JP7346350B2 - 切削装置及びその切削制御方法 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
上記実施の形態の変形例を以下に説明する。
Claims (13)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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、請求項3に記載の切削装置。 - 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、請求項4に記載の切削装置。 - 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、請求項4又は5に記載の切削装置。 - 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。 - 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、請求項1~6のいずれか1項に記載の切削装置。 - 前記所定の基準値は、前記被加工物に対する前記切削工具の送りを開始してから、前記切削工具が前記被加工物に当たって切削が開始されるまでの工程であるエアカットが行われている場合における前記切削パラメータ値である、請求項1~8のいずれか1項に記載の切削装置。
- 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。 - 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、
前記減衰比に基づいて、前記切削加工の切削条件を調整し、
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。 - 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、
前記減衰比に基づいて、前記切削加工の切削条件を調整し、
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の切削制御方法。 - 前記所定の基準値は、前記被加工物に対する前記切削工具の送りを開始してから、前記切削工具が前記被加工物に当たって切削が開始されるまでの工程であるエアカットが行われている場合における前記切削パラメータ値である、請求項10~12のいずれか1項に記載の切削制御方法。
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