專利名稱：機(jī)床的振動抑制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在使工具或者工件旋轉(zhuǎn)的同時進(jìn)行加工的機(jī)床中，用于 抑制在加工中產(chǎn)生振動的振動抑制裝置。
背景技術(shù)：
以往，具有例如使工件支撐在可旋轉(zhuǎn)的主軸上，在相對于工件進(jìn)給 工具的同時對工件實(shí)施加工的機(jī)床。在該機(jī)床中，過于增大切削加工中 的切入量時，則在加工中會產(chǎn)生所謂的"顫振"，從而產(chǎn)生加工面的加工 精度惡化、快速的工具磨損及工具缺損等問題。此時，尤其成問題的是， 在工具和工件之間產(chǎn)生的自激振動即"再生型顫振"、和具有工具的機(jī)床 成為振動源的"強(qiáng)制顫振"。此處，抑制再生型顫振的處理和抑制強(qiáng)制顫 振的處理為相反的處理，所以如專利文獻(xiàn)1中記載可知，需要判斷產(chǎn)生 的顫振是再生型顫振還是強(qiáng)制顫振，分別對應(yīng)進(jìn)行振動抑制處理。
專利文獻(xiàn)1日本特開2000-210840號公報
但是，在專利文獻(xiàn)1的方法中，只考慮當(dāng)前的顫振進(jìn)行振動抑制處 理，因此在改變主軸旋轉(zhuǎn)速度時，在可能產(chǎn)生再生型顫振和強(qiáng)制顫振的 任意一方的情況下，抑制再生型顫振的處理可能會激勵強(qiáng)制顫振，或者 抑制強(qiáng)制顫振的處理可能會激勵再生型顫振。由此，有無法抑制顫振、 或者產(chǎn)生更大顫振的問題。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明正是鑒于上述問題而完成的，意在提供一種機(jī)床的振 動抑制裝置，可以在僅可能產(chǎn)生再生型顫振的情況、僅可能產(chǎn)生強(qiáng)制顫 振的情況、以及可能產(chǎn)生再生型顫振和強(qiáng)制顫振兩者的情況的任意一種 情況下求出最佳旋轉(zhuǎn)速度，并可安全且有效地抑制顫振，而一方的顫振
抑制處理不會激勵另一方的顫振。
為了達(dá)到上述目的，第1方面記載的發(fā)明是一種在具有用于使工具 或工件旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)床中，用于抑制在使所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的 顫振的振動抑制裝置，其特征在于，該機(jī)床的振動抑制裝置具有檢測 單元，其檢測旋轉(zhuǎn)中的所述旋轉(zhuǎn)軸在時間區(qū)域內(nèi)的振動；運(yùn)算單元，其 根據(jù)由該檢測單元檢測出的在時間區(qū)域內(nèi)的振動，計算顫振數(shù)以及該顫 振數(shù)下的頻率區(qū)域的振動，并且，在算出的所述頻率區(qū)域的振動超過了 預(yù)定閾值的情況下，將顫振數(shù)除以工具齒數(shù)和旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度的乘積， 將該值的整數(shù)部分設(shè)為k值，將小數(shù)部分設(shè)為相位信息，使用所述k值 來計算可以抑制顫振的所述旋轉(zhuǎn)軸的最佳旋轉(zhuǎn)速度；存儲單元，其存儲 所述k值和相位信息；以及旋轉(zhuǎn)速度控制單元，其使所述旋轉(zhuǎn)軸以由所 述運(yùn)算單元和存儲單元算出的最佳旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，所述運(yùn)算單元在計算
所述最佳旋轉(zhuǎn)速度時，將算出的相位信息與預(yù)定的常數(shù)比較，確定產(chǎn)生 的顫振是強(qiáng)制顫振還是再生型顫振，并且，根據(jù)所述存儲單元中存儲的 相位信息，判別在當(dāng)前的振動以前是否產(chǎn)生了與所述確定的顫振不同的 顫振，根據(jù)是否產(chǎn)生所述確定的顫振和不同的顫振來分別變更所述k值 以計算最佳旋轉(zhuǎn)速度。
第2方面記載的發(fā)明的特征在于，除第1方面的目的之外，為了能 適當(dāng)進(jìn)行k值的變更，在將產(chǎn)生的顫振確定為強(qiáng)制顫振、當(dāng)前的振動以 前產(chǎn)生了再生型顫振的情況下，運(yùn)算單元將根據(jù)所存儲的相位信息中的 如下相位信息算出的值設(shè)為新相位信息，即，在判斷為再生型顫振的相 位信息中與所述算出的相位信息最接近的相位信息和當(dāng)前的相位信息， 在當(dāng)前的振動以前沒有產(chǎn)生再生型顫振的情況下，運(yùn)算單元將所述算出 的相位信息加上不產(chǎn)生強(qiáng)制顫振的小數(shù)值而得到的值設(shè)為新相位信息； 另一方面，在將產(chǎn)生的顫振確定為再生型顫振、當(dāng)前的振動以前產(chǎn)生了 強(qiáng)制顫振的情況下，運(yùn)算單元將根據(jù)所存儲的相位信息中的如下相位信 息算出的值設(shè)為新相位信息，即，在判斷為強(qiáng)制顫振的相位信息中與所 述算出的相位信息最接近的相位信息和當(dāng)前的相位信息，在當(dāng)前的振動 以前沒有產(chǎn)生強(qiáng)制顫振的情況下，運(yùn)算單元將0設(shè)為新相位信息，對算
出的k值分別加上新相位信息來變更k值。
第3方面記載的發(fā)明的特征在于，除第2方面的目的之外，為了容 易地獲得新相位信息，在當(dāng)前產(chǎn)生強(qiáng)制顫振、該振動以前產(chǎn)生了再生型 顫振的情況下，以及在當(dāng)前產(chǎn)生再生型顫振、該振動以前產(chǎn)生了強(qiáng)制顫 振的情況下，運(yùn)算單元將與分別算出的相位信息最接近的相位信息和當(dāng) 前的相位信息的平均值作為新相位信息。
第4方面記載的發(fā)明的特征在于，除第1 第3方面的任意一個目 的之外，為了使用變更后的k值來正確計算最佳旋轉(zhuǎn)速度，運(yùn)算單元將 顫振數(shù)除以工具齒數(shù)和變更后的k值的乘積來計算最佳旋轉(zhuǎn)速度。
此外，此時，在工具具有偏心時，也可以將工具齒數(shù)設(shè)為l。
第5方面記載的發(fā)明的特征在于，除第2方面的目的之外，為了不使 用相位信息也能計算最佳旋轉(zhuǎn)速度，在將產(chǎn)生的顫振確定為強(qiáng)制顫振、當(dāng) 前的振動以前產(chǎn)生了再生型顫振的情況下，以及在將產(chǎn)生的顫振確定為再 生型顫振、當(dāng)前的振動以前產(chǎn)生了強(qiáng)制顫振的情況下，運(yùn)算單元將根據(jù)所 存儲的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度中的如下旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度算出的值設(shè)為最佳旋轉(zhuǎn) 速度，即，在判斷為與當(dāng)前不同種類的顫振的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度中與當(dāng)前的 旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度最接近的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度和當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度。
第6方面記載的發(fā)明的特征在于，除第2方面的目的之外，為了不使 用相位信息也能計算最佳旋轉(zhuǎn)速度，在將產(chǎn)生的顫振確定為強(qiáng)制顫振、當(dāng) 前的振動以前產(chǎn)生了再生型顫振的情況下，以及在將產(chǎn)生的顫振確定為再 生型顫振、當(dāng)前的振動以前產(chǎn)生了強(qiáng)制顫振的情況下，運(yùn)算單元將所存儲 的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度中的如下旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度的平均值作為最佳旋轉(zhuǎn)速度， 即，在判斷為與當(dāng)前不同種類的顫振的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度中與當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)軸 旋轉(zhuǎn)速度最接近的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度和當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度。
根據(jù)第1方面記載的發(fā)明，同時考慮再生型顫振和強(qiáng)制顫振進(jìn)行振 動抑制處理，因此，在進(jìn)行了一方的顫振的抑制處理后，不會激勵另一 方的顫振，可以運(yùn)算始終穩(wěn)定的最佳旋轉(zhuǎn)速度。此外，振動抑制處理后 不會產(chǎn)生更大的顫振，因此，可以安全且有效地抑制顫振。從而，可以 高品位地保持加工面的加工精度，還可以期望工具磨損的抑制、工具缺
損的防止。
根據(jù)第2方面記載的發(fā)明，除了第1方面的效果之外，通過對算出 的k值加上新相位信息來分別變更k值，可以適當(dāng)進(jìn)行k值的變更。
根據(jù)第3方面記載的發(fā)明，除了第2方面的效果之外，可以容易地 獲得新相位信息。
根據(jù)第4方面記載的發(fā)明，除了第1 第3方面的任意一個效果之 外，可以使用變更后的k值來正確計算最佳旋轉(zhuǎn)速度。
根據(jù)第5和第6方面記載的發(fā)明，除了第2方面的效果之外，不使 用相位信息也可對強(qiáng)制型和再生型的任何一種計算穩(wěn)定的最佳旋轉(zhuǎn)速 度。


圖1是示出振動抑制裝置的框結(jié)構(gòu)的說明圖。
圖2是從側(cè)面示出成為振動抑制對象的旋轉(zhuǎn)軸殼體的說明圖。
圖3是從軸向示出旋轉(zhuǎn)軸殼體的說明圖。
圖4是示出時間區(qū)域的振動加速度的傅里葉解析結(jié)果的一例的說明圖。
圖5是示出相位信息為接近于0的值的主軸旋轉(zhuǎn)速度中的振動加速 度的一例的說明圖。
圖6是示出相位信息不為接近于0的值的主軸旋轉(zhuǎn)速度中的振動加 速度的一例的說明圖。
圖7是示出相位信息為平均值的主軸旋轉(zhuǎn)速度中的振動加速度的一 例的說明圖。
圖8是有關(guān)顫振的抑制控制的流程圖。
圖9是示出相位信息的范圍1的說明圖。
標(biāo)號說明
1:旋轉(zhuǎn)軸殼體；2a、 2b、 2c:振動傳感器；3:旋轉(zhuǎn)軸；5:控制裝
置；6: FFT (Fast Fourier Transform:快速傅里葉轉(zhuǎn)換)運(yùn)算裝置；7: 參數(shù)運(yùn)算裝置；8: NC (Numerical Control:數(shù)字控制)裝置；9:振動
抑制裝置；10:強(qiáng)制顫振中的最大振動加速度；11:再生型顫振中的最 大振動加速度；12:平均化的主軸旋轉(zhuǎn)速度中的最大振動加速度。
具體實(shí)施例方式
以下，根據(jù)

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是用框結(jié)構(gòu)示出本發(fā)明的振動抑制裝置9的一例的說明圖。圖 2是從側(cè)面示出成為振動抑制對象的旋轉(zhuǎn)軸殼體1的說明圖。圖3是從軸 向示出旋轉(zhuǎn)軸殼體l的說明圖。
振動抑制裝置9是用于控制旋轉(zhuǎn)軸殼體1上具備的可繞C軸旋轉(zhuǎn)的 旋轉(zhuǎn)軸3上產(chǎn)生的"顫振"的裝置，其具有用于檢測旋轉(zhuǎn)中的旋轉(zhuǎn)軸3 上產(chǎn)生的時間區(qū)域的振動加速度的振動傳感器(檢測單元)2a 2c;和 以該振動傳感器2a 2c的檢測值為基礎(chǔ)控制旋轉(zhuǎn)軸3的旋轉(zhuǎn)速度的控制 裝置(運(yùn)算單元及旋轉(zhuǎn)速度控制單元)5。
振動傳感器2a 2c如圖2和圖3所示安裝在旋轉(zhuǎn)軸殼體1上， 一個 振動傳感器檢測相對于其他振動傳感器在直角方向上的時間區(qū)域的振動 加速度(指時間軸上的振動加速度)(例如，利用振動傳感器2a 2c檢 測分別正交的X軸、Y軸、Z軸方向上的時間區(qū)域的振動加速度)。
另一方面，控制裝置5具有進(jìn)行以從振動傳感器2a 2c檢測出的 時間區(qū)域的振動加速度為基礎(chǔ)的解析的FFT運(yùn)算裝置6;存儲由該FFT 運(yùn)算裝置6算出的值，根據(jù)當(dāng)前值和存儲的值進(jìn)行最佳旋轉(zhuǎn)速度的計算 等的參數(shù)運(yùn)算裝置7;控制在旋轉(zhuǎn)軸殼體l中的加工的NC裝置8;以及 未圖示的存儲器，控制裝置5進(jìn)行FFT運(yùn)算裝置6中的如后所述的解析、 以及旋轉(zhuǎn)軸3的旋轉(zhuǎn)速度的監(jiān)控。
以下，根據(jù)圖8的流程圖說明控制裝置5中的"顫振"的抑制控制。
通過控制開始，在FFT運(yùn)算裝置6中，進(jìn)行在旋轉(zhuǎn)中正常檢測出的 振動傳感器2a 2c中的時間區(qū)域的振動加速度的傅里葉轉(zhuǎn)換(Sl),計 算如圖4的4所示的最大加速度和其頻率(振動頻率)(S2)。
接著，通過參數(shù)運(yùn)算裝置7對在上述S2中算出的最大加速度和預(yù)先 設(shè)定的預(yù)定的閾值進(jìn)行比較(S3),超過閾值時，設(shè)為旋轉(zhuǎn)軸3上產(chǎn)生了
應(yīng)該抑制的"顫振"，根據(jù)顫振數(shù)、工具齒數(shù)、旋轉(zhuǎn)軸3的旋轉(zhuǎn)速度通過 下式(1) (3)，計算k值和相位信息(S4)。此外，通過S3判別出沒 有超過閾值時，刪除存儲器內(nèi)的記錄(S8)，結(jié)束。
k'值=顫振數(shù)/ (工具齒數(shù)X旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度)(1)
k值-k'值的整數(shù)部分(2)
相位信息-k'值一k值(3)
此處，式(1)中的"工具齒數(shù)"預(yù)先設(shè)定在參數(shù)運(yùn)算裝置7中。此 外，式(1)中的"旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度"是指當(dāng)前(成為最佳旋轉(zhuǎn)速度以前) 的旋轉(zhuǎn)速度。此外，式(1)中的"k'值"是準(zhǔn)數(shù)，在顫振數(shù)和旋轉(zhuǎn)軸 旋轉(zhuǎn)速度的單位量綱不同的情況下，需要統(tǒng)一成相同量綱。
接著，在S5中，為了預(yù)先存儲當(dāng)前的振動狀態(tài)，向存儲器存儲當(dāng)前 的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度、在S2中算出的最大加速度和其頻率、以及在S4中 算出的k值和相位信息(k'值的小數(shù)部分)。
接著，在S6中，判斷是否需要重試控制。這個也可以利用控制重復(fù) 次數(shù)進(jìn)行判斷。例如，可考慮預(yù)先將臨界控制重復(fù)數(shù)設(shè)定為常數(shù)l，存儲 在存儲器中的數(shù)據(jù)數(shù)小于等于常數(shù)1的情況下，判斷為需要再次進(jìn)行最 佳旋轉(zhuǎn)速度的計算，在大于常數(shù)1的情況下，視為將最大加速度減小到 小于閾值是不可能的，判斷為沒有必要再次進(jìn)行計算。
由此，在S6中判斷為需要重試的情況下，為了再次計算最佳旋轉(zhuǎn)速 度，進(jìn)行S9以下的處理。此外，在判斷為沒有必要重試的情況下，在S7 中提取存儲器內(nèi)的最大加速度，為了成為使最大加速度最小時的旋轉(zhuǎn)軸 旋轉(zhuǎn)速度，用NC裝置8進(jìn)行變更后，刪除存儲器內(nèi)的記錄(S8)，結(jié)束。
另一方面，在S9中，為了確定當(dāng)前振動的種類，比較通過式(3) 得到的相位信息和常數(shù)2、 3。此處，如圖9所示，將大于常數(shù)2且小于 常數(shù)3的范圍設(shè)為范圍1。該范圍1是指接近0的范圍，范圍l以外是指 遠(yuǎn)離0的范圍。
由此，如果當(dāng)前的相位信息在范圍1中，則設(shè)為產(chǎn)生了強(qiáng)制顫振， 在S10中判別是否具有記錄在存儲器內(nèi)的任意一個相位信息處于范圍1 以外的數(shù)據(jù)。另一方面，如果在S9的判別中當(dāng)前的相位信息不在范圍1
中，則設(shè)為產(chǎn)生了再生型顫振，在Sll中判別是否具有記錄在存儲器內(nèi)
的任意一個相位信息處于范圍1以內(nèi)的數(shù)據(jù)。
此外，在S10的判別中，如果具有相位信息處于范圍1以外的數(shù)據(jù)， 則判別為在當(dāng)前的強(qiáng)制顫振以前產(chǎn)生了再生型顫振，在S12中，根據(jù)下 式(4)計算新相位信息。另一方面，如果沒有相位信息處于范圍1以外 的數(shù)據(jù)，則判別為在當(dāng)前的強(qiáng)制顫振以外沒有產(chǎn)生顫振，在S13中，根 據(jù)下式(5)計算新相位信息。
此外，在Sll的判別中，如果具有相位信息處于范圍1以內(nèi)的數(shù)據(jù)， 則判別為在當(dāng)前的再生型顫振以前產(chǎn)生了強(qiáng)制顫振，在S14中，根據(jù)下 式(4)計算新相位信息。另一方面，如果沒有相位信息處于范圍1以內(nèi) 的數(shù)據(jù)，則判別為沒有產(chǎn)生除此以外的顫振，在S15中，根據(jù)下式(6) 計算新相位信息。
新相位信息- (當(dāng)前相位信息+存儲器內(nèi)相位信息)/2(4)
新相位信息=當(dāng)前相位信息+0.5(5)
新相位信息-0(6)
此處，式(4)中的存儲器內(nèi)相位信息是指S12中對應(yīng)于S10的數(shù)據(jù) 的相位信息，是指S14中對應(yīng)于Sll的數(shù)據(jù)的相位信息。此外，在存在 多個對應(yīng)數(shù)據(jù)的情況下，采用具有與當(dāng)前的相位信息最接近的相位信息 的數(shù)據(jù)。
此外，式(4)是對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)數(shù)強(qiáng)制顫振和再生型顫振都產(chǎn)生時的處 理。例如，假定在頻率fl時產(chǎn)生具有圖5的IO所示的最大加速度的強(qiáng)制 顫振。此時，假定在存儲器內(nèi)存在如下數(shù)據(jù)，l卩，在當(dāng)前的振動以前， 如圖6所示，在頻率f2時具有l(wèi)l所示的最大加速度的再生型顫振的數(shù)據(jù)。
因此，如圖7所示，在S12和S14中，根據(jù)式(4)計算新相位信息 (該圖中為頻率f3時12所示的最大加速度)，以使新相位信息成為這些 相位信息的平均值，通過根據(jù)新相位信息計算和變更最佳旋轉(zhuǎn)速度，可 以對兩種顫振適度地進(jìn)行抑制。此外，在fl時產(chǎn)生再生型顫振、在f2時 產(chǎn)生強(qiáng)制顫振也一樣。
此外，式(5)中，通常對當(dāng)前相位信息加上最能抑制強(qiáng)制顫振的
0.5，但加上0.5指的是使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度減小，在想使旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度 增加的情況下，加上一0.5、即減去0.5即可。
接著，在S16中，根據(jù)下式(7)，對k值加上分別算出的新相位信 息來計算kl值，在S17中，根據(jù)下式(8)，將顫振數(shù)除以工具齒數(shù)和kl 值的乘積，來計算最佳旋轉(zhuǎn)速度。此外，此處在工具具有偏心的情況下， 也可以將工具齒數(shù)設(shè)為1。這是因?yàn)樵诰哂衅牡那闆r下，各切削刃的切 削力的大小不同，因此產(chǎn)生的切削力的頻率分量除了成為主軸旋轉(zhuǎn)數(shù)X 齒數(shù)的整數(shù)倍的頻率以外，與齒數(shù)無關(guān)地還產(chǎn)生僅與主軸的旋轉(zhuǎn)數(shù)同步 的頻率分量。
kl值-k值+新相位信息(7) 最佳旋轉(zhuǎn)速度=顫振數(shù)/ (工具齒數(shù)Xkl值)(8) 此外，在S18中，由NC裝置8變更旋轉(zhuǎn)軸3的旋轉(zhuǎn)速度，以成為 算出的最佳旋轉(zhuǎn)速度，防止、即抑制"顫振"的擴(kuò)大。
如上所述，進(jìn)行控制裝置5中的"顫振"的抑制控制。 由此，根據(jù)上述方式的振動抑制裝置9，通過振動傳感器2a 2c、 FFT運(yùn)算裝置6、以及參數(shù)運(yùn)算裝置7，在控制開始的同時實(shí)時監(jiān)控旋轉(zhuǎn) 軸3在旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的"顫振"，檢測到產(chǎn)生"顫振"時，通過上式(1) (8)立即計算最佳旋轉(zhuǎn)速度，將旋轉(zhuǎn)軸3的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)為其最佳旋轉(zhuǎn)速 度來抑制"顫振"的擴(kuò)大。即，根據(jù)實(shí)際正在旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸3上產(chǎn)生的 "顫振"計算最佳旋轉(zhuǎn)速度，因此可以立即算出更加正確的最佳旋轉(zhuǎn)速 度。
尤其是在參數(shù)運(yùn)算裝置7計算最佳旋轉(zhuǎn)速度時，將算出的相位信息 和預(yù)定的常數(shù)進(jìn)行比較，確定產(chǎn)生的顫振是強(qiáng)制顫振還是再生型顫振， 并且根據(jù)存儲在存儲器內(nèi)的相位信息，判別在當(dāng)前的振動以前是否產(chǎn)生 了與確定的顫振不同的顫振，根據(jù)是否產(chǎn)生確定的顫振和不同的顫振來 分別變更k值，計算最佳旋轉(zhuǎn)速度，由此，即使在強(qiáng)制顫振和再生型顫 振都產(chǎn)生的情況下，都能穩(wěn)定地求出最佳旋轉(zhuǎn)速度，可以有效地抑制顫 振。從而，可以高品位地保持加工面的加工精度，還可以期望工具磨損 的抑制、工具缺損的防止。
此外，在將產(chǎn)生的顫振確定為強(qiáng)制顫振、當(dāng)前的振動以前產(chǎn)生了再
生型顫振的情況下，參數(shù)運(yùn)算裝置7將根據(jù)所存儲的相位信息中的如下 相位信息算出的值設(shè)為新相位信息，即，在判斷為再生型顫振的相位信 息中與算出的相位信息最接近的相位信息和當(dāng)前的相位信息，在當(dāng)前的 振動以前沒有產(chǎn)生再生型顫振的情況下，將對算出的相位信息加上不產(chǎn) 生強(qiáng)制顫振的小數(shù)值(此處為0.5或一0.5)而得到的值設(shè)為新相位信息； 另一方面，在將產(chǎn)生的顫振確定為再生型顫振、當(dāng)前的振動以前產(chǎn)生了 強(qiáng)制顫振的情況下，參數(shù)運(yùn)算裝置7將根據(jù)所存儲的相位信息中的如下 相位信息算出的值設(shè)為新相位信息，即，在判斷為強(qiáng)制顫振的相位信息 中與算出的相位信息最接近的相位信息和當(dāng)前的相位信息，在當(dāng)前的振 動以前沒有產(chǎn)生強(qiáng)制顫振的情況下，將0作為新相位信息，對算出的k 值分別加上新相位信息以得到kl值，因此可以適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行k值的變更。 尤其在此處，在當(dāng)前產(chǎn)生強(qiáng)制顫振、并在該振動以前產(chǎn)生了再生型 顫振的情況下，以及在當(dāng)前產(chǎn)生再生型顫振、并在該振動以前產(chǎn)生了強(qiáng) 制顫振的情況下，參數(shù)運(yùn)算裝置7將與分別算出的相位信息最接近的相 位信息和當(dāng)前的相位信息的平均值作為新相位信息，因此容易得到新相
位信息o
此外，參數(shù)運(yùn)算裝置7將顫振數(shù)除以工具齒數(shù)和kl值的乘積來計算 最佳旋轉(zhuǎn)速度，因此可以正確計算最佳旋轉(zhuǎn)速度。
此外，本發(fā)明的振動抑制裝置的結(jié)構(gòu)不限于上述實(shí)施方式所記載的 形式，可在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，根據(jù)需要對檢測單元、控制裝 置、以及控制裝置中的振動抑制的控制等涉及的結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)變更。
例如，根據(jù)機(jī)床的種類對式(1) (8)所示的相位信息、k值、 常數(shù)等以及它們的關(guān)系適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行調(diào)查來確定，由此可以進(jìn)一步提高精 度。例如，在上述實(shí)施方式中，在式(4)中使用再生型顫振和強(qiáng)制顫振 的相位信息的平均值作為新相位信息，來計算最佳旋轉(zhuǎn)速度，但是也可 以使用產(chǎn)生各個顫振時的最大加速度作為參數(shù)進(jìn)行加權(quán)，作為新相位信 息，計算最佳旋轉(zhuǎn)速度。
此外，也可以改變旋轉(zhuǎn)數(shù)以使各個顫振的相位信息間以一定間隔變
化，預(yù)先存儲振動狀態(tài)，將它們中最大加速度變?yōu)樽钚〉男D(zhuǎn)數(shù)設(shè)為最 佳旋轉(zhuǎn)速度。
另一方面，在將產(chǎn)生的顫振確定為強(qiáng)制顫振、并在當(dāng)前的振動以前 產(chǎn)生了再生型顫振的情況下，以及在將產(chǎn)生的顫振確定為再生型顫振、 并在當(dāng)前的振動以前產(chǎn)生了強(qiáng)制顫振的情況下，不使用相位信息也可以
計算最佳旋轉(zhuǎn)速度。例如，在以1800ipm的當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生 再生型顫振、在存儲器內(nèi)具有分別以1000rpm、 1500rpm、 2500rpm的旋 轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度產(chǎn)生了強(qiáng)制顫振的記錄的情況下，取代上述S12 S17的處 理，根據(jù)與1800rpm的當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度最接近的1500ipm的旋轉(zhuǎn) 軸旋轉(zhuǎn)速度對振動加速度進(jìn)行加權(quán)來算出1600rpm作為最佳旋轉(zhuǎn)速度， 或者計算出兩者的平均值1650rpm作為最佳旋轉(zhuǎn)速度等即可。這樣的話， 不使用相位信息也可對強(qiáng)制型和再生型的任何一種計算穩(wěn)定的最佳旋轉(zhuǎn) 速度。
并且，在上述實(shí)施方式中，進(jìn)行由檢測單元檢測出的時間區(qū)域的振 動加速度的傅里葉解析后，使用頻率區(qū)域的振動加速度表示最大值的波 形，進(jìn)行"顫振"的抑制涉及的控制，但是也可以使用頻率區(qū)域的振動 加速度的值為上位的多個波形來計算最佳旋轉(zhuǎn)速度，實(shí)現(xiàn)"顫振"的抑 制效果的進(jìn)一步提高。
并且，在上述實(shí)施方式中，構(gòu)成為利用檢測單元檢測旋轉(zhuǎn)軸的振動 加速度，根據(jù)檢測出的振動加速度來計算最佳旋轉(zhuǎn)速度，但是也可以構(gòu) 成為利用檢測單元檢測振動引起的位移和聲壓，根據(jù)檢測出的位移和聲 壓來計算最佳旋轉(zhuǎn)速度。
此外，在上述實(shí)施方式中，構(gòu)成為檢測使工具旋轉(zhuǎn)的所謂加工中心 等機(jī)床的旋轉(zhuǎn)軸中的振動，但是也可以檢測作為不旋轉(zhuǎn)一側(cè)(固定側(cè)) 的工件或其附近的振動。
此外，本發(fā)明也適用于車床等使工件旋轉(zhuǎn)的機(jī)床，該情況下可以檢 測旋轉(zhuǎn)軸即保持工件的主軸側(cè)的振動，或者檢測固定側(cè)的工具的振動。 此外，當(dāng)然也可以根據(jù)機(jī)床的種類、大小等來適當(dāng)變更檢測單元的設(shè)置 位置和設(shè)置數(shù)量等。
權(quán)利要求
1. 一種機(jī)床的振動抑制裝置，其在具有用于使工具或工件旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸的機(jī)床中，用于抑制在使所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的顫振，其特征在于，該機(jī)床的振動抑制裝置具有檢測單元，其檢測旋轉(zhuǎn)中的所述旋轉(zhuǎn)軸在時間區(qū)域內(nèi)的振動；運(yùn)算單元，其根據(jù)由該檢測單元檢測出的在時間區(qū)域內(nèi)的振動，計算顫振數(shù)以及該顫振數(shù)下的頻率區(qū)域的振動，并且，在算出的所述頻率區(qū)域的振動超過了預(yù)定閾值的情況下，將顫振數(shù)除以工具齒數(shù)和旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度的乘積，將該值的整數(shù)部分設(shè)為k值，將小數(shù)部分設(shè)為相位信息，使用所述k值來計算可以抑制顫振的所述旋轉(zhuǎn)軸的最佳旋轉(zhuǎn)速度；存儲單元，其存儲所述k值和相位信息；以及旋轉(zhuǎn)速度控制單元，其使所述旋轉(zhuǎn)軸以由所述運(yùn)算單元和存儲單元算出的最佳旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，所述運(yùn)算單元在計算所述最佳旋轉(zhuǎn)速度時，將算出的相位信息與預(yù)定的常數(shù)比較，確定產(chǎn)生的顫振是強(qiáng)制顫振還是再生型顫振，并且，根據(jù)所述存儲單元中存儲的相位信息，判別在當(dāng)前的振動以前是否產(chǎn)生了與所述確定的顫振不同的顫振，根據(jù)是否產(chǎn)生所述確定的顫振和不同的顫振來分別變更所述k值以計算最佳旋轉(zhuǎn)速度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床的振動抑制裝置，其特征在于在將產(chǎn)生的顫振確定為強(qiáng)制顫振、當(dāng)前的振動以前產(chǎn)生了再生型顫 振的情況下，運(yùn)算單元將根據(jù)所存儲的相位信息中的如下相位信息算出 的值設(shè)為新相位信息，即，在判斷為再生型顫振的相位信息中與所述算 出的相位信息最接近的相位信息和當(dāng)前的相位信息，在當(dāng)前的振動以前沒有產(chǎn)生再生型顫振的情況下，運(yùn)算單元將所述 算出的相位信息加上不產(chǎn)生強(qiáng)制顫振的小數(shù)值而得到的值設(shè)為新相位信 息；另一方面，在將產(chǎn)生的顫振確定為再生型顫振、當(dāng)前的振動以前產(chǎn)生了強(qiáng)制顫 振的情況下，運(yùn)算單元將根據(jù)所存儲的相位信息中的如下相位信息算出 的值設(shè)為新相位信息，即，在判斷為強(qiáng)制顫振的相位信息中與所述算出 的相位信息最接近的相位信息和當(dāng)前的相位信息，在當(dāng)前的振動以前沒有產(chǎn)生強(qiáng)制顫振的情況下，運(yùn)算單元將0設(shè)為新相位信息，對算出的k值分別加上新相位信息來變更k值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)床的振動抑制裝置，其特征在于-在當(dāng)前產(chǎn)生強(qiáng)制顫振、該振動以前產(chǎn)生了再生型顫振的情況下，以及在當(dāng)前產(chǎn)生再生型顫振、該振動以前產(chǎn)生了強(qiáng)制顫振的情況下，運(yùn)算 單元將與分別算出的相位信息最接近的相位信息和當(dāng)前的相位信息的平 均值作為新相位信息。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3的任意一項(xiàng)所述的機(jī)床的振動抑制裝置，其 特征在于運(yùn)算單元將顫振數(shù)除以工具齒數(shù)和變更后的k值的乘積來計 算最佳旋轉(zhuǎn)速度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)床的振動抑制裝置，其特征在于 在將產(chǎn)生的顫振確定為強(qiáng)制顫振、當(dāng)前的振動以前產(chǎn)生了再生型顫振的情況下，以及在將產(chǎn)生的顫振確定為再生型顫振、當(dāng)前的振動以前 產(chǎn)生了強(qiáng)制顫振的情況下，運(yùn)算單元將根據(jù)所存儲的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度中 的如下旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度算出的值設(shè)為最佳旋轉(zhuǎn)速度，即，在判斷為與當(dāng) 前不同種類的顫振的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度中與當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度最接近 的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度和當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)床的振動抑制裝置，其特征在于 在將產(chǎn)生的顫振確定為強(qiáng)制顫振、當(dāng)前的振動以前產(chǎn)生了再生型顫振的情況下，以及在將產(chǎn)生的顫振確定為再生型顫振、當(dāng)前的振動以前 產(chǎn)生了強(qiáng)制顫振的情況下，運(yùn)算單元將所存儲的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度中的如 下旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度的平均值作為最佳旋轉(zhuǎn)速度，即，在判斷為與當(dāng)前不 同種類的顫振的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度中與當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度最接近的旋 轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度和當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)速度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種機(jī)床的振動抑制裝置。在可能產(chǎn)生再生型顫振和強(qiáng)制顫振的一方的情況和可能兩者都產(chǎn)生的情況的各種情況下，根據(jù)相位信息求出最佳旋轉(zhuǎn)速度，抑制顫振。在S1中對振動加速度進(jìn)行傅里葉解析，在S2中計算最大加速度和其頻率。接著在S3中對最大加速度和閾值進(jìn)行比較，超過閾值時，在S4中計算k值和相位信息，在S5中存儲算出的各值。如果在S6中選擇重試，則在S9中根據(jù)相位信息確定當(dāng)前的顫振種類，接著在S10、S11中確定是否有與判別出的顫振不同的顫振，在S12～S15中，根據(jù)是否有確定的顫振和在當(dāng)前的振動以前產(chǎn)生的不同顫振來分別計算新相位信息。此外，在S16中根據(jù)新相位信息計算k1值，在S17中進(jìn)行使用k1值的最佳旋轉(zhuǎn)速度的運(yùn)算，在S18中變更為最佳旋轉(zhuǎn)速度。
文檔編號B23Q15/12GK101380719SQ20081021534
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月6日
發(fā)明者浜口顯秀, 社本英二, 鈴木教和 申請人:大隈株式會社;國立大學(xué)法人名古屋大學(xué)