JP7346350B2 - Cutting device and its cutting control method - Google Patents
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Description
本発明は、切削装置及びその切削制御方法に関する。 The present invention relates to a cutting device and a cutting control method thereof.
切削工具の回転により被加工物に切削加工が施される場合、その精度を確保するためには切削条件を適正なものとすることが要求される。特許文献1には、剛性の低い被加工物の切削加工の精度を確保できるような切削条件を調整する切削装置が開示されている。 When cutting a workpiece by rotating a cutting tool, appropriate cutting conditions are required to ensure accuracy. Patent Document 1 discloses a cutting device that adjusts cutting conditions to ensure accuracy in cutting a workpiece with low rigidity.
この切削装置は、切削工具を用いた被加工物の送り加工中において切削工具の振動を検出して監視信号を出力するセンサと、出力された監視信号の時間波形データを周波数波形データに変換する制御回路とを備えている。制御回路は、変換した周波数波形データに基づいて、送り加工中における衝撃量を周波数毎に抽出し、抽出した衝撃量の所定周波数領域における総和を算出し、算出した総和に基づいて切削条件を調整する。ここで、所定周波数領域は、切削工具の回転速度と切削工具の切れ刃の数とに基づいて設定されている。 This cutting device includes a sensor that detects the vibration of the cutting tool during feeding of a workpiece using the cutting tool and outputs a monitoring signal, and a sensor that converts the time waveform data of the output monitoring signal into frequency waveform data. It is equipped with a control circuit. The control circuit extracts the amount of impact during feed machining for each frequency based on the converted frequency waveform data, calculates the sum of the extracted amount of impact in a predetermined frequency range, and adjusts the cutting conditions based on the calculated sum. do. Here, the predetermined frequency range is set based on the rotational speed of the cutting tool and the number of cutting edges of the cutting tool.
切削加工の精度は、被加工物及び切削工具のみならず、切削工具の回転及び送りを実施する駆動機構の剛性や、被加工物を固定する固定部の剛性にも依存し得る。このため、切削加工の精度を確保するためには、駆動機構及び固定部それぞれの剛性に応じた適正な切削条件を設定する必要がある。しかしながら、この場合、剛性に応じた適正な切削条件の設定を試行錯誤しなければならず、切削条件の設定に要する工数が増大するという問題があった。 The accuracy of cutting can depend not only on the workpiece and the cutting tool, but also on the rigidity of the drive mechanism that rotates and feeds the cutting tool, and the rigidity of the fixing part that fixes the workpiece. Therefore, in order to ensure the precision of the cutting process, it is necessary to set appropriate cutting conditions according to the respective rigidities of the drive mechanism and the fixing part. However, in this case, it is necessary to set appropriate cutting conditions according to the rigidity through trial and error, and there is a problem in that the number of man-hours required for setting the cutting conditions increases.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、切削工具の回転及び送りを実施する駆動機構及び被加工物を固定する固定部等の剛性に応じた適正な切削条件を試行錯誤することなく設定できる切削装置及びその切削制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and involves trial and error in determining appropriate cutting conditions according to the rigidity of the drive mechanism that rotates and feeds the cutting tool, the fixing part that fixes the workpiece, etc. It is an object of the present invention to provide a cutting device and a cutting control method thereof that can be set without any problems.
上記目的を達成すべく、第1の発明は、切削工具の回転及びその中心軸線方向の送りを実施する駆動機構と、前記切削工具の回転により切削加工が施される被加工物を固定する固定部と、を備えている切削装置であって、
第1の切削加工と、前記第1の切削加工がなされた部位に対して実施される第2の切削加工と、を含む切削加工が前記被加工物に施され、
前記駆動機構又は前記固定部に取り付けられ、その取付位置において前記切削工具の送り方向と直交する方向の振動加速度、振動速度若しくは振動変位を検出する振動センサの検出値、又は前記駆動機構に取り付けられ、前記切削工具の送り方向と直交する方向における前記切削工具の切削力を検出する切削力センサの検出値のいずれかである切削パラメータ値を取得する取得部と、
前記第1の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第2の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の変動量の比率である減衰比を算出する減衰比算出部と、
前記減衰比に基づいて、前記切削加工の切削条件を調整する調整部と、を備えていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a first invention provides a drive mechanism that rotates a cutting tool and feeds it in the direction of its central axis, and a fixing device that fixes a workpiece to be cut by the rotation of the cutting tool. A cutting device comprising:
A cutting process is performed on the workpiece, including a first cutting process and a second cutting process performed on the part where the first cutting process was performed,
A detection value of a vibration sensor that is attached to the drive mechanism or the fixed part and that detects vibration acceleration, vibration velocity, or vibration displacement in a direction perpendicular to the feeding direction of the cutting tool at the attachment position, or , an acquisition unit that acquires a cutting parameter value that is one of the detection values of a cutting force sensor that detects the cutting force of the cutting tool in a direction perpendicular to the feeding direction of the cutting tool;
It is a ratio of the amount of variation in the cutting parameter value obtained during the period in which the second cutting process is performed to the amount of variation in the cutting parameter value obtained in the period in which the first cutting process is performed. a damping ratio calculation unit that calculates a damping ratio;
The present invention is characterized by comprising an adjusting section that adjusts cutting conditions of the cutting process based on the damping ratio.
第2の発明は、第1の発明において、前記取得部は、前記切削パラメータ値として、前記振動センサの検出値を取得することを特徴とする。 A second invention is characterized in that in the first invention, the acquisition unit acquires a detection value of the vibration sensor as the cutting parameter value.
第3の発明は、第2の発明において、前記振動センサは、その取付位置において、前記切削工具の送り方向と直交する第1方向、並びに前記送り方向及び前記第1方向それぞれと直交する第2方向の振動加速度、振動速度又は振動変位を検出し、
前記減衰比算出部は、
前記第1の切削加工が実施される期間に取得された前記第1方向の検出値に対する、前記第2の切削加工が実施される期間に取得された前記第1方向の検出値の比率である第1減衰比を算出し、
前記第1の切削加工が実施される期間に取得された前記第2方向の検出値に対する、前記第2の切削加工が実施される期間に取得された前記第2方向の検出値の比率である第2減衰比を算出し、
前記調整部は、前記第1減衰比及び前記第2減衰比に基づいて、前記切削加工の切削条件を調整することを特徴とする。
A third invention is based on the second invention, in which the vibration sensor is arranged in a first direction perpendicular to the feeding direction of the cutting tool and in a second direction perpendicular to each of the feeding direction and the first direction. Detect vibration acceleration, vibration velocity or vibration displacement in the direction,
The damping ratio calculation unit includes:
It is a ratio of the detected value in the first direction acquired during the period in which the second cutting process is performed to the detected value in the first direction acquired in the period in which the first cutting process is performed. Calculate the first damping ratio,
It is a ratio of the detected value in the second direction acquired during the period in which the second cutting process is performed to the detected value in the second direction acquired in the period in which the first cutting process is performed. Calculate the second damping ratio,
The adjustment unit is characterized in that it adjusts cutting conditions for the cutting process based on the first damping ratio and the second damping ratio.
第4の発明は、第3の発明において、前記調整部は、
前記第1減衰比及び前記第2減衰比が同等でないと判定した場合、次回の前記切削加工で用いる送り速度及び前記切削工具の回転速度の少なくとも一方を低下させる調整を行い、
前記第1減衰比及び前記第2減衰比が同等であると判定した場合、今回の前記切削加工で用いた送り速度及び前記切削工具の回転速度を、次回からの前記切削加工で用いる送り速度及び前記切削工具の回転速度に決定することを特徴とする。
A fourth invention is based on the third invention, wherein the adjustment section includes:
If it is determined that the first damping ratio and the second damping ratio are not equal, adjusting to reduce at least one of the feed rate and the rotation speed of the cutting tool used in the next cutting process,
If it is determined that the first damping ratio and the second damping ratio are equivalent, the feed rate and the rotation speed of the cutting tool used in the current cutting process are set as the feed rate and the rotation speed of the cutting tool used in the cutting process from the next time onwards. The rotational speed of the cutting tool is determined.
第5の発明は、第4の発明において、前記減衰比算出部は、前記第1減衰比に対する前記第2減衰比の比率である規格化減衰比を算出し、
前記調整部は、前記規格化減衰比が1近傍である場合に前記第1減衰比及び前記第2減衰比が同等であると判定し、前記規格化減衰比が1近傍でない場合に前記第1減衰比及び前記第2減衰比が同等でないと判定することを特徴とする。
In a fifth invention based on the fourth invention, the damping ratio calculation unit calculates a normalized damping ratio that is a ratio of the second damping ratio to the first damping ratio,
The adjustment unit determines that the first damping ratio and the second damping ratio are equal when the normalized damping ratio is near 1, and determines that the first damping ratio is equal when the normalized damping ratio is not near 1. The method is characterized in that it is determined that the damping ratio and the second damping ratio are not equal.
第6の発明は、第4又は第5の発明において、前記減衰比算出部は、次回からの前記切削加工で用いる切削条件が決定された後、前記被加工物の前記切削加工が行われるたびに前記第1減衰比及び前記第2減衰比を算出し、
前記切削加工が行われるたびに算出される前記第1減衰比及び前記第2減衰比が同等でないと判定した場合、前記切削加工の異常が発生したことを報知する報知部を備えていることを特徴とする。
A sixth invention is based on the fourth or fifth invention, wherein the damping ratio calculation unit is configured to calculate the damping ratio every time the cutting process of the workpiece is performed after the cutting conditions to be used in the cutting process from the next time are determined. calculating the first damping ratio and the second damping ratio,
If it is determined that the first damping ratio and the second damping ratio, which are calculated each time the cutting process is performed, are not equal, the apparatus includes a notification unit that notifies that an abnormality in the cutting process has occurred. Features.
第7の発明は、第1~第6のいずれか1つの発明において、前記切削工具は、前記被加工物の座面加工を行うカッタであり、
前記第1の切削加工は、前記カッタを用いた送り加工であり、
前記第2の切削加工は、前記送り加工の終了後に送りを停止させた状態における前記カッタの回転による加工であることを特徴とする。
A seventh invention is the one according to any one of the first to sixth inventions, wherein the cutting tool is a cutter that processes the seat surface of the workpiece,
The first cutting process is a feeding process using the cutter,
The second cutting process is characterized in that the cutter is rotated while the feed is stopped after the feed process is completed.
第8の発明は、第1~第6のいずれか1つの発明において、前記切削工具は、前記被加工物の穴加工を行うドリルであり、
前記第1の切削加工は、第1の送り速度で前記ドリルを送る送り加工であり、
前記第2の切削加工は、前記第1の送り速度よりも高い第2の送り速度で前記ドリルを送る送り加工であることを特徴とする。
An eighth invention is the one according to any one of the first to sixth inventions, wherein the cutting tool is a drill for drilling a hole in the workpiece,
The first cutting process is a feeding process in which the drill is fed at a first feed rate,
The second cutting process is characterized in that the drill is fed at a second feed rate higher than the first feed rate.
第9の発明は、切削工具の回転及びその中心軸線方向の送りを実施する駆動機構と、前記切削工具の回転により切削加工が施される被加工物を固定する固定部と、を備えている切削装置の切削制御方法であって、
前記切削装置は、第1の切削加工と、前記第1の切削加工がなされた部位に対して実施される第2の切削加工と、を含む切削加工を前記被加工物に施し、
前記駆動機構又は前記固定部に取り付けられ、その取付位置において前記切削工具の送り方向と直交する方向の振動加速度、振動速度若しくは振動変位を検出する振動センサの検出値、又は前記駆動機構に取り付けられ、前記切削工具の送り方向と直交する方向における前記切削工具の切削力を検出する切削力センサの検出値のいずれかを切削パラメータ値とする場合、前記第1の切削加工を実施する期間に取得した前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第2の切削加工を実施する期間に取得した前記切削パラメータ値の変動量の比率である減衰比を算出し、
前記減衰比に基づいて、前記切削加工の切削条件を調整することを特徴とする。
A ninth invention includes a drive mechanism that rotates a cutting tool and feeds it in the direction of its central axis, and a fixing part that fixes a workpiece to be cut by the rotation of the cutting tool. A cutting control method for a cutting device, the method comprising:
The cutting device performs a cutting process on the workpiece, including a first cutting process and a second cutting process performed on the part where the first cutting process was performed,
A detection value of a vibration sensor that is attached to the drive mechanism or the fixed part and that detects vibration acceleration, vibration velocity, or vibration displacement in a direction perpendicular to the feeding direction of the cutting tool at the attachment position, or , when one of the detection values of a cutting force sensor that detects the cutting force of the cutting tool in a direction perpendicular to the feeding direction of the cutting tool is used as a cutting parameter value, acquired during the period in which the first cutting process is performed. Calculating a damping ratio, which is a ratio of the amount of variation in the cutting parameter value obtained during the period in which the second cutting process is performed, to the amount of variation in the cutting parameter value obtained during the second cutting process;
The method is characterized in that cutting conditions of the cutting process are adjusted based on the damping ratio.
第1の発明において、駆動機構に切削力センサが取り付けられる場合、切削工具の送り方向と直交する方向における切削工具の切削力がそのセンサにより検出される。ここで、切削加工の精度を確保できないような切削条件で切削加工が実施され得る。この場合、第1の切削加工(例えば、座面加工における荒加工)が実施される期間に検出された切削力の変動量に対する、第1の切削加工の後の第2の切削加工(例えば、座面加工におけるドウェル)が実施される期間に検出された切削力の変動量が減衰しなかったり、その減衰量が小さくなったりする。一方、切削加工の精度を確保できるような切削条件で切削加工が行われる場合、被加工物、切削工具、駆動機構及び固定部それぞれの剛性によらず、切削力の変動量の減衰量が大きくなる。 In the first invention, when a cutting force sensor is attached to the drive mechanism, the cutting force of the cutting tool in a direction orthogonal to the feeding direction of the cutting tool is detected by the sensor. Here, the cutting process may be performed under cutting conditions that do not ensure the accuracy of the cutting process. In this case, the second cutting process after the first cutting process (e.g., The amount of variation in cutting force detected during the period during which dwell (dwell in seat surface machining) is performed does not attenuate or the amount of attenuation becomes small. On the other hand, when cutting is performed under cutting conditions that ensure the accuracy of cutting, the amount of variation in cutting force is attenuated significantly, regardless of the rigidity of the workpiece, cutting tool, drive mechanism, and fixed part. Become.
以上から、検出された切削力の変動量の減衰量に基づいて、切削加工の精度を確保できているか否かを判定し、その判定結果に基づいて切削加工の切削条件を調整することも考えられる。しかしながら、駆動機構における切削力センサの取付位置によっては、同じ切削条件であったとしても、そのセンサにより検出される切削力の変動量が変化し得る。このため、検出された切削力の変動量の減衰量を用いる方法では、切削加工の精度を確保できているか否かの判定精度が低下し、ひいては精度を確保する上で適切な切削条件を設定できなくなり得る。 Based on the above, it is also possible to determine whether or not the accuracy of the cutting process is secured based on the amount of attenuation of the detected cutting force variation, and adjust the cutting conditions for the cutting process based on the determination result. It will be done. However, depending on the mounting position of the cutting force sensor in the drive mechanism, the amount of variation in the cutting force detected by the sensor may change even under the same cutting conditions. For this reason, with the method that uses the attenuation of the detected cutting force variation, the accuracy of determining whether or not the accuracy of the cutting process is ensured decreases, and in turn, it is necessary to set appropriate cutting conditions to ensure accuracy. You may not be able to do it.
ここで、第1の切削加工が実施される期間に検出された切削力の変動量に対する、第2の切削加工が実施される期間に検出された切削力の変動量の比率である減衰比に本願発明者は着目した。そして、本願発明者は、減衰比によれば、駆動機構における切削力センサの取付位置によらず、切削加工の精度を確保できているか否かの判定精度を確保できることを見出した。 Here, the damping ratio is the ratio of the amount of variation in cutting force detected during the period in which the second cutting process is performed to the amount of variation in cutting force detected in the period in which the first cutting process is performed. The inventor of the present application paid attention to this. The inventor of the present invention has also discovered that, by using the damping ratio, it is possible to ensure accuracy in determining whether or not the accuracy of cutting is ensured, regardless of the mounting position of the cutting force sensor in the drive mechanism.
そこで、第1の発明では、切削力センサの検出値変動量に基づいて減衰比算出部により減衰比が算出され、算出された減衰比に基づいて切削加工の切削条件が調整される。これにより、被加工物、切削工具、駆動機構及び固定部の剛性に応じた適正な切削条件を試行錯誤することなく設定することができる。 Therefore, in the first invention, a damping ratio is calculated by the damping ratio calculating section based on the amount of variation in the detected value of the cutting force sensor, and cutting conditions for cutting are adjusted based on the calculated damping ratio. Thereby, it is possible to set appropriate cutting conditions according to the rigidity of the workpiece, the cutting tool, the drive mechanism, and the fixing portion without trial and error.
駆動機構に切削力センサが取り付けられる構成に代えて、駆動機構又は固定部に振動センサが取り付けられる構成が採用されることがある。振動センサは、切削工具の送り方向と直交する方向の振動加速度、振動速度若しくは振動変位を検出する。ここで、第1の切削加工が実施される期間における切削力センサの検出値変動量と振動センサの検出値変動量との間に相関があることを本願発明者は見出した。また、第2の切削加工が実施される期間における切削力センサの検出値変動量と振動センサの検出値変動量との間にも相関があることを本願発明者は見出した。 Instead of the configuration in which the cutting force sensor is attached to the drive mechanism, a configuration in which the vibration sensor is attached to the drive mechanism or the fixed part may be adopted. The vibration sensor detects vibration acceleration, vibration velocity, or vibration displacement in a direction perpendicular to the feeding direction of the cutting tool. Here, the inventor of the present application has found that there is a correlation between the amount of variation in the detection value of the cutting force sensor and the amount of variation in the detection value of the vibration sensor during the period in which the first cutting process is performed. Furthermore, the inventor of the present application has found that there is also a correlation between the amount of variation in the detection value of the cutting force sensor and the amount of variation in the detection value of the vibration sensor during the period in which the second cutting process is performed.
そこで、第1,第2の発明では、切削力センサの検出値に代えて、振動センサの検出値を用いて切削加工の精度を確保できる切削条件を設定することもできる。詳しくは、第1の切削加工が実施される期間に取得された振動センサの検出値変動量に対する、第2の切削加工が実施される期間に取得された振動センサの検出値変動量の比率が減衰比として算出される。そして、算出された減衰比に基づいて、切削加工の切削条件が調整される。これにより、振動センサの検出値を用いて、被加工物、切削工具、駆動機構及び固定部の剛性に応じた適正な切削条件を試行錯誤することなく設定することができる。 Therefore, in the first and second aspects of the invention, cutting conditions that can ensure the accuracy of cutting can be set using the detection value of the vibration sensor instead of the detection value of the cutting force sensor. Specifically, the ratio of the amount of variation in the detection value of the vibration sensor obtained during the period in which the second cutting process is performed to the amount of variation in the detection value of the vibration sensor obtained in the period in which the first cutting process is performed is Calculated as a damping ratio. Then, cutting conditions for cutting are adjusted based on the calculated damping ratio. Thereby, by using the detection value of the vibration sensor, it is possible to set appropriate cutting conditions according to the rigidity of the workpiece, cutting tool, drive mechanism, and fixing part without trial and error.
第3の発明では、切削工具の送り方向と直交する第1方向、並びに送り方向及び第1方向それぞれと直交する第2方向の振動加速度、振動速度又は振動変位が振動センサにより検出される。 In the third invention, a vibration sensor detects vibration acceleration, vibration velocity, or vibration displacement in a first direction perpendicular to the feeding direction of the cutting tool, and in a second direction perpendicular to each of the feeding direction and the first direction.
第3の発明では、第1減衰比に加え、第2減衰比が算出される。第2減衰比は、第1の切削加工が実施される期間に取得された第2方向の検出値に対する、第2の切削加工が実施される期間に取得された第2方向の検出値の比率である。第1減衰比と第2減衰比とが同等であることは、切削加工の精度が確保できていることを示す。 In the third invention, a second damping ratio is calculated in addition to the first damping ratio. The second damping ratio is the ratio of the detected value in the second direction acquired during the period in which the second cutting process is performed to the detected value in the second direction acquired during the period in which the first cutting process is performed. It is. The fact that the first damping ratio and the second damping ratio are equivalent indicates that the accuracy of the cutting process is ensured.
そこで、第3の発明では、第1減衰比及び第2減衰比に基づいて切削条件が調整される。これにより、切削加工の精度をさらに高めることができる。 Therefore, in the third invention, the cutting conditions are adjusted based on the first damping ratio and the second damping ratio. Thereby, the precision of cutting can be further improved.
第4の発明では、第1減衰比及び第2減衰比が同等でないと判定された場合、次回の切削加工で用いる送り速度及び切削工具の回転速度の少なくとも一方を低下させる調整が行われる。この調整により、次回の切削加工の精度を今回の送り加工の精度よりも高める。一方、第1減衰比及び第2減衰比が同等であると判定された場合、今回の切削加工で用いた送り速度及び切削工具の回転速度が、次回からの切削加工で用いる送り速度及び回転速度に決定される。このように、第4の発明によれば、切削加工の精度を確保できる切削条件を自動的に決定することができる。 In the fourth invention, when it is determined that the first damping ratio and the second damping ratio are not equivalent, an adjustment is made to reduce at least one of the feed rate and the rotation speed of the cutting tool used in the next cutting process. This adjustment makes the accuracy of the next cutting process higher than the accuracy of the current feed process. On the other hand, if it is determined that the first damping ratio and the second damping ratio are equivalent, the feed rate and rotation speed of the cutting tool used in the current cutting process will be the same as the feed rate and rotation speed used in the next cutting process. determined. In this way, according to the fourth invention, cutting conditions that can ensure the accuracy of cutting can be automatically determined.
第5の発明では、第1減衰比に対する第2減衰比の比率である規格化減衰比が算出される。算出された規格化減衰比が1近傍である場合に第1減衰比及び第2減衰比が同等であると判定され、規格化減衰比が1近傍でない場合に第1減衰比及び第2減衰比が同等でないと判定される。規格化減衰比が用いられる第5の発明によれば、第1減衰比及び第2減衰比それぞれが閾値と比較される構成に比べて、閾値との比較対象が規格化減衰比のみであるため、調整部における判定処理の簡素化を図ることができる。 In the fifth invention, a normalized damping ratio that is a ratio of the second damping ratio to the first damping ratio is calculated. When the calculated normalized damping ratio is near 1, it is determined that the first damping ratio and the second damping ratio are equal, and when the normalized damping ratio is not near 1, the first damping ratio and the second damping ratio are determined to be equal. are determined to be unequal. According to the fifth invention in which the normalized damping ratio is used, compared to a configuration in which the first damping ratio and the second damping ratio are each compared with the threshold value, the comparison target with the threshold value is only the normalized damping ratio. , it is possible to simplify the determination process in the adjustment section.
ここで、切削条件が決定された後、その条件を用いて複数の被加工物それぞれに対して切削加工が順次行われると、切削工具の劣化等が進行し、切削加工の異常が発生し得る。この場合、切削加工の精度が低下し、第1減衰比と第2減衰比とのずれが大きくなる。 After the cutting conditions are determined, if the cutting conditions are used to sequentially perform cutting on each of multiple workpieces, the deterioration of the cutting tool may progress and abnormalities may occur in the cutting process. . In this case, the accuracy of cutting decreases, and the deviation between the first damping ratio and the second damping ratio increases.
この点に鑑み、第6の発明では、次回からの切削加工で用いる切削条件が決定された後、被加工物の切削加工が行われるたびに第1減衰比及び第2減衰比が算出される。そして、切削加工が行われるたびに算出される前記第1減衰比及び前記第2減衰比が同等でないと判定された場合、切削加工の異常が発生したことを報知できる。 In view of this, in the sixth invention, after the cutting conditions to be used in the next cutting process are determined, the first damping ratio and the second damping ratio are calculated every time the workpiece is cut. . If it is determined that the first damping ratio and the second damping ratio, which are calculated each time cutting is performed, are not equivalent, it is possible to notify that an abnormality in cutting has occurred.
(第1実施形態)
以下、本発明の切削装置を具体化した第1実施形態について、図面を参照しながら説明する。本実施形態の切削装置は、ディファレンシャルケースに加工される鋳造品を被加工物(ワーク)とし、その内面(座面)を加工する。
(First embodiment)
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of a cutting device of the present invention will be described below with reference to the drawings. The cutting device of this embodiment uses a cast product to be processed into a differential case as a workpiece, and processes the inner surface (seat surface) of the casting.
<切削装置の構成>
図1に示すように、切削装置10は、切削工具の回転及び送りを実施する工具側ユニット30を備えている。工具側ユニット30は、主軸31、駆動軸32、従動軸33、切削工具としての球面カッタ34及び駆動部35を有している。主軸31には、駆動軸32の基端部が連結されている。駆動軸32の先端部には、球面カッタ34の第1切削部34aが連結されている。
<Configuration of cutting device>
As shown in FIG. 1, the cutting
球面カッタ34において、第1切削部34aには連結部34cを介して第2切削部34bが連結されている。第2切削部34bには、従動軸33の先端部が連結されている。主軸31、駆動軸32、従動軸33及び球面カッタ34のそれぞれは、その中心軸線が同軸となるように配置されている。
In the
駆動部35は、主軸31を回転させる主軸モータを備えている。主軸モータの回転により、主軸31、駆動軸32、従動軸33及び球面カッタ34は、主軸31の中心軸線を中心として一体に回転する。
The
駆動部35は、主軸31、駆動軸32、従動軸33及び球面カッタ34をその送り方向(切削方向、Z軸方向)に移動させる送り機構を備えている。送り機構は、例えば、主軸31の送りを制御するモータと、従動軸33の送りを制御する油圧機構とを有している。なお、以降、球面カッタ34の送り方向をZ軸方向と称し、図2に示すように、Z軸方向と直交する方向をY軸方向と称し、Y,Z軸方向と直交する方向をX軸方向と称すこととする。図2は、球面カッタ34を駆動軸32側から見た図である。
The
切削装置10は、ワーク20を固定する固定ユニット40を備えている。ワーク20は、その中心軸線方向に延びる本体部21と、環状部22とを有している。環状部22は、本体部21においてその中心軸線方向の中間部から外方へ円環状をなすように突出している。
The cutting
固定ユニット40は、載置部41及びクランプ部42を備えている。載置部41の平坦面には、ワーク20の環状部22の第1面が当接している。環状部22の第2面は、クランプ部42により載置部41側に押し付けられる。これにより、ワーク20は、固定ユニット40に固定される。ワーク20の本体部21の一端には、芯出し治具43が取り付けられている。
The fixing
本体部21には中空部が形成されている。本体部21には、その中心軸線方向と直交するZ軸方向において、外周面から中空部まで貫通する第1軸孔23a及び第2軸孔23bが形成されている。駆動軸32が第1軸孔23aに挿通されるとともに従動軸33が第2軸孔23bに挿通された状態で、球面カッタ34が駆動軸32及び従動軸33に連結されている。
A hollow portion is formed in the
切削装置10は、加速度センサ50を備えている。本実施形態において、加速度センサ50は、主軸31に取り付けられており、その取付位置におけるX,Y軸方向の振動加速度(m/sec^2)を検出する。以下、X軸方向の振動加速度をX軸振動加速度Accxと称し、Y軸方向の振動加速度をY軸振動加速度Accyと称す。検出された振動加速度Accx,Accyは、切削装置10が備えるコントローラ60に入力される。
The cutting
コントローラ60は、CPU等を有する周知のマイクロコンピュータを主体に構成され、ワーク20の切削加工制御を行う。詳しくは、コントローラ60は、駆動部35の主軸モータの駆動制御を行うことにより、球面カッタ34(主軸31)の回転速度を目標回転速度に制御する。また、コントローラ60は、駆動部35の送り機構の駆動制御を行うことにより、球面カッタ34の送り速度を目標送り速度に制御する。
The
ワーク20の中空部において第1軸孔23a近傍の部分は第1切削部34aにより切削加工され、その後、中空部において第2軸孔23b近傍の部分は第2切削部34bにより切削加工される。これらの切削加工面は、球面座とされ、ディファレンシャルギアを構成する一対のピニオンギアが当接する。
A portion of the hollow portion of the
切削装置10は、報知部61を備えている。本実施形態において、報知部61はアラーム音を出力できるようになっている。この出力制御は、コントローラ60により行われる。
The cutting
コントローラ60は、図3に示すように、エアカット、荒加工、仕上加工及びドウェルを順に実施することにより、ワーク20の球座面の切削加工を行う。ここで、エアカットは、ワーク20に対する球面カッタ34の切削部の送りを開始してから、球面カッタ34の切削部が切削対象面に当たって切削が開始されるまでの工程のことである。荒加工及びそれに続く仕上加工は、送り加工の工程であり、荒加工の送り速度は、仕上加工の送り速度よりも高い。ドウェルは、送り速度を0にした状態で球面カッタ34を回転させる工程のことである。本実施形態では、エアカット、荒加工、仕上加工及びドウェルそれぞれにおいて、球面カッタ34の目標回転速度が同じ回転速度に設定されている。
As shown in FIG. 3, the
コントローラ60は、ドウェル及び荒加工を行っている場合に加速度センサ50により検出されたX軸振動加速度Accxと、ドウェル及び荒加工を行っている場合に加速度センサ50により検出されたY軸振動加速度Accyとに基づいて、切削加工により形成される球座面の真球度の精度を確保できる切削条件を自動的に決定する処理を行う。以下、X軸振動加速度Accx及びY軸振動加速度Accyに基づいて切削条件を決定できる理由について説明する。
The
<振動加速度に基づいて切削条件を決定できる理由>
本願発明者は、まず、精度を確保できる切削条件及び精度を確保できない切削条件それぞれにおいて球面カッタ34に作用する切削力を検出するために、工具側ユニット30に切削力センサを取り付けた。切削力センサは、球面カッタ34のX軸方向の切削力(以下、X軸切削力Fx)及びY軸方向の切削力(以下、Y軸切削力Fy)を検出する。
<Reason why cutting conditions can be determined based on vibration acceleration>
The inventor of the present application first attached a cutting force sensor to the
精度を確保できないような切削条件が用いられる場合、荒加工が行われているときに検出されたX,Y軸切削力Fx,Fyの変動量に対する、ドウェルが行われているときに検出されたX,Y軸切削力Fx,Fyの変動量が減衰しなかったり、その減衰量が小さくなったりする。 When cutting conditions that do not ensure accuracy are used, the amount of variation in the X- and Y-axis cutting forces Fx and Fy detected during rough machining will be compared to the amount of variation detected during dwell. The amount of variation in the X- and Y-axis cutting forces Fx and Fy does not attenuate, or the amount of attenuation becomes small.
図4(a)~(c)は、荒加工、仕上加工及びドウェルそれぞれにおいて、精度を確保できないような切削条件が用いられる場合に検出されたX,Y軸切削力Fx,Fyの時系列をプロットしたものである。図4の横軸はX軸切削力Fxを示し、縦軸はY軸切削力Fyを示す。図4(a)~(c)それぞれにおいて、縦軸の1目盛りのスケールは互いに同じであり、横軸の1目盛りのスケールも互いに同じである。図4に示す例では、ワーク20及び球面カッタ34の剛性が低いことに起因して、切削加工中にびびり振動が発生する。その結果、切削加工によるワーク20の仕上面性状が悪化し、球面座の真球度の精度を確保できていない。
Figures 4(a) to (c) show the time series of X- and Y-axis cutting forces Fx and Fy detected when cutting conditions that cannot ensure accuracy are used in rough machining, finishing machining, and dwell, respectively. It is plotted. The horizontal axis in FIG. 4 indicates the X-axis cutting force Fx, and the vertical axis indicates the Y-axis cutting force Fy. In each of FIGS. 4A to 4C, the scale of one division on the vertical axis is the same, and the scale of one division on the horizontal axis is also the same. In the example shown in FIG. 4, chatter vibration occurs during cutting due to the low rigidity of the
一方、精度を確保できるような切削条件が用いられる場合、ワーク20、球面カッタ34、工具側ユニット30及び固定ユニット40それぞれの剛性によらず、X,Y軸切削力Fx,Fyの変動量の減衰量が大きくなる。 On the other hand, when cutting conditions that ensure accuracy are used, the amount of variation in the X- and Y-axis cutting forces Fx and Fy is The amount of attenuation increases.
図5(a),(b)は、仕上加工及びドウェルそれぞれにおいて、精度を確保できるような切削条件が用いられる場合に検出されたX,Y軸切削力Fx,Fyの時系列をプロットしたものである。図5(a),(b)それぞれにおいて、縦軸の1目盛りのスケールは互いに同じであり、横軸の1目盛りのスケールも互いに同じである。また、図5の各軸の1目盛りのスケールは、図4の各軸の1目盛りのスケールと同じである。 Figures 5(a) and (b) are plots of the time series of the X- and Y-axis cutting forces Fx and Fy detected when cutting conditions that ensure accuracy are used in finishing and dwell, respectively. It is. In each of FIGS. 5A and 5B, the scale of one division on the vertical axis is the same, and the scale of one division on the horizontal axis is also the same. Further, the scale of one division on each axis in FIG. 5 is the same as the scale of one division on each axis in FIG.
図5に示す例では、図6に示すように、びびり振動を防止するために荒加工と仕上加工との間に逃がし加工が追加されている。図5と図4とを比較すると、仕上加工及びドウェルそれぞれにおいて、図5の方がX,Y軸切削力Fx,Fyの変動量が小さくなっている。 In the example shown in FIG. 5, as shown in FIG. 6, relief machining is added between rough machining and finishing machining in order to prevent chatter vibration. Comparing FIG. 5 with FIG. 4, the amount of variation in the X- and Y-axis cutting forces Fx and Fy is smaller in FIG. 5 in finishing and dwell, respectively.
以上から、荒加工が行われている場合に検出されたX,Y軸切削力Fx,Fyの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたX,Y軸切削力Fx,Fyの変動量の減衰量に基づいて、精度を確保できているか否かを判定し、その判定結果に基づいて座面加工の切削条件を調整することも考えられる。しかしながら、工具側ユニット30における切削力センサの取付位置によっては、同じ切削条件であったとしても、そのセンサにより検出されるX,Y軸切削力Fx,Fyの変動量が変化し得る。このため、検出されたX,Y軸切削力Fx,Fyの変動量の減衰量を用いる方法では、精度を確保できているか否かの判定精度が低下する懸念がある。
From the above, it can be seen that the amount of variation in the X- and Y-axis cutting forces Fx and Fy detected when rough machining is performed is compared to the amount of variation in the X- and Y-axis cutting forces Fx and Fy detected when dwell is performed. It is also conceivable to determine whether or not accuracy is ensured based on the amount of attenuation of the amount of variation, and to adjust the cutting conditions for machining the seat surface based on the determination result. However, depending on the mounting position of the cutting force sensor in the tool-
ここで、第1力減衰比Rfx及び第2力減衰比Rfyによれば、工具側ユニット30における切削力センサの取付位置の影響を抑制できることを本願発明者は見出した。第1力減衰比Rfxは、荒加工が行われている場合に検出されたX軸切削力Fxの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたX軸切削力Fxの変動量の比率である。また、第2力減衰比Rfyは、荒加工が行われている場合に検出されたY軸切削力Fyの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたY軸切削力Fyの変動量の比率である。本願発明者は、これら第1力減衰比Rfx及び第2力減衰比Rfyが同等であれば、精度を確保できていることを見出した。
Here, according to the first force damping ratio Rfx and the second force damping ratio Rfy, the inventor of the present invention has found that the influence of the mounting position of the cutting force sensor in the
ただし、切削力センサは高価なセンサであるため、本願発明者は、切削力の代わりになる特性値を用いて、精度を確保できているか否かを判定する方法について検討した。その結果、その特性値として振動加速度を用いることができ、荒加工が行われている場合に検出されたX軸切削力Fxの変動量と、荒加工が行われている場合に検出されたX軸振動加速度Accxとの間に相関があることを本願発明者は見出した。また、ドウェルが行われている場合に検出されたY軸切削力Fyの変動量と、ドウェルが行われている場合に検出されたY軸振動加速度Accyの変動量との間にも相関があることを本願発明者は見出した。 However, since the cutting force sensor is an expensive sensor, the inventors of the present application studied a method of determining whether accuracy is ensured using a characteristic value in place of the cutting force. As a result, vibration acceleration can be used as the characteristic value, and the amount of variation in the X-axis cutting force Fx detected when rough machining is performed, and the amount of variation in X-axis cutting force Fx detected when rough machining is performed. The inventor of the present application has found that there is a correlation between the shaft vibration acceleration Accx and the shaft vibration acceleration Accx. Additionally, there is a correlation between the amount of variation in the Y-axis cutting force Fy detected when a dwell is being performed and the amount of variation in the Y-axis vibration acceleration Accy detected when a dwell is being performed. The inventor of the present application has discovered this.
図7(a),(b)は、一連の切削加工工程において精度を確保できないような切削条件が用いられる場合に検出されたX,Y軸振動加速度Accx,Accyの推移を示す。図8(a),(b)は、一連の切削加工工程において精度を確保できるような切削条件が用いられる場合に検出されたX,Y軸振動加速度Accx,Accyの推移を示す。精度を確保できない図7に示す例では、ドウェルが行われている場合の振動加速度の変動量が、荒加工が行われている場合の振動加速度の変動量に対して減衰していない、又はその減衰量が小さいものとなっている。これに対し、精度を確保できる図8に示す例では、ドウェルが行われている場合の振動加速度の変動量が、荒加工及び仕上加工が行われている場合の振動加速度の変動量に対して大きく減衰している。なお、図7及び図8では、縦軸における振動加速度のゼロ点がずれているが、エアカットが行われている場合の振動加速度が実際には0(m/sec^2)となる。 FIGS. 7A and 7B show changes in the X and Y axis vibration accelerations Accx and Accy detected when cutting conditions that cannot ensure accuracy are used in a series of cutting processes. FIGS. 8A and 8B show changes in the X and Y-axis vibration accelerations Accx and Accy detected when cutting conditions that ensure accuracy are used in a series of cutting processes. In the example shown in Fig. 7 where accuracy cannot be ensured, the amount of variation in vibration acceleration when dwell is being performed is not attenuated relative to the amount of variation in vibration acceleration when rough machining is being performed, or The amount of attenuation is small. On the other hand, in the example shown in Fig. 8 where accuracy can be ensured, the amount of variation in vibration acceleration when dwell is performed is greater than the amount of variation in vibration acceleration when rough machining and finishing machining are performed. It is greatly attenuated. Note that in FIGS. 7 and 8, the zero point of the vibration acceleration on the vertical axis is shifted, but the vibration acceleration when air cutting is performed is actually 0 (m/sec^2).
本実施形態では、荒加工が行われている場合に検出されたX軸振動加速度Accxの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたX軸振動加速度Accxの変動量の比率である第1加速度減衰比Rxが用いられる。また、荒加工が行われている場合に検出されたY軸振動加速度Accyの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたY軸振動加速度Accyの変動量の比率である第2加速度減衰比Ryが用いられる。各加速度減衰比Rx,Ryによれば、各力減衰比Rfx,Rfyと同様に、工具側ユニット30における加速度センサ50の取付位置の影響を抑制できる。取付位置の影響を抑制できることは、工具側ユニット30における加速度センサ50の取付位置に制約がある場合であっても、精度を確保できているか否かの判定精度の向上に寄与する。これら第1加速度減衰比Rx及び第2加速度減衰比Ryが同等である場合、精度を確保できるような切削条件で切削加工が行われたことを把握できる。
In this embodiment, this is the ratio of the amount of variation in the X-axis vibration acceleration Accx detected when dwell is being performed to the amount of variation in the X-axis vibration acceleration Accx detected when rough machining is being performed. A first acceleration damping ratio Rx is used. Further, a second acceleration is the ratio of the amount of variation in the Y-axis vibration acceleration Accy detected when dwell is being performed to the amount of variation in the Y-axis vibration acceleration Accy detected when rough machining is being performed. A damping ratio Ry is used. According to each of the acceleration damping ratios Rx and Ry, the influence of the mounting position of the
<切削条件の決定処理>
図9を用いて、コントローラ60により実行される切削条件の決定処理について説明する。
<Cutting conditions determination process>
The cutting condition determination process executed by the
ステップS10では、今回加工対象とされるワーク20の切削加工(座面加工)を開始するか否かを判定する。ステップS10において開始すると判定した場合には、駆動部35の駆動制御を行うことにより、エアカット、荒加工、仕上加工及びドウェルを順に行う。ステップS11では、これら加工中に検出されたX軸振動加速度Accx及びY軸振動加速度Accyを取得する。
In step S10, it is determined whether or not to start cutting (seat surface machining) the
続くステップS12では、ドウェルが完了して今回の切削加工が終了したか否かを判定する。 In the following step S12, it is determined whether the dwell has been completed and the current cutting process has ended.
ステップS12において切削加工が終了したと判定した場合には、ステップS13に進み、ドウェルを行っている場合に検出されたX軸振動加速度Accxの変動量を、荒加工を行っている場合に検出されたX軸振動加速度Accxの変動量で除算することにより、第1加速度減衰比Rxを算出する。ここで、荒加工及びドウェルそれぞれにおけるX軸振動加速度Accxの変動量は、所定の基準値(例えば、エアカットを行っている場合のX軸振動加速度Accx)と、荒加工及びドウェルそれぞれを行っている場合のX軸振動加速度Accxの極値との差として算出すればよい。また、X軸振動加速度Accxの変動量は、荒加工を行っている場合を例に説明すると、荒加工を行っている場合における複数のX軸振動加速度Accxの変動量のうち、大きい方から選択した一部の各変動量の平均値として算出すればよい。 If it is determined in step S12 that the cutting process has been completed, the process proceeds to step S13, and the amount of variation in the X-axis vibration acceleration Accx detected during dwell is compared to the amount of variation in the X-axis vibration acceleration Accx detected during rough machining. The first acceleration damping ratio Rx is calculated by dividing by the amount of variation in the X-axis vibration acceleration Accx. Here, the amount of variation in the X-axis vibration acceleration Accx during rough machining and dwell is determined by a predetermined reference value (for example, the X-axis vibration acceleration Accx when air cutting is performed) and when rough machining and dwell are performed, respectively. It may be calculated as the difference between the extreme value of the X-axis vibration acceleration Accx when the In addition, to explain the case where rough machining is being performed as an example, the amount of variation in the X-axis vibration acceleration Accx is selected from the larger one among the multiple amounts of variation in the X-axis vibration acceleration Accx when rough machining is being performed. It may be calculated as the average value of each of the partial fluctuation amounts.
また、ステップS13では、ドウェルを行っている場合に検出されたY軸振動加速度Accyの変動量を、荒加工を行っている場合に検出されたY軸振動加速度Accyで除算することにより、第2加速度減衰比Ryを算出する。ここで、荒加工及びドウェルそれぞれにおけるY軸振動加速度Accyの変動量は、所定の基準値(例えば、エアカットを行っている場合のY軸振動加速度Accy)と、荒加工及びドウェルそれぞれを行っている場合のY軸振動加速度Accyの極値との差として算出すればよい。また、Y軸振動加速度Accyの変動量は、荒加工を行っている場合を例に説明すると、荒加工を行っている場合における複数のY軸振動加速度Accyの変動量のうち、大きい方から選択した一部の各変動量の平均値として算出すればよい。 In addition, in step S13, the second Calculate the acceleration damping ratio Ry. Here, the amount of variation in the Y-axis vibration acceleration Accy during rough machining and dwell, respectively, is determined from a predetermined reference value (for example, the Y-axis vibration acceleration Accy when performing air cutting) and when rough machining and dwell are performed, respectively. It may be calculated as the difference between the extreme value of the Y-axis vibration acceleration Accy when the In addition, to explain the case where rough machining is being performed as an example, the amount of variation in the Y-axis vibration acceleration Accy is selected from the larger one among the multiple amounts of variation in the Y-axis vibration acceleration Accy when rough machining is being performed. It may be calculated as the average value of each of the partial fluctuation amounts.
続くステップS14では、算出した第1加速度減衰比Rx及び第2加速度減衰比Ryが同等であるか否かを判定する。詳しくは、第1,第2加速度減衰比Rx,Ryのそれぞれが「Rth-ΔR」以上であってかつ「Rth+ΔR」以下であるか否かを判定する。Rthは目標減衰比であり、切削加工の精度(例えば、球面座の球面度)を目標精度にするために要求される値であり、予め実験等により定められている。ΔRは管理幅であり、「Rth+ΔR」は例えば1未満の値に設定されている。 In subsequent step S14, it is determined whether the calculated first acceleration damping ratio Rx and second acceleration damping ratio Ry are equivalent. Specifically, it is determined whether each of the first and second acceleration damping ratios Rx and Ry is greater than or equal to "Rth-ΔR" and less than or equal to "Rth+ΔR." Rth is a target damping ratio, which is a value required to bring the accuracy of cutting (for example, the sphericity of a spherical seat) to the target accuracy, and is determined in advance through experiments or the like. ΔR is a management width, and “Rth+ΔR” is set to a value less than 1, for example.
ステップS14において否定判定した場合には、第1加速度減衰比Rx及び第2加速度減衰比Ryが同等でないと判定し、ステップS15に進む。ステップS15では、次回のワーク20の荒加工、仕上加工及びドウェルで用いる球面カッタ34(主軸31)の回転速度を、今回のワーク20の荒加工、仕上加工及びドウェルで用いた回転速度よりも低減する第1処理を行う。ただし、第1処理を行ったとしても、荒加工の送り速度を仕上加工の送り速度よりも高くするとの関係は維持される。また、ステップS15では、次回のワーク20の荒加工及び仕上加工で用いる球面カッタ34の送り速度を、今回のワーク20の荒加工及び仕上加工で用いた送り速度よりも低減する第2処理を行う。さらに、ステップS15では、次回のワーク20の加工時に用いるドウェルの継続時間を、今回のワーク20の加工時に用いた継続時間よりも長くする第3処理を行う。ステップS15の処理は、次回のワーク20の加工時における球面座の球面度の精度を高めることを目的とした処理である。ステップS15の処理の完了後、ステップS10に移行し、次回のワーク20の切削加工を開始するか否かを判定する。
If a negative determination is made in step S14, it is determined that the first acceleration damping ratio Rx and the second acceleration damping ratio Ry are not equivalent, and the process proceeds to step S15. In step S15, the rotational speed of the spherical cutter 34 (spindle 31) used in the next rough machining, finishing machining, and dwell of the
一方、ステップS14において肯定判定した場合には、第1加速度減衰比Rx及び第2加速度減衰比Ryが同等であると判定し、ステップS16に進む。ステップS16では、今回のワーク20の加工時に用いた球面カッタ34の回転速度、送り速度及びドウェルの継続時間を、次回からのワーク20の加工時に用いる回転速度、送り速度及び継続時間に決定する。これにより、次回からの切削加工の切削条件が決定されることとなる。
On the other hand, if an affirmative determination is made in step S14, it is determined that the first acceleration damping ratio Rx and the second acceleration damping ratio Ry are equivalent, and the process proceeds to step S16. In step S16, the rotation speed, feed rate, and dwell duration time of the
図9に示す処理によって切削条件が決定されると、その切削条件を用いて量産工程における切削加工が実施される。本実施形態において、コントローラ60は、第1加速度減衰比Rx及び第2加速度減衰比Ryが同等でないと複数回(例えば2回)連続して判定した場合、切削加工の異常が発生した旨を報知部61に報知させる処理を行う。報知部61は、アラーム音により異常が発生した旨を報知する。
Once the cutting conditions are determined by the process shown in FIG. 9, cutting in the mass production process is performed using the cutting conditions. In this embodiment, if the
図10は、量産工程において各ワーク20が切削加工されるたびに算出される第1加速度減衰比Rx及び第2加速度減衰比Ryの推移を示す。球面カッタ34の摩耗等の劣化が進行していない場合、第1加速度減衰比Rx及び第2加速度減衰比Ryの双方が「Rth-ΔR」以上であってかつ「Rth+ΔR」以下になると判定される。その後、球面カッタ34の各切削部34a,34bの劣化が進行することにより、タイミングt1において第1加速度減衰比Rxが「Rth+ΔR」を上回ったと判定される。その後、タイミングt2において第2加速度減衰比Ryが「Rth+ΔR」を上回ったと判定される。このため、コントローラ60は、報知部61にアラーム音を出力させる。
FIG. 10 shows changes in the first acceleration damping ratio Rx and the second acceleration damping ratio Ry, which are calculated each time each
以上説明した切削装置10によれば、以下に示す作用効果が得られる。
According to the
荒加工が行われている場合に検出されたX軸振動加速度Accxの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたX軸振動加速度Accxの変動量の比率である第1加速度減衰比Rxが算出される。また、荒加工が行われている場合に検出されたY軸振動加速度Accyの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたY軸振動加速度Accyの変動量の比率である第2加速度減衰比Ryが算出される。各加速度減衰比Rx,Ryによれば、工具側ユニット30における加速度センサ50の取付位置が、切削加工の精度を確保できているか否かの判定に及ぼす影響を抑制できる。そして、算出された第1,第2加速度減衰比Rx,Ryが同等であると判定された場合、今回の切削加工で用いた回転速度、送り速度及びドウェルの継続時間を、次回からの切削加工でも用いるようにする。これにより、ワーク20、球面カッタ34、工具側ユニット30及び固定ユニット40の剛性に応じた適正な切削条件を試行錯誤することなく設定することができる。
A first acceleration damping ratio that is the ratio of the amount of variation in the X-axis vibration acceleration Accx detected when dwell is being performed to the amount of variation in the X-axis vibration acceleration Accx detected when rough machining is being performed. Rx is calculated. Further, a second acceleration is the ratio of the amount of variation in the Y-axis vibration acceleration Accy detected when dwell is being performed to the amount of variation in the Y-axis vibration acceleration Accy detected when rough machining is being performed. A damping ratio Ry is calculated. According to each of the acceleration damping ratios Rx and Ry, it is possible to suppress the influence of the mounting position of the
第1,第2加速度減衰比Rx,Ryが同等でないと判定された場合、次回の切削加工で用いる送り速度及び球面カッタ34の回転速度それぞれを低下させる調整が行われる。この調整により、次回のワーク20の加工時における球座面の球面度の精度を今回のワーク20の加工時における球面度の精度よりも高める。また、この調整は、第1加速度減衰比Rx及び第2加速度減衰比Ryが同等であると判定されるまで実施される。そして、第1加速度減衰比Rx及び第2加速度減衰比Ryが同等であると判定された場合、今回のワーク20の加工時に用いた送り速度及び球面カッタ34の回転速度が、次回からのワーク20の加工時に用いる送り速度及び回転速度に決定される。これにより、切削加工の精度を確保できる切削条件を自動的に決定することができる。
If it is determined that the first and second acceleration attenuation ratios Rx and Ry are not equal, adjustments are made to reduce the feed rate and rotational speed of the
量産工程の切削加工で用いる切削条件が決定された後、ワーク20の切削加工が行われるたびに第1加速度減衰比Rx及び第2加速度減衰比Ryが算出される。そして、切削加工が行われるたびに算出される第1加速度減衰比Rx及び第2加速度減衰比Ryが同等でないと判定された場合、切削加工の異常が発生したことを報知部61により報知する。これにより、各加速度減衰比Rx,Ryを用いて工程の異常を監視することができる。その結果、例えば、球面カッタ34の摩耗の進行を把握でき、球面カッタ34の取り換えを工程の作業者に促すことができる。これにより、切削加工工程の予知保全を実施することができる。
After the cutting conditions used in the cutting process in the mass production process are determined, the first acceleration damping ratio Rx and the second acceleration damping ratio Ry are calculated each time the
(第2実施形態)
以下、第2実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、第1,第2加速度減衰比Rx,Ryが同等であるか否かの判定方法を変更する。
(Second embodiment)
The second embodiment will be described below with reference to the drawings, focusing on the differences from the first embodiment. In this embodiment, the method of determining whether the first and second acceleration damping ratios Rx and Ry are equivalent is changed.
図11を用いて、コントローラ60により実行される切削条件の決定処理について説明する。なお、ステップS20~S23の処理は、先の図9のステップS10~S13の処理と同様の処理である。
The cutting condition determination process executed by the
ステップS24では、第1加速度減衰比Rxを第2加速度減衰比Ryで除算することにより、規格化減衰比βを算出する。なお、第2加速度減衰比Ryを第1加速度減衰比Rxで除算することにより、規格化減衰比βを算出してもよい。 In step S24, the normalized damping ratio β is calculated by dividing the first acceleration damping ratio Rx by the second acceleration damping ratio Ry. Note that the normalized damping ratio β may be calculated by dividing the second acceleration damping ratio Ry by the first acceleration damping ratio Rx.
続くステップS25では、算出した規格化減衰比βが1近傍であるか否かを判定する。具体的には、規格化減衰比βが「1-ΔC」以上であってかつ「1+ΔC」以下であるか否かを判定する。ここで、ΔCは管理幅であり、切削加工の精度を目標精度にするために要求される値であり、予め実験等により定められている。管理幅ΔCは、例えば0.2に設定されている。 In the following step S25, it is determined whether the calculated normalized damping ratio β is close to 1 or not. Specifically, it is determined whether the normalized damping ratio β is greater than or equal to "1-ΔC" and less than or equal to "1+ΔC." Here, ΔC is a control width, which is a value required to make the cutting accuracy the target accuracy, and is determined in advance through experiments or the like. The management width ΔC is set to 0.2, for example.
ステップS25において否定判定した場合には、規格化減衰比βが1近傍でない、つまり第1加速度減衰比Rx及び第2加速度減衰比Ryが同等でないと判定し、ステップS26に進む。ステップS26の処理は、図9のステップS15の処理と同様の処理である。 If a negative determination is made in step S25, it is determined that the normalized damping ratio β is not close to 1, that is, the first acceleration damping ratio Rx and the second acceleration damping ratio Ry are not equal, and the process proceeds to step S26. The process in step S26 is similar to the process in step S15 in FIG.
一方、ステップS25において肯定判定した場合には、規格化減衰比βが1近傍である、つまり第1加速度減衰比Rx及び第2加速度減衰比Ryが同等であると判定し、ステップS27に進む。ステップS27の処理は、図9のステップS16の処理と同様の処理である。 On the other hand, if an affirmative determination is made in step S25, it is determined that the normalized damping ratio β is close to 1, that is, the first acceleration damping ratio Rx and the second acceleration damping ratio Ry are equivalent, and the process proceeds to step S27. The process in step S27 is similar to the process in step S16 in FIG.
図11に示す処理によって切削条件が決定されると、その切削条件を用いて量産工程における切削加工が実施される。本実施形態において、コントローラ60は、規格化減衰比βが1近傍でないと複数回(例えば2回)連続して判定した場合、切削加工の異常が発生した旨を報知部61に報知させる処理を行う。
Once the cutting conditions are determined by the process shown in FIG. 11, cutting in the mass production process is performed using the cutting conditions. In this embodiment, when the
図12は、量産工程において各ワーク20が切削加工されるたびに算出される規格化減衰比βの推移を示す。球面カッタ34の摩耗等の劣化が進行していない場合、規格化減衰比βが「1-ΔC」以上であってかつ「1+ΔC」以下になると判定される。その後、球面カッタ34の各切削部34a,34bの劣化が進行することにより、タイミングt1において規格化減衰比βが「1+ΔC」を上回ったと判定される。その後、タイミングt2において規格化減衰比βが「1-ΔC」を下回ったと判定される。このため、コントローラ60は、報知部61にアラーム音を出力させる。
FIG. 12 shows the transition of the normalized damping ratio β calculated each time each
以上説明した本実施形態によれば、第1加速度減衰比Rx及び第2加速度減衰比Ryそれぞれが閾値と比較される第1実施形態に比べて、閾値との比較対象が規格化減衰比βのみである。このため、切削加工の精度を確保できているか否かの判定処理の簡素化を図ることができる。 According to the present embodiment described above, compared to the first embodiment in which each of the first acceleration damping ratio Rx and the second acceleration damping ratio Ry is compared with the threshold value, only the normalized damping ratio β is compared with the threshold value. It is. Therefore, it is possible to simplify the process of determining whether or not the precision of cutting is ensured.
(第3実施形態)
以下、第3実施形態について、第1,第2実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、切削工具として、球面カッタに代えて平面カッタ36が用いられる。
(Third embodiment)
The third embodiment will be described below with reference to the drawings, focusing on the differences from the first and second embodiments. In this embodiment, a
図13に、本実施形態に係る切削装置10の構成を示す。なお、図13において、先の図1に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
FIG. 13 shows the configuration of the cutting
駆動軸32の先端部には、平面カッタ36の第1切削部36aが連結されている。平面カッタ36において、第1切削部36aには連結部36cを介して第2切削部36bが連結されている。第2切削部36bには、従動軸33の先端部が連結されている。主軸31、駆動軸32、従動軸33及び平面カッタ36のそれぞれは、その中心軸線が同軸となるように配置されている。
A
本実施形態において、ワーク20は、その中心軸線方向がZ軸方向となるように固定ユニット40に固定されている。ワーク20の本体部21には、その中心軸線方向に貫通する貫通孔24が形成されている。本体部21において中心軸線方向の中間部は、貫通孔24よりも孔径が大きい拡径部とされている。
In this embodiment, the
本体部21において第1端側から貫通孔24に駆動軸32が挿通されるとともに第2端側から貫通孔24に従動軸33が挿通された状態で、平面カッタ36は駆動軸32及び従動軸33に連結されている。
With the
本体部21の拡径部において駆動軸32側の段差部分は第1切削部36aにより切削加工され、その後、拡径部において従動軸33側の段差部分は第2切削部36bにより切削加工される。これらの切削加工面は円環状の平面座とされ、ディファレンシャルギアを構成し、かつ、車輪軸に連結される一対のサイドギアが当接する。
In the enlarged diameter portion of the
コントローラ60は、第1,第2実施形態と同様の切削条件の決定処理を行う。これにより、平面座の平面度の精度を確保できる切削条件を自動的に設定することができる。
The
(第4実施形態)
以下、第4実施形態について、第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、切削工具として、球面カッタに代えてドリルが用いられる。
(Fourth embodiment)
The fourth embodiment will be described below with reference to the drawings, focusing on the differences from the first embodiment. In this embodiment, a drill is used as the cutting tool instead of the spherical cutter.
図14に、本実施形態に係る切削装置10の構成を示す。なお、図14において、先の図1に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
FIG. 14 shows the configuration of the cutting
駆動軸32の先端部には、ドリル37の基端部が連結されている。ドリル37、主軸31、駆動軸32及び従動軸33のそれぞれは、その中心軸線が同軸となるように配置されている。
A base end of a
コントローラ60は、ワーク20の環状部22に貫通孔を形成する切削加工制御を行う。コントローラ60は、図15に示すように、エアカット、進入時加工及び本加工を順に実施することにより、環状部22に貫通孔を形成する。ここで、進入時加工及びそれに続く本加工は、送り加工の工程であり、進入時加工の送り速度(第1の送り速度)は、本加工の送り速度(第2の送り速度)よりも高い。
The
ここで、進入時加工の送り速度は、ドリル37による穴加工の真直度の精度に大きな影響を及ぼす。このため、コントローラ60は、進入時加工の送り速度を最適化するために切削条件の決定処理を行う。
Here, the feed rate of machining at the time of approach has a large effect on the accuracy of straightness of hole machining by the
図16を用いて、切削条件の決定処理について説明する。 The cutting condition determination process will be explained using FIG. 16.
ステップS30では、今回加工対象とされるワーク20の切削加工(穴加工)を開始するか否かを判定する。ステップS30において開始すると判定した場合には、駆動部35の駆動制御を行うことにより、エアカット、進入時加工及び本加工を順に行う。ステップS31では、これら加工中に検出されたX軸振動加速度Accx及びY軸振動加速度Accyを取得する。
In step S30, it is determined whether or not to start cutting (hole drilling) the
続くステップS32では、本加工が完了して今回の切削加工が終了したか否かを判定する。 In the following step S32, it is determined whether the main machining is completed and the current cutting process is finished.
ステップS32において切削加工が終了したと判定した場合には、ステップS33に進み、本加工を行っている場合に検出されたX軸振動加速度Accxの変動量を、進入時加工を行っている場合に検出されたX軸振動加速度Accxの変動量で除算することにより、第1加速度減衰比Rxを算出する。ここで、進入時加工及び本加工それぞれにおけるX軸振動加速度Accxの変動量は、所定の基準値(例えば、エアカットを行っている場合のX軸振動加速度Accx)と、進入時加工及び本加工それぞれを行っている場合のX軸振動加速度Accxの極値との差として算出すればよい。また、X軸振動加速度Accxの変動量は、進入時加工を行っている場合における複数のX軸振動加速度Accxの変動量のうち、大きい方から選択した一部の各変動量の平均値として算出すればよい。 If it is determined in step S32 that the cutting process has been completed, the process proceeds to step S33, and the amount of variation in the X-axis vibration acceleration Accx detected when performing main machining is The first acceleration damping ratio Rx is calculated by dividing by the amount of variation in the detected X-axis vibration acceleration Accx. Here, the amount of variation in the X-axis vibration acceleration Accx in each of the approach machining and main machining is determined by the predetermined reference value (for example, the X-axis vibration acceleration Accx when performing air cutting) and the approach machining and main machining. It may be calculated as the difference from the extreme value of the X-axis vibration acceleration Accx when each is performed. In addition, the amount of variation in the X-axis vibration acceleration Accx is calculated as the average value of a portion of the variation amount selected from the larger one among the variation amounts of multiple X-axis vibration acceleration Accx when machining is performed at the time of approach. do it.
また、ステップS33では、本加工を行っている場合に検出されたY軸振動加速度Accyの変動量を、進入時加工を行っている場合に検出されたY軸振動加速度Accyで除算することにより、第2加速度減衰比Ryを算出する。ここで、進入時加工及び本加工それぞれにおけるY軸振動加速度Accyの変動量は、所定の基準値(例えば、エアカットを行っている場合のY軸振動加速度Accy)と、進入時加工及び本加工それぞれを行っている場合のY軸振動加速度Accyの極値との差として算出すればよい。また、Y軸振動加速度Accyの変動量は、進入時加工を行っている場合における複数のY軸振動加速度Accyの変動量のうち、大きい方から選択した一部の各変動量の平均値として算出すればよい。 In addition, in step S33, the amount of variation in the Y-axis vibration acceleration Accy detected when performing main machining is divided by the Y-axis vibration acceleration Accy detected when performing machining at the time of approach. A second acceleration damping ratio Ry is calculated. Here, the amount of variation in the Y-axis vibration acceleration Accy in each of the approach machining and main machining is determined by the predetermined reference value (for example, the Y-axis vibration acceleration Accy when performing air cutting) and the approach machining and main machining. It may be calculated as the difference from the extreme value of the Y-axis vibration acceleration Accy when each is performed. In addition, the amount of variation in the Y-axis vibration acceleration Accy is calculated as the average value of a portion of the variation amount selected from the larger one among the variation amounts of multiple Y-axis vibration acceleration Accy when machining is performed at the time of approach. do it.
続くステップS34では、図9のステップS14と同様に、算出した第1,第2加速度減衰比Rx,Ryが同等であるか否かを判定する。 In the following step S34, similarly to step S14 in FIG. 9, it is determined whether the calculated first and second acceleration damping ratios Rx and Ry are equivalent.
ステップS34において否定判定した場合には、第1,第2加速度減衰比Rx,Ryが同等でないと判定し、ステップS35に進む。ステップS35では、次回のワーク20の進入時加工で用いるドリル37の送り速度を、今回のワーク20の進入時加工で用いた送り速度よりも低減する処理を行う。ただし、この処理を行ったとしても、進入時加工の送り速度が本加工の送り速度よりも高いとの関係は維持される。ステップS35の処理により、次回のワーク20の加工時における貫通孔の真直度の精度を高めることができる。ステップS35の処理の完了後、ステップS30に移行し、次回のワーク20の切削加工を開始するか否かを判定する。
If a negative determination is made in step S34, it is determined that the first and second acceleration damping ratios Rx and Ry are not equal, and the process proceeds to step S35. In step S35, processing is performed to reduce the feed rate of the
一方、ステップS34において肯定判定した場合には、第1,第2加速度減衰比Rx,Ryが同等であると判定し、ステップS36に進む。ステップS36では、今回のワーク20の加工時に用いたドリル37の回転速度及び送り速度を、次回からのワーク20の加工時に用いる回転速度及び送り速度に決定する。
On the other hand, if an affirmative determination is made in step S34, it is determined that the first and second acceleration damping ratios Rx and Ry are equal, and the process proceeds to step S36. In step S36, the rotation speed and feed rate of the
以上説明した本実施形態によれば、ドリル37により形成される貫通孔の真直度の精度を確保できる切削条件を自動的に設定することができる。
According to the present embodiment described above, cutting conditions that can ensure accuracy of the straightness of the through hole formed by the
<変形例>
上記実施の形態の変形例を以下に説明する。
<Modified example>
Modifications of the above embodiment will be described below.
(1)第4実施形態において、第2実施形態で用いた規格化減衰比を用いて切削条件を自動的に決定してもよい。 (1) In the fourth embodiment, cutting conditions may be automatically determined using the normalized damping ratio used in the second embodiment.
(2)加速度センサ50の取付位置としては、工具側ユニット30に限らず、例えば固定ユニット40(具体的には例えば載置部41)であってもよい。
(2) The mounting position of the
(3)第1実施形態の図9のステップS15において、第3処理が実施されなくてもよい。また、ステップS15において、第1処理又は第2処理のいずれか一方のみが実施されてもよい。 (3) In step S15 of FIG. 9 of the first embodiment, the third process may not be performed. Further, in step S15, only either the first process or the second process may be performed.
(4)第1,第2加速度減衰比Rx,Ryの算出に用いられるX,Y軸振動加速度Accx,Accyの変動量は、荒加工に代えて、仕上加工が行われている場合の変動量が用いられてもよい。 (4) The amount of variation in the X- and Y-axis vibration accelerations Accx and Accy used to calculate the first and second acceleration damping ratios Rx and Ry is the amount of variation when finishing machining is performed instead of rough machining. may be used.
また、例えば一連の切削加工工程でドウェルが実施されない場合、第1,第2加速度減衰比Rx,Ryの算出に用いられるX,Y軸振動加速度Accx,Accyの変動量は、ドウェルに代えて、仕上加工が行われている期間(例えば、この期間の後半)における変動量が用いられてもよい。 Furthermore, for example, if dwell is not performed in a series of cutting processes, the amount of variation in the X and Y-axis vibration accelerations Accx and Accy used to calculate the first and second acceleration damping ratios Rx and Ry, instead of dwell, is The amount of variation during the period in which finishing is being performed (for example, in the second half of this period) may be used.
(5)第1,第2加速度減衰比Rx,Ryの算出に用いられるX,Y軸振動加速度Accx,Accyの変動量は、例えば、荒加工を行っている場合を例に説明すると、荒加工を行っている場合における複数のX,Y軸振動加速度Accx,Accyの実効値と、所定の基準値との差として算出されてもよい。 (5) The amount of variation in the X- and Y-axis vibration accelerations Accx and Accy used to calculate the first and second acceleration damping ratios Rx and Ry is, for example, when rough machining is performed. It may be calculated as the difference between the effective values of the plurality of X- and Y-axis vibration accelerations Accx and Accy in the case where the acceleration is performed, and a predetermined reference value.
(6)工具側ユニット30に切削力センサが取り付けられている場合、図9のステップS13,S14及び図11のステップS23,S24において、第1,第2加速度減衰比Rx,Ryに代えて、第1,第2力減衰比Rfx,Rfyが用いられてもよい。この場合、第1,第2力減衰比Rfx,Rfyが、荒加工に代えて、仕上加工が行われている場合に検出されたX,Y軸切削力Fx,Fyの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたX,Y軸切削力Fx,Fyの変動量の比率として算出されてもよい。
(6) When a cutting force sensor is attached to the
(7)工具側ユニット30又は固定ユニット40に、加速度センサ50に代えて、X,Y軸方向の振動速度(以下、X,Y軸振動速度Vx,Vy(m/sec))を検出する速度センサが取り付けられていてもよい。この場合、図9のステップS13,S14及び図11のステップS23,S24において、第1,第2加速度減衰比Rx,Ryに代えて、第1,第2速度減衰比Rvx,Rvyが用いられてもよい。第1,第2速度減衰比Rvx,Rvyは、荒加工又は仕上加工が行われている場合に検出されたX,Y軸振動速度Vx,Vyの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたX,Y軸振動速度Vx,Vyの変動量の比率である。
(7) The speed at which the
また、工具側ユニット30又は固定ユニット40に、速度センサに代えて、X,Y軸方向の基準位置からの振動変位(以下、X,Y軸振動変位Dx,Dy(m))を検出する変位センサが取り付けられていてもよい。この場合、図9のステップS13,S14及び図11のステップS23,S24において、第1,第2加速度減衰比Rx,Ryに代えて、第1,第2変位減衰比Rdx,Rdyが用いられてもよい。第1,第2変位減衰比Rdx,Rdyは、荒加工又は仕上加工が行われている場合に検出されたX,Y軸振動変位Dx,Dyの変動量に対する、ドウェルが行われている場合に検出されたX,Y軸振動変位Dx,Dyの変動量の比率である。
In addition, instead of the speed sensor, the
(8)第1,第2加速度減衰比Rx,Ryのうちいずれか一方のみを用いた切削条件の決定処理が行われてもよい。この場合、図9を例にして説明すると、ステップS14の処理を、例えば第1加速度減衰比Rxが「Rth-ΔR」以上であってかつ「Rth+ΔR」以下であるか否かを判定する処理に置き換えればよい。 (8) The cutting condition determination process may be performed using only one of the first and second acceleration damping ratios Rx and Ry. In this case, to explain using FIG. 9 as an example, the process of step S14 is changed to, for example, a process of determining whether the first acceleration damping ratio Rx is greater than or equal to "Rth-ΔR" and less than or equal to "Rth+ΔR". Just replace it.
(9)切削装置の加工対象となるワークは、ディファレンシャルケースになるものに限らない。また、加工対象となるワークは、鋳造品に限らない。 (9) The workpiece to be processed by the cutting device is not limited to a differential case. Further, the workpiece to be processed is not limited to a cast product.
10…切削装置、30…工具側ユニット(駆動機構)、35…駆動部(駆動機構)、40…固定ユニット(固定部)、50…加速度センサ(振動センサ)、60…コントローラ(取得部、減衰比算出部、調整部)。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
第1の切削加工と、前記第1の切削加工がなされた部位に対して実施される第2の切削加工と、を含む切削加工が前記被加工物に施され、
前記駆動機構に取り付けられ、前記切削工具の送り方向と直交する方向における前記切削工具の切削力を検出する切削力センサの検出値である切削パラメータ値を取得する取得部と、
前記第1の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第2の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量の比率である減衰比を算出する減衰比算出部と、
前記切削工具の送り速度及び前記切削工具の回転速度のうち少なくとも一方を含む前記切削加工の切削条件を、前記減衰比に基づいて調整する調整部と、
を備え、
前記第1の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第1の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、所定の基準値との差に基づいて算出された値であり、
前記第2の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第2の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、前記所定の基準値との差に基づいて算出された値であることを特徴とする切削装置。 A cutting device comprising a drive mechanism that rotates a cutting tool and feeds it in the direction of its central axis, and a fixing part that fixes a workpiece to be cut by rotation of the cutting tool,
A cutting process is performed on the workpiece, including a first cutting process and a second cutting process performed on the part where the first cutting process was performed,
an acquisition unit that acquires a cutting parameter value that is a detection value of a cutting force sensor that is attached to the drive mechanism and detects the cutting force of the cutting tool in a direction perpendicular to the feeding direction of the cutting tool;
Calculate a damping ratio that is a ratio of the amount of variation in the cutting parameter value during the period in which the second cutting process is performed to the amount of variation in the cutting parameter value in the period in which the first cutting process is performed. a damping ratio calculation unit,
an adjustment unit that adjusts cutting conditions of the cutting process, including at least one of a feed rate of the cutting tool and a rotation speed of the cutting tool, based on the damping ratio ;
Equipped with
The amount of variation in the cutting parameter value during the period in which the first cutting process is performed is determined by the extreme value of the cutting parameter value acquired during the period in which the first cutting process is performed, and a predetermined reference value. It is a value calculated based on the difference between
The amount of variation in the cutting parameter value during the period in which the second cutting process is performed is the extreme value of the cutting parameter value acquired during the period in which the second cutting process is performed, and the predetermined reference value. A cutting device characterized in that the value is calculated based on the difference between
第1の切削加工と、前記第1の切削加工がなされた部位に対して実施される第2の切削加工と、を含む切削加工が前記被加工物に施され、
前記駆動機構又は前記固定部に取り付けられ、その取付位置において前記切削工具の送り方向と直交する方向の振動加速度、振動速度若しくは振動変位を検出する振動センサの検出値である切削パラメータ値を取得する取得部と、
前記第1の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第2の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量の比率である減衰比を算出する減衰比算出部と、
前記減衰比に基づいて、前記切削加工の切削条件を調整する調整部と、
を備え、
前記第1の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第1の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、所定の基準値との差に基づいて算出された値であり、
前記第2の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第2の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、前記所定の基準値との差に基づいて算出された値であることを特徴とする切削装置。 A cutting device comprising a drive mechanism that rotates a cutting tool and feeds it in the direction of its central axis, and a fixing part that fixes a workpiece to be cut by rotation of the cutting tool,
A cutting process is performed on the workpiece, including a first cutting process and a second cutting process performed on the part where the first cutting process was performed,
Obtaining a cutting parameter value that is a detection value of a vibration sensor that is attached to the drive mechanism or the fixed part and detects vibration acceleration, vibration velocity, or vibration displacement in a direction perpendicular to the feeding direction of the cutting tool at the attachment position. an acquisition department;
Calculate a damping ratio that is a ratio of the amount of variation in the cutting parameter value during the period in which the second cutting process is performed to the amount of variation in the cutting parameter value in the period in which the first cutting process is performed. a damping ratio calculation unit,
an adjustment unit that adjusts cutting conditions for the cutting process based on the damping ratio;
Equipped with
The amount of variation in the cutting parameter value during the period in which the first cutting process is performed is determined by the extreme value of the cutting parameter value acquired during the period in which the first cutting process is performed, and a predetermined reference value. It is a value calculated based on the difference between
The amount of variation in the cutting parameter value during the period in which the second cutting process is performed is the extreme value of the cutting parameter value acquired during the period in which the second cutting process is performed, and the predetermined reference value. A cutting device characterized in that the value is calculated based on the difference between
前記減衰比算出部は、前記減衰比として、
前記第1の切削加工が実施される期間における前記第1方向の前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第2の切削加工が実施される期間における前記第1方向の前記切削パラメータ値の変動量の比率である第1減衰比と、
前記第1の切削加工が実施される期間における前記第2方向の前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第2の切削加工が実施される期間における前記第2方向の前記切削パラメータ値の変動量の比率である第2減衰比と、を算出し、
前記調整部は、前記第1減衰比及び前記第2減衰比に基づいて、前記切削加工の切削条件を調整する、請求項2に記載の切削装置。 The vibration sensor detects vibration acceleration, vibration velocity, or vibration displacement in a first direction perpendicular to a feeding direction of the cutting tool and a second direction perpendicular to each of the feeding direction and the first direction at its mounting position. death,
The damping ratio calculation unit includes, as the damping ratio,
The amount of variation in the cutting parameter value in the first direction during the period in which the second cutting process is performed relative to the amount of variation in the cutting parameter value in the first direction during the period in which the first cutting process is performed. a first damping ratio, which is a ratio of the amount of variation ;
The amount of variation in the cutting parameter value in the second direction during the period in which the second cutting process is performed relative to the amount of variation in the cutting parameter value in the second direction during the period in which the first cutting process is performed. Calculate the second damping ratio , which is the ratio of the amount of variation ,
The cutting device according to claim 2, wherein the adjustment section adjusts cutting conditions for the cutting process based on the first damping ratio and the second damping ratio.
前記第1減衰比及び前記第2減衰比が同等でないと判定した場合、次回の前記切削加工で用いる送り速度及び前記切削工具の回転速度の少なくとも一方を低下させる調整を行い、
前記第1減衰比及び前記第2減衰比が同等であると判定した場合、今回の前記切削加工で用いた送り速度及び前記切削工具の回転速度を、次回からの前記切削加工で用いる送り速度及び前記切削工具の回転速度に決定する、請求項3に記載の切削装置。 The adjustment section is
If it is determined that the first damping ratio and the second damping ratio are not equal, adjusting to reduce at least one of the feed rate and the rotation speed of the cutting tool used in the next cutting process,
If it is determined that the first damping ratio and the second damping ratio are equivalent, the feed rate and the rotation speed of the cutting tool used in the current cutting process are set as the feed rate and the rotation speed of the cutting tool used in the cutting process from the next time onwards. The cutting device according to claim 3, wherein the rotational speed of the cutting tool is determined.
前記調整部は、前記規格化減衰比が1近傍である場合に前記第1減衰比及び前記第2減衰比が同等であると判定し、前記規格化減衰比が1近傍でない場合に前記第1減衰比及び前記第2減衰比が同等でないと判定する、請求項4に記載の切削装置。 The damping ratio calculation unit calculates a normalized damping ratio that is a ratio of the second damping ratio to the first damping ratio,
The adjustment unit determines that the first damping ratio and the second damping ratio are equal when the normalized damping ratio is near 1, and determines that the first damping ratio is equal when the normalized damping ratio is not near 1. The cutting device according to claim 4, wherein it is determined that the damping ratio and the second damping ratio are not equivalent.
前記切削加工が行われるたびに算出される前記第1減衰比及び前記第2減衰比が同等でないと判定した場合、前記切削加工の異常が発生したことを報知する報知部を備えている、請求項4又は5に記載の切削装置。 The damping ratio calculation unit calculates the first damping ratio and the second damping ratio each time the cutting of the workpiece is performed after the cutting conditions to be used in the cutting from the next time are determined. ,
Claim comprising: a notification unit that notifies that an abnormality has occurred in the cutting process when it is determined that the first damping ratio and the second damping ratio calculated each time the cutting process is performed are not equivalent. The cutting device according to item 4 or 5.
第1の切削加工と、前記第1の切削加工がなされた部位に対して実施される第2の切削加工と、を含む切削加工が前記被加工物に施され、
前記駆動機構又は前記固定部に取り付けられ、その取付位置において前記切削工具の送り方向と直交する方向の振動加速度、振動速度若しくは振動変位を検出する振動センサの検出値、又は前記駆動機構に取り付けられ、前記切削工具の送り方向と直交する方向における前記切削工具の切削力を検出する切削力センサの検出値のいずれかである切削パラメータ値を取得する取得部と、
前記第1の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第2の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量の比率である減衰比を算出する減衰比算出部と、
前記減衰比に基づいて、前記切削加工の切削条件を調整する調整部と、
を備え、
前記切削工具は、前記被加工物の穴加工を行うドリルであり、
前記第1の切削加工は、第1の送り速度で前記ドリルを送る送り加工であり、
前記第2の切削加工は、前記第1の送り速度よりも高い第2の送り速度で前記ドリルを送る送り加工であり、
前記第1の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第1の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、所定の基準値との差に基づいて算出された値であり、
前記第2の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第2の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、前記所定の基準値との差に基づいて算出された値であることを特徴とする切削装置。 A cutting device comprising a drive mechanism that rotates a cutting tool and feeds it in the direction of its central axis, and a fixing part that fixes a workpiece to be cut by rotation of the cutting tool,
A cutting process is performed on the workpiece, including a first cutting process and a second cutting process performed on the part where the first cutting process was performed,
A detection value of a vibration sensor that is attached to the drive mechanism or the fixed part and that detects vibration acceleration, vibration velocity, or vibration displacement in a direction perpendicular to the feeding direction of the cutting tool at the attachment position, or , an acquisition unit that acquires a cutting parameter value that is one of the detection values of a cutting force sensor that detects the cutting force of the cutting tool in a direction perpendicular to the feeding direction of the cutting tool;
Calculate a damping ratio that is a ratio of the amount of variation in the cutting parameter value during the period in which the second cutting process is performed to the amount of variation in the cutting parameter value in the period in which the first cutting process is performed. a damping ratio calculation unit,
an adjustment unit that adjusts cutting conditions for the cutting process based on the damping ratio;
Equipped with
The cutting tool is a drill for drilling holes in the workpiece,
The first cutting process is a feeding process in which the drill is fed at a first feed rate,
The second cutting process is a feeding process in which the drill is fed at a second feed rate higher than the first feed rate,
The amount of variation in the cutting parameter value during the period in which the first cutting process is performed is determined by the extreme value of the cutting parameter value acquired during the period in which the first cutting process is performed, and a predetermined reference value. It is a value calculated based on the difference between
The amount of variation in the cutting parameter value during the period in which the second cutting process is performed is the extreme value of the cutting parameter value acquired during the period in which the second cutting process is performed, and the predetermined reference value. A cutting device characterized in that the value is calculated based on the difference between
前記第1の切削加工は、前記カッタを用いた送り加工であり、
前記第2の切削加工は、前記送り加工の終了後に送りを停止させた状態における前記カッタの回転による加工である、請求項1~6のいずれか1項に記載の切削装置。 The cutting tool is a cutter that processes the seating surface of the workpiece,
The first cutting process is a feeding process using the cutter,
The cutting device according to any one of claims 1 to 6, wherein the second cutting process is a process by rotating the cutter while the feed is stopped after the feed process is completed.
前記切削装置は、第1の切削加工と、前記第1の切削加工がなされた部位に対して実施される第2の切削加工と、を含む切削加工を前記被加工物に施し、
前記駆動機構に取り付けられ、前記切削工具の送り方向と直交する方向における前記切削工具の切削力を検出する切削力センサの検出値を切削パラメータ値とする場合、前記第1の切削加工を実施する期間における前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第2の切削加工を実施する期間における前記切削パラメータ値の変動量の比率である減衰比を算出し、
前記切削工具の送り速度及び前記切削工具の回転速度のうち少なくとも一方を含む前記切削加工の切削条件を、前記減衰比に基づいて調整し、
前記第1の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第1の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、所定の基準値との差に基づいて算出された値であり、
前記第2の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第2の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、前記所定の基準値との差に基づいて算出された値であることを特徴とする切削装置の切削制御方法。 A cutting control method for a cutting device, comprising: a drive mechanism that rotates a cutting tool and feeds it in the direction of its center axis; and a fixing part that fixes a workpiece to be cut by rotating the cutting tool. And,
The cutting device performs a cutting process on the workpiece, including a first cutting process and a second cutting process performed on the part where the first cutting process was performed,
When the detected value of a cutting force sensor that is attached to the drive mechanism and detects the cutting force of the cutting tool in a direction perpendicular to the feeding direction of the cutting tool is used as the cutting parameter value, the first cutting process is performed. Calculate a damping ratio that is a ratio of the amount of variation in the cutting parameter value during the period in which the second cutting process is performed to the amount of variation in the cutting parameter value in the period in which the second cutting process is performed;
adjusting the cutting conditions of the cutting process, including at least one of the feed rate of the cutting tool and the rotation speed of the cutting tool , based on the damping ratio ;
The amount of variation in the cutting parameter value during the period in which the first cutting process is performed is determined by the extreme value of the cutting parameter value acquired during the period in which the first cutting process is performed, and a predetermined reference value. It is a value calculated based on the difference between
The amount of variation in the cutting parameter value during the period in which the second cutting process is performed is the extreme value of the cutting parameter value acquired during the period in which the second cutting process is performed, and the predetermined reference value. A cutting control method for a cutting device, characterized in that the value is calculated based on a difference between
前記切削装置は、第1の切削加工と、前記第1の切削加工がなされた部位に対して実施される第2の切削加工と、を含む切削加工を前記被加工物に施し、The cutting device performs a cutting process on the workpiece, including a first cutting process and a second cutting process performed on the part where the first cutting process was performed,
前記駆動機構又は前記固定部に取り付けられ、その取付位置において前記切削工具の送り方向と直交する方向の振動加速度、振動速度若しくは振動変位を検出する振動センサの検出値を切削パラメータ値とする場合、前記第1の切削加工を実施する期間における前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第2の切削加工を実施する期間における前記切削パラメータ値の変動量の比率である減衰比を算出し、When the detection value of a vibration sensor that is attached to the drive mechanism or the fixed part and detects vibration acceleration, vibration velocity, or vibration displacement in a direction perpendicular to the feeding direction of the cutting tool at the mounting position is used as the cutting parameter value, Calculating a damping ratio that is a ratio of the amount of variation in the cutting parameter value during the period in which the second cutting process is performed to the amount of variation in the cutting parameter value in the period in which the first cutting process is performed;
前記減衰比に基づいて、前記切削加工の切削条件を調整し、adjusting the cutting conditions of the cutting process based on the damping ratio;
前記第1の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第1の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、所定の基準値との差に基づいて算出された値であり、The amount of variation in the cutting parameter value during the period in which the first cutting process is performed is determined by the extreme value of the cutting parameter value acquired during the period in which the first cutting process is performed, and a predetermined reference value. It is a value calculated based on the difference between
前記第2の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第2の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、前記所定の基準値との差に基づいて算出された値であることを特徴とする切削装置の切削制御方法。The amount of variation in the cutting parameter value during the period in which the second cutting process is performed is the extreme value of the cutting parameter value acquired during the period in which the second cutting process is performed, and the predetermined reference value. A cutting control method for a cutting device, characterized in that the value is calculated based on a difference between
前記切削装置は、第1の切削加工と、前記第1の切削加工がなされた部位に対して実施される第2の切削加工と、を含む切削加工を前記被加工物に施し、The cutting device performs a cutting process on the workpiece, including a first cutting process and a second cutting process performed on the part where the first cutting process was performed,
前記駆動機構又は前記固定部に取り付けられ、その取付位置において前記切削工具の送り方向と直交する方向の振動加速度、振動速度若しくは振動変位を検出する振動センサの検出値、又は前記駆動機構に取り付けられ、前記切削工具の送り方向と直交する方向における前記切削工具の切削力を検出する切削力センサの検出値のいずれかを切削パラメータ値とする場合、前記第1の切削加工を実施する期間における前記切削パラメータ値の変動量に対する、前記第2の切削加工を実施する期間における前記切削パラメータ値の変動量の比率である減衰比を算出し、A detection value of a vibration sensor that is attached to the drive mechanism or the fixed part and that detects vibration acceleration, vibration velocity, or vibration displacement in a direction perpendicular to the feeding direction of the cutting tool at the attachment position, or , when one of the detection values of a cutting force sensor that detects the cutting force of the cutting tool in a direction orthogonal to the feeding direction of the cutting tool is used as a cutting parameter value, the Calculating a damping ratio that is a ratio of the amount of variation in the cutting parameter value during the period in which the second cutting process is performed to the amount of variation in the cutting parameter value;
前記減衰比に基づいて、前記切削加工の切削条件を調整し、adjusting the cutting conditions of the cutting process based on the damping ratio;
前記切削工具は、前記被加工物の穴加工を行うドリルであり、The cutting tool is a drill for drilling holes in the workpiece,
前記第1の切削加工は、第1の送り速度で前記ドリルを送る送り加工であり、The first cutting process is a feeding process in which the drill is fed at a first feed rate,
前記第2の切削加工は、前記第1の送り速度よりも高い第2の送り速度で前記ドリルを送る送り加工であり、The second cutting process is a feeding process in which the drill is fed at a second feed rate higher than the first feed rate,
前記第1の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第1の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、所定の基準値との差に基づいて算出された値であり、The amount of variation in the cutting parameter value during the period in which the first cutting process is performed is determined by the extreme value of the cutting parameter value acquired during the period in which the first cutting process is performed, and a predetermined reference value. It is a value calculated based on the difference between
前記第2の切削加工が実施される期間における前記切削パラメータ値の変動量は、前記第2の切削加工が実施される期間に取得された前記切削パラメータ値の極値と、前記所定の基準値との差に基づいて算出された値であることを特徴とする切削装置の切削制御方法。The amount of variation in the cutting parameter value during the period in which the second cutting process is performed is the extreme value of the cutting parameter value acquired during the period in which the second cutting process is performed, and the predetermined reference value. A cutting control method for a cutting device, characterized in that the value is calculated based on a difference between
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