[發明專利]穩定極限曲線制作方法及切削工具的固有振動數導出裝置

在審

• 申請號: 201610602612.7
• 申請日: 2016-07-27
• 公開（公告）號: CN106802971A
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 河合謙吾;大野勝彥;西川靜雄
• 申請（專利權）人: DMG森精機株式會社
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;B23Q17/09;B23Q17/22
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司11139
• 代理人: 孫皓晨

技術領域

本發明涉及一種將利用機床對被加工物(工件)進行加工時所使用的切削工具的固有振動數導出的方法、及制作關于該切削工具的再生振動的穩定極限曲線的方法、以及將該切削工具的固有振動數導出的裝置。

背景技術

目前，在使用機床對工件進行加工時，因顫振而導致加工精度(尤其是表面精度)變差。這種顫振大致分為強制顫振及自激顫振，一般認為強制顫振是由于過大的外力發揮作用，或外力的頻率與振動系統的共振頻率同步而產生。另一方面，自激顫振有再生型顫振(再生顫振)及模耦合(mode coupling)型顫振，一般認為再生顫振是由于持續進行切削阻力的周期性變動與切取厚度的周期性變動的相互作用互相加強的切削(所謂的再生效應)而引起，并且認為模耦合型顫振是在兩個方向的振動模式具有接近的共振頻率的情況下，這些振動模式發生耦合而產生的顫振。

以往，作為抑制所述顫振之中再生顫振的方法，提出了如下方法，即，求出穩定極限曲線(表示相對于主軸旋轉速度的穩定極限的切入深度的線圖)，并以主軸旋轉速度位于穩定區域的方式調整該主軸旋轉速度(參照下述專利文獻1)。

而且，為了制作這種穩定極限曲線，需要有工具的固有振動數、加工系統的阻尼比、等效質量、切削剛性及比切削剛性等數據。所述阻尼比及等效質量能夠由工具的固有振動數而算出，因此，只要獲得工具的固有振動數，那么就能夠一并算出阻尼比及等效質量，作為將該工具的固有振動數導出的方法，以往通常已知的是如下方法，即，使用沖擊錘(impact hammer)擊打工具的前端部，由此時所獲得的與工具的自由振動相關的數據及與沖擊錘的擊打力相關的數據而導出所述固有振動數(參照下述專利文獻2)。

另外，所述切削剛性及比切削剛性例如能夠由使用該工具實際進行加工時在主軸馬達中流動的電流值而算出。

[背景技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2012-213830號公報

[專利文獻2]日本專利特開2014-14882號公報

發明內容

[發明要解決的問題]

然而，在以往的使用沖擊錘導出切削工具的固有振動數的方法中，因為是由人使用沖擊錘進行擊打，所以容易產生人為的偏差，因此，存在難以獲得準確的切削工具的固有振動數的問題，另外，存在為了獲得適當的數據而對擊打本身要求技能的問題。

進而，關于安裝于沖擊錘的擊打部的錘片(hammer tip)，必須計算欲測定的振動頻率的周期(頻率的倒數)，以錘的接觸時間處于該周期的0.3倍～1倍左右的范圍的方式，通過試誤選定錘片，從而也存在該選定工作極為繁瑣的問題。

另外，根據本發明人等的見解，認為切削工具的固有振動數的值在實際進行工件加工的加工時與并未進行工件加工時的空閑時存在微妙的不同。因此，只要能夠從實際的加工狀態導出該切削工具的固有振動數，那么就能夠導出考慮到工件影響的更準確的固有振動數。

本發明是鑒于以上的實際情況而完成的，目的在于提供一種不產生人為的偏差，另外，不需要繁瑣的作業或特殊的技能而能夠將切削工具的更準確的固有振動數導出的方法及其裝置，以及制作穩定極限曲線的方法。

[解決問題的手段]

用來解決上述問題的本發明涉及一種將切削工具的固有振動數導出的方法，是將利用機床對被加工物進行加工時所使用的切削工具的固有振動數導出的方法，包括以下步驟：

實際加工步驟：使用所述切削工具，一邊階段性地改變所述機床的主軸的旋轉速度，一邊在各旋轉速度下對所述被加工物加工預先規定的距離或時間；

檢測步驟：檢測所述實際加工步驟中所述切削工具所產生的位置位移，并且檢測作用于所述切削工具的切削動力；

分析步驟：分別對所述檢測步驟中在各所述主軸旋轉速度下所獲得的位移數據及切削動力數據進行頻率分析，從而獲得位移及切削動力的頻譜；以及

導出步驟：基于所述分析步驟中在各所述主軸旋轉速度下所獲得的位移頻譜及切削動力頻譜，針對各所述旋轉速度算出所述位移頻譜除以所述切削動力頻譜而得的頻譜即適應性頻譜(compliance spectrum)后，算出重疊所獲得的各適應性頻譜而成的綜合適應性頻譜，從所獲得的綜合適應性頻譜導出表示最大適應性值的頻率作為所述切削工具的固有振動數。

而且，該固有振動數導出方法能夠利用切削工具的固有振動數導出裝置而適當地實施，該切削工具的固有振動數導出裝置是將利用機床對被加工物進行加工時所使用的切削工具的固有振動數導出的裝置，該裝置包括：