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技術 工作機械

出願人 中村留精密工業株式会社
発明者 中村嘉克
出願日 2018年8月1日 (2年4ヶ月経過) 出願番号 2018-144887
公開日 2020年2月6日 (10ヶ月経過) 公開番号 2020-019097
状態 未査定
技術分野 工作機械の自動制御 数値制御
主要キーワード 演算調整 電気信号変化 非接触センサー チャック保持 接触センサー 変更案 振動ピックアップ 加工パス
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年2月6日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

ワークの加工品質確保及び工具の損傷を抑えることができる工作機械の提供を目的とする。

解決手段

びびり振動発生の検出手段と、前記検出手段にて、びびり振動発生が検出された場合に、その検出値と予め定められた閾値との比較手段を有し、前記検出値が閾値を超えたと判断された場合に、ワークと工具と相対的位置を離間させる動作を行う手段と、前記動作を行った後に前記びびり振動解析を行うための解析手段とを有することを特徴とする。

概要

背景

機械加工時に何らかの理由により、びびり振動が発生した場合には、ワークの加工品質に影響を与えるのみならず、工具摩耗工具損傷の原因となる。
そこで例えば特許文献1には加速度センサにて、びびり振動を検出し、その検出に基づいて演算されたびびり振動の周波数により切削工具等の回転数演算調整する技術が開示されている。
しかし、この場合にびびり振動の周波数を解析中の間に、びびり振動が発生したまま機械加工続行していることになる。
従って、その間に加工不良のワークが発生したり、場合によっては工具の損傷につながる恐れもあった。

概要

ワークの加工品質確保及び工具の損傷を抑えることができる工作機械の提供を目的とする。びびり振動発生の検出手段と、前記検出手段にて、びびり振動発生が検出された場合に、その検出値と予め定められた閾値との比較手段を有し、前記検出値が閾値を超えたと判断された場合に、ワークと工具と相対的位置を離間させる動作を行う手段と、前記動作を行った後に前記びびり振動の解析を行うための解析手段とを有することを特徴とする。

目的

本発明は、ワークの加工品質確保及び工具の損傷を抑えることができる工作機械の提供を目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

びびり振動発生の検出手段と、前記検出手段にて、びびり振動発生が検出された場合に、その検出値と予め定められた閾値との比較手段を有し、前記検出値が閾値を超えたと判断された場合に、ワークと工具と相対的位置を離間させる動作を行う手段と、前記動作を行った後に前記びびり振動解析を行うための解析手段とを有することを特徴とする工作機械

請求項2

前記びびり振動の解析結果に基づいた加工条件変更案内手段を有し、それに基づいてオペレーターが加工条件を変更する手段を有し、前記加工条件を変更後に機械加工再開する手段とを有することを特徴とする請求項1記載の工作機械。

請求項3

前記機械加工を再開する手段にて加工再開指令を出すと、前記機械加工が重切削か軽切削かの判断手段を有し、前記判断手段にて重切削と判断した場合には加工の中断した位置から再加工を開始し、軽切削と判断した場合には中断した加工パスの始点から再加工を開始するものであることを特徴とする請求項2記載の工作機械。

技術分野

0001

本発明は機械加工時に、びびり振動が発生した場合の対応手段を備えた工作機械に関する。

背景技術

0002

機械加工時に何らかの理由により、びびり振動が発生した場合には、ワークの加工品質に影響を与えるのみならず、工具摩耗工具損傷の原因となる。
そこで例えば特許文献1には加速度センサにて、びびり振動を検出し、その検出に基づいて演算されたびびり振動の周波数により切削工具等の回転数演算調整する技術が開示されている。
しかし、この場合にびびり振動の周波数を解析中の間に、びびり振動が発生したまま機械加工続行していることになる。
従って、その間に加工不良のワークが発生したり、場合によっては工具の損傷につながる恐れもあった。

先行技術

0003

特開2010−105160号公報

発明が解決しようとする課題

0004

本発明は、ワークの加工品質確保及び工具の損傷を抑えることができる工作機械の提供を目的とする。

課題を解決するための手段

0005

本発明に係る工作機械は、びびり振動発生の検出手段と、前記検出手段にて、びびり振動発生が検出された場合に、その検出値と予め定められた閾値との比較手段を有し、前記検出値が閾値を超えたと判断された場合に、ワークと工具と相対的位置を離間させる動作を行う手段と、前記動作を行った後に前記びびり振動の解析を行うための解析手段とを有することを特徴とする。

0006

ここで、びびり振動発生の検出手段は、ワークを工具を用いて機械加工する際に、ワーク,工具,刃物台等に発生する振動を検出するものをいい、ワークの加工部位にびびりが発生するもの及び、その兆候も含まれる。
検出手段としては、加速度センサー加速度ピックアップ振動ピックアップ)等の接触センサーや、うず電流非接触センサーレーザー非接触センサー、あるいはサーボモータ等の負荷電流変化,位置偏差回転偏差の変化,音の変化等の間接変位を検出してもよい。

0007

本発明においては、前記びびり振動の解析結果に基づいた加工条件変更案内手段を有し、それに基づいてオペレーターが加工条件を変更する手段を有し、前記加工条件を変更後に機械加工を再開する手段とを有するのが好ましく、前記機械加工を再開する手段にて加工再開指令を出すと、前記機械加工が重切削か軽切削かの判断手段を有し、
前記判断手段にて重切削と判断した場合には加工の中断した位置から再加工を開始し、軽切削を判断した場合には中断した加工パスの始点から再加工を開始するようにしてもよい。

発明の効果

0008

本発明においては、びびり振動発生の検出手段にて、びびり振動発生の有無を検出し、ワークにびびりが発生する恐れ、又は、びびり発生始め時を検知したら、直に、ワークと工具を離間させることができるので、従来技術のようにびびり振動を検出しておきながら、その解析中に機械加工が進行してしまうのを防ぐことができる。
これにより、ワークの不良発生や工具の摩耗,損傷を低減することができる。

図面の簡単な説明

0009

第1のシステム構成例を示す。
第2のシステム構成例を示す。
第3のシステム構成例を示す。
第4のシステム構成例を示す。
フローチャート例を示す。

実施例

0010

本発明に係る工作機械のシステム構成例を以下、図に基づいて説明する。
図1に第1のシステム構成例を示す。
本実施例は旋盤の例であり、主軸1にワークWをチャック保持し、モーターにて回転制御する。
これに対して、工具主軸2に工具3を装着し旋削する。
制御系統は、演算装置4,操作盤5,NC装置6で構成される。
工具主軸2には、びびり振動を検出するための検出手段2aを取り付けてある。
この検出手段2aは、機械加工時にワークにびびりが発生するのを検出するためのものであり、びびり発生に伴う時系列的な変位を検出するものであれば、加速度センサー,加速度ピックアップ(振動ピックアップ),レーザー非接触センサー,サーボモータの負荷電流変化,位置偏差や回転偏差の変化,マイク等を用いた音の出力変化等,接触,非接触,直接,間接等を問わない。

0011

次に、機械加工の流れを図5に示したフローチャートを参照しながら、以下説明する。
加工の開始指令(S1)が出されると、加工条件の設定(S2)の内容に対して、各種センサー等による検出手段2aにて取得する振動データの選択(S3)が行われる。
例えば加速度ピックアップが選択されると、検出手段2aにて時系列的に検出した電気信号変化を演算装置4に取り込まれる。
演算装置4には、びびり検出プログラムを有し、振動データとして時系列的に表示されるとともに、その振動値振幅)の大きさが予め設定入力した閾値と比較される。
このびびり検出プログラムにて、閾値と比較され(S4)びびり振動が閾値以下であれば、加工が続行され終了する(S6)。
一方、びびり発生の恐れ、あるいは、びびり発生の兆候が検出されるとNC装置6から逃し動作指令6aが出力され、工具主軸2の工具3がワークから離れる(S8)。
この間に演算装置4では、びびり振動のFFT解析が行われ、びびり周波数等が特定される(4b,S9)。
また、演算装置4には、FFT解析の結果に基づいて、びびり発生を抑えるための加工条件を得るためのびびり防止演算手段を有する。
それに基づく加工条件変更案内5aが操作盤5等に表示される(S10)。
この表示を参考にしてオペレーター(作業者)は、加工条件の変更内容を入力する(5b,S11)。
その後に加工再開指令(S12)を出すと、NC装置6の加工再開指令信号にて、機械加工が再開される。
この際に本実施例では、機械加工が荒削り等の重切削(S13)であれば、その加工を中断した位置から再切込み(S14)を開示し、仕上げ加工等の軽切削であれば、びびりが発生し始める前の加工パスの始点に戻り(S15)、再開(S16)するようになっている。

0012

本発明において機械加工の種類に制限がなく、例えば図2に示すようにタレット12を用いた旋削でもよく、図3に示すように工具主軸22に回転工具3を装着したミーリング加工図4に示すように、タレット32に回転工具3を装着したミーリング加工等が例として挙げられる。
ミーリング加工の場合には、工具3の振動を検出するのが好ましい。

0013

1主軸
2工具主軸
2a 検出手段
3工具
4演算装置
5操作盤
6NC装置
12 タレット

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