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機(jī)床的加工振動(dòng)抑制方法以及加工振動(dòng)抑制裝置與流程

文檔序號(hào):12006990閱讀:286來源:國知局
機(jī)床的加工振動(dòng)抑制方法以及加工振動(dòng)抑制裝置與流程
本發(fā)明涉及機(jī)床的加工振動(dòng)抑制方法以及加工振動(dòng)抑制裝置,能夠抑制在銑削加工或切削加工中、尤其是粗加工這樣的重切削加工中產(chǎn)生顫振或刀具崩刃。

背景技術(shù):
在一邊旋轉(zhuǎn)刀具一邊進(jìn)行加工的機(jī)床中,在加工中,在切入量或切削量變大時(shí)會(huì)產(chǎn)生顫振而使加工面惡化。作為抑制這樣的加工中的顫振的加工方式,存在如下方式:根據(jù)在銑削加工中產(chǎn)生顫振的系統(tǒng)的固有振動(dòng)頻率和加工中的顫振頻率,求出最優(yōu)的旋轉(zhuǎn)速度而進(jìn)行加工(例如,參照專利文獻(xiàn)1)。此外,在切削加工中,存在如下方法:在主軸電動(dòng)機(jī)具有足夠扭矩的情況下,以某一位移量和周期來變動(dòng)主軸的旋轉(zhuǎn)速度;或者,在進(jìn)給軸上設(shè)置在加工中產(chǎn)生超音波的單元,通過施加高頻的微小振動(dòng),來實(shí)現(xiàn)切削力的下降,抑制顫振(例如,參照專利文獻(xiàn)2)。此外,存在如下方法:通過次擺線軌跡加工來減少刃與加工物的接觸時(shí)間,從而抑制顫振的發(fā)生。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本專利第4433422號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2:日本特開2002-292501號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
但是,在上述銑削加工中求出最優(yōu)旋轉(zhuǎn)速度的方法,需要檢測顫振的傳感器和復(fù)雜的控制裝置;在切削加工中以某一位移量和周期來變動(dòng)主軸的旋轉(zhuǎn)速度的方法,會(huì)對(duì)主軸電動(dòng)機(jī)施加過大的載荷。此外,對(duì)進(jìn)給軸施加高頻的微小振動(dòng)的方法,需要用于施加微小振動(dòng)的另外的單元,存在不適合重切削這樣的問題;上述次擺線軌跡加工需要變更程序,存在因響應(yīng)性慢而不能提高切削量這樣的問題。此外,在這些重切削加工的情況下,因擔(dān)心刀具崩刃而使用切削刃可更換型的刀具,但是因刀具體的加工精度的影響而在所安裝的各切削刃的振動(dòng)量中產(chǎn)生相互差異,從而產(chǎn)生與上述振動(dòng)不同的所謂“刀具的振動(dòng)”的問題。該振動(dòng)與切削量成比例地增大,容易使切削刃產(chǎn)生崩刃。因此,存在難以得到刀具的最大切削力的問題。因此,鑒于這樣的問題點(diǎn),本發(fā)明的目的在于,提供一種機(jī)床的加工振動(dòng)抑制方法以及加工振動(dòng)抑制裝置,通過對(duì)加工中的進(jìn)給軸疊加微小振動(dòng)來抑制顫振,并且,使刀具上安裝著的多個(gè)刃的每一個(gè)刃的切削力均一化,從而能夠抑制因刀具的振動(dòng)而導(dǎo)致的崩刃。為了解決上述課題,第一方面的發(fā)明是機(jī)床的加工振動(dòng)抑制方法,其中,該機(jī)床使安裝在主軸上的刀具旋轉(zhuǎn)而對(duì)被加工物進(jìn)行加工,其特征在于,對(duì)加工中的進(jìn)給軸的進(jìn)給動(dòng)作施加規(guī)定的振幅和振動(dòng)頻率的強(qiáng)制振動(dòng)而進(jìn)行加工。根據(jù)該方法,對(duì)進(jìn)給動(dòng)作施加強(qiáng)制振動(dòng)而進(jìn)行加工,即,一邊使被加工物進(jìn)行相對(duì)振動(dòng)一邊進(jìn)行加工。其結(jié)果是,由于刀具的每刃進(jìn)給量周期性地變化,所以能夠抑制在重切削等時(shí)產(chǎn)生的顫振。第二方面的發(fā)明的特征在于,在第一方面所述的發(fā)明中,所述強(qiáng)制振動(dòng)的振動(dòng)頻率是相對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)頻率錯(cuò)開了規(guī)定量的振動(dòng)頻率。根據(jù)該方法,能夠抑制因與刀具旋轉(zhuǎn)頻率聯(lián)動(dòng)地產(chǎn)生切削阻力大的狀態(tài)和小的狀態(tài)或者因切削力不均一而導(dǎo)致的顫振。此外,由于切削刃的切削力被分散,所以不會(huì)始終對(duì)特定的刃施加最大切削力,從而能夠抑制刀具崩刃。第三方面的發(fā)明的特征在于,在第一方面所述的發(fā)明中,所述強(qiáng)制振動(dòng)的振動(dòng)頻率是與刀具旋轉(zhuǎn)頻率相等的振動(dòng)頻率。根據(jù)該方法,由于疊加于進(jìn)給動(dòng)作的強(qiáng)制振動(dòng)具有與刀具旋轉(zhuǎn)頻率相等、即與刀具的振動(dòng)相等的振動(dòng)頻率,所以能夠發(fā)揮消除刀具振動(dòng)量的影響的作用,從而抑制刀具崩刃。尤其是,在刀具具有多個(gè)切削刃的情況下,如果對(duì)刀具的振動(dòng)施加反相的振動(dòng),則能夠消除刀具的振動(dòng),使得各切削刃的切削力均等地進(jìn)行分配,從而能夠可靠地抑制刀具崩刃。第四方面的發(fā)明的特征在于,在第二方面所述的發(fā)明中,除了第1振動(dòng)以外,還對(duì)加工中的進(jìn)給軸的進(jìn)給動(dòng)作疊加第2振動(dòng)而進(jìn)行加工,其中,所述第1振動(dòng)是所述強(qiáng)制振動(dòng),所述第2振動(dòng)為特定的振幅且振動(dòng)頻率與刀具旋轉(zhuǎn)頻率相等。根據(jù)該方法,對(duì)被加工物施加與刀具旋轉(zhuǎn)頻率聯(lián)動(dòng)的振動(dòng)和錯(cuò)開了的振動(dòng)這2種振動(dòng),因此,能夠抑制顫振,并能夠抑制刀具崩刃。第五方面的發(fā)明是一種機(jī)床的加工振動(dòng)抑制裝置,其中,該機(jī)床使安裝有具有1個(gè)或多個(gè)切削刃的刀具的主軸旋轉(zhuǎn),使被加工物或者刀具的至少一方在與所述主軸垂直的平面內(nèi)進(jìn)行進(jìn)給移動(dòng)而進(jìn)行加工,所述機(jī)床的加工振動(dòng)抑制裝置的特征在于,其具有:條件輸入單元,其設(shè)定被加工物的振幅以及相位;振動(dòng)運(yùn)算單元,其根據(jù)所輸入的所述被加工物的振幅以及相位,計(jì)算出使進(jìn)給軸進(jìn)行振動(dòng)的相位,生成進(jìn)給軸控制信號(hào);以及進(jìn)給控制單元,其控制所述進(jìn)給軸的進(jìn)給,所述進(jìn)給控制單元對(duì)被加工物施加基于所述進(jìn)給軸控制信號(hào)的強(qiáng)制振動(dòng)。根據(jù)該結(jié)構(gòu),將輸入被加工物的振幅以及相位而計(jì)算出的振動(dòng)施加于刀具或者被加工物,一邊使被加工物進(jìn)行振動(dòng)一邊實(shí)施加工。其結(jié)果是,由于刀具的每刃進(jìn)給量周期性地變化,所以能夠抑制在重切削等時(shí)產(chǎn)生的顫振。第六方面的發(fā)明的特征在于,在第五方面所述的發(fā)明中,具有取得刀具的旋轉(zhuǎn)相位的刀具信息輸入部,所述振動(dòng)運(yùn)算單元輸出的實(shí)施所述強(qiáng)制振動(dòng)的所述進(jìn)給軸控制信號(hào)是以預(yù)先設(shè)定的振幅和相對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)頻率錯(cuò)開了規(guī)定量的振動(dòng)頻率進(jìn)行振動(dòng)的信號(hào)。根據(jù)該結(jié)構(gòu),能夠抑制因與刀具旋轉(zhuǎn)頻率聯(lián)動(dòng)地產(chǎn)生切削阻力大的狀態(tài)和小的狀態(tài)或者因切削力不均一而導(dǎo)致顫振。此外,由于切削刃的切削力被分散,所以不會(huì)始終對(duì)特定的刃施加最大切削力,從而能夠抑制刀具崩刃。第七方面的發(fā)明的特征在于,在第五方面所述的發(fā)明中,具有取得刀具的旋轉(zhuǎn)相位的刀具信息輸入部,所述振動(dòng)運(yùn)算單元輸出的實(shí)施所述強(qiáng)制振動(dòng)的所述進(jìn)給軸控制信號(hào)是以預(yù)先設(shè)定的振幅和與刀具旋轉(zhuǎn)頻率相等的振動(dòng)頻率進(jìn)行振動(dòng)的信號(hào)。根據(jù)該結(jié)構(gòu),由于疊加于進(jìn)給動(dòng)作的強(qiáng)制振動(dòng)具有與刀具旋轉(zhuǎn)頻率相等、即與刀具的振動(dòng)相等的振動(dòng)頻率,所以能夠發(fā)揮消除刀具振動(dòng)量的影響的作用,抑制刀具崩刃。尤其是,在刀具具有多個(gè)切削刃的情況下,如果對(duì)刀具的振動(dòng)施加反相的振動(dòng),則能夠消除刀具的振動(dòng),使得各切削刃的切削力均等地進(jìn)行分配,從而能夠可靠地抑制刀具崩刃。第八方面的發(fā)明的特征在于,在第六方面所述的發(fā)明中,所述振動(dòng)運(yùn)算單元所輸出的進(jìn)給軸控制信號(hào)是在以第1振動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)的控制信號(hào)上疊加以第2振動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)的控制信號(hào)而得到的信號(hào),其中,所述第1振動(dòng)是所述強(qiáng)制振動(dòng),所述第2振動(dòng)的振動(dòng)頻率與刀具旋轉(zhuǎn)頻率相等,所述進(jìn)給控制單元對(duì)被加工物施加基于所述2種類的控制信號(hào)而進(jìn)行的強(qiáng)制振動(dòng)。根據(jù)該結(jié)構(gòu),由于對(duì)被加工物施加與刀具旋轉(zhuǎn)頻率聯(lián)動(dòng)的振動(dòng)和錯(cuò)開了的振動(dòng)這2種振動(dòng),所以能夠抑制顫振,并能夠抑制刀具崩刃。根據(jù)本發(fā)明,由于對(duì)進(jìn)給動(dòng)作施加強(qiáng)制振動(dòng)而進(jìn)行加工、即一邊使被加工物進(jìn)行相對(duì)振動(dòng)一邊進(jìn)行加工,所以刀具的每刃進(jìn)給量周期性地變化。其結(jié)果是,能夠抑制在重切削等時(shí)產(chǎn)生的顫振。此外,如果使疊加于進(jìn)給動(dòng)作的強(qiáng)制振動(dòng)與刀具旋轉(zhuǎn)頻率相等,則能夠發(fā)揮消除刀具振動(dòng)量的影響的作用,從而能夠可靠地抑制刀具崩刃。附圖說明圖1是示出本發(fā)明的機(jī)床的加工振動(dòng)抑制裝置的一例的結(jié)構(gòu)圖。圖2的(a)是示出切削刃的配置的刀具平面圖,圖2的(b)示出切削刃的各相位上的刀具振動(dòng)量的測量結(jié)果。圖3是用正弦波來近似刀具振動(dòng)量和相位差的關(guān)系而得出的圖表。圖4是示出崩刃抑制控制的流程的流程圖。圖5是示出未對(duì)刀具振動(dòng)量進(jìn)行校正的情況下的加工中的切削力分布的圖表。圖6是示出對(duì)刀具振動(dòng)量進(jìn)行了校正的情況下的加工中的切削力分布的圖表。圖7是示出崩刃抑制控制的其它例的流程圖。圖8是示出使振動(dòng)與刀具轉(zhuǎn)速一致情況下的加工中的切削力分布的圖表。圖9是示出使振動(dòng)與刀具轉(zhuǎn)速不一致的情況下的加工中的切削力分布的圖表。圖10是刀具軌跡的示意圖。標(biāo)號(hào)說明1··刀具,1a··切削刃,2··主軸,3··進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)單元,4··被加工物,5··加工振動(dòng)抑制裝置,6··外部輸入裝置(條件輸入單元),10··進(jìn)給軸,11··主軸旋轉(zhuǎn)控制裝置,12··運(yùn)算裝置(振動(dòng)運(yùn)算單元),13··數(shù)值控制裝置(進(jìn)給控制單元)。具體實(shí)施方式以下,參照附圖來詳細(xì)說明將本發(fā)明具體化的實(shí)施方式。圖1是示出具有本發(fā)明的加工振動(dòng)抑制裝置的機(jī)床的一例的結(jié)構(gòu)圖,其中,1是刀具,2是使刀具1次旋轉(zhuǎn)的主軸,3是對(duì)進(jìn)給軸10的進(jìn)給量進(jìn)行控制的進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)單元,4是被加工物,5是加工振動(dòng)抑制裝置,6是外部輸入裝置,其用于輸入疊加在進(jìn)給軸10上的振動(dòng)的半徑、角速度、相位差指令值等條件或切削刃的信息等。進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)單元3由控制X軸的進(jìn)給軸10a的X軸控制單元3a、控制Y軸的進(jìn)給軸10b的Y軸控制單元3b以及控制Z軸的進(jìn)給軸10c的Z軸控制單元3c構(gòu)成。此外,加工振動(dòng)抑制裝置5具有控制主軸2的旋轉(zhuǎn)速度的主軸旋轉(zhuǎn)控制裝置11、根據(jù)主軸旋轉(zhuǎn)相位計(jì)算各軸方向的校正值的運(yùn)算裝置12以及控制進(jìn)給軸10的數(shù)值控制裝置13。這樣構(gòu)成的機(jī)床中的振動(dòng)抑制按如下方式來實(shí)施。對(duì)于由各軸的進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)單元3進(jìn)行的軸進(jìn)給,通過在NC程序指令上疊加微小振動(dòng)控制來實(shí)施。例如,對(duì)于與主軸2垂直的X-Y平面中的圓弧加工,所施加的微小振動(dòng)為:在通常指令的加工軌跡上疊加振動(dòng),該振動(dòng)以按下式1、式2設(shè)定的軌跡為基礎(chǔ)。X=R×cos(ωt-θ1)··式1Y=R×sin(ωt)··式2其中,R:微小振動(dòng)半徑設(shè)定值,ω:刀具旋轉(zhuǎn)的角速度,t:經(jīng)過時(shí)間,θ1:X-Y軸間的相位差。另外,微小半徑設(shè)定值R可根據(jù)加工條件取任意值,其中,加工條件為:設(shè)刀具1的每刃進(jìn)給量為(例如,0.1mm)左右等。圖10示出這樣對(duì)進(jìn)給軸10疊加微小振動(dòng)而進(jìn)行加工的情況下的刀具1的軌跡M的示意圖。如圖10所示,由于此時(shí)所疊加的微小振動(dòng),刀具1以劃圓的方式進(jìn)行加工動(dòng)作。這樣,對(duì)進(jìn)給動(dòng)作施加強(qiáng)制振動(dòng)而實(shí)施加工。即,通過一邊使刀具1或者被加工物4進(jìn)行振動(dòng)一邊進(jìn)行加工,由于刀具1的每刃進(jìn)給量周期性地變化,所以能夠抑制在重切削等時(shí)產(chǎn)生的顫振。另外,此處說明了僅在X-Y平面內(nèi)進(jìn)行振動(dòng)的情況,但是也可進(jìn)一步施加主軸2的方向即Z軸方向的振動(dòng),從而抑制顫振。另一方面,在插入式刀具這樣的切削刃可更換類型的情況下,通常會(huì)因切削刃安裝面的加工精度的影響而使刀具1產(chǎn)生振動(dòng),由于該現(xiàn)象,易于產(chǎn)生刀具崩刃。因此,如果根據(jù)切削刃各位置和其預(yù)先測量出的振動(dòng)量來設(shè)定振幅或相位,與刀具1的旋轉(zhuǎn)軸即主軸2同步地使進(jìn)給軸進(jìn)行微小位移以消除刀具振動(dòng)量,那么,由于各切削刃的每刃進(jìn)給量能夠接近本來所指令的值,所以能夠抑制刀具崩刃。圖2示出切削刃可更換型的刀具1的一例,圖2的(a)示出刀具的平面圖,圖2的(b)示出各切削刃的相位與各切削刃的刀具振動(dòng)量之間的關(guān)系的測量結(jié)果。如圖2的(a)所示,刀具1具有4枚切削刃1a,各切削刃1a以90°的間隔進(jìn)行設(shè)置。通常,由于對(duì)主軸2的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行控制的主軸旋轉(zhuǎn)控制裝置11會(huì)輸出旋轉(zhuǎn)角度以及每1次旋轉(zhuǎn)時(shí)的脈沖信號(hào),所以能夠根據(jù)該信號(hào)得到切削刃1a與刀具旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)角度原點(diǎn)或脈沖信號(hào)產(chǎn)生位置之間的相位(以下,簡單稱作“各切削刃1a的相位”)信息。圖3示出用正弦波來近似得到這樣測量出的刀具振動(dòng)量δ與相位差θ2之間的關(guān)系的情況,其中,相位差θ2是與旋轉(zhuǎn)角度原點(diǎn)或脈沖信號(hào)產(chǎn)生位置之間的相位差。由于該實(shí)施方式的刀具1有4枚刃,因此成為90°間距的數(shù)據(jù),在該情況下,能夠由下式3近似得到。刀具振動(dòng)量δ(μm)=18×(1+sin(θ2-280°))··式3其中,θ2:與由刀具旋轉(zhuǎn)軸產(chǎn)生的脈沖信號(hào)或旋轉(zhuǎn)角度原點(diǎn)之間的相位差,280°:相位差校正值。進(jìn)而,將所求出的刀具振動(dòng)量δ分配在各軸方向上的值作為校正值,將該振動(dòng)疊加于上述式1、式2,則成為下式4,式5。X=R×cos(ωt-θ1)-δx··式4Y=R×sin(ωt)-δy··式5其中,δx:X軸方向上的振動(dòng)量分配值,δy:Y軸方向上的振動(dòng)量分配值。通過將這樣的振動(dòng)疊加于進(jìn)給軸(X軸的進(jìn)給軸10a,Y軸的進(jìn)給軸10b),使刀具1或者被加工物4進(jìn)行強(qiáng)制振動(dòng),換言之,使被加工物4進(jìn)行相對(duì)振動(dòng)而進(jìn)行加工,由此,在進(jìn)給軸側(cè)對(duì)與加工中的刀具位置(相位)對(duì)應(yīng)的各軸方向上的刀具1的振動(dòng)量進(jìn)行校正,其結(jié)果是,能夠使刀具1或者被加工物4與刀具1的旋轉(zhuǎn)協(xié)調(diào)地進(jìn)行強(qiáng)制振動(dòng)以消除刀具1的振動(dòng),從而能夠抑制刀具1的振動(dòng)量的影響。該控制按圖4所示的流程來實(shí)施。首先,從外部輸入裝置6輸入進(jìn)給軸疊加半徑、角速度ω以及相位差θ,并且,同樣地測量并輸入各切削刃1a的振動(dòng)量和各切削刃1a的相位(S1)。在輸入數(shù)據(jù)后,運(yùn)算裝置12求出旋轉(zhuǎn)角度的校正值(S2),基于主軸旋轉(zhuǎn)控制裝置11所監(jiān)視的主軸旋轉(zhuǎn)角度,取得所輸入的切削刃1a的各位置與刀具體之間的相位關(guān)系(相位差校正值)(S3)。取得到相位差校正值的運(yùn)算裝置12進(jìn)一步將相位差校正值針對(duì)各軸方向進(jìn)行轉(zhuǎn)換并與各進(jìn)給軸的進(jìn)給軸指令值相加(準(zhǔn)確地講,振動(dòng)量進(jìn)行減法運(yùn)算)(S4)。并且,根據(jù)數(shù)值控制裝置13進(jìn)行加法運(yùn)算得到的進(jìn)給軸指令值對(duì)各進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)單元3進(jìn)行控制(S5),實(shí)施加工。該加工根據(jù)主軸旋轉(zhuǎn)控制裝置11所監(jiān)視的主軸旋轉(zhuǎn)速度,反復(fù)實(shí)施取得所輸入的切削刃1a的各位置與刀具體之間的相位關(guān)系的步驟(S3)以后的控制(S6)。這樣,由于疊加于進(jìn)給動(dòng)作的強(qiáng)制振動(dòng)具有與刀具1的轉(zhuǎn)速相等、即與刀具的振動(dòng)相等的振動(dòng)頻率,因此,能夠?qū)⒄駝?dòng)疊加于進(jìn)給軸10a、10b,從而抑制了主軸2的1次旋轉(zhuǎn)中刀具1的振動(dòng)量,從而能夠發(fā)揮消除刀具振動(dòng)量的影響的作用。其結(jié)果是,能夠減少作用于切削刃1a的最大切削力,降低刀具崩刃的發(fā)生率。此外,通過減小最大切削力,同時(shí)能夠抑制顫振。基于上述控制的振動(dòng)抑制效果,具體如下所示。首先,示出顫振抑制效果。此處,用直徑φ=50mm插入式的銑削刀具實(shí)施鋼材加工。設(shè)切削速度Vc=45m/min,每刃進(jìn)給量fz=0.1mm/刃,軸方向切入量Ap=18mm,徑方向切入量Ae=50mm的槽切削,基于本控制的進(jìn)給軸10a、10b的微小振動(dòng)半徑設(shè)定值R=0.1mm、其頻率f=4.8Hz(與刀具旋轉(zhuǎn)頻率相同的值),在這樣的切削條件下,進(jìn)行比較加工。其結(jié)果是,在未施加強(qiáng)制振動(dòng)的加工中,在進(jìn)給速度覆蓋70%時(shí)產(chǎn)生顫振,加工面產(chǎn)生振紋;在疊加如下振動(dòng)來實(shí)施加工的情況下,不會(huì)產(chǎn)生顫振,從而能夠得到進(jìn)給速度覆蓋100%的良好加工面:該振動(dòng)的振動(dòng)頻率與上述條件即刀具1的轉(zhuǎn)速一致,振動(dòng)半徑為0.1mm。接下來,示出本發(fā)明的控制所產(chǎn)生的效果,其中,本發(fā)明對(duì)刀具1的振動(dòng)量進(jìn)行校正。此處,在與上述顫振抑制的條件相同的切削條件下實(shí)施6-4鈦合金加工。圖5、6示出加工中的切削力測量結(jié)果(2次旋轉(zhuǎn)量)。圖5示出未對(duì)刀具1的振動(dòng)量進(jìn)行校正的情況,圖6示出對(duì)刀具1的振動(dòng)量進(jìn)行了校正的情況下的測量結(jié)果。其中,未設(shè)定進(jìn)給軸10a、10b振動(dòng)的微小半徑R(R=0mm,僅進(jìn)行了刀具振動(dòng)量校正)。此外,示出了在加工物上設(shè)置切削測力計(jì)而進(jìn)行加工的情況。如圖5、6所示,對(duì)進(jìn)給軸10a、10b進(jìn)行控制,以抑制1次旋轉(zhuǎn)中刀具1的振動(dòng)量,其結(jié)果是,作用于切削刃1a的最大切削力大約減小1成,切削力的相對(duì)差異也減半。其結(jié)果是,刀具崩刃的發(fā)生率變得更低。另外,在上述實(shí)施方式,利用算式對(duì)疊加于進(jìn)給軸10a、10b的微小位移量進(jìn)行近似校正而進(jìn)行指令,但是,針對(duì)相位,亦可將校正量作為點(diǎn)群數(shù)據(jù),考慮控制上的追蹤性和容易性等而適當(dāng)采用。此外,Y軸控制構(gòu)成為使被加工物4進(jìn)行移動(dòng)而產(chǎn)生振動(dòng),X軸控制構(gòu)成為使主軸2(刀具1)進(jìn)行移動(dòng)而產(chǎn)生振動(dòng),但是亦可在被加工物4側(cè)產(chǎn)生X軸、Y軸這兩者的振動(dòng),或者亦可在主軸2側(cè)產(chǎn)生。其中,在主軸2側(cè)相加的指令值和在被加工物4側(cè)相加的指令值是以180°反轉(zhuǎn)的反相的數(shù)值。接下來,對(duì)抑制刀具崩刃的發(fā)生的其它方式進(jìn)行說明。此處,根據(jù)切削刃1a數(shù)量而變更疊加于進(jìn)給軸10的強(qiáng)制振動(dòng)的方式進(jìn)行說明。首先,將上述式1、2所示的微小振動(dòng)施加于基于X軸的控制單元3a以及Y軸的控制單元3b的NC程序指令而進(jìn)行的軸進(jìn)給,相對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)角速度,根據(jù)下式6來設(shè)定使進(jìn)給軸10a、10b進(jìn)行振動(dòng)的強(qiáng)制振動(dòng)的角速度。強(qiáng)制振動(dòng)的角速度=刀具旋轉(zhuǎn)角速度×刃數(shù)/(刃數(shù)+n)··式6另外,n是下述的規(guī)定的整數(shù),刀具旋轉(zhuǎn)角速度=2×π×刀具旋轉(zhuǎn)頻率,刀具旋轉(zhuǎn)頻率=1/刀具旋轉(zhuǎn)周期。該刀具旋轉(zhuǎn)速度根據(jù)NC程序中的主軸旋轉(zhuǎn)速度指令值或?qū)嶋H的主軸旋轉(zhuǎn)速度控制值來取得。此處,n按如下方式來設(shè)定。在切削刃1a的刃數(shù)為偶數(shù)的情況下,n為包括負(fù)數(shù)的奇數(shù),尤其是接近刃數(shù)的奇數(shù)。通過取奇數(shù),能夠以切削力在多個(gè)切削刃1a、1a··之間依次移動(dòng)的方式進(jìn)行控制,避免切削力持續(xù)施加于特定刃的情況。這是因?yàn)椋鶕?jù)刃數(shù)與其增減之比來控制刀具1的旋轉(zhuǎn)角速度與進(jìn)給軸控制的強(qiáng)制振動(dòng)的角速度之比,由此,振動(dòng)控制的最大振幅位置與切削刃1a的位置的關(guān)系在刀具1每次旋轉(zhuǎn)時(shí)依次移動(dòng)。另一方面,在刃數(shù)為奇數(shù)的情況下,n可以不是奇數(shù),也可以不是整數(shù)。在刃數(shù)為奇數(shù)的情況下,無論n為何值,很難產(chǎn)生將切削力集中地施加于特定的切削刃這樣的情況。另外,在刃數(shù)為偶數(shù)的情況下,即使n不是整數(shù),只要長時(shí)間的進(jìn)行加工,也能得到相同的效果?;趫D7的流程圖來對(duì)該控制的流程進(jìn)行說明。首先,從外部輸入裝置6輸入刃數(shù)以及n(S11)?;诟鶕?jù)該輸入數(shù)據(jù)以及從主軸旋轉(zhuǎn)控制裝置11取得的刀具旋轉(zhuǎn)速度,運(yùn)算裝置12計(jì)算出本控制的強(qiáng)制振動(dòng)的角速度(S12),數(shù)值控制裝置13根據(jù)求出的角速度來控制進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)單元3(S13),從而進(jìn)行加工。并且,對(duì)進(jìn)給軸10a、10b的控制一直進(jìn)行到加工結(jié)束為止(S14)。通過該控制,由于疊加于進(jìn)給軸10a、10b的振動(dòng)具有與刀具1的轉(zhuǎn)速不同步的、具有偏差的振動(dòng)頻率,所以能夠使以往會(huì)作用于特定的1個(gè)切削刃1a的最大切削力分散于其它切削刃1a。其結(jié)果是,能夠分散各切削刃1a的切削力而更均等地進(jìn)行分配,從而抑制刀具崩刃,延長刀具壽命,同時(shí)也因分散了最大切削力而抑制了刀具1的顫振。另外,關(guān)于疊加了與刀具1的轉(zhuǎn)速不同步的振動(dòng)的上述加工方式,從抑制顫振角度來看,與刀具1的刃數(shù)無關(guān),即使切削刃1a是1個(gè)也有效。基于該控制的加工結(jié)果,具體如下所示。首先,為了確認(rèn)普通的加工狀態(tài),以直徑φ=50mm插入式的銑削刀具實(shí)施6-4鈦合金加工。切削條件是:切削速度Vc=45m/min、每刃進(jìn)給量fz=0.1mm/刃、軸方向切入量Ap=18mm、徑方向切入量Ae=50mm、刃數(shù)Z=4的槽切削,基于本控制的進(jìn)給軸10a、10b的微小半徑R=80μm,其頻率f=4.77Hz(n=0,使強(qiáng)制振動(dòng)的角速度與刀具旋轉(zhuǎn)角速度相等(在上述式6中n=0)的情況)。圖8是示出在該條件下的加工中的切削力分布的圖表,#1~#4示出4枚切削刃1a的編號(hào)。另外,這是在加工物上設(shè)置切削測力計(jì)進(jìn)行加工而取得的。接下來,為了確認(rèn)本控制的效果,將頻率變更為f=3.82Hz(刀具旋轉(zhuǎn)頻率的4/5,在上式中n=1)而進(jìn)行加工。圖9是示出在該條件下的加工中的切削力分布的圖表,其示出了使強(qiáng)制振動(dòng)頻率與刀具轉(zhuǎn)速錯(cuò)開的情況。從圖8、圖9的加工結(jié)果可看到,在n=0的情況下,最大切削力始終僅施加于特定的刃(在圖8中集中于#2切削刃1a),但是在n=1的情況下,施加于切削刃1a的最大切削力依次移動(dòng)。具體而言,從圖9可看到,每5個(gè)波峰形成1個(gè)周期,最大值按#3→#4→···依次移動(dòng)。其結(jié)果是,刀具崩刃發(fā)生率變得更低。這樣,通過將疊加于進(jìn)給軸10的振動(dòng)設(shè)為相對(duì)于刀具轉(zhuǎn)速稍微錯(cuò)開的值(例如,上述那樣相對(duì)于刀具旋轉(zhuǎn)頻率為4/5的振動(dòng)頻率),能夠控制為:使作用于特定的1個(gè)切削刃1a的最大切削力分散于其它刃,使各切削刃1a的切削力均等地進(jìn)行分配。并且,由于作用于切削刃1a的最大切削力被分散化,因此同時(shí)也能夠抑制顫振。另外,用于控制強(qiáng)制振動(dòng)的算式不限于上述實(shí)施方式,在不脫離本發(fā)明主旨的范圍內(nèi),可根據(jù)加工條件等適當(dāng)進(jìn)行變更,也可不是利用算式而是利用由規(guī)定的周期構(gòu)成的點(diǎn)群數(shù)據(jù)等。
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