数を検知するためのセンサは、加速度センサ１１０に限定されず、工具３２または主軸４２の振動周波数を検知することが可能な任意のセンサが用いられ得る。 The housing 43 is provided with an acceleration sensor 110 for detecting the vibration frequency of the tool 32 or the spindle 42. Preferably, a plurality of acceleration sensors 110 are provided in the housing 43, and each acceleration sensor 110 detects vibration of the tool 32 or the spindle 42 in different directions (for example, X, Y, Z directions). The sensor for detecting the vibration frequency of the tool 32 or the spindle 42 is not limited to the acceleration sensor 110, and any sensor capable of detecting the vibration frequency of the tool 32 or the spindle 42 may be used.

ベッド１２、サドル１８および主軸頭４１には、サドル１８のＸ軸方向へのスライド移動および主軸頭４１のＺ軸方向へのスライド移動を可能とするための送り機構や案内機構、駆動源としてのサーボモータなどが適宜、設けられている。 The bed 12, the saddle 18, and the spindle head 41 are provided with a feed mechanism, a guide mechanism, and a drive source for enabling the sliding movement of the saddle 18 in the X-axis direction and the sliding movement of the spindle head 41 in the Z-axis direction. A servo motor or the like is provided as appropriate.

コラム２１には、テーブル２６が取り付けられている。テーブル２６は、コラム２１に対して、鉛直方向に平行であり、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に直交するＹ軸方向にスライド移動可能に設けられている。 A table 26 is attached to the column 21. The table 26 is parallel to the column 21 in the vertical direction, and is provided so as to be slidable in the Y-axis direction orthogonal to the X-axis direction and the Z-axis direction.

テーブル２６は、ワークを固定するための装置であり、パレット２７と、回転機構部２９（２９ｓ，２９ｔ）とを有する。 The table 26 is a device for fixing a work, and includes a pallet 27 and a rotation mechanism unit 29 (29s, 29t).

パレット２７は、金属製の台であり、各種のクランプ機構を用いてワークが取り付けられる。パレット２７は、回転機構部２９によって、Ｘ軸に平行な中心軸ＡＸ２を中心に旋回可能に設けられている（ａ軸旋回）。回転機構部２９ｓおよび回転機構部２９ｔは、Ｘ軸方向に間隔を隔てて配置されている。パレット２７は、回転機構部２９ｓおよび回転機構部２９ｔの間に装着されている。パレット２７は、さらに、パレット２７の主面に直交する中心軸を中心に旋回可能に設けられてもよい（ｂ軸旋回）。 The pallet 27 is a pedestal made of metal, and a work is attached thereto by using various clamp mechanisms. The pallet 27 is rotatably provided by a rotating mechanism 29 about a central axis AX2 parallel to the X axis (a-axis turning). The rotation mechanism portion 29s and the rotation mechanism portion 29t are arranged at intervals in the X-axis direction. The pallet 27 is mounted between the rotation mechanism unit 29s and the rotation mechanism unit 29t. The pallet 27 may be further provided so as to be rotatable around a central axis orthogonal to the main surface of the pallet 27 (b-axis rotation).

コラム２１およびテーブル２６には、テーブル２６のＹ軸方向へのスライド移動を可能とするための送り機構や案内機構、駆動源としてのサーボモータなどが適宜、設けられている。 The column 21 and the table 26 are appropriately provided with a feed mechanism and a guide mechanism for enabling the table 26 to slide in the Y-axis direction, a servo motor as a drive source, and the like.

サドル１８のＸ軸方向へのスライド移動、主軸頭４１のＺ軸方向へのスライド移動およびテーブル２６のＹ軸方向へのスライド移動が組み合わさって、主軸４２に装着された工具によるワークの加工位置が３次元的に移動する。 The machining position of the workpiece by the tool mounted on the spindle 42 is obtained by combining the sliding movement of the saddle 18 in the X-axis direction, the sliding movement of the spindle head 41 in the Z-axis direction, and the sliding movement of the table 26 in the Y-axis direction. Moves three-dimensionally.

工作機械１００は、マガジン３０と、自動工具交換装置（ＡＴＣ：Automatic Tool Changer）３６とをさらに有する。マガジン３０は、主軸４２に装着する交換用の工具３２を収容するための装置である。自動工具交換装置３６は、主軸４２およびマガジン３０の間で工具を交換するための装置である。 The machine tool 100 further includes a magazine 30 and an automatic tool changer (ATC) 36. The magazine 30 is a device for accommodating a replacement tool 32 mounted on the spindle 42. The automatic tool changing device 36 is a device for changing tools between the spindle 42 and the magazine 30.

マガジン３０は、マガジン本体部３１と、柱部材１４，１６と、台部材３３とを有する。 The magazine 30 has a magazine body 31, pillar members 14 and 16, and a base member 33.

マガジン本体部３１は、複数の工具保持部３４と、スプロケット３５とを有する。工具保持部３４は、工具３２を保持可能なように構成されている。複数の工具保持部３４は、スプロケット３５の周囲に環状に配列されている。スプロケット３５は、モータ駆動により、Ｙ軸に平行な中心軸ＡＸ３を中心に回転可能に設けられている。スプロケット３５の回転に伴って、複数の工具保持部３４が中心軸ＡＸ３を中心に回転移動する。 The magazine body 31 has a plurality of tool holders 34 and a sprocket 35. The tool holding unit 34 is configured to hold the tool 32. The plurality of tool holding portions 34 are annularly arranged around the sprocket 35. The sprocket 35 is driven by a motor so as to be rotatable about a central axis AX3 parallel to the Y axis. With the rotation of the sprocket 35, the plurality of tool holding portions 34 rotate about the central axis AX3.

マガジン本体部３１は、柱部材１４，１６と、台部材３３とによって、ベッド１２から鉛直上方向に距離を設けた位置に支持されている。 The magazine body 31 is supported by the pillar members 14 and 16 and the base member 33 at a position spaced vertically from the bed 12.

スプロケット３５の回転に伴って、特定の工具３２を保持する工具保持部３４が機械前方の所定位置に割り出される。特定の工具３２は、工具搬送装置（図示しない）によってＺ軸方向に搬送され、工具交換位置まで移動する。自動工具交換装置３６が有するダブルアーム３７が旋回することにより、工具交換位置に搬送された特定の工具３２と、主軸４２に装着された工具とが交換される。主軸４２に装着され得る工具３２は、たとえば、エンドミルなどのフライスを含む。 With the rotation of the sprocket 35, the tool holding portion 34 holding the specific tool 32 is indexed to a predetermined position in front of the machine. The specific tool 32 is transferred in the Z-axis direction by a tool transfer device (not shown) and moves to the tool exchange position. When the double arm 37 included in the automatic tool changing device 36 rotates, the specific tool 32 conveyed to the tool changing position and the tool attached to the spindle 42 are changed. The tool 32 that can be mounted on the spindle 42 includes, for example, a milling cutter such as an end mill.

［Ｂ．主軸回転数の調整処理］
工作機械１００がワークを加工する際、工具３２の刃先が微小に振動するびびり振動が生じることがある。びびり振動には、強制びびり振動と、再生びびり振動とがある。強制びびり振動は、工作機械１００が振動源となり発生する振動であり、工具３２や主軸４２などの部品の振動周波数が当該部品の固有振動数に等しくなったときに生じる。再生びびり振動は、工具３２の振動周波数と工具３２によるワークの切込み深さとの関係が所定の条件を満たしたときに生じる振動である。 [B. Spindle speed adjustment processing]
When the machine tool 100 processes a workpiece, the cutting edge of the tool 32 may vibrate slightly, causing chatter vibration. Chatter vibration includes forced chatter vibration and replay chatter vibration. The forced chatter vibration is a vibration generated by the machine tool 100 as a vibration source, and occurs when the vibration frequency of a component such as the tool 32 or the spindle 42 becomes equal to the natural frequency of the component. The reproduction chatter vibration is a vibration that occurs when the relationship between the vibration frequency of the tool 32 and the cutting depth of the work by the tool 32 satisfies a predetermined condition.

以下では、図２を参照して、強制びびり振動の抑制方法について説明する。図２は、強制びびり振動の抑制方法を説明するための図である。 Hereinafter, a method for suppressing forced chatter vibration will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram for explaining a method for suppressing forced chatter vibration.

図２（Ａ）には、主軸４２の回転数と、工具３２によるワークＷの切込み深さとの関係がグラフＧ１として示されている。グラフＧ１は、安定ローブ（安定限界線図）とも称される。以下では、主軸４２の回転数を単に「主軸回転数」ともいう。なお、主軸４２は、工具３２と連動するため、主軸回転数は、工具３２の回転数と同義である。 In FIG. 2A, the relationship between the rotation speed of the spindle 42 and the cutting depth of the work W by the tool 32 is shown as a graph G1. The graph G1 is also referred to as a stable lobe (stability limit diagram). Hereinafter, the rotation speed of the spindle 42 will also be simply referred to as "spindle rotation speed". Since the spindle 42 is interlocked with the tool 32, the spindle rotation speed is synonymous with the rotation speed of the tool 32.

グラフＧ１の横軸は、主軸回転数を表わす。主軸回転数の単位は、たとえば、「ｒｐｍ（Rotation Per Minute）」で表わされる。すなわち、主軸回転数は、単位時間当たりの回転数を表わす。グラフＧ１の縦軸は、工具３２によるワークＷの切込み深さを表わす。ここでいう切込み深さとは、主軸４２の軸方向における工具３２とワークＷとの接触部分の長さのことをいう。 The horizontal axis of the graph G1 represents the spindle rotation speed. The unit of the spindle rotation speed is represented by, for example, “rpm (Rotation Per Minute)”. That is, the spindle rotation speed represents the rotation speed per unit time. The vertical axis of the graph G1 represents the cutting depth of the work W by the tool 32. The depth of cut referred to here means the length of the contact portion between the tool 32 and the work W in the axial direction of the main shaft 42.

グラフＧ１には、境界線５０が示されている。ワークの切込み深さが境界線５０よりも小さい範囲は、再生びびり振動が生じにくい切削条件を表わす。当該範囲は、安定領域Ａとして示されている。安定領域Ａは、工具３２によるワークＷの切込み深さと主軸回転数との関係について再生びびり振動が生じない切削条件の範囲を表わす。ワークの切込み深さが境界線５０よりも大きい範囲は、再生びびり振動が生じやすい切削条件を表わす。当該範囲は、不安定領域Ｂとして示されている。不安定領域Ｂは、工具３２によるワークＷの切込み深さと主軸回転数との関係につい再生びびり振動が生じる切削条件の範囲を表わす。 A boundary line 50 is shown in the graph G1. The range where the depth of cut of the work is smaller than the boundary line 50 represents cutting conditions in which regenerative chatter vibration is less likely to occur. The range is shown as the stable region A. The stable region A represents a range of cutting conditions in which the reproduction chatter vibration does not occur with respect to the relationship between the cutting depth of the work W by the tool 32 and the rotation speed of the spindle. A range in which the depth of cut of the work is larger than the boundary line 50 represents cutting conditions in which reproduction chatter vibration is likely to occur. The range is shown as an unstable region B. The unstable region B represents a range of cutting conditions in which regenerative chatter vibration occurs in relation to the depth of cutting of the work W by the tool 32 and the spindle speed.

図２（Ｂ）には、主軸回転数と強制びびり振動の振動強度との関係がグラフＧ２として示されている。グラフＧ２は、主軸回転数が常に安定領域内となる切込み深さ「ｈ」に設定された場合の主軸回転数と強制びびり振動の振動強度との関係を示す。グラフＧ２の横軸は、主軸回転数を表わす。主軸回転数の単位は、たとえば、ｒｐｍで表わされる。グラフＧ２の縦軸は、びびり振動の振動強度を表わす。びびり振動の振動強度の算出方法の詳細については後述する。 In FIG. 2(B), the relationship between the spindle speed and the vibration intensity of the forced chatter vibration is shown as a graph G2. The graph G2 shows the relationship between the main shaft rotational speed and the vibration intensity of the forced chatter vibration when the main shaft rotational speed is set to the cutting depth "h" so that the main shaft rotational speed is always within the stable region. The horizontal axis of the graph G2 represents the spindle rotation speed. The unit of the spindle rotation speed is represented by rpm, for example. The vertical axis of the graph G2 represents the vibration intensity of chatter vibration. Details of the method for calculating the vibration intensity of chatter vibration will be described later.

ワークＷの切込み深さと主軸回転数との切削条件が安定領域Ａ内に存在すれば再生びびり振動は生じない。しかしながら、ワークＷの切込み深さと主軸回転数との切削条件が安定領域Ａ内に存在したとしても、強制びびり振動が生じることがある。強制びびり振動は、主軸回転数を変えることで抑制され得るが、ワークＷの切込み深さと主軸回転数との切削条件が不安定領域Ｂに入れば、今度は再生びびり振動が生じてしまう。そのため、工作機械１００は、強制びびり振動と再生びびり振動との両方を抑制するように切削条件を変更する必要がある。強制びびり振動が生じているか否か、および、再生びびり振動が生じているか否かは、振動強度の大きさで判断され得る。したがって、工作機械１００は、振動強度を可能な限り小さくなるように切削条件を設定すれば、強制びびり振動および再生びびり振動の種類に関係なくびびり振動を抑制することができる。 If the cutting conditions such as the depth of cut of the work W and the rotational speed of the spindle exist within the stable region A, regenerative chatter vibration does not occur. However, even if the cutting conditions of the depth of cut of the workpiece W and the rotational speed of the spindle exist within the stable region A, forced chatter vibration may occur. The forced chatter vibration can be suppressed by changing the spindle rotation speed, but if the cutting conditions of the depth of cut of the work W and the spindle rotation speed enter the unstable region B, regenerative chatter vibration will occur. Therefore, the machine tool 100 needs to change the cutting conditions so as to suppress both the forced chatter vibration and the regenerative chatter vibration. Whether or not forced chatter vibration is occurring and whether regenerative chatter vibration is occurring can be determined by the magnitude of vibration intensity. Therefore, machine tool 100 can suppress chatter vibration regardless of the types of forced chattering vibration and regenerative chattering vibration by setting the cutting conditions so that the vibration strength is as small as possible.

従来、強制びびり振動の振動強度は、切れ刃通過周波数の整数倍が固有振動数と一致する境界線５０の山部分Ｍ１，Ｍ２において最大となり、山部分Ｍ１，Ｍ２の中間となる境界線５０の谷部分Ｖ１において最小になると考えられていた。すなわち、主軸回転数が「ｒ１」から「ｒ１０」に上昇するにつれて振動強度が小さくなり、主軸回転数が回転数「ｒ１０」から回転数「ｒ２０」に上昇するにつれて、振動強度が再び大きくなると考えられていた。 Conventionally, the vibration intensity of forced chatter vibration is maximized at the peak portions M1 and M2 of the boundary line 50 where the integer multiple of the cutting edge passing frequency matches the natural frequency, and the boundary line 50 that is intermediate between the peak portions M1 and M2. It was considered to be the minimum in the valley portion V1. That is, it is considered that the vibration intensity decreases as the spindle rotational speed increases from "r1" to "r10", and the vibration intensity increases again as the spindle rotational speed increases from "r10" to "r20". It was being done.

しかしながら、発明者らは、グラフＧ２に示されるように、主軸回転数が回転数「ｒ１」から回転数「ｒ１０」に上昇する過程で振動強度が一様に小さくならず、主軸回転数が回転数「ｒ１０」から回転数「ｒ２０」に上昇する過程で振動強度が一様に大きくならないことを発見した。このような発見自体が新規であり、発明者らの功績と言える。 However, as shown in the graph G2, the inventors did not uniformly reduce the vibration intensity in the process of the spindle rotation speed increasing from the rotation speed “r1” to the rotation speed “r10”, and the spindle rotation speed was increased. It has been discovered that the vibration intensity does not increase uniformly in the process of increasing from the number "r10" to the rotation number "r20". Such discovery itself is novel and can be said to be the achievement of the inventors.

振動強度が主軸回転数に対して一様に変化しない理由の１つとして、工具３２や主軸４２など複数の部品がワークの加工に複合的に関与していることが挙げられる。これらの部品の固有振動数は異なるため、固有振動数は各箇所で異なる。そのため、振動強度が主軸回転数に対して一様に変化しないと考えられる。 One of the reasons why the vibration intensity does not change uniformly with respect to the rotational speed of the spindle is that a plurality of parts such as the tool 32 and the spindle 42 are involved in the machining of the work in a complex manner. Since the natural frequencies of these parts are different, the natural frequencies are different at each place. Therefore, it is considered that the vibration intensity does not change uniformly with respect to the spindle speed.

本実施の形態に従う工作機械１００は、主軸回転数に対して振動強度が一様に変化しない場合であっても、強制びびり振動の振動強度を抑制できるように主軸回転数を調整する。より具体的には、工作機械１００は、強制びびり振動が生じたことに基づいて、主軸回転数の変動範囲ΔＲを決定する。その後、工作機械１００は、変動範囲ΔＲ内において主軸回転数を変化させるとともに各主軸回転数について振動強度を取得する。 Machine tool 100 according to the present embodiment adjusts the spindle speed so that the vibration intensity of forced chatter vibration can be suppressed even when the vibration intensity does not change uniformly with respect to the spindle speed. More specifically, the machine tool 100 determines the fluctuation range ΔR of the spindle rotational speed based on the occurrence of the forced chatter vibration. After that, the machine tool 100 changes the spindle rotation speed within the fluctuation range ΔR and acquires the vibration intensity for each spindle rotation speed.

以下では、変動範囲ΔＲから選択された主軸回転数を「設定候補の主軸回転数」ともいう。図２には、設定候補の主軸回転数として、主軸回転数「ｒ１」〜「ｒ１０」が示されている。 Hereinafter, the spindle rotational speed selected from the fluctuation range ΔR is also referred to as “setting candidate spindle rotational speed”. In FIG. 2, spindle rotation speeds “r1” to “r10” are shown as the spindle speeds of the setting candidates.

主軸回転数「ｒ１」〜「ｒ１０」がそれぞれ設定された場合、振動強度は、それぞれ、「ａ１」〜「ａ１０」となる。工作機械１００は、設定候補の主軸回転数「ｒ１」〜「ｒ１０」の内、振動強度が主軸回転数を変化させる前と比較して相対的に小さくなる主軸回転数を設定値として用いる。これにより、工作機械１００は、振動強度が主軸回転数に対して一様に変化しない場合であっても、より確実に振動強度を抑制することができる。 When the spindle rotation speeds "r1" to "r10" are set, the vibration intensities are "a1" to "a10", respectively. The machine tool 100 uses, as a set value, among the setting candidate spindle rotational speeds “r1” to “r10”, the spindle rotational speed at which the vibration intensity is relatively smaller than that before the spindle rotational speed is changed. Accordingly, the machine tool 100 can more reliably suppress the vibration intensity even when the vibration intensity does not change uniformly with respect to the spindle rotational speed.

好ましくは、工作機械１００は、設定候補の主軸回転数「ｒ１」〜「ｒ１０」の内、振動強度が最小となる主軸回転数「ｒ８」を設定値として用いる。これにより、工作機械１００は、びびり振動の振動強度を最小にすることができる。 Preferably, the machine tool 100 uses, as the setting value, the spindle rotational speed “r8” that minimizes the vibration intensity, among the setting candidate spindle rotational speeds “r1” to “r10”. As a result, the machine tool 100 can minimize the vibration intensity of chatter vibration.

なお、工作機械１００は、主軸回転数の変化前よりも振動強度が小さくなる主軸回転数であれば、設定候補の主軸回転数「ｒ１」〜「ｒ１０」の内の任意の主軸回転数を設定値として用い得る。すなわち、工作機械１００は、必ずしも、振動強度が最小となる主軸回転数「ｒ８」を設定値として用いる必要はない。たとえば、工作機械１００は、設定候補の主軸回転数「ｒ１」〜「ｒ１０」の内で、振動強度が２番目に小さい主軸回転数「ｒ９」を設定値として用いてもよい。あるいは、工作機械１００は、設定候補の主軸回転数「ｒ１」〜「ｒ１０」の内、振動強度が変更前の主軸回転数よりも相対的に小さくなる所定数の主軸回転数を特定し、当該主軸所定数の平均値または中央値を設定値として用いてもよい。 Note that the machine tool 100 sets any spindle rotational speed among the setting candidate spindle rotational speeds "r1" to "r10" as long as the vibration intensity is smaller than that before the change of the spindle rotational speed. It can be used as a value. That is, the machine tool 100 does not necessarily need to use the spindle rotational speed “r8” that minimizes the vibration intensity as the set value. For example, the machine tool 100 may use, as the set value, the spindle rotational speed “r9”, which has the second smallest vibration intensity, among the setting candidate spindle rotational speeds “r1” to “r10”. Alternatively, the machine tool 100 specifies a predetermined number of spindle rotation speeds, of which the vibration intensity is relatively smaller than the spindle rotation speed before the change, from among the setting candidate spindle rotation speeds “r1” to “r10”. An average value or median value of a predetermined number of spindles may be used as the set value.

［Ｃ．変動範囲ΔＲの決定方法］
主軸回転数の変動範囲ΔＲは、種々の方法で決定される。以下では、引き続き図２を参照して、変動範囲ΔＲの決定方法の具体例１〜３について説明する。 [C. Method of determining fluctuation range ΔR]
The fluctuation range ΔR of the spindle rotational speed is determined by various methods. In the following, specific examples 1 to 3 of the method of determining the variation range ΔR will be described with continued reference to FIG. 2.

（Ｃ１：変動範囲ΔＲの決定方法の具体例１）
まず、変動範囲ΔＲの決定方法の具体例１について説明する。 (C1: Concrete Example 1 of Method of Determining Variation Range ΔR)
First, a specific example 1 of the method of determining the fluctuation range ΔR will be described.

本具体例においては、工作機械１００は、安定領域Ａの山部分Ｍ１，Ｍ２における主軸回転数「ｒ１」，「ｒ２０」に基づいて、主軸回転数の変動範囲ΔＲを決定する。山部分Ｍ１，Ｍ２における主軸回転数「ｒ１」，「ｒ２０」は、安定領域Ａ内の切削条件の内、他の主軸回転数よりも相対的に切込み深さを深くすることが可能な主軸回転数に相当する。すなわち、主軸回転数「ｒ１」，「ｒ２０」は、所定範囲内の主軸回転数の内で切込み深さを最大または略最大にすることができる主軸回転数に相当する。工作機械１００は、このような山部分Ｍ１，Ｍ２における主軸回転数「ｒ１」，「ｒ２０」に基づいて、主軸回転数の変動範囲ΔＲを決定する。 In this specific example, the machine tool 100 determines the variation range ΔR of the spindle rotational speed based on the spindle rotational speeds “r1” and “r20” in the mountain portions M1 and M2 of the stable region A. The spindle rotational speeds "r1" and "r20" in the mountain portions M1 and M2 are the spindle rotational speeds capable of making the cutting depth relatively deeper than the other spindle rotational speeds in the cutting conditions in the stable region A. Equivalent to the number. That is, the spindle rotational speeds "r1" and "r20" correspond to the spindle rotational speeds that can maximize or substantially maximize the cutting depth within the spindle rotational speeds within the predetermined range. The machine tool 100 determines the variation range ΔR of the spindle rotational speed based on the spindle rotational speeds “r1” and “r20” in the mountain portions M1 and M2.

一例として、山部分における主軸回転数は、下記式（２）に従って算出される。 As an example, the spindle rotation speed in the mountain portion is calculated according to the following equation (2).

式（２）に示される「Ｎ」は、安定領域Ａ内の山部分における主軸回転数に相当する。「ｆｃ」は、びびり振動の周波数を表わす。「ｚ」は、切削工具の刃数を表わす。「ｋ」は、びびり振動の次数と称される。次数は、工具３２の第１の刃がワークに接触してから第２の刃がワークに接触するまでの間に工具３２の振動によって生じる加工面の波数を表わす。上記式（２）は、Ｔｏｂｉａｓの式の変形例である。上記式（２）の「ｆｃ」を工具の固有振動数とし、「ｋ」を自然数とした場合、上記式（２）は、Ｔｏｂｉａｓの式になる。上記式（２）に示される「ｋ」は、下記式（３）で表される。 “N” shown in the equation (2) corresponds to the spindle rotation speed in the mountain portion in the stable region A. "Fc" represents the frequency of chatter vibration. “Z” represents the number of blades of the cutting tool. “K” is referred to as the order of chatter vibration. The order represents the wave number of the machined surface caused by the vibration of the tool 32 between the time when the first blade of the tool 32 contacts the work and the time when the second blade contacts the work. The above formula (2) is a modification of the Tobias formula. When "fc" of the above formula (2) is the natural frequency of the tool and "k" is a natural number, the above formula (2) is the Tobias formula. “K” shown in the above equation (2) is represented by the following equation (3).

式（３）に示される「ｎ_０」は、現在の主軸回転数（変更前の主軸回転数）を表わす。式（３）に示される「［］」は、ガウス記号であり、括弧内の整数部分を抽出する。すなわち、式（３）においては、「６０×ｆｃ／（ｎ_０×ｚ）」の整数部分が抽出される。 “N ₀ ”shown in the equation (3) represents the current spindle rotation speed (prior rotation spindle speed before change). “[]” shown in Expression (3) is a Gauss symbol, and extracts the integer part in parentheses. That is, in the formula (3), the integer part of “60×fc/(n ₀ ×z)” is extracted.

工作機械１００は、上記式（３）に現在の主軸回転数を代入し、現在の主軸回転数に対応する次数「ｋ」を算出する。その後、工作機械１００は、算出した次数「ｋ」を上記式（２）に代入し、主軸回転数「Ｎ」を算出する。当該主軸回転数「Ｎ」は、山部分Ｍ１における主軸回転数「ｒ１」に相当する。 The machine tool 100 substitutes the current spindle rotation speed into the above equation (3) to calculate the order “k” corresponding to the current spindle rotation speed. After that, the machine tool 100 substitutes the calculated order “k” into the above equation (2) to calculate the spindle rotation speed “N”. The spindle rotation speed “N” corresponds to the spindle rotation speed “r1” in the mountain portion M1.

次に、工作機械１００は、上記式（２）の「ｋ」を「ｋ−１」と置き換えた上で主軸回転数「Ｎ」を算出する。当該主軸回転数「Ｎ」は、山部分Ｍ２０における主軸回転数「ｒ２０」に相当する。このとき、上記式（２）の「ｋ」を「ｋ＋ｎ」（ｎ：整数）とすることで、山部分におけるさらに多くの主軸回転数が算出されてもよい。 Next, the machine tool 100 replaces “k” in the above equation (2) with “k−1” and then calculates the spindle rotational speed “N”. The spindle rotation speed “N” corresponds to the spindle rotation speed “r20” in the mountain portion M20. At this time, by setting “k” in the above equation (2) to “k+n” (n: integer), a larger number of spindle rotation speeds in the mountain portion may be calculated.

工作機械１００は、上記式（２），（３）に基づいて算出された主軸回転数「ｒ１」（第１回転数）と主軸回転数「ｒ２０」との間に含まれるように変動範囲ΔＲを決定する。すなわち、本具体例においては、主軸回転数「ｒ１」，「ｒ２０」の間であれば、任意の変動範囲ΔＲが採用され得る。工作機械１００は、広範囲の変動範囲ΔＲ内で主軸回転数を変動させることで、振動強度を最小にできる主軸回転数を確実に発見することができる。 The machine tool 100 has a fluctuation range ΔR so that it is included between the spindle rotational speed “r1” (first rotational speed) calculated based on the above equations (2) and (3) and the spindle rotational speed “r20”. To decide. That is, in this specific example, any fluctuation range ΔR can be adopted as long as it is between the spindle rotation speeds “r1” and “r20”. The machine tool 100 can reliably find the spindle rotation speed that can minimize the vibration intensity by varying the spindle rotation speed within the wide variation range ΔR.

（Ｃ２：変動範囲ΔＲの決定方法の具体例２）
次に、変動範囲ΔＲの決定方法の具体例２について説明する。 (C2: Specific Example 2 of Method of Determining Variation Range ΔR)
Next, a second specific example of the method of determining the fluctuation range ΔR will be described.

本具体例においては、工作機械１００は、安定領域Ａの山部分Ｍ１における主軸回転数「ｒ１」と、安定領域Ａの谷部分Ｖ１における主軸回転数「ｒ１０」とに基づいて、主軸回転数の変動範囲ΔＲを決定する。 In this specific example, the machine tool 100 determines the spindle rotation speed based on the spindle rotation speed “r1” in the mountain portion M1 of the stable area A and the spindle rotation speed “r10” in the valley portion V1 of the stable area A. The fluctuation range ΔR is determined.

山部分Ｍ１における主軸回転数「ｒ１」は、安定領域Ａ内の切削条件の内、他の主軸回転数よりも相対的に切込み深さを深くすることが可能な主軸回転数に相当する。すなわち、主軸回転数「ｒ１」は、所定範囲内の主軸回転数の内で切込み深さを最大または略最大にすることができる主軸回転数に相当する。 The spindle rotational speed “r1” in the mountain portion M1 corresponds to the spindle rotational speed capable of making the cutting depth relatively deeper than the other spindle rotational speeds in the cutting conditions in the stable region A. That is, the spindle rotational speed "r1" corresponds to the spindle rotational speed that can maximize or substantially maximize the cutting depth within the spindle rotational speed within the predetermined range.

谷部分Ｖ１における主軸回転数「ｒ１０」は、安定領域Ａ内の切削条件の内、他の主軸回転数よりも切込み深さが相対的に浅くなる主軸回転数に相当する。すなわち、主軸回転数「ｒ１０」は、所定範囲内の主軸回転数の内で切込み深さが最小または略最小となる主軸回転数に相当する。 The spindle rotational speed "r10" in the valley portion V1 corresponds to the spindle rotational speed at which the cutting depth is relatively shallower than the other spindle rotational speeds in the cutting conditions in the stable region A. That is, the spindle rotational speed "r10" corresponds to the spindle rotational speed at which the cutting depth becomes the minimum or substantially the minimum among the spindle rotational speeds within the predetermined range.

工作機械１００は、このような山部分Ｍ１における主軸回転数「ｒ１」と、谷部分Ｖ１における主軸回転数「ｒ２０」とに基づいて、主軸回転数の変動範囲ΔＲを決定する。 The machine tool 100 determines the variation range ΔR of the spindle rotational speed based on the spindle rotational speed “r1” in the peak portion M1 and the spindle rotational speed “r20” in the valley portion V1.

山部分Ｍ１における主軸回転数「ｒ１」は、上記式（２）、（３）に基づいて算出される。当該主軸回転数「ｒ１」の算出方法については上述の通りであるので、その説明については繰り返さない。 The spindle rotational speed "r1" in the mountain portion M1 is calculated based on the above equations (2) and (3). The method of calculating the spindle rotational speed “r1” is as described above, and thus the description thereof will not be repeated.

谷部分Ｖ１における主軸回転数「Ｖ１」は、たとえば、隣接する山部分における主軸回転数「ｒ１」，「ｒ２０」に基づいて算出される。一例として、工作機械１００は、主軸回転数「ｒ１」，「ｒ２０」の平均値を谷部分Ｖ１における主軸回転数「ｒ１０」として算出する。 The spindle rotational speed "V1" in the valley portion V1 is calculated, for example, based on the spindle rotational speeds "r1" and "r20" in the adjacent peak portions. As an example, the machine tool 100 calculates the average value of the spindle rotational speeds “r1” and “r20” as the spindle rotational speed “r10” in the valley portion V1.

工作機械１００は、山部分Ｍ１における主軸回転数「ｒ１」と、谷部分Ｖ１における主軸回転数「ｒ１０」との間に含まれるように変動範囲ΔＲを決定する。すなわち、工作機械１００は、現在の主軸回転数に一番近い山部分における主軸回転数と、当該山部分に隣接する谷部分における主軸回転数との間になるように変動範囲ΔＲを決定する。 The machine tool 100 determines the variation range ΔR so as to be included between the spindle rotational speed “r1” in the mountain portion M1 and the spindle rotational speed “r10” in the valley portion V1. That is, the machine tool 100 determines the variation range ΔR so as to be between the spindle rotation speed in the peak portion closest to the current spindle rotation speed and the spindle rotation speed in the valley portion adjacent to the peak portion.

このようにして決定された変動範囲ΔＲには、振動強度が最小となる主軸回転数が含まれている可能性が高い。また、主軸回転数の探索範囲がより限定されることで、主軸回転数の探索時間が短縮される。工作機械１００は、このようにして決定された変動範囲ΔＲ内で主軸回転数を変動させることで、振動強度を最小にできる主軸回転数を確実かつ早期に発見することができる。 It is highly possible that the fluctuation range ΔR thus determined includes the spindle rotational speed at which the vibration intensity is minimized. In addition, the search range for the spindle speed is further limited, so that the search time for the spindle speed is shortened. By varying the spindle rotational speed within the fluctuation range ΔR thus determined, the machine tool 100 can reliably and early find the spindle rotational speed at which the vibration intensity can be minimized.

（Ｃ３：変動範囲ΔＲの決定方法の具体例３）
次に、変動範囲ΔＲの決定方法の具体例３について説明する。 (C3: Specific Example 3 of Method for Determining Variation Range ΔR)
Next, a third specific example of the method of determining the fluctuation range ΔR will be described.

本具体例においては、工作機械１００は、安定領域Ａの山部分Ｍ１の両隣に位置する谷部分の主軸回転数の間になるように、主軸回転数の変動範囲ΔＲを決定する。上述の「変動範囲ΔＲの決定方法の具体例２」では、谷部分における主軸回転数が山部分Ｍ１，Ｍ２における主軸回転数「ｒ１」，「ｒ２０」の平均値となるように算出される例について説明を行ったが、本具体例では、谷部分における主軸回転数は、上記式（２），（３）に基づいて算出される。 In this specific example, the machine tool 100 determines the variation range ΔR of the spindle rotational speed so that it is between the spindle rotational speeds of the valley portions located on both sides of the mountain portion M1 of the stable region A. In the above-described “Specific example 2 of the method for determining the fluctuation range ΔR”, an example in which the spindle rotation speed in the valley portion is calculated to be the average value of the spindle rotation speeds “r1” and “r20” in the peak portions M1 and M2 However, in the present specific example, the spindle rotational speed in the valley portion is calculated based on the above equations (2) and (3).

より具体的には、工作機械１００は、上記式（２）の「ｋ」を「ｋ＋０．５」に置き換えて算出される主軸回転数を下限値とし、上記式（２）の「ｋ」を「ｋ−０．５」に置き換えて算出される主軸回転数を上限値として、変動範囲ΔＲを決定する。すなわち、下記式（４）に示される「Ｎ」の範囲は、変動範囲ΔＲに相当する。 More specifically, the machine tool 100 sets the spindle rotational speed calculated by replacing “k” in the above equation (2) with “k+0.5”, and sets “k” in the above equation (2) to the lower limit value. The fluctuation range ΔR is determined with the upper limit of the spindle speed calculated by substituting “k−0.5”. That is, the range of “N” shown in the following equation (4) corresponds to the fluctuation range ΔR.

上記式（４）に示される「Ｎ」、「ｆｃ」、「ｚ」、「ｋ」については上記式（２）で説明した通りであるので、それらの説明については繰り返さない。 Since “N”, “fc”, “z”, and “k” shown in the above formula (4) are as described in the above formula (2), the description thereof will not be repeated.

工作機械１００は、上記式（４）を用いることで、谷部分の主軸回転数を容易に算出することができる。このようにして決定された変動範囲ΔＲには、振動強度が最小となる主軸回転数が含まれている可能性が高い。工作機械１００は、このようにして決定された変動範囲ΔＲ内で主軸回転数を変動させることで、振動強度を最小にできる主軸回転数を確実に発見することができる。 The machine tool 100 can easily calculate the spindle rotation speed of the valley portion by using the above equation (4). It is highly possible that the fluctuation range ΔR thus determined includes the spindle rotational speed at which the vibration intensity is minimized. By varying the spindle speed within the fluctuation range ΔR thus determined, the machine tool 100 can reliably find the spindle speed that can minimize the vibration intensity.

［Ｄ．工作機械１００の機能構成］
図３〜図７を参照して、工作機械１００の機能について説明する。図３は、工作機械１００の機能構成の一例を示す図である。 [D. Functional configuration of machine tool 100]
Functions of the machine tool 100 will be described with reference to FIGS. 3 to 7. FIG. 3 is a diagram showing an example of a functional configuration of the machine tool 100.

工作機械１００は、主要なハードウェア構成として、制御装置１０１と、記憶装置１２０とを含む。制御装置１０１は、たとえば、ＮＣ（Numerical Control）プログラムを実行するためのＮＣ制御装置である。ＮＣ制御装置は、少なくとも１つの集積回路によって構成される。集積回路は、たとえば、少なくとも１つのＣＰＵ（Central Processing Unit）、少なくとも１つのＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、少なくとも１つのＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、またはそれらの組み合わせなどによって構成される。 The machine tool 100 includes a control device 101 and a storage device 120 as main hardware configurations. The control device 101 is, for example, an NC control device for executing an NC (Numerical Control) program. The NC controller is composed of at least one integrated circuit. The integrated circuit is configured by, for example, at least one CPU (Central Processing Unit), at least one ASIC (Application Specific Integrated Circuit), at least one FPGA (Field Programmable Gate Array), or a combination thereof.

図３に示されるように、制御装置１０１は、工作機械１００に生じているびびり振動の振動強度を算出するための算出部１４０と、主軸回転数を調整するための調整部１５０と、主軸４２を駆動するモータへの制御指令値を出力するための出力部１６０とを含む。 As shown in FIG. 3, the control device 101 includes a calculating unit 140 for calculating the vibration intensity of chatter vibration occurring in the machine tool 100, an adjusting unit 150 for adjusting the spindle rotational speed, and a spindle 42. And an output unit 160 for outputting a control command value to a motor for driving the motor.

以下では、算出部１４０、調整部１５０、および出力部１６０の機能の詳細について順に説明する。 Hereinafter, details of the functions of the calculation unit 140, the adjustment unit 150, and the output unit 160 will be sequentially described.

（Ｄ１．算出部１４０）
まず、図４を参照して、算出部１４０の機能について説明する。図４は、算出部１４０による振動強度の算出処理を概略的に示す図である。 (D1. Calculation unit 140)
First, the function of the calculation unit 140 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram schematically showing the calculation processing of the vibration intensity by the calculation unit 140.

算出部１４０は、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）部１４２と、抽出部１４４とを含む。ＦＦＴ部１４２は、ワークの加工中において加速度センサ１１０（図１参照）によって検知される加速度を所定のサンプリングレートでサンプリングし、当該サンプリング結果をフーリエ変換する。典型的には、ＦＦＴ部１４２は、工具３２がワークＷに接触している間において加速度をサンプリングする。図４には、サンプリング結果の一例として、振動周波数７０Ａが示されている。 The calculation unit 140 includes an FFT (Fast Fourier Transform) unit 142 and an extraction unit 144. The FFT unit 142 samples the acceleration detected by the acceleration sensor 110 (see FIG. 1) during processing of the work at a predetermined sampling rate, and Fourier transforms the sampling result. Typically, the FFT unit 142 samples the acceleration while the tool 32 is in contact with the work W. In FIG. 4, the vibration frequency 70A is shown as an example of the sampling result.

ＦＦＴ部１４２は、振動周波数７０Ａを高速フーリエ変換することで振動周波数７０Ａを周波数分解し、周波数ごとの振動強度を算出する。図４には、フーリエ変換の結果の一例として、スペクトル７０Ｂが示されている。スペクトル７０Ｂの横軸は、周波数を表わす。スペクトル７０Ｂの縦軸は、振動強度を表わす。当該振動強度は、振幅の大きさを示す。 The FFT unit 142 frequency-decomposes the vibration frequency 70A by performing a fast Fourier transform on the vibration frequency 70A, and calculates the vibration intensity for each frequency. In FIG. 4, a spectrum 70B is shown as an example of the result of the Fourier transform. The horizontal axis of the spectrum 70B represents frequency. The vertical axis of the spectrum 70B represents the vibration intensity. The vibration intensity indicates the magnitude of the amplitude.

抽出部１４４は、スペクトル７０Ｂに示される各周波数についての振動強度の内で、最大の振動強度を工具３２または主軸４２の振動強度として抽出する。図４の例では、周波数「ｆ」における振動強度が工具３２または主軸４２の振動強度として抽出される。算出された振動強度は、調整部１５０に順次出力される。 The extraction unit 144 extracts the maximum vibration intensity as the vibration intensity of the tool 32 or the spindle 42, out of the vibration intensity for each frequency shown in the spectrum 70B. In the example of FIG. 4, the vibration intensity at the frequency “f” is extracted as the vibration intensity of the tool 32 or the spindle 42. The calculated vibration intensity is sequentially output to the adjustment unit 150.

なお、上述では、一方向における加速度の検知結果から振動強度が算出される例について説明を行ったが、複数方向（たとえば、図１に示されるＸ〜Ｚ方向）における加速度の検知結果から振動強度が算出されてもよい。この場合、各方向について検知された振動強度の最大値が振動強度として採用される。あるいは、各方向について検知された振動強度の平均値が振動強度として算出される。 In addition, although the example in which the vibration intensity is calculated from the acceleration detection result in one direction has been described above, the vibration intensity is calculated from the acceleration detection result in a plurality of directions (for example, the X to Z directions shown in FIG. 1). May be calculated. In this case, the maximum value of the vibration intensity detected in each direction is adopted as the vibration intensity. Alternatively, the average value of the vibration intensities detected in each direction is calculated as the vibration intensity.

（Ｄ２．調整部１５０）
次に、図５を参照して、調整部１５０の機能について説明する。図５は、図２に示されるグラフＧ２における変動範囲ΔＲ付近を拡大した図である。 (D2. Adjustment unit 150)
Next, the function of the adjusting unit 150 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is an enlarged view of the vicinity of the fluctuation range ΔR in the graph G2 shown in FIG.

調整部１５０は、変更部１５２と、設定部１５４とを含む。変更部１５２は、強制びびり振動が発生したことに基づいて、主軸回転数の変動範囲ΔＲを決定する。変動範囲ΔＲの決定方法については上述の通りであるので、その説明については繰り返さない。変更部１５２は、決定した変動範囲ΔＲ内で主軸回転数の設定値１２４を所定値ずつ上昇させる。図５の例では、変更部１５２は、主軸回転数「ｒ１」から主軸回転数「ｒ１０」まで順に設定値１２４を変更している。その結果、主軸４２の振動強度は、「ａ１」〜「ａ１０」の順に変化したとする。 The adjusting unit 150 includes a changing unit 152 and a setting unit 154. The changing unit 152 determines the fluctuation range ΔR of the spindle rotation speed based on the occurrence of the forced chatter vibration. The method of determining the fluctuation range ΔR is as described above, and therefore the description thereof will not be repeated. The changing unit 152 increases the set value 124 of the spindle rotation speed by a predetermined value within the determined fluctuation range ΔR. In the example of FIG. 5, the changing unit 152 sequentially changes the set value 124 from the spindle rotation speed “r1” to the spindle rotation speed “r10”. As a result, it is assumed that the vibration intensity of the main shaft 42 changes in the order of “a1” to “a10”.

このとき、調整部１５０は、安定領域Ａに収まるようにワークＷの切込み深さを順次変えてもよいし、現在設定されている切込み深さを維持してもよい。調整部１５０は、現在設定されている切込み深さを維持する場合、安定領域Ａに収まる範囲内で主軸回転数を順次変える。異なる言い方をすれば、調整部１５０は、不安定領域Ｂにおける切削条件を採用しないように、主軸回転数を順次変える。 At this time, the adjusting unit 150 may sequentially change the cutting depth of the work W so as to fit in the stable region A, or may maintain the cutting depth currently set. When maintaining the currently set depth of cut, the adjusting unit 150 sequentially changes the spindle rotation speed within a range that falls within the stable region A. In other words, the adjusting unit 150 sequentially changes the spindle rotation speed so that the cutting conditions in the unstable region B are not adopted.

変更部１５２は、値が隣り合う主軸回転数について取得された振動強度の増加度合いが所定閾値を超えた時点で、主軸回転数を変化させることを停止する。主軸４２の振動強度が所定閾値よりも大きくなった場合には、その後に主軸回転数が変更されたとしても振動強度がさらに大きくなり、工具、工作機械、ワークへのダメージが増大する危険があるためである。また、主軸４２の振動強度が所定閾値よりも大きくなった場合には、その後に主軸回転数が変更されたとしても振動強度が下がる可能性が低い。図５の例では、主軸回転数が「ｒ９」から「ｒ１０」に変更されたときに、振動強度は「ａ９」から「ａ１０」に増加している。値が隣り合う主軸回転数「ｒ９」，「ｒ１０」について取得された振動強度「ａ９」，「ａ１０」の増加度合いが所定閾値を超えている場合には、変更部１５２は、主軸回転数を変化させることを停止する。変更部１５２は、主軸回転数の変更を途中で止めることで、主軸回転数の調整処理に要する時間を短縮でき、かつ振動強度の増大を未然に防ぐことができる。 The changing unit 152 stops changing the spindle rotational speed when the degree of increase in the vibration intensity obtained for the spindle rotational speeds adjacent to each other exceeds a predetermined threshold value. When the vibration intensity of the spindle 42 becomes larger than a predetermined threshold value, the vibration intensity becomes even larger even if the spindle rotation speed is changed thereafter, and there is a risk that damage to the tool, machine tool, and work will increase. This is because. Further, when the vibration intensity of the spindle 42 becomes larger than the predetermined threshold value, it is unlikely that the vibration intensity will decrease even if the spindle rotation speed is changed thereafter. In the example of FIG. 5, when the spindle rotational speed is changed from “r9” to “r10”, the vibration intensity increases from “a9” to “a10”. When the increase degrees of the vibration intensities “a9” and “a10” acquired for the adjacent spindle rotation speeds “r9” and “r10” exceed the predetermined threshold value, the changing unit 152 changes the spindle rotation speed. Stop changing. The changing unit 152 can shorten the time required for the adjustment processing of the spindle rotation speed by stopping the change of the spindle rotation speed on the way, and can prevent the increase of the vibration intensity in advance.

設定部１５４は、変動範囲ΔＲ内において変更された主軸回転数「ｒ１」〜「ｒ１０」の内、振動強度が主軸回転数の変更前よりも相対的に小さくなる主軸回転数を設定値１２４として用いる。このとき、設定部１５４は、振動強度が主軸回転数の変更前よりも小さくなる主軸回転数であれば、主軸回転数「ｒ１」〜「ｒ１０」の内から任意の主軸回転数を採用し得る。ある局面において、図５に示されるように、設定部１５４は、主軸回転数「ｒ１」〜「ｒ１０」の内、振動強度が最小となる主軸回転数「ｒ８」を設定値１２４として用いる。これにより、工作機械１００は、強制びびり振動の振動強度を最小にすることができる。 The setting unit 154 sets, as the set value 124, the spindle rotational speed at which the vibration intensity is relatively smaller than that before the spindle rotational speed is changed, out of the changed spindle rotational speeds “r1” to “r10” within the fluctuation range ΔR. To use. At this time, the setting unit 154 may adopt any spindle rotation speed from the spindle rotation speeds "r1" to "r10" as long as the vibration intensity is smaller than that before the change of the spindle rotation speed. .. In one aspect, as shown in FIG. 5, the setting unit 154 uses, as the set value 124, the spindle rotational speed “r8” that minimizes the vibration intensity, among the spindle rotational speeds “r1” to “r10”. As a result, the machine tool 100 can minimize the vibration intensity of the forced chatter vibration.

（Ｄ３．出力部１６０）
出力部１６０は、現在の設定値１２４に従って、後述のサーボドライバ１０６（図９参照）に対する制御指令値を生成する。当該制御指令値は、たとえば、回転速度や目標位置などを含む。サーボドライバ１０６は、出力部１６０からの制御指令値を受け付けたことに基づいて、主軸４２を駆動するサーボモータ１０７（図９参照）を制御する。出力部１６０から、逐次的に制御指令値が出力されることで、ワークが加工される。 (D3. Output unit 160)
The output unit 160 generates a control command value for the servo driver 106 (see FIG. 9) described later according to the current set value 124. The control command value includes, for example, the rotation speed and the target position. The servo driver 106 controls the servo motor 107 (see FIG. 9) that drives the spindle 42 based on the receipt of the control command value from the output unit 160. The work is machined by sequentially outputting the control command value from the output unit 160.

図６は、ワークＷの切削態様の一例を示す図である。図７は、図６に示される切削態様をＺ方向から表わす図である。 FIG. 6 is a diagram showing an example of a cutting mode of the work W. FIG. 7 is a diagram showing the cutting mode shown in FIG. 6 from the Z direction.

図６および図７には、エンドミルとしての工具３２が示されている。工具３２は、その側面に複数の刃を有し、回転しながらワークＷに接触することでワークＷを切削する。図６および図７の例では、工具３２は、出力部１６０からの制御指令値に従って予め定められた加工経路Ｌに沿ってワークＷを繰り返し切削している。 6 and 7 show the tool 32 as an end mill. The tool 32 has a plurality of blades on its side surface, and cuts the work W by contacting the work W while rotating. In the example of FIGS. 6 and 7, the tool 32 repeatedly cuts the work W along a predetermined machining path L according to a control command value from the output unit 160.

より具体的には、工具３２は、切削幅Ａｐの１段目の切削部分を切削幅Ａｅごとに順次切削する。次に、工具３２は、切削幅Ａｐの２段目の切削部分を切削幅Ａｅごとに順次切削する。次に、切削幅Ａｐの３段目の切削部分を切削幅Ａｅごとに順次切削する。次に、切削幅Ａｐの４段目の切削部分を切削幅Ａｅごとに順次切削する。このように、工具３２は、予め定められた加工経路Ｌに沿って等分の切削幅Ａｅ，ＡｐでワークＷを順次切削することでワークＷを任意の形状に加工する。 More specifically, the tool 32 sequentially cuts the first cut portion of the cutting width Ap for each cutting width Ae. Next, the tool 32 sequentially cuts the second-stage cutting portion having the cutting width Ap for each cutting width Ae. Next, the cutting part of the third step of the cutting width Ap is sequentially cut for each cutting width Ae. Next, the fourth-step cutting portion of the cutting width Ap is sequentially cut for each cutting width Ae. In this way, the tool 32 sequentially cuts the work W along the predetermined processing path L with the cutting widths Ae and Ap equally divided to process the work W into an arbitrary shape.

［Ｅ．工作機械１００の制御構造］
図８を参照して、工作機械１００の制御構造について説明する。図８は、主軸回転数の調整処理を表わすフローチャートである。図８の処理は、工作機械１００の制御装置１０１がプログラムを実行することにより実現される。他の局面において、処理の一部または全部が、回路素子またはその他のハードウェアによって実行されてもよい。 [E. Control structure of machine tool 100]
The control structure of the machine tool 100 will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing the adjustment processing of the spindle rotation speed. The processing of FIG. 8 is realized by the control device 101 of the machine tool 100 executing a program. In other aspects, some or all of the processing may be performed by circuit elements or other hardware.

ステップＳ１１０において、制御装置１０１は、上述の算出部１４０（図３参照）として、工作機械１００に強制びびり振動が発生しているか否かを判断する。より具体的には、制御装置１０１は、加速度センサ１１０（図１参照）による出力値に基づいて、現在の振動強度を算出する。振動強度の算出方法については図４で説明した通りであるので、その説明については繰り返さない。制御装置１０１は、現在の振動強度が所定閾値を超えている場合に、強制びびり振動が発生していると判断する。制御装置１０１は、強制びびり振動が発生していると判断した場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１１２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１１０においてＮＯ）、制御装置１０１は、図８に示される処理を終了する。 In step S110, the control device 101, as the above-described calculation unit 140 (see FIG. 3 ), determines whether the machine tool 100 is in forced chatter vibration. More specifically, the control device 101 calculates the current vibration intensity based on the output value from the acceleration sensor 110 (see FIG. 1). Since the method of calculating the vibration intensity is as described in FIG. 4, the description will not be repeated. The control device 101 determines that forced chatter vibration is occurring when the current vibration intensity exceeds a predetermined threshold value. When determining that forced chatter vibration is occurring (YES in step S110), control device 101 switches control to step S112. Otherwise (NO in step S110), control device 101 ends the process shown in FIG.

ステップＳ１１２において、制御装置１０１は、上述の調整部１５０（図３参照）として、主軸回転数の変動範囲ΔＲ（図２参照）を決定する。変動範囲ΔＲの決定方法については上述の通りであるので、その説明については繰り返さない。 In step S112, the control device 101 determines the fluctuation range ΔR (see FIG. 2) of the spindle rotation speed as the adjusting unit 150 (see FIG. 3) described above. The method of determining the fluctuation range ΔR is as described above, and therefore the description thereof will not be repeated.

ステップＳ１２０において、制御装置１０１は、上述の調整部１５０として、主軸回転数を現在値よりも所定値増加させる。主軸回転数の増加量は、予め設定されていてもよいし、ユーザによって任意に設定されてもよい。 In step S120, the control device 101, as the adjusting unit 150 described above, increases the spindle rotation speed by a predetermined value from the current value. The amount of increase in the spindle rotation speed may be set in advance or may be set arbitrarily by the user.

ステップＳ１２２において、制御装置１０１は、上述の算出部１４０として、ステップＳ１２０での変更後の主軸回転数において、加速度センサ１１０（図１参照）からの出力信号を所定のサンプリングレートでサンプリングし、当該サンプリング結果を振動周波数として取得する。 In step S122, the control device 101, as the calculation unit 140 described above, samples the output signal from the acceleration sensor 110 (see FIG. 1) at the predetermined sampling rate at the spindle rotational speed after the change in step S120, and The sampling result is obtained as the vibration frequency.

ステップＳ１２４において、制御装置１０１は、上述の算出部１４０として、ステップＳ１２２で取得した振動周波数に基づいて、振動強度を算出する。振動強度の算出方法については図４で説明した通りであるので、その説明については繰り返さない。 In step S124, the control device 101, as the calculation unit 140 described above, calculates the vibration intensity based on the vibration frequency acquired in step S122. Since the method of calculating the vibration intensity is as described in FIG. 4, the description will not be repeated.

ステップＳ１２６において、制御装置１０１は、上述の算出部１４０として、ステップＳ１２０での変更後の主軸回転数と、ステップＳ１２４で算出された振動強度とを対応付けた上で、これらの対応関係を後述の検知情報１２３（図９参照）に書き込む。 In step S126, the control device 101, as the calculation unit 140 described above, associates the spindle rotational speed after the change in step S120 with the vibration intensity calculated in step S124, and the correspondence relationship between these will be described later. Of the detection information 123 (see FIG. 9).

ステップＳ１３０において、制御装置１０１は、上述の調整部１５０として、主軸回転数の変更を終了するか否かを判断する。一例として、制御装置１０１は、次にステップＳ１２０で主軸回転数を所定値増加させた場合において、当該増加後の主軸回転数が変動範囲ΔＲを超えるときには、主軸回転数の変更を終了すると判断する。また、制御装置１０１は、ステップＳ１２４で前回に算出された振動強度から、ステップＳ１２４で今回に算出された振動強度への増加度合いが所定閾値を超えている場合には、主軸回転数の変更を終了すると判断する。制御装置１０１は、主軸回転数の変更を終了すると判断した場合（ステップＳ１３０においてＹＥＳ）、制御をステップＳ１３２に切り替える。そうでない場合には（ステップＳ１３０においてＮＯ）、制御装置１０１は、制御をステップＳ１２０に戻す。 In step S130, the control device 101, as the adjusting unit 150 described above, determines whether or not to end the change of the spindle rotational speed. As an example, in the case where the spindle rotation speed is increased by a predetermined value in step S120, the control device 101 determines to end the change of the spindle rotation speed when the increased spindle rotation speed exceeds the fluctuation range ΔR. .. Further, when the degree of increase from the vibration intensity calculated last time in step S124 to the vibration intensity calculated this time in step S124 exceeds a predetermined threshold, the control device 101 changes the spindle rotation speed. Judge that it is finished. When it is determined that the change of the spindle rotation speed is completed (YES in step S130), control device 101 switches the control to step S132. Otherwise (NO in step S130), control device 101 returns the control to step S120.

ステップＳ１３２において、制御装置１０１は、上述の調整部１５０として、ステップＳ１２６で検知情報１２３に記憶された主軸回転数と振動強度との組み合わせの内から、振動強度が相対的に小さくなる主軸回転数を設定値として用いる。好ましくは、制御装置１０１は、検知情報１２３に示される主軸回転数の内から、振動強度が最小となる主軸回転数を設定値として用いる。 In step S132, the control device 101, as the adjusting unit 150 described above, selects from the combinations of the spindle rotational speed and the vibration intensity stored in the detection information 123 in step S126, the spindle rotational speed at which the vibration intensity becomes relatively small. Is used as the set value. Preferably, the control device 101 uses, as the set value, the spindle rotation speed that minimizes the vibration intensity, from among the spindle rotation speeds indicated by the detection information 123.

［Ｆ．工作機械１００のハードウェア構成］
図９を参照して、工作機械１００のハードウェア構成の一例について説明する。図９は、工作機械１００の主要なハードウェア構成を示すブロック図である。 [F. Hardware configuration of machine tool 100]
An example of the hardware configuration of the machine tool 100 will be described with reference to FIG. 9. FIG. 9 is a block diagram showing the main hardware configuration of the machine tool 100.

工作機械１００は、主軸４２と、制御装置１０１と、ＲＯＭ１０２と、ＲＡＭ１０３と、通信インターフェイス１０４と、表示インターフェイス１０５と、サーボドライバ１０６と、サーボモータ１０７と、入力インターフェイス１０９と、加速度センサ１１０と、記憶装置１２０とを含む。 The machine tool 100 includes a spindle 42, a control device 101, a ROM 102, a RAM 103, a communication interface 104, a display interface 105, a servo driver 106, a servo motor 107, an input interface 109, an acceleration sensor 110, And a storage device 120.

制御装置１０１は、工作機械１００の加工プログラム１２２（ＮＣプログラム）などの各種プログラムを実行することで工作機械１００の動作を制御する。制御装置１０１は、加工プログラム１２２の実行命令を受け付けたことに基づいて、記憶装置１２０またはＲＯＭ１０２からＲＡＭ１０３に加工プログラム１２２を読み出す。ＲＡＭ１０３は、ワーキングメモリとして機能し、加工プログラム１２２の実行に必要な各種データを一時的に格納する。 The control device 101 controls the operation of the machine tool 100 by executing various programs such as the machining program 122 (NC program) of the machine tool 100. The control device 101 reads the machining program 122 from the storage device 120 or the ROM 102 to the RAM 103 based on the reception of the execution command of the machining program 122. The RAM 103 functions as a working memory, and temporarily stores various data necessary for executing the machining program 122.

通信インターフェイス１０４には、ＬＡＮやアンテナなどが接続される。工作機械１００は、通信インターフェイス１０４を介して、外部の通信機器との間でデータをやり取りする。外部の通信機器は、たとえば、サーバーや、その他の通信端末などを含む。工作機械１００は、当該通信端末から加工プログラム１２２をダウンロードできるように構成されてもよい。 A LAN, an antenna, etc. are connected to the communication interface 104. The machine tool 100 exchanges data with an external communication device via the communication interface 104. The external communication device includes, for example, a server and other communication terminals. The machine tool 100 may be configured to be able to download the machining program 122 from the communication terminal.

表示インターフェイス１０５は、ディスプレイ１３０と接続され、制御装置１０１などからの指令に従って、ディスプレイ１３０に対して、画像を表示するための画像信号を送出する。ディスプレイ１３０は、たとえば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、またはその他の表示機器である。 The display interface 105 is connected to the display 130 and sends an image signal for displaying an image to the display 130 according to a command from the control device 101 or the like. The display 130 is, for example, a liquid crystal display, an organic EL display, or another display device.

サーボドライバ１０６は、制御装置１０１から目標回転数の入力を受け、主軸４２が目標回転数で回転するようにサーボモータ１０７を制御する。より具体的には、サーボドライバ１０６は、サーボモータ１０７のエンコーダ（図示しない）の出力信号から主軸４２の回転数を算出し、当該回転数が目標回転数よりも小さい場合にはサーボモータ１０７の回転数を上げ、当該回転数が目標回転数よりも大きい場合にはサーボモータ１０７の回転数を下げる。このように、サーボドライバ１０６は、主軸４２の回転数のフィードバックを逐次的に受けながら主軸４２の回転数を目標回転数に近付ける。 The servo driver 106 receives the input of the target rotation speed from the control device 101, and controls the servo motor 107 so that the spindle 42 rotates at the target rotation speed. More specifically, the servo driver 106 calculates the rotation speed of the spindle 42 from the output signal of an encoder (not shown) of the servo motor 107, and when the rotation speed is smaller than the target rotation speed, the servo motor 107 The rotation speed is increased, and when the rotation speed is higher than the target rotation speed, the rotation speed of the servo motor 107 is decreased. In this way, the servo driver 106 brings the rotation speed of the spindle 42 close to the target rotation speed while sequentially receiving the feedback of the rotation speed of the spindle 42.

入力インターフェイス１０９は、入力デバイス１３１に接続され得る。入力デバイス１３１は、たとえば、マウス、キーボード、タッチパネル、またはユーザの操作を受け付けることが可能なその他の装置である。 The input interface 109 may be connected to the input device 131. The input device 131 is, for example, a mouse, a keyboard, a touch panel, or any other device capable of receiving a user operation.

記憶装置１２０は、たとえば、ハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶媒体である。記憶装置１２０は、本実施の形態に従う加工プログラム１２２、主軸回転数に対する振動強度の検知結果を格納するための検知情報１２３、加工プログラム１２２で参照される設定値１２４（たとえば、主軸回転数）などを格納する。加工プログラム１２２、検知情報１２３、および設定値１２４の格納場所は、記憶装置１２０に限定されず、制御装置１０１の記憶領域（たとえば、キャッシュメモリなど）、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３、外部機器（たとえば、サーバー）などに格納されていてもよい。 The storage device 120 is, for example, a storage medium such as a hard disk or a flash memory. Storage device 120 includes machining program 122 according to the present embodiment, detection information 123 for storing the detection result of vibration intensity with respect to spindle rotational speed, set value 124 (for example, spindle rotational speed) referred to by machining program 122, and the like. To store. The storage locations of the processing program 122, the detection information 123, and the set value 124 are not limited to the storage device 120, and the storage area of the control device 101 (for example, a cache memory), the ROM 102, the RAM 103, an external device (for example, a server). It may be stored in.

加工プログラム１２２は、単体のプログラムとしてではなく、任意のプログラムの一部に組み込まれて提供されてもよい。この場合、本実施の形態に従う制御処理は、任意のプログラムと協働して実現される。このような一部のモジュールを含まないプログラムであっても、本実施の形態に従う加工プログラム１２２の趣旨を逸脱するものではない。さらに、加工プログラム１２２によって提供される機能の一部または全部は、専用のハードウェアによって実現されてもよい。さらに、少なくとも１つのサーバーが加工プログラム１２２の処理の一部を実行する所謂クラウドサービスのような形態で工作機械１００が構成されてもよい。 The processing program 122 may be provided as a part of an arbitrary program instead of as a single program. In this case, the control process according to the present embodiment is realized in cooperation with an arbitrary program. Even a program that does not include some of such modules does not depart from the spirit of the machining program 122 according to the present embodiment. Further, some or all of the functions provided by the processing program 122 may be realized by dedicated hardware. Further, the machine tool 100 may be configured in a form such as a so-called cloud service in which at least one server executes a part of the processing of the machining program 122.

［Ｇ．まとめ］
以上のようにして、工作機械１００は、強制びびり振動が発生した場合に、主軸回転数の変動範囲ΔＲを決定し、変動範囲ΔＲ内で主軸回転数を所定値ずつ上昇させるとともに、各主軸回転数での振動強度を算出する。このとき、工作機械１００は、各主軸回転数に対応付けて各主軸回転数での振動強度を記憶しておく。その後、工作機械１００は、記憶された主軸回転数の内から、振動強度が最小となる主軸回転数を設定値として用いる。これにより、工作機械１００は、振動強度が主軸回転数に対して一様に変化しない場合であっても、より確実に振動強度を抑制することができる。 [G. Summary]
As described above, when the forced chatter vibration occurs, the machine tool 100 determines the variation range ΔR of the spindle rotation speed, increases the spindle rotation speed by a predetermined value within the variation range ΔR, and rotates each spindle rotation. Calculate the vibration strength in numbers. At this time, the machine tool 100 stores the vibration intensity at each spindle rotation speed in association with each spindle rotation speed. After that, the machine tool 100 uses, as the set value, the spindle rotational speed at which the vibration intensity is the minimum, from the stored spindle rotational speeds. As a result, the machine tool 100 can more reliably suppress the vibration intensity even when the vibration intensity does not change uniformly with respect to the spindle rotational speed.

今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time are to be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the claims, and is intended to include meanings equivalent to the claims and all modifications within the scope.

１２ ベッド、１４，１６ 柱部材、１８ サドル、２１ コラム、２２，２２ｓ，２２ｔ 側部、２３ 頂部、２６ テーブル、２７ パレット、２９，２９ｓ，２９ｔ 回転機構部、３０ マガジン、３１ マガジン本体部、３２ 工具、３３ 台部材、３４ 工具保持部、３５ スプロケット、３６ 自動工具交換装置、３７ ダブルアーム、４１ 主軸頭、４２ 主軸、４３ ハウジング、５０ 境界線、７０Ａ 振動周波数、７０Ｂ スペクトル、１００ 工作機械、１０１ 制御装置、１０２ ＲＯＭ、１０３ ＲＡＭ、１０４ 通信インターフェイス、１０５ 表示インターフェイス、１０６ サーボドライバ、１０７ サーボモータ、１０９ 入力インターフェイス、１１０ 加速度センサ、１２０ 記憶装置、１２２ 加工プログラム、１２３ 検知情報、１２４ 設定値、１３０ ディスプレイ、１３１ 入力デバイス、１４０ 算出部、１４２ ＦＦＴ部、１４４ 抽出部、１５０ 調整部、１５２ 変更部、１５４ 設定部、１６０ 出力部。 12 beds, 14, 16 pillar members, 18 saddles, 21 columns, 22, 22s, 22t side parts, 23 top parts, 26 tables, 27 pallets, 29, 29s, 29t rotating mechanism parts, 30 magazines, 31 magazine body parts, 32 Tool, 33 stand member, 34 tool holding part, 35 sprocket, 36 automatic tool changer, 37 double arm, 41 spindle head, 42 spindle, 43 housing, 50 boundary line, 70A vibration frequency, 70B spectrum, 100 machine tool, 101 Control device, 102 ROM, 103 RAM, 104 communication interface, 105 display interface, 106 servo driver, 107 servo motor, 109 input interface, 110 acceleration sensor, 120 storage device, 122 machining program, 123 detection information, 124 set value, 130 Display, 131 input device, 140 calculation unit, 142 FFT unit, 144 extraction unit, 150 adjustment unit, 152 change unit, 154 setting unit, 160 output unit.

Claims (8)

ワークまたは工具を回転するための主軸と、
前記主軸または前記工具の振動周波数を検知するためのセンサと、
前記振動周波数に基づいて、前記主軸または前記工具に生じているびびり振動の振動強度を算出するための算出部と、
前記主軸の回転数を制御するための設定値を調整するための調整部とを備え、
前記調整部は、前記びびり振動が生じたことに基づいて、前記主軸の回転数の変動範囲を決定し、当該変動範囲内において前記主軸の回転数を変化させるとともに当該複数の回転数の各々について前記振動強度を取得し、当該複数の回転数の内、前記振動強度が前記主軸の回転数を変化させる前と比較して相対的に小さくなる回転数を前記設定値として用い、
前記工具による前記ワークの切込み深さと前記主軸の回転数との切削条件の関係においてびびり振動が生じない切削条件の範囲を安定領域とした場合、当該安定領域内の切削条件の内、他の回転数よりも相対的に切込み深さを深くすることが可能な複数の回転数を特定するための特定部をさらに備え、
前記変動範囲は、前記特定された複数の回転数の内の第１回転数と、当該複数の回転数の内で当該第１回転数に隣接する第２回転数との間に含まれる、工作機械。 A spindle for rotating a workpiece or tool,
A sensor for detecting the vibration frequency of the spindle or the tool,
Based on the vibration frequency, a calculation unit for calculating the vibration intensity of chatter vibration occurring in the spindle or the tool,
An adjusting unit for adjusting a set value for controlling the rotation speed of the spindle,
The adjustment unit determines a variation range of the rotation speed of the spindle based on the occurrence of the chatter vibration, and changes the rotation speed of the spindle within the variation range and for each of the plurality of rotation speeds. Obtaining the vibration intensity, among the plurality of rotation speeds, the rotation speed is relatively smaller than that before changing the rotation speed of the spindle, the rotation speed is used as the set value ,
When the range of the cutting conditions in which chatter vibration does not occur in the relationship of the cutting conditions of the cutting depth of the work by the tool and the rotation speed of the spindle is a stable region, other cutting conditions among the cutting conditions in the stable region are used. Further comprising a specifying unit for specifying a plurality of rotation speeds capable of making the depth of cut relatively deeper than the number,
The variation range is included between a first rotation speed of the specified plurality of rotation speeds and a second rotation speed of the plurality of rotation speeds adjacent to the first rotation speed. machine. 前記調整部は、前記変動範囲内で変化させた複数の回転数の内、前記振動強度が最小となる回転数を前記設定値として用いる、請求項１に記載の工作機械。 The machine tool according to claim 1, wherein the adjusting unit uses, as the set value, a rotation speed at which the vibration intensity is minimum among a plurality of rotation speeds changed within the variation range. 前記調整部は、前記変動範囲内において前記主軸の回転数を所定値ずつ変化させるとともに各回転数について前記振動強度を順次取得し、値が隣り合う回転数について取得された振動強度の増加度合いが所定閾値を超えた時点で、前記主軸の回転数を変化させることを停止する、請求項１または２に記載の工作機械。 The adjusting unit changes the rotation speed of the main shaft by a predetermined value within the variation range and sequentially acquires the vibration intensity for each rotation speed, and the increase degree of the vibration intensity acquired for the rotation speeds adjacent to each other is a value. The machine tool according to claim 1 or 2, which stops changing the rotation speed of the spindle when the predetermined threshold is exceeded. 前記算出部は、前記振動周波数をフーリエ変換することで周波数ごとの振動強度を算出し、当該算出された複数の振動強度の内で最大の振動強度を前記振動強度として算出する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の工作機械。 The calculation unit calculates a vibration intensity for each frequency by performing a Fourier transform on the vibration frequency, and calculates the maximum vibration intensity among the calculated vibration intensities as the vibration intensity. The machine tool according to any one of 3 above. 前記変動範囲は、前記第１回転数と、前記第１回転数および前記第２回転数の平均値との間に含まれる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の工作機械。 The machine tool according to any one of claims 1 to 4 , wherein the variation range is included between the first rotation speed and an average value of the first rotation speed and the second rotation speed. ワークまたは工具を回転するための主軸と、
前記主軸または前記工具の振動周波数を検知するためのセンサと、
前記振動周波数に基づいて、前記主軸または前記工具に生じているびびり振動の振動強度を算出するための算出部と、
前記主軸の回転数を制御するための設定値を調整するための調整部とを備え、
前記調整部は、前記びびり振動が生じたことに基づいて、前記主軸の回転数の変動範囲を決定し、当該変動範囲内において前記主軸の回転数を変化させるとともに当該複数の回転数の各々について前記振動強度を取得し、当該複数の回転数の内、前記振動強度が前記主軸の回転数を変化させる前と比較して相対的に小さくなる回転数を前記設定値として用い、
前記びびり振動の周波数をｆｃとし、前記工具の刃数をｚとし、前記主軸の現在の回転数をＮとし、６０×ｆｃ／（ｚ×Ｎ）の整数部分をｋとした場合、前記変動範囲は、下記式（１）に示されるＮの範囲に相当する、

工作機械。 A spindle for rotating a workpiece or tool,
A sensor for detecting the vibration frequency of the spindle or the tool,
Based on the vibration frequency, a calculation unit for calculating the vibration intensity of chatter vibration occurring in the spindle or the tool,
An adjusting unit for adjusting a set value for controlling the number of revolutions of the spindle,
The adjustment unit determines a variation range of the rotation speed of the spindle based on the occurrence of the chatter vibration, and changes the rotation speed of the spindle within the variation range and for each of the plurality of rotation speeds. Obtaining the vibration intensity, among the plurality of rotation speeds, the rotation speed is relatively smaller than that before changing the rotation speed of the spindle, the rotation speed is used as the set value,
When the frequency of the chatter vibration is fc, the number of blades of the tool is z, the current rotation speed of the spindle is N, and the integer part of 60×fc/(z×N) is k, the fluctuation range is Corresponds to the range of N shown in the following formula (1),

Machine Tools. 工作機械による加工方法であって、
前記工作機械は、
ワークまたは工具を回転するための主軸と、
前記主軸または前記工具の振動周波数を検知するためのセンサを備え、
前記加工方法は、
前記振動周波数に基づいて、前記主軸または前記工具に生じているびびり振動の振動強度を算出するステップと、
前記主軸の回転数を制御するための設定値を調整するステップとを備え、
前記調整するステップは、前記びびり振動が生じたことに基づいて、前記主軸の回転数の変動範囲を決定し、当該変動範囲内において前記主軸の回転数を変化させるとともに当該複数の回転数の各々について前記振動強度を取得し、当該複数の回転数の内、前記振動強度が前記主軸の回転数を変化させる前と比較して相対的に小さくなる回転数を前記設定値として用いるステップを含み、
前記加工方法は、さらに、前記工具による前記ワークの切込み深さと前記主軸の回転数との切削条件の関係においてびびり振動が生じない切削条件の範囲を安定領域とした場合、当該安定領域内の切削条件の内、他の回転数よりも相対的に切込み深さを深くすることが可能な複数の回転数を特定するステップを備え、
前記変動範囲は、前記特定するステップで特定された複数の回転数の内の第１回転数と、当該複数の回転数の内で当該第１回転数に隣接する第２回転数との間に含まれる、加工方法。 A method of machining with a machine tool,
The machine tool is
A spindle for rotating a workpiece or tool,
A sensor for detecting the vibration frequency of the spindle or the tool,
The processing method is
Calculating a vibration intensity of chatter vibration generated in the spindle or the tool based on the vibration frequency;
Adjusting a set value for controlling the rotation speed of the spindle,
The adjusting step determines a variation range of the rotation speed of the spindle based on the occurrence of the chatter vibration, and changes the rotation speed of the spindle within the variation range, and each of the plurality of rotation speeds. the vibration intensity acquired for, among the plurality of rotation speed, viewing including the step of using a relatively smaller rotational speed as compared with before the vibration intensity changing the rotational speed of the main shaft as the set value ,
In the machining method, further, when the range of the cutting conditions in which chatter vibration does not occur in the relationship between the cutting depth of the work by the tool and the rotation speed of the spindle is a stable region, the cutting in the stable region is performed. Among the conditions, a step of identifying a plurality of rotation speeds capable of making the depth of cut relatively deeper than other rotation speeds is provided,
The variation range is between a first rotation speed of the plurality of rotation speeds specified in the specifying step and a second rotation speed of the plurality of rotation speeds adjacent to the first rotation speed. Processing method included . 工作機械で実行される加工プログラムであって、
前記工作機械は、
ワークまたは工具を回転するための主軸と、
前記主軸または前記工具の振動周波数を検知するためのセンサを備え、
前記加工プログラムは、前記工作機械に、
前記振動周波数に基づいて、前記主軸または前記工具に生じているびびり振動の振動強度を算出するステップと、
前記主軸の回転数を制御するための設定値を調整するステップとを実行させ、
前記調整するステップは、前記びびり振動が生じたことに基づいて、前記主軸の回転数の変動範囲を決定し、当該変動範囲内において前記主軸の回転数を変化させるとともに当該複数の回転数の各々について前記振動強度を取得し、当該複数の回転数の内、前記振動強度が前記主軸の回転数を変化させる前と比較して相対的に小さくなる回転数を前記設定値として用いるステップを含み、
前記加工プログラムは、前記工作機械に、さらに、前記工具による前記ワークの切込み深さと前記主軸の回転数との切削条件の関係においてびびり振動が生じない切削条件の範囲を安定領域とした場合、当該安定領域内の切削条件の内、他の回転数よりも相対的に切込み深さを深くすることが可能な複数の回転数を特定するステップを実行させ、
前記変動範囲は、前記特定するステップで特定された複数の回転数の内の第１回転数と、当該複数の回転数の内で当該第１回転数に隣接する第２回転数との間に含まれる、加工プログラム。 A machining program executed on a machine tool,
The machine tool is
A spindle for rotating a workpiece or tool,
A sensor for detecting the vibration frequency of the spindle or the tool,
The machining program, the machine tool,
Calculating the vibration intensity of chatter vibration occurring in the spindle or the tool based on the vibration frequency;
Executing a step of adjusting a set value for controlling the rotation speed of the spindle,
The adjusting step determines a variation range of the rotation speed of the spindle based on the occurrence of the chatter vibration, and changes the rotation speed of the spindle within the variation range, and each of the plurality of rotation speeds. the vibration intensity acquired for, among the plurality of rotation speed, viewing including the step of using a relatively smaller rotational speed as compared with before the vibration intensity changing the rotational speed of the main shaft as the set value ,
In the case where the machining program further includes, in the machine tool, a stable range of a cutting condition in which chatter vibration does not occur in the relationship between the cutting depth of the workpiece by the tool and the rotation speed of the main spindle, Among the cutting conditions in the stable region, the step of identifying a plurality of rotation speeds that can deepen the cutting depth relative to other rotation speeds is executed,
The variation range is between a first rotation speed of the plurality of rotation speeds specified in the specifying step and a second rotation speed of the plurality of rotation speeds adjacent to the first rotation speed. Processing program included .

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