[go: up one dir, main page]

JP2023008161A - Automatic operation stabilization device, automatic operation stabilization method, and program - Google Patents

Automatic operation stabilization device, automatic operation stabilization method, and program Download PDF

Info

Publication number
JP2023008161A
JP2023008161A JP2021111497A JP2021111497A JP2023008161A JP 2023008161 A JP2023008161 A JP 2023008161A JP 2021111497 A JP2021111497 A JP 2021111497A JP 2021111497 A JP2021111497 A JP 2021111497A JP 2023008161 A JP2023008161 A JP 2023008161A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
work material
processing device
automatic operation
feed
tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021111497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
信彦 福岡
Nobuhiko Fukuoka
大介 八木
Daisuke Yagi
義人 梶浦
Yoshito Kajiura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Proterial Ltd
Original Assignee
Hitachi Metals Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Metals Ltd filed Critical Hitachi Metals Ltd
Priority to JP2021111497A priority Critical patent/JP2023008161A/en
Publication of JP2023008161A publication Critical patent/JP2023008161A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

To detect chattering vibration with high accuracy and suppress generation of chattering vibration in a cutting process, even in an environment where disturbance of a factory or the like may occur.SOLUTION: An automatic operation stabilization device 17 includes: a work material dimension calculation section 21 for calculating the dimensions of a work material, in the automatic operation stabilization device 17 in which a cutting tool 5 is mounted to a spindle 7 and the cutting tool 5 is rotated together with the spindle 7, and which outputs a command for controlling a cutting process to a processing device 4 carrying out the cutting process of the work material 6; a processing condition calculation section 22 for calculating feeding speed indicating a relative movement speed of the work material in the cutting process, on the basis of the dimensions of the work material; and a processing device command section 25 which outputs to the processing device 4, a change command for changing at least one of the feeding speed and a rotational frequency of the spindle 7, according to generation of chattering vibration in the processing device 4 determined based on variation in a feeding shaft motor current that is a current of a feeding shaft motor 10 of the processing device 4 in the cutting process.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、切削加工プロセスにおけるびびり振動に基づき、加工装置を制御するための技術に関する。 The present invention relates to technology for controlling machining equipment based on chatter vibration in the cutting process.

加工装置を用いて切削工具と被削材とを相対運動させ、被削材に加工を施す切削加工プロセスにおいては、びびり振動の発生や切削工具が破損することがある。びびり振動が発生すると加工品質の低下や、切削工具の刃先欠損などを引き起こす場合がある。また、切削工具の刃先欠損はびびり振動以外に、被削材に内在する異物などの噛み込み等によっても発生し、刃先が欠損したまま加工を継続すると切削工具が大きく損傷する場合がある。刃先交換式の切削工具では交換可能なインサートチップと呼ばれる刃先だけでなく、インサートチップを取り付けるボディにまで損傷が及ぶ場合がある。 2. Description of the Related Art In a cutting process in which a cutting tool and a work material are moved relative to each other using a machining apparatus to machine the work material, chatter vibration may occur and the cutting tool may be damaged. When chatter vibration occurs, it may cause deterioration of machining quality and chipping of the cutting edge of the cutting tool. In addition to chatter vibration, chipping of the cutting edge of the cutting tool is also caused by foreign substances that are inherent in the work piece, etc., and if machining is continued with chipping of the cutting tool, the cutting tool may be severely damaged. In indexable cutting tools, not only the cutting edge called replaceable insert tip but also the body to which the insert tip is attached may be damaged.

特許文献1に記載のびびり振動制御装置では、振動を検出する振動検出手段と、振動検出手段が検出した振動に基づいて切削工具の振動を解析する振動解析手段と、振動解析手段における解析結果に基づいて、切削工具の送り速度を制御する工具制御手段とを有し、切削工具のびびり振動の大きさが閾値を超える大きさのびびり振動を検出すると工具制御手段が、切削工具の回転数や送り速度を変更してびびり振動を抑制する。振動検出手段として、加速度センサやマイクロフォン等を例示することができると記載されている。 In the chatter vibration control device described in Patent Document 1, vibration detection means for detecting vibration, vibration analysis means for analyzing the vibration of the cutting tool based on the vibration detected by the vibration detection means, and the analysis result of the vibration analysis means and a tool control means for controlling the feed rate of the cutting tool, and when the magnitude of the chatter vibration of the cutting tool detects chatter vibration exceeding a threshold value, the tool control means controls the number of revolutions of the cutting tool and the Suppress chatter vibration by changing the feed rate. It is described that an acceleration sensor, a microphone, or the like can be exemplified as the vibration detection means.

また、特許文献2に記載の工具異常の検出装置では、加工装置のモータの負荷の単位時間当たりの変動幅を算出して、閾値との比較に基づいて切削工具の異常を検知する。 Further, in the tool abnormality detection device described in Patent Literature 2, the fluctuation width per unit time of the load of the motor of the processing device is calculated, and the abnormality of the cutting tool is detected based on the comparison with the threshold value.

特開2018-20426号公報JP 2018-20426 A 特開2020-157447号公報JP 2020-157447 A

しかしながら、工場等の切削加工現場では、複数の異なる加工装置が近い場所に設置されていたり、クレーンによる被削材の積み下ろし等による環境要因の振動や音が突発的に発生し、びびり振動事象を検知するうえでの外乱が多数存在する。このような外乱が発生しうる環境下で従来の振動検出手段によるびびり振動検知装置を稼働させると、加速度センサやマイクロフォンの設置位置を調整しても外乱による誤報を発生する可能性が高くなる。 However, at cutting sites such as factories, multiple different processing devices are installed in close proximity, and environmental factors such as loading and unloading of work materials by cranes cause vibrations and sounds that suddenly occur, resulting in chatter vibration events. There are many disturbances in detection. If a chatter vibration detection device using conventional vibration detection means is operated in an environment where such disturbances can occur, the possibility of generating false alarms due to the disturbance increases even if the installation positions of the acceleration sensor and the microphone are adjusted.

また、びびり振動が発生した際は、切削工具の回転数や送り速度の減速、切削加工の一時停止等、切削加工の設定値を変更することでびびり振動の対策をする。このため、びびり振動を確実に検知できたとしても誤報が多発する場合には、切削加工プロセスの生産性を下げてしまうとの課題が生じる。 Also, when chatter vibration occurs, countermeasures against chatter vibration can be taken by changing the setting values for the cutting process, such as reducing the rotation speed and feed rate of the cutting tool, and temporarily stopping the cutting process. Therefore, even if chatter vibration can be reliably detected, if false alarms occur frequently, the productivity of the cutting process is lowered.

また、鍛造や圧延などで成型した板状材料の側面を切削加工して所望の寸法(幅)に調整する切削加工プロセスがある。板状の被削材の幅や厚さが一定でなく寸法が変動し、また、板状の被削材には曲がりも発生している。このため、主軸サーボモータ電流には切削抵抗が反映されるが、このような不定形な寸法の板状の被削材の切削加工では正常状態の電流値の変動が大きく、正常状態と異常状態を高精度に判別することが難しい。ゆえに、寸法が変動する被削材の切削加工では、加工装置のサーボモータ電流などの測定データを用いて切削工具の異常を検知する場合に、正常状態と異常状態とを高精度に判別することが課題となる。 In addition, there is a cutting process in which the side surface of a plate-shaped material formed by forging or rolling is cut to adjust it to a desired size (width). The width and thickness of the plate-shaped work material are not constant, but the dimensions fluctuate, and the plate-shaped work material is also bent. For this reason, the cutting resistance is reflected in the spindle servomotor current, but when cutting a plate-shaped work material with such irregular dimensions, the current value in the normal state fluctuates greatly, and the normal state and the abnormal state are different. is difficult to determine with high accuracy. Therefore, in cutting a work material whose dimensions vary, when detecting an abnormality of the cutting tool using measurement data such as the servo motor current of the machining device, it is necessary to distinguish between the normal state and the abnormal state with high accuracy. is an issue.

更に、寸法が変動する被削材に対して、高能率な切削加工プロセスを実現するには、被削材の寸法に合わせて適正な送り速度を設定するのが有効である。しかし、頻繁に被削材の寸法が変わる場合には、作業者が手動で送り速度を調整して対応する場合が多く、自動化の妨げとなっている。ゆえに切削加工プロセスの自動運転において高能率化を図ることも課題である。 Furthermore, in order to realize a highly efficient cutting process for a work material whose dimensions vary, it is effective to set an appropriate feed rate according to the dimensions of the work material. However, when the dimension of the work material changes frequently, the operator often adjusts the feed rate manually, which hinders automation. Therefore, it is also a challenge to improve efficiency in automatic operation of the cutting process.

そこで、本発明の目的は、不定形な寸法の被削材の切削加工において、切削加工現場などの従来のびびり振動検知方法に対して外乱が多数存在する環境下で、高精度にびびり振動を検知して抑制することである。また、より望ましくは、更に高精度に工具異常を検出して工具の破損拡大を抑制できる自動運転の安定化を図ることである。加えて、不定形な被削材の寸法を自動で取得して被削材の寸法に合わせ、適正な送り速度を自動で設定が可能な自動運転の安定化を図ることを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to detect chatter vibration with high precision in an environment where there are many disturbances compared to the conventional chatter vibration detection method such as a cutting site, in cutting work of irregular dimensions. Detect and suppress. Moreover, it is more desirable to stabilize the automatic operation that can detect the tool abnormality with higher accuracy and suppress the expansion of tool damage. In addition, it is an object of the present invention to automatically acquire the dimensions of an irregularly shaped work material, match the dimensions of the work material, and stabilize the automatic operation capable of automatically setting an appropriate feed rate.

上記の課題を解決するために、本発明では、駆動部から得られる送り軸モータ電流のばらつきに基づいて、びびり振動の発生を検知する。より詳細には、切削工具を主軸に装着し、前記主軸と共に前記切削工具を回転させて、被削材の切削加工を行う加工装置に対して切削加工を制御する指令を出力する自動運転安定化装置において、前記被削材の寸法を算出する被削材寸法算出部と、前記被削材の寸法に基づいて、前記切削加工における前記被削材の相対移動速度を示す送り速度を算出する加工条件算出部と、前記切削加工における前記加工装置の送り軸モータの電流である送り軸モータ電流のばらつきに基づき判定された前記加工装置でのびびり振動の発生に応じて、前記送り速度および前記主軸の回転数のうち少なくとも一方を変更する変更指令を、前記加工装置に出力する加工装置指令部を備える自動運転安定化装置である。 In order to solve the above problem, the present invention detects the occurrence of chatter vibration based on variations in feed shaft motor current obtained from the drive unit. More specifically, a cutting tool is mounted on a spindle, the cutting tool is rotated together with the spindle, and a command for controlling cutting is output to a processing device that performs cutting of a work material. Stabilization of automatic operation In the apparatus, a work material size calculation unit that calculates the size of the work material; and a processing that calculates a feed rate indicating a relative movement speed of the work material in the cutting process based on the size of the work material. A condition calculation unit determines the feed rate and the spindle speed according to the occurrence of chatter vibration in the processing device determined based on variations in the feed shaft motor current, which is the current of the feed shaft motor of the processing device in the cutting process. and a processing device command unit that outputs a change command to change at least one of the rotation speeds of the processing device.

なお、本発明には、自動運転安定化装置を用いた自動運転安定化方法や、自動運転安定化装置をコンピュータとして機能させるプログラムおよびこのプログラムを格納した記憶媒体も含まれる。 The present invention also includes an automatic driving stabilization method using an automatic driving stabilization device, a program that causes the automatic driving stabilization device to function as a computer, and a storage medium that stores this program.

本発明によれば、より高精度にびびり振動を検知し、これを抑止できる加工制御が可能となる。 According to the present invention, chatter vibration can be detected with higher accuracy, and machining control capable of suppressing it becomes possible.

本発明の一実施例における自動運転安定化システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the automatic operation stabilization system in one Example of this invention. 本発明の一実施例における自動運転安定化システムで処理されるフローチャートである。It is a flowchart processed by the automatic driving stabilization system in one Example of this invention. 本発明の一実施例におけるびびり振動が発生した後、自動でびびり振動を抑制した際の送り軸モータ電流の時系列チャート図である。FIG. 5 is a time-series chart of the feed shaft motor current when chatter vibration is automatically suppressed after the occurrence of chatter vibration in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例におけるびびり振動が発生した後、自動でびびり振動を抑制した際の送り軸モータ電流の標準偏差の時系列チャート図である。FIG. 5 is a time-series chart diagram of the standard deviation of the feed shaft motor current when the chatter vibration is automatically suppressed after the occurrence of the chatter vibration in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例におけるびびり振動が発生した後、自動でびびり振動を抑制した際の送り速度の時系列チャート図である。FIG. 5 is a time-series chart diagram of the feed rate when chatter vibration is automatically suppressed after the occurrence of chatter vibration in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例におけるびびり振動発生前後の送り軸モータ電流の標準偏差の時系列チャート図である。FIG. 5 is a time-series chart of standard deviation of feed shaft motor current before and after chatter vibration occurs in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例における送り軸モータ電流の平均値の時系列チャート図である。FIG. 4 is a time-series chart of average values of feed shaft motor currents in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例における工具異常を検出して加工を停止した際の送り軸モータ電流の時系列チャート図である。FIG. 5 is a time-series chart of feed axis motor current when a tool abnormality is detected and machining is stopped in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例における工具異常を検出して加工を停止した際の送り軸モータ電流の標準偏差の時系列チャート図である。FIG. 4 is a time-series chart of the standard deviation of the feed axis motor current when the tool abnormality is detected and the machining is stopped in one embodiment of the present invention; 本発明の一実施例における工具異常を検出して加工を停止した際の送り速度の時系列チャート図である。FIG. 4 is a time-series chart of feed rates when a tool abnormality is detected and machining is stopped in an embodiment of the present invention; 本発明の一実施例における被削材情報得部で取得した画像データを示す図である。It is a figure which shows the image data acquired by the cut material information acquisition part in one Example of this invention. 本発明の一実施例における被削材寸法による送り速度の算出処理のための算出規則を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a calculation rule for calculation processing of feed speed based on work material size in one embodiment of the present invention. 本発明の一実施例における表示部のGUI画面を示す図である。It is a figure which shows the GUI screen of the display part in one Example of this invention.

以下、本発明の一実施例について、説明する。本実施例では、様々な形状の被削材、つまり、不定形な寸法の被削材の切削加工を行う加工装置4を対象とする。なお、本実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一の符号を付するようにし、その繰り返しの説明は原則として省略する。ただし、本発明は以下に示す実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更しえることは当業者であれば容易に理解される。 An embodiment of the present invention will be described below. In the present embodiment, the target is a processing apparatus 4 for cutting work materials of various shapes, that is, work materials having irregular dimensions. In addition, in all the drawings for explaining this embodiment, the same reference numerals are given to the parts having the same function, and the repeated explanation thereof will be omitted in principle. However, the present invention should not be construed as being limited to the contents of the examples described below. Those skilled in the art will easily understand that the specific configuration can be changed without departing from the idea or gist of the present invention.

以下、本実施例の詳細に説明する。本実施例では、不定形な寸法の被削材の切削加工を行う加工装置4において、被削材の寸法を自動で取得して送り速度を設定し、送り軸モータ電流のばらつき増加を閾値判定してびびり振動を検出する。そして、その後、送り速度を自動制御により変化させてびびり振動を抑制し、また、送り軸モータ電流のばらつきが再度閾値超過する場合には、工具異常と判定して工具の破損を検知する。 The present embodiment will be described in detail below. In this embodiment, in the processing device 4 for cutting a work material with irregular dimensions, the dimensions of the work material are automatically obtained, the feed speed is set, and the increase in variation in the feed shaft motor current is determined by a threshold value. to detect chatter vibration. After that, the feed speed is changed by automatic control to suppress chatter vibration, and when the variation in the feed axis motor current exceeds the threshold value again, it is determined that the tool is abnormal and the tool breakage is detected.

図1は、本実施例における自動運転安定化システム1の構成を示す図である。図1は加工装置4に自動運転安定化システム1が取り付けられた例である。また、自動運転安定化システム1での切削プロセスは板状の被削材6の側面を切削加工する例である。加工装置4は、NCプログラム(Numerical Control)で制御が可能なNCフライス盤やマシニングセンタなどである。 FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an automatic driving stabilization system 1 in this embodiment. FIG. 1 shows an example in which an automatic operation stabilizing system 1 is attached to a processing device 4 . Also, the cutting process in the automatic driving stabilization system 1 is an example of cutting the side surface of the plate-shaped work material 6 . The processing device 4 is an NC milling machine, a machining center, or the like that can be controlled by an NC program (Numerical Control).

加工装置4では、切削工具5を主軸7に固定し主軸モータ8で主軸7を回転させ、被削材6をテーブル9に固定して、切削工具5と被削材6を相対的に移動し接触させることで被削材6を所望の形状に加工する。このとき、NCプログラムが記憶されたNC装置12からの指令により、サーボアンプ11aが主軸モータ8に入力する電流値を制御する。これにより指令通りの回転数にて主軸モータ8を回転させる。また、同様にNC装置12からの指令により、サーボアンプ11bが送り軸モータ10に入力する電流値を制御する。これにより指令通りの送り速度となるように送り軸モータ10を回転させる。切削工具5は、複数の刃を有する刃先交換式のエンドミルなどである。 In the processing device 4, a cutting tool 5 is fixed to a main shaft 7, the main shaft 7 is rotated by a main shaft motor 8, a work material 6 is fixed to a table 9, and the cutting tool 5 and the work material 6 are relatively moved. The work material 6 is processed into a desired shape by bringing it into contact. At this time, the current value input to the spindle motor 8 by the servo amplifier 11a is controlled by a command from the NC device 12 in which the NC program is stored. As a result, the spindle motor 8 is rotated at the number of revolutions as instructed. Similarly, based on commands from the NC device 12, the servo amplifier 11b controls the current value input to the feed shaft motor 10. FIG. As a result, the feed shaft motor 10 is rotated so as to achieve the feed speed as instructed. The cutting tool 5 is, for example, an indexable end mill having a plurality of blades.

自動運転安定化システム本体である自動運転安定化装置17は、汎用の計算機上に構成することができる。そのハードウェア構成は、以下の構成要素で構成される。
・CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)などにより構成される演算部2
・ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、フラッシュメモリなどを用いたSSD(Solid State Drive)などにより構成される記憶部3
・キーボードやマウス等の入力デバイスより構成される入力部13
・LCD(Liquid Crystal Display)、有機ELディスプレイなどの表示装置、各種出力装置などにより構成される表示部14
・NIC(Network Interface Card)、入出力インターフェース機器などにより構成される通信部15。
The automatic driving stabilization device 17, which is the main body of the automatic driving stabilization system, can be configured on a general-purpose computer. Its hardware configuration consists of the following components.
・Arithmetic unit 2 composed of CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), etc.
・Storage unit 3 composed of ROM (Read Only Memory), HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive) using flash memory, etc.
Input unit 13 composed of input devices such as a keyboard and a mouse
Display unit 14 composed of a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display) or an organic EL display, various output devices, etc.
A communication unit 15 configured by a NIC (Network Interface Card), an input/output interface device, and the like.

通信部15は、有線ネットワーク若しくは無線ネットワーク、または個別の専用ケーブルやUSB(Universal Serial Bus)ケーブル等と接続する。そして、通信部15はこれらと介して、加工装置4のサーボアンプ11bと送り軸モータ10の間より電流値を測定する測定部16と、NC装置12および被削材情報取得部18と接続されている。 The communication unit 15 is connected to a wired network, a wireless network, an individual dedicated cable, a USB (Universal Serial Bus) cable, or the like. Through these, the communication unit 15 is connected to the measurement unit 16 for measuring the current value between the servo amplifier 11b of the processing device 4 and the feed shaft motor 10, the NC unit 12, and the workpiece information acquisition unit 18. ing.

測定部16は、電流センサやAD変換器などから構成される。被削材情報取得部18はカメラや変位計などから構成される。自動運転安定化システム1は、自動運転安定化装置17と測定部16および被削材情報取得部18から構成される。 The measurement unit 16 is composed of a current sensor, an AD converter, and the like. The work material information acquisition unit 18 is composed of a camera, a displacement meter, and the like. The automatic driving stabilization system 1 is composed of an automatic driving stabilization device 17 , a measurement section 16 and a work piece information acquisition section 18 .

演算部2は、記憶部3に記憶されている各プログラムをRAMへロードしてCPUで実行することにより各機能部を実現する。プログラムには、被削材寸法算出プログラム31、加工条件算出プログラム32、測定信号処理プログラム33、異常検知プログラム34、加工装置指令プログラム35が存在する。演算部2は、各プログラムに該当する被削材寸法算出部21、加工条件算出部22、測定信号処理部23、異常信号処理部24、加工装置指令部25を有する。ここで、これらの機能は、プログラムに従った処理で実現してもよいし、専用ハードウェアでの処理で実現してもよい。なお、本実施例では、各部と各プログラムが1対1で対応しているが、これに限定されない。また、プログラムに従った処理を行う場合、演算部2は各部に分けられなくともよいが、本実施例では、各部で処理を実行するものとして説明する。なお、これらプログラム
記憶部3は、上述の各プログラムと、制御パラメータ36、被削材情報37、被削材寸法38、測定信号39の各情報を記憶する記憶領域を有する。
The calculation unit 2 implements each functional unit by loading each program stored in the storage unit 3 into the RAM and executing it by the CPU. The programs include a workpiece dimension calculation program 31, a machining condition calculation program 32, a measurement signal processing program 33, an abnormality detection program 34, and a machining apparatus command program 35. The calculation unit 2 has a work material dimension calculation unit 21, a machining condition calculation unit 22, a measurement signal processing unit 23, an abnormality signal processing unit 24, and a processing device command unit 25 corresponding to each program. Here, these functions may be realized by processing according to a program or may be realized by processing by dedicated hardware. In this embodiment, each unit corresponds to each program on a one-to-one basis, but the present invention is not limited to this. Further, when processing according to a program is performed, the calculation unit 2 may not be divided into individual units, but in the present embodiment, each unit performs the processing. The program storage unit 3 has storage areas for storing the programs described above, control parameters 36 , workpiece information 37 , workpiece dimensions 38 , and measurement signals 39 .

自動運転安定化システム1は、被削材6が加工装置4に投入される信号をNC装置12から受けて起動する。そして、測定部16が測定してサーボアンプ11bと送り軸モータ10の間より得られた電流値(以後、送り軸モータ電流と称する)の測定信号により加工終了を判定するまで動作する。または、切削工具の異常が検知された場合は、事前に設定された加工装置4の制御の指示を発行し終えるまで動作する。 The automatic operation stabilization system 1 is activated upon receiving a signal from the NC device 12 that the work material 6 is input to the processing device 4 . Then, the measuring unit 16 operates until the end of machining is determined based on the measurement signal of the current value obtained between the servo amplifier 11b and the feed shaft motor 10 (hereinafter referred to as the feed shaft motor current). Alternatively, when an abnormality of the cutting tool is detected, the operation is continued until issuing a preset control instruction for the processing device 4 is completed.

被削材寸法算出部21は、記憶部3の被削材寸法算出プログラム31を用いて被削材情報37に記憶された被削材情報取得部18で取得した測定データから被削材の寸法を算出する。算出した被削材の寸法は、記憶部3の被削材寸法38に記憶される。 The work material size calculation unit 21 calculates the size of the work material from the measurement data acquired by the work material information acquisition unit 18 stored in the work material information 37 using the work material size calculation program 31 in the storage unit 3. Calculate The calculated dimensions of the work material are stored in the work material dimensions 38 of the storage unit 3 .

加工条件算出部22は、記憶部3の加工条件算出プログラム32を用いて被削材寸法38に記憶された被削材の寸法に応じた送り速度を算出する。算出する送り速度は、被削材の寸法に応じた正常時の送り速度と、びびり振動が検知された際の異常検知時の送り速度である。異常検知時の送り速度は、正常時の送り速度を基に算出する。算出した送り速度は、記憶部3の制御パラメータ36に記憶される。また、正常時の送り速度は、加工装置指令部25により、加工装置指令プログラム35に従って、切削加工開始前に加工装置4のNC装置12に出力される。 The machining condition calculator 22 uses the machining condition calculator 32 in the storage unit 3 to calculate the feed rate according to the dimensions of the workpiece stored in the workpiece dimensions 38 . The feed speeds to be calculated are the normal feed speed according to the dimensions of the work material and the feed speed at the time of abnormal detection when chatter vibration is detected. The feed speed when an abnormality is detected is calculated based on the feed speed when normal. The calculated feed speed is stored in the control parameter 36 of the storage unit 3 . In addition, the normal feed rate is output to the NC unit 12 of the processing device 4 by the processing device command unit 25 according to the processing device command program 35 before starting the cutting process.

測定信号処理部23は、記憶部3の測定信号処理プログラム33を用いて測定信号39に記憶された送り軸モータ電流の測定信号を演算処理して、びびり振動と工具異常を判定する。 The measurement signal processing unit 23 uses the measurement signal processing program 33 in the storage unit 3 to perform arithmetic processing on the measurement signal of the feed shaft motor current stored in the measurement signal 39 to determine chatter vibration and tool abnormality.

異常信号処理部24は、測定信号処理部23でびびり振動が判定された場合には、制御パラメータ36に記憶された異常検知時の送り速度および主軸7の回転数の少なくとも一方を、加工装置指令部25により、加工装置4のNC装置12に出力する。 When the measurement signal processing unit 23 determines chatter vibration, the abnormality signal processing unit 24 changes at least one of the feed speed at the time of abnormality detection and the rotation speed of the main shaft 7 stored in the control parameter 36 to a processing device command. The part 25 outputs to the NC device 12 of the processing device 4 .

また、測定信号処理部23で工具異常と判定された場合には、制御パラメータ36に予め記憶された加工装置4の動作を実施する変更指令を、加工装置指令部25により加工装置4のNC装置12に出力する。このときの指令は、工具退避や工具交換などである。 Further, when the measurement signal processing unit 23 determines that the tool is abnormal, the processing device command unit 25 issues a change command to perform the operation of the processing device 4, which is stored in advance in the control parameter 36, to the NC unit of the processing device 4. output to 12. The commands at this time are tool retraction, tool replacement, and the like.

次に、図1に示す自動運転安定化システム1と加工装置4にて行われる処理フローを図2のフローチャートの例に沿って、以下で説明する。 Next, the processing flow performed by the automatic driving stabilization system 1 and the processing device 4 shown in FIG. 1 will be described below along with the example of the flowchart of FIG.

まず、ステップS01では、自動運転安定化システム1の稼働を開始する。操作者により、表示部14に表示した後述する自動運転安定化システムのGUI画面の稼働開始ボタンが押されることで、自動運転安定化システム1の稼働が開始して、被削材投入開始信号の待機状態となる。 First, in step S01, the operation of the automatic driving stabilization system 1 is started. When the operator presses the operation start button on the GUI screen of the automatic operation stabilization system, which will be described later, displayed on the display unit 14, the operation of the automatic operation stabilization system 1 is started, and the work material input start signal Standby state.

次に、ステップS02では、自動運転安定化システム1は、被削材6が加工装置4に投入されるトリガ信号により被削材6が投入されたことを認識する。この認識は、被削材寸法算出部21などが実行することができる。ここで、被削材6が加工装置4に投入されたことを認識するトリガ信号には、NCプログラムの情報を監視して特定の文字列の読み込みなどをトリガとしてもよい。もしくは、加工装置4に内蔵するPLC(Programmable logic controller)や後付けしたPCLから被削材6が加工装置4に投入される信号を出力してトリガとしてもよい。また、加工装置4の被削材6の移動経路にセンサを取り付けて、被削材6の移動を検知した信号などをトリガとしてもよい。 Next, in step S<b>02 , the automatic operation stabilizing system 1 recognizes that the work material 6 has been put into the processing device 4 by a trigger signal for putting the work material 6 into the processing device 4 . This recognition can be performed by the work material size calculator 21 or the like. Here, the trigger signal for recognizing that the work material 6 has been introduced into the processing device 4 may be triggered by reading a specific character string by monitoring the information of the NC program. Alternatively, a PLC (Programmable Logic Controller) built in the processing device 4 or a post-installed PCL may output a signal that the work material 6 is introduced into the processing device 4 as a trigger. Alternatively, a sensor may be attached to the movement path of the work material 6 of the processing device 4, and a signal or the like that detects movement of the work material 6 may be used as a trigger.

次に、ステップS03では、被削材情報取得部18により、切削加工の加工負荷(切削抵抗)に影響を及ぼす形状および寸法を取得する。例えば、板状の被削材6の側面を切削加工する場合には板材の厚さ、板状の被削材6の上面を加工する場合には幅を取得する。被削材情報取得部18にカメラや変位計などを用いる。被削材情報取得部18にカメラを用いる場合には、測定したデータは、記憶部3の被削材情報37に記憶する。被削材情報取得部18に被削材の寸法を直接取得できる変位計等を用いる場合には、記憶部3の被削材寸法38に測定した被削材の寸法を記憶する。 Next, in step S03, the work material information acquisition unit 18 acquires the shape and dimensions that affect the machining load (cutting resistance) of the cutting process. For example, when cutting the side surface of the plate-like cut material 6, the thickness of the plate material is obtained, and when cutting the upper surface of the plate-like cut material 6, the width is obtained. A camera, a displacement meter, or the like is used for the work material information acquisition unit 18 . When a camera is used for the work material information acquisition unit 18 , the measured data is stored in the work material information 37 of the storage unit 3 . When a displacement gauge or the like that can directly acquire the dimensions of the work material is used in the work material information acquisition unit 18 , the measured dimensions of the work material are stored in the work material dimensions 38 of the storage unit 3 .

なお、被削材情報取得部18に被削材6の寸法を直接的に取得できる変位計などを用いるには、加工装置4において、被削材6の移動経路で切削加工に支障がない位置で被削材6に接触または近づけて変位計などのセンサを設置する必要がある。一方、被削材情報取得部18にカメラを用いる場合は、変位計などに比べて被削材6から離れた位置に設置できるため設置場所の選択肢が多い利点がある。 In addition, in order to use a displacement gauge or the like that can directly acquire the dimensions of the work material 6 in the work material information acquiring unit 18, the position in the processing device 4 that does not hinder the cutting process on the movement path of the work material 6 is required. Therefore, it is necessary to install a sensor such as a displacement meter in contact with or close to the work material 6. On the other hand, when a camera is used for the work material information acquisition unit 18, it can be installed at a position farther from the work material 6 than a displacement meter or the like, so there is an advantage that there are many options for the installation location.

次に、ステップS04では、被削材寸法算出部21により、被削材情報37に記憶された被削材情報取得部18で取得した測定データから被削材寸法算出プログラム31を用いて被削材6の寸法を算出する。算出した被削材6の寸法は、記憶部3の被削材寸法38に記憶する。なお、被削材情報取得部18に変位計などを用いた場合は、このステップは省略される。 Next, in step S<b>04 , the work material dimension calculation unit 21 uses the work material dimension calculation program 31 from the measurement data acquired by the work material information acquisition unit 18 stored in the work material information 37 . Calculate the dimensions of the material 6. The calculated dimensions of the work material 6 are stored in the work material dimensions 38 of the storage unit 3 . Note that this step is omitted when a displacement gauge or the like is used for the work material information acquisition unit 18 .

次に、ステップS05では、加工条件算出部22により、被削材情報37に記憶された被削材6の寸法データから加工条件算出プログラム32を用いて、被削材6の寸法に応じた正常時の送り速度と、びびり振動を検知した際の異常時の送り速度を算出する。算出した正常時の送り速度と異常時の送り速度は記憶部3の制御パラメータ36に記憶する。なお、異常時の送り速度は、正常時の送り速度を基に算出する。また、通常の加工は正常時の送り速度にて切削加工し、びびり振動検知時には、自動運転安定化システム1により異常時の送り速度に自動で切り替えを行う。また、正常時とは、びびり振動を検知しない場合を示し、異常時とは、びびり振動を検知した場合を示す。 Next, in step S<b>05 , the machining condition calculation unit 22 uses the machining condition calculation program 32 from the dimensional data of the work material 6 stored in the work material information 37 to calculate normal values according to the dimensions of the work material 6 . Calculate the feed speed at time and the feed speed at the time of abnormality when chatter vibration is detected. The calculated normal feeding speed and abnormal feeding speed are stored in the control parameter 36 of the storage unit 3 . The abnormal feed speed is calculated based on the normal feed speed. In normal machining, cutting is performed at the normal feed rate, and when chatter vibration is detected, the automatic operation stabilizing system 1 automatically switches to the abnormal feed rate. Further, the normal state indicates a case where chatter vibration is not detected, and the abnormal state indicates a case where chatter vibration is detected.

次に、ステップS06では、加工装置指令部25により、制御パラメータ36に記憶された正常時の送り速度を含む指令を、加工装置指令部25により加工装置4のNC装置12に出力する。 Next, in step S<b>06 , the processing device command section 25 outputs a command including the normal feed speed stored in the control parameter 36 to the NC unit 12 of the processing device 4 .

ステップS07では、加工装置4が、ステップS07で出力された指令に含まれる送り速度指令値により、送り速度を変更する。そして、ステップS08では、加工装置4により、変更された送り速度に従って切削加工を行う。つまり、加工装置4は、切削工具5を固定した主軸7を回転させ、また、テーブル9に固定した被削材6を切削工具5と相対的に移動させて加工を開始する。 In step S07, the processing device 4 changes the feed speed according to the feed speed command value included in the command output in step S07. Then, in step S08, the processing device 4 performs cutting according to the changed feed rate. That is, the processing device 4 rotates the main shaft 7 to which the cutting tool 5 is fixed, and moves the work material 6 fixed to the table 9 relative to the cutting tool 5 to start processing.

そして、ステップS09では、測定部16により、サーボアンプ11bと送り軸モータ10の間より得られた送り軸モータ電流の取得を開始する。取得した測定信号は記憶部3の測定信号39に時系列データとして逐次記憶される。電流取得開始は、NCプログラムの情報を監視して特定の文字列の読み込みや主軸7のモータ電流の増加などをトリガとする。また、電流の取得間隔(周期)は、切削工具の回転数の刃数倍の周波数から得られる周期に比べて短くする方が工具の状態が反映され易く好適である。 Then, in step S09, the measurement unit 16 starts acquiring the feed shaft motor current obtained between the servo amplifier 11b and the feed shaft motor 10. FIG. The acquired measurement signals are sequentially stored in the measurement signal 39 of the storage unit 3 as time-series data. The start of current acquisition is triggered by the reading of a specific character string or an increase in the motor current of the spindle 7 by monitoring the information of the NC program. Further, it is preferable that the current acquisition interval (cycle) is shorter than the cycle obtained from the frequency of the number of blades times the number of rotations of the cutting tool so that the state of the tool can be easily reflected.

次に、ステップS10では、異常信号処理部24により、異常検知プログラム34を用いて測定信号39に記憶された測定信号を、予め設定した時間間隔毎にデータを抽出して、ばらつきである標準偏差を算出する。びびり振動検知後は、加工面の加工品質の低下や、切削工具5の刃先のダメージを低減するために、短時間(数秒間)で対応する必要がある。 Next, in step S10, the abnormality signal processing unit 24 extracts data from the measurement signal stored in the measurement signal 39 using the abnormality detection program 34 at each preset time interval, and calculates the standard deviation, which is the variation. Calculate After the chatter vibration is detected, it is necessary to respond in a short time (several seconds) in order to reduce the deterioration of the machining quality of the machined surface and the damage to the cutting edge of the cutting tool 5 .

このため、びびり振動を検知するための特徴量であるばらつきを算出する時間間隔としては、なるべく短い方がよく、1秒間以下が好ましい。また、ばらつきを安定的に算出するには、データ数としては少なくとも100データ以上が好ましく、例えば1秒間隔で100データを得るには、電流取得間隔は10ミリ秒以下に設定するのが好適である。 For this reason, the time interval for calculating the variation, which is the characteristic amount for detecting chatter vibration, should be as short as possible, preferably one second or less. In order to stably calculate variations, the number of data is preferably at least 100. For example, in order to obtain 100 data at 1-second intervals, it is preferable to set the current acquisition interval to 10 milliseconds or less. be.

また、送り軸モータ電流には、被削材6と切削工具5を相対移動する送り速度が反映される。送り軸モータ電流値が低い状態で一定時間経過した場合には、被削材6と切削工具5の相対移動が行われずに切削加工が停止していると判定できる。後述するステップS12で加工状態を判定するためにステップS10では送り軸モータ電流の平均値も算出している。 The feed shaft motor current reflects the feed speed at which the workpiece 6 and the cutting tool 5 move relative to each other. If a certain period of time has elapsed with the feed shaft motor current value being low, it can be determined that the workpiece 6 and the cutting tool 5 have not moved relative to each other and that the cutting process has stopped. In order to determine the machining state in step S12, which will be described later, the average value of the feed shaft motor current is also calculated in step S10.

また、ステップS11では、異常信号処理部24にて、ステップS10で算出したばらつきと予め設定した異常判定閾値とを比較する。異常判定閾値を超えた場合は、びびり振動が発生したと判定し、ステップS13に進む。異常判定閾値は、前もって取得した既存のびびり振動発生時のデータと、工具破損が発生したデータに基づいて予め設定する。 Further, in step S11, the abnormality signal processing unit 24 compares the variation calculated in step S10 with a preset abnormality determination threshold value. If the abnormality determination threshold is exceeded, it is determined that chatter vibration has occurred, and the process proceeds to step S13. The abnormality determination threshold is set in advance based on existing data obtained in advance when chatter vibration occurs and data when tool breakage occurs.

一方、異常判定閾値を超えない場合は、ステップS12において、異常信号処理部24により加工状態を判定する。ステップS12では、加工中と判定した場合には、ステップS10に戻って、予め設定した時間間隔毎に送り軸モータ電流データを抽出してばらつきを算出する。このばらつきには、標準偏差が好適であるが、分散など他の指標を用いてもよい。 On the other hand, if the abnormality determination threshold value is not exceeded, the abnormality signal processing unit 24 determines the machining state in step S12. In step S12, when it is determined that machining is in progress, the process returns to step S10 to extract feed shaft motor current data at preset time intervals and calculate variations. Standard deviation is suitable for this variability, but other measures such as variance may be used.

一方、ステップS12において加工終了と判定した場合には、送り軸モータ電流の取得を停止した後、ステップS02に戻り、次の被削材6が投入されるまで待機する。なお、ステップS12では、ステップS10で算出した送り軸モータ電流の平均値が予め決めたより低い状態が連続する場合に加工終了と判定する。例えば、加工状態判定閾値を5[A]とたした場合、送り軸モータ電流の平均値が5秒間連続して加工状態判定閾値以下となった場合などで加工終了を判定する。 On the other hand, if it is determined in step S12 that the machining is finished, after stopping the acquisition of the feed shaft motor current, the process returns to step S02 and waits until the next workpiece 6 is input. In step S12, when the average value of the feed shaft motor current calculated in step S10 continues to be lower than a predetermined value, it is determined that the machining is finished. For example, when the machining state determination threshold is set to 5 [A], the end of machining is determined when the average value of the feed axis motor current is equal to or lower than the machining state determination threshold for 5 consecutive seconds.

また、ステップS13では、異常信号処理部24にて、ステップS11で異常判定閾値を超えた場合に、閾値超過回数nをカウントする。閾値超過回数nの初期値は0(ゼロ)であり、閾値を1回超えた場合は閾値超過回数n=1となり、その後、閾値を超える毎に閾値超過回数nは増加する。なお、ステップS12にて加工終了を判定した場合と、ステップS17で工具異常を判定した場合には、閾値超過回数nは0(ゼロ)にリセットする。 Further, in step S13, the abnormality signal processing unit 24 counts the threshold value exceeding number n when the abnormality determination threshold value is exceeded in step S11. The initial value of the number of times exceeding the threshold value n is 0 (zero), and when the threshold value is exceeded once, the number of times exceeding the threshold value n becomes 1, and thereafter, the number of times exceeding the threshold value n increases each time the threshold value is exceeded. It should be noted that the number of exceeding the threshold value n is reset to 0 (zero) when the end of machining is determined in step S12 and when the tool abnormality is determined in step S17.

また、ステップS14では、異常信号処理部24にて、閾値超過回数n=1の場合は、異常時の送り速度信号を出力するステップS15に進む。これにより、びびり振動が発生している場合には、送り速度および主軸7の回転数のうち少なくとも一方を制御することで、びびり振動を抑制することが可能となる。一方、閾値超過回数nが1でない場合はステップS17に進む。 Further, in step S14, if the number of exceeding the threshold value n=1 in the abnormality signal processing unit 24, the process proceeds to step S15 for outputting a feed speed signal at the time of abnormality. As a result, when chatter vibration occurs, it is possible to suppress the chatter vibration by controlling at least one of the feed speed and the rotational speed of the main shaft 7 . On the other hand, if the number of times of exceeding the threshold n is not 1, the process proceeds to step S17.

ステップS15では、加工装置指令部25が、記憶部3の制御パラメータ36に記憶された異常時の送り速度および主軸7の回転数の少なくとも一方を含む変更指令を、加工装置4のNC装置12に出力する。 In step S15, the processing device command unit 25 sends a change command including at least one of the abnormal feed speed and the rotational speed of the main shaft 7 stored in the control parameter 36 of the storage unit 3 to the NC device 12 of the processing device 4. Output.

ステップS16では、加工装置4がNC装置12に入力された異常時の送り速度および主軸7の回転数の少なくとも一方を含む変更指令に従って、送り速度および主軸7の回転数の少なくとも一方を変更する。その後、ステップS10に戻る。 In step S16, the processing device 4 changes at least one of the feed speed and the rotation speed of the main shaft 7 according to the change command input to the NC device 12 including at least one of the feed speed and the rotation speed of the main shaft 7 when there is an abnormality. After that, the process returns to step S10.

ステップS17では、異常信号処理部24にて、予め決定した工具異常を判定する閾値超過回数mとステップS13でカウントした閾値超過回数nを比較する。工具異常を判定する閾値超過回数mより閾値超過回数nが小さい場合は、工具異常なしと判定してステップS10に戻る。一方、閾値超過回数nが工具異常を判定する閾値超過回数m以上の場合は、工具異常と判定してステップS18に進む。なお、切削工具5の工具破損が発生した場合には、送り速度および主軸7の回転数の少なくとも一方を制御しても送り軸モータ電流のばらつきが低減されずに閾値超過を繰り返す。このため閾値超過回数nの増加を、工具異常を判定する閾値超過回数mと比較して判定することで工具破損を検知することが可能となる。 In step S17, the abnormality signal processing unit 24 compares the predetermined number of exceeding the threshold m for judging tool abnormality with the number of exceeding the threshold n counted in step S13. When the number of exceeding the threshold value n is smaller than the number of exceeding the threshold value m for judging tool abnormality, it is determined that there is no tool abnormality and the process returns to step S10. On the other hand, when the number of times exceeding the threshold value n is equal to or more than the number of times exceeding the threshold value m for determining tool abnormality, it is determined that the tool is abnormal and the process proceeds to step S18. When the cutting tool 5 is broken, even if at least one of the feed speed and the rotation speed of the main shaft 7 is controlled, the fluctuation of the feed shaft motor current is not reduced and the threshold value is repeatedly exceeded. Therefore, it is possible to detect the tool breakage by comparing the increase in the number of exceeding the threshold value n with the number of exceeding the threshold value m for determining the tool abnormality.

なお、工具異常の判定は、必ずしも工具異常を判定する閾値超過回数m以上と限定するわけではなく、閾値超過回数mを超えた場合など、設定した閾値超過回数mを基準に判定してもよい。 It should be noted that the determination of the tool abnormality is not necessarily limited to the number of exceeding the threshold value m for judging the tool abnormality. .

ただし、工具異常を判定する閾値超過回数mが小さすぎる場合、びびり振動が抑制される前に工具異常と誤判定される恐れがある。ステップS11で送り軸モータ電流のばらつきが異常判定閾値を超過してびびり振動発生と判定した後、ステップS16で加工装置4が送り速度および主軸7の回転数の少なくとも一方を変更してびびり振動が抑制されるまでに、数秒間のタイムラグがある。このためこのタイムラグを考慮して工具異常を判定する閾値超過回数mを設定する必要がある。 However, if the number of exceeding the threshold value m for judging the tool abnormality is too small, there is a possibility that the tool abnormality is erroneously determined before the chatter vibration is suppressed. After it is determined in step S11 that the variation in the feed axis motor current exceeds the abnormality determination threshold value and that chatter vibration has occurred, in step S16 the processing device 4 changes at least one of the feed speed and the rotation speed of the main shaft 7 to prevent chatter vibration. There is a time lag of several seconds before it is suppressed. Therefore, it is necessary to set the number of exceeding the threshold value m for judging the tool abnormality in consideration of this time lag.

また、ステップS18では、加工装置指令部25が、記憶部3の制御パラメータ36に予め記憶された加工装置4の動作を実施する変更指令を、加工装置4のNC装置12に出力する。このときの指令は、前述したように工具退避や工具交換等である。 Further, in step S18, the processing device command section 25 outputs to the NC device 12 of the processing device 4 a change command for executing the operation of the processing device 4, which is stored in advance in the control parameters 36 of the storage section 3. FIG. The command at this time is, as described above, tool retraction, tool replacement, or the like.

ステップS19では、加工装置4が、NC装置12に入力された指令に基づき、工具異常検知時の動作をする。工具異常検知時の動作が工具退避の場合には、加工装置4は被削材6の送りを停止した後、切削工具5を被削材6から離し、加工装置4に備えられた被削材を固定する治具などに接触しない安全な位置まで移動させる。 At step S<b>19 , the processing device 4 performs an operation upon detection of tool abnormality based on the command input to the NC device 12 . When the operation at the time of tool abnormality detection is to retract the tool, the processing device 4 stops the feed of the work material 6, then separates the cutting tool 5 from the work material 6, and moves the work material provided in the processing device 4. to a safe position where it does not come in contact with the fixing jig.

また、加工装置4に切削工具5の自動工具交換装置が備えられている場合には、切削加工に用いている切削工具5と同じものを別に準備しておき、工具異常と判定後に以下の処理を行うことができる。加工装置4は被削材6の送りを停止した後、切削工具5を被削材から離して、自動工具交換装置の別の切削工具と自動交換して、工具異常と判定された切削工具5の続きを加工することが可能である。 In addition, if the processing device 4 is equipped with an automatic tool changer for the cutting tool 5, prepare the same cutting tool 5 used for cutting, and perform the following processing after determining that the tool is abnormal. It can be performed. After stopping the feed of the work material 6, the processing device 4 separates the cutting tool 5 from the work material and automatically replaces it with another cutting tool of the automatic tool changer, and removes the cutting tool 5 determined to be abnormal. It is possible to process the continuation of

この場合は、自動運転安定化装置17では、切削加工の再稼働に合わせてステップS09の送り軸サーボモータ電流の取得から再開する。また、閾値超過回数nは0(ゼロ)にリセットする。これにより、加工装置4の切削加工プロセスの自動運転と自動運転安定化システム1の稼働が継続される。ただし、既に加工された領域を正確に把握して、交換した切削工具の被削材6への衝突防止など十分に注意する必要がある。 In this case, the automatic operation stabilizing device 17 restarts from acquiring the feed shaft servomotor current in step S09 in accordance with the restart of the cutting process. In addition, the threshold value exceeding count n is reset to 0 (zero). Thereby, the automatic operation of the cutting process of the processing device 4 and the operation of the automatic operation stabilizing system 1 are continued. However, it is necessary to accurately grasp the area that has already been machined and to take sufficient care to prevent the new cutting tool from colliding with the work material 6 .

次に、ステップS09~ステップS16で行われるびびり振動検知とびびり振動の抑制処理の詳細を、測定データと演算データの例を用いて説明する。図3は、びびり振動が発生した後、自動でびびり振動を抑制した際の送り軸モータ電流の時系列チャート図の例である。これは、図2に示すステップS09で記憶部3の測定信号39に時系列データとして記憶されたものである。厚さ約100mm、長さ約3500mm、の板状の被削材の側面を複数の切れ刃を有する刃先交換式のフライス工具で切削加工した例である。横軸は加工時間[秒]を示し、縦軸は送り軸モータ電流値(A)である。 Next, details of chatter vibration detection and chatter vibration suppression processing performed in steps S09 to S16 will be described using examples of measurement data and calculation data. FIG. 3 is an example of a time-series chart of the feed shaft motor current when chatter vibration is automatically suppressed after the occurrence of chatter vibration. This is stored as time-series data in the measurement signal 39 of the storage unit 3 in step S09 shown in FIG. This is an example of cutting the side surface of a plate-shaped work material having a thickness of about 100 mm and a length of about 3500 mm with an indexable milling tool having a plurality of cutting edges. The horizontal axis indicates the machining time [seconds], and the vertical axis indicates the feed shaft motor current value (A).

図3に示す送り軸モータ電流の信号波形では、加工時間が約5秒から電流値が増大している。これは被削材6を搭載したテーブル9を正常時の送り速度で移動させるのに、サーボアンプ11bから送り軸モータ10を回転させる制御が働いたためである。また、加工時間約5秒のスパイク状の波形40は、モータ回転始動時のオーバシュートである。スパイク状の波形40の後は、送り軸モータ電流波形の上下の幅(以後、振幅と称する)が徐々に拡大し、加工時間が約15秒以後はほぼ一定となる。 In the signal waveform of the feed axis motor current shown in FIG. 3, the current value increases from the machining time of about 5 seconds. This is because the servo amplifier 11b controls the feed shaft motor 10 to move the table 9 on which the work material 6 is mounted at the normal feed speed. A spike waveform 40 with a machining time of about 5 seconds is an overshoot at the start of motor rotation. After the spike-shaped waveform 40, the vertical width (hereinafter referred to as amplitude) of the feed shaft motor current waveform gradually expands, and becomes substantially constant after about 15 seconds of machining time.

本例の切削工具5はフライス工具のため断、その加工は続切削加工となり、切削抵抗は周期的に変化する。被削材6が進行する送り方向の送り分力も同様の傾向となる。このため、送り軸モータ電流は送り速度を一定に保つために、送り分力に応じて周期的に変化する。スパイク状の波形40の後、信号波形の振幅が徐々に増加しているのは、切削工具5が被削材6に徐々に侵入して切削工具5の径切込み量が増加し、それに伴い切削抵抗が増加しているためである。加工時間が約15秒以後は、信号波形の振幅がほぼ一定なのは、切削工具5の径切込み量が一定となって切削抵抗もほぼ一定となったからである。 Since the cutting tool 5 of this example is a milling tool, it is cut, and its machining is continuous cutting, and the cutting resistance changes periodically. The feed component force in the feed direction in which the work material 6 advances has the same tendency. For this reason, the feed shaft motor current changes periodically according to the feed component force in order to keep the feed speed constant. After the spike-shaped waveform 40, the amplitude of the signal waveform gradually increases because the cutting tool 5 gradually penetrates the work material 6 and the radial depth of cut of the cutting tool 5 increases. This is because the resistance increases. The reason why the amplitude of the signal waveform is substantially constant after the machining time is about 15 seconds is that the cutting force of the cutting tool 5 becomes substantially constant due to the constant radial depth of cut.

図3に示す送り軸モータ電流の信号波形では、加工時間が約135秒に振幅が大きい波形41が見られる。これは、びびり振動が発生したことで切削抵抗の変動が大きくなり、送り分力の変動増加に応じて送り軸モータ電流が変化したことを示す。また、振幅が大きい波形41は10秒以内に変動が小さくなり、その後、送り軸モータ電流が0[A]近傍に減少するまで、振幅に大きな増加は見られない。これは、びびり振動が10秒以内に抑制されて、その後、切削加工プロセスの終了までびびり振動が発生していない、もしくは、抑制されていることを示す。 In the signal waveform of the feed shaft motor current shown in FIG. 3, a waveform 41 with a large amplitude can be seen at a machining time of about 135 seconds. This indicates that chatter vibration increased the fluctuation of the cutting resistance, and the feed shaft motor current changed according to the increase in fluctuation of the feed component force. In addition, the waveform 41 with a large amplitude has less variation within 10 seconds, and thereafter the amplitude does not increase significantly until the feed shaft motor current decreases to near 0 [A]. This indicates that the chatter vibration is suppressed within 10 seconds, and thereafter the chatter vibration is not generated or suppressed until the end of the machining process.

次に、図4は、本実施例において、びびり振動が発生した後、自動でびびり振動を抑制した際の送り軸モータ電流の標準偏差の時系列チャート図の例である。これは図3に示す送り軸モータ電流を1秒間隔で抽出して標準偏差を算出したものである。図4に示す異常判定閾値43は、前もって取得した既存のびびり振動発生時のデータと、また、工具破損が発生したデータに基づいて予め設定したものである。図4に示す送り軸モータ電流の標準偏差の時系列チャート図では、図3に示す送り軸モータ電流の振幅が大きい波形41に対応する加工時間約135秒の標準偏差の波形42が突出して大きく、異常判定閾値43を超過した。これによりびびり振動の発生を検知することが可能である。なお、上述のように、標準偏差はばらつきの一種であり、ばらつきを示す他の指標を用いることも可能である。 Next, FIG. 4 is an example of a time-series chart of the standard deviation of the feed shaft motor current when the chatter vibration is automatically suppressed after the occurrence of the chatter vibration in this embodiment. This is obtained by extracting the feed shaft motor current shown in FIG. 3 at intervals of one second and calculating the standard deviation. The abnormality determination threshold value 43 shown in FIG. 4 is set in advance based on existing data obtained in advance when chatter vibration occurs and data on occurrence of tool breakage. In the time-series chart of the standard deviation of the feed shaft motor current shown in FIG. 4, the waveform 42 of the standard deviation of the machining time of about 135 seconds corresponding to the waveform 41 with a large amplitude of the feed shaft motor current shown in FIG. , the abnormality determination threshold value 43 was exceeded. This makes it possible to detect the occurrence of chatter vibration. Note that, as described above, the standard deviation is one type of variation, and it is also possible to use other indices that indicate variation.

また、送り軸モータ電流の振幅の大きさは、送り軸モータ電流の変動であり、ばらつきである。このばらつきを特徴量として閾値と比較することで、びびり振動と工具異常を検知する。このばらつき算出方法に、最大値と最小値の差を用いるとノイズなどにより最大値および最小値が1点だけでも大きく外れた場合に、最大値と最小値の差が大きくなるためびびり振動の発生を誤って検知する恐れがある。これに対して、標準偏差は、より多数のデータを用いて算出することでノイズなどの大きく離れたデータの影響を極力抑えることが可能となる。よって、びびり振動を高精度に検知するための送り軸モータ電流のばらつき算出方法としては、多数のデータにより算出した標準偏差が好ましく、また、データ数としては100以上が好適である。 Further, the magnitude of the amplitude of the feed shaft motor current is the fluctuation of the feed shaft motor current, which is a variation. Chatter vibration and tool abnormality are detected by comparing this variation with a threshold as a feature amount. If the difference between the maximum value and the minimum value is used in this variation calculation method, even if the maximum value and the minimum value deviate greatly due to noise, etc., the difference between the maximum value and the minimum value will increase, causing chatter vibration. may be erroneously detected. On the other hand, the standard deviation can be calculated using a larger number of data, thereby minimizing the influence of greatly separated data such as noise. Therefore, as a method of calculating variations in the feed shaft motor current for detecting chatter vibration with high accuracy, it is preferable to use a standard deviation calculated from a large number of data, and the number of data is preferably 100 or more.

図5は、本実施例におけるびびり振動が発生した後、自動でびびり振動を抑制した際の送り速度の時系列チャート図の例である。この送り速度は、加工装置4のNC装置12から別途取得したデータである。図4で示す送り軸モータ電流の標準偏差が加工時間約135秒で閾値を超過してびびり振動を検知したことにより、正常時の送り速度45から、異常時の送り速度46に自動で制御した結果である。 FIG. 5 is an example of a time series chart of the feed rate when the chatter vibration is automatically suppressed after the occurrence of the chatter vibration in this embodiment. This feed rate is data obtained separately from the NC device 12 of the processing device 4 . The standard deviation of the feed axis motor current shown in FIG. 4 exceeded the threshold at about 135 seconds of machining time, and chatter vibration was detected. This is the result.

また、正常時の送り速度45と異常時の送り速度46は、自動運転安定化システム1により被削材情報取得部18で取得した被削材情報を基に算出したものである。ここでは、びびり振動検知時の送り速度は正常時の送り速度の90%に設定した。びびり振動の抑制は切削抵抗を下げることが有効であり、送り速度を下げると切削工具の1刃当たりの送り量が小さくなるため切削抵抗が減少する。これにより、びびり振動が抑制される。一方、送り速度を下げると加工能率が低下する。このため、加工能率とびびり振動抑制の両立を考慮して、びびり振動検知時の送り速度は正常時の80~95%が好ましい。 Further, the normal feeding speed 45 and the abnormal feeding speed 46 are calculated based on the work material information acquired by the work material information acquisition unit 18 by the automatic operation stabilization system 1 . Here, the feed speed when chatter vibration was detected was set to 90% of the feed speed during normal operation. Lowering the cutting resistance is effective in suppressing chatter vibration, and lowering the feed rate reduces the feed amount per blade of the cutting tool, thereby reducing the cutting resistance. This suppresses chatter vibration. On the other hand, when the feed rate is lowered, the machining efficiency is lowered. Therefore, in consideration of both machining efficiency and chatter vibration suppression, it is preferable that the feed rate when chatter vibration is detected be 80 to 95% of the normal feed rate.

図6は、本実施例におけるびびり振動発生前後の送り軸モータ電流の標準偏差の時系列チャート図である。これは、図4に示す範囲44の加工時間120~150秒の送り軸モータ電流の標準偏差データを抜き出したものである。マーカ(〇)は1秒間ごとに算出した標準偏差を示す。マーカ47が異常判定閾値43を超えたため、びびり振動発生と判定して閾値超過回数nが1となり、異常時の送り速度に加工装置4の送り速度を変更した。 FIG. 6 is a time series chart of the standard deviation of the feed shaft motor current before and after chatter vibration occurs in this embodiment. This is obtained by extracting the standard deviation data of the feed shaft motor current for the machining time of 120 to 150 seconds in the range 44 shown in FIG. A marker (o) indicates a standard deviation calculated every second. Since the marker 47 exceeded the abnormality determination threshold value 43, it was determined that chatter vibration occurred, and the number of exceeding the threshold value n became 1, and the feed speed of the processing device 4 was changed to the feed speed at the time of abnormality.

ここで、先述したようにびびり振動を検知した後、送り速度を変更して、その後、びびり振動が抑制されるまでにはタイムラグがある。マーカ47の後、3つのマーカが異常判定閾値43を超えている。しかし、図2に示すステップS17において、工具異常を判定する閾値超過回数mを、ここでは10に設定したため工具異常と判定せず、その後、びびり振動が抑制されたため、標準偏差は減少している。びびり振動検知からびびり振動抑制までの時間48は約5秒であった。このデータを取得した被削材6の加工面には、びびり振動起因のツールマークは見られず、また、切削工具5においても刃先の欠け等は見られなかった。 Here, as described above, after the chatter vibration is detected, there is a time lag between changing the feed speed and then suppressing the chatter vibration. Three markers after the marker 47 exceed the abnormality determination threshold 43 . However, in step S17 shown in FIG. 2, since the number of exceeding the threshold value m for determining tool abnormality is set to 10 here, the tool is not determined to be abnormal, and chatter vibration is suppressed after that, so the standard deviation is reduced. . The time 48 from chatter vibration detection to chatter vibration suppression was about 5 seconds. No tool mark caused by chatter vibration was observed on the machined surface of the work material 6 from which this data was acquired, and no chipping of the cutting edge was observed on the cutting tool 5 either.

次に、図2に示すステップS12で行われる加工状態判定の処理を、演算データの例を用いて説明する。図7は、本実施例における送り軸モータ電流の平均値の時系列チャート図の例である。これは、図3に示す送り軸モータ電流を1秒間隔で抽出して平均値を算出したものである。また、加工状態判定閾値49は、前もって取得した既存の加工中と加工停止時のデータを比較して、それぞれの状態を判別できるように決定したものである。送り軸モータ電流の平均値が加工状態判定閾値49を1回超えた後で、加工状態判定閾値49より小さくなった状態が連続した場合に加工停止と判定した。ここでは加工状態判定閾値49より小さくなった状態が連続10回(10秒間)を超えた場合に加工終了と判定した。波形50は加工終了と判定した波形である。 Next, the process of determining the machining state performed in step S12 shown in FIG. 2 will be described using an example of calculation data. FIG. 7 is an example of a time-series chart diagram of the average value of the feed shaft motor current in this embodiment. This is obtained by extracting the feed shaft motor current shown in FIG. 3 at intervals of 1 second and calculating the average value. Further, the machining state determination threshold value 49 is determined by comparing existing data obtained in advance when machining is in progress and when machining is stopped so that the respective states can be discriminated. When the average value of the feed axis motor current exceeded the machining state determination threshold value 49 once and then became smaller than the machining state determination threshold value 49 continuously, it was determined that the machining was stopped. Here, it was determined that the machining was completed when the state where the value became smaller than the machining state determination threshold value 49 exceeded 10 consecutive times (for 10 seconds). A waveform 50 is a waveform determined as the end of machining.

次に、図2に示すステップS09~ステップS14とステップS17~ステップS19で行われる工具異常判定と工具異常検知後の処理を、測定データと演算データの例を用いて説明する。 Next, the tool abnormality determination and the processing after the tool abnormality detection performed in steps S09 to S14 and steps S17 to S19 shown in FIG. 2 will be described using examples of measurement data and calculation data.

図8は、本実施例における工具異常を検出して、加工を停止した際の送り軸モータ電流の時系列チャート図の例である。厚さ約120mm、長さ約3000mm、の板状の被削材6の側面を複数の切れ刃を有する刃先交換式のフライス工具で切削加工した例である。これは加工中に工具異常と判定し、加工時間45秒で送りを停止して切削工具5を被削材6から離して安全な位置まで工具を退避させた際の送り軸モータ電流の測定波形である。 FIG. 8 is an example of a time series chart of the feed shaft motor current when the tool abnormality is detected and the machining is stopped in this embodiment. This is an example of cutting the side surface of a plate-shaped work material 6 having a thickness of about 120 mm and a length of about 3000 mm with an indexable milling tool having a plurality of cutting edges. This is the measured waveform of the feed axis motor current when it is determined that the tool is abnormal during machining, the feed is stopped at the machining time of 45 seconds, the cutting tool 5 is separated from the work material 6, and the tool is retracted to a safe position. is.

図9は、本実施例における工具異常を検出して、加工を停止した際の送り軸モータ電流の標準偏差の時系列チャート図の例であり、また、図10は、本実施例における工具異常を検出して、加工を停止した際の送り速度の時系列チャート図の例である。また、図9は、図8で示す送り軸モー電流を1秒間ごとに抽出して標準偏差を算出したものである。図中のマーカ(〇)が1秒間ごとに算出した標準偏差を示す。マーカ51で異常判定閾値43を超えた。閾値超過回数が1回目のため、図10に示すように正常時の送り速度53から異常時の送り速度54に自動で変更した。なお、被削材6の厚さが異なるため、図5と図10に示す正常時と異常時の送り速度は異なる。 FIG. 9 is an example of a time-series chart of the standard deviation of the feed axis motor current when machining is stopped after detecting a tool abnormality in this embodiment. is detected and machining is stopped. In addition, FIG. 9 shows the standard deviation calculated by extracting the feed axis moh current shown in FIG. 8 every one second. A marker (o) in the figure indicates the standard deviation calculated every second. The abnormality determination threshold value 43 was exceeded at the marker 51 . Since the threshold value is exceeded for the first time, the normal feed speed 53 is automatically changed to the abnormal feed speed 54 as shown in FIG. Since the thickness of the work material 6 is different, the feeding speeds in the normal state and in the abnormal state shown in FIGS. 5 and 10 are different.

ここで、図9に示す送り軸モータ電流の標準偏差は、異常時の送り速度に変更した後も異常判定閾値43を超過し続けた。マーカ52で、10回以上に設定した工具異常を判定する閾値超過回数mに閾値超過回数nが到達したため工具異常発生と判定した。その後、送り速度を0(m/min)にして、切削工具5を安全な位置に退避した。加工装置4の送り速度を0(m/min)にするまでにタイムラグがあるため、マーカ52の後に閾値を超過したマーカが2つ見られるが、その後は送り速度が減少している。退避した切削工具5を確認したところ、切削工具5の刃先に最大約0.35mmの欠け(チッピング)が見られた。ただし、切削工具5のボディには破損が見られず、刃先のみの交換で再び切削加工に用いることが可能であった。 Here, the standard deviation of the feed shaft motor current shown in FIG. 9 continued to exceed the abnormality determination threshold value 43 even after the feed speed was changed to the abnormal one. With the marker 52, it was determined that the tool abnormality occurred because the number of exceeding threshold n reached the threshold exceeding number m for judging tool abnormality set to 10 times or more. After that, the feed rate was set to 0 (m/min) and the cutting tool 5 was retracted to a safe position. Since there is a time lag before the feed speed of the processing device 4 is set to 0 (m/min), two markers exceeding the threshold are seen after the marker 52, but the feed speed decreases after that. When the retracted cutting tool 5 was checked, chipping of a maximum of about 0.35 mm was found on the cutting edge of the cutting tool 5 . However, no breakage was found in the body of the cutting tool 5, and it was possible to use it again for cutting by replacing only the cutting edge.

次に、図2に示すステップS04で行われる被削材寸法算出の処理を、取得データ用いて説明する。ここで、図11は、本実施例において、被削材情報取得部18により取得した被削材6のデータの例である。図11は、カメラからなる被削材情報取得部18により、板状の被削材6の側面に対して、斜め上方から取得した画像データである。 Next, the work piece dimension calculation processing performed in step S04 shown in FIG. 2 will be described using acquired data. Here, FIG. 11 is an example of data of the work material 6 acquired by the work material information acquisition unit 18 in this embodiment. FIG. 11 shows image data acquired from obliquely above the side surface of the plate-shaped work material 6 by the work material information acquisition unit 18 consisting of a camera.

ここでは、加工対象部位である側面56の寸法をこの画像から算出する方法の例を説明する。まず板状の被削材6の辺となるエッジが判別しやすいように、グレースケール化や白黒反転などの処理をする。次に、エッジ検出方法により各エッジを抽出した後、側面の上辺となる直線59と側面の下辺となる直線58を選定する。そして、直線59と直線58の2直線の距離61を算出する。なお、画像データにて得られた距離の単位は画像データのピクセル(pixel)である。このため、予め寸法測定して厚さが既知の板材からなる被削材6の情報を被削材情報取得部18により同じ画角で取得して、画像データにおけるピクセルのmm換算値を算出して設定する。これにより、新たに取得した被削材6の画像データから加工対象部位の側面の寸法(mm)の算出が可能となる。 Here, an example of a method of calculating the dimensions of the side surface 56, which is the part to be processed, from this image will be described. First, processing such as gray scale conversion and black and white reversal is performed so that the edges that become the sides of the plate-shaped work material 6 can be easily identified. Next, after each edge is extracted by the edge detection method, a straight line 59 that is the upper side of the side surface and a straight line 58 that is the lower side of the side surface are selected. Then, the distance 61 between the straight lines 59 and 58 is calculated. Note that the unit of the distance obtained from the image data is the pixel of the image data. For this reason, information on the work material 6 made of a plate material whose dimensions are measured in advance and the thickness is known is acquired by the work material information acquisition unit 18 at the same angle of view, and the mm conversion value of the pixel in the image data is calculated. to set. As a result, it becomes possible to calculate the dimension (mm) of the side surface of the part to be processed from the newly acquired image data of the work material 6 .

なお、画像データの上から2番目の直線59が板状の被削材6の側面上部の辺であり、最下部の直線58が側面下部の辺である。重ねた板状の被削材であっても、同じ選定規則で総厚を算出するための側面上部と下部の辺となる直線の選定が可能である。また、画像データに被削材6を固定する治具などの情報が入っている場合には、被削材6以外は空間となるように、画像を切り出してから処理するのが好ましい。更に、その場合には、画像データを取得するタイミングなどを調整して、被削材6以外が空間となる位置が画像データに対してなるべく同じ位置とした方が、切り出し位置が同じとなるため好適である。 The second straight line 59 from the top of the image data is the upper side of the side surface of the plate-like work material 6, and the lowest straight line 58 is the lower side of the side surface. Even with stacked plate-shaped work materials, it is possible to select straight lines that will be the upper and lower sides of the side surface for calculating the total thickness according to the same selection rule. Further, if the image data contains information such as a jig for fixing the work material 6, it is preferable to cut out the image so that the area other than the work material 6 becomes a space before processing. Furthermore, in that case, it is better to adjust the timing of acquiring the image data, etc., so that the position where the space other than the work material 6 is the same as possible with respect to the image data, so that the cutout position is the same. preferred.

次に、図2に示すステップS05で行われる被削材寸法による送り速度の算出処理を、算出規則の例を用いて説明する。図12は、本実施例における被削材寸法による送り速度の算出処理のための算出規則を示す例である。本図では、横軸は板厚を示し、縦軸は送り速度である。基準とする板厚を1.0に正規化し、それに対応する送り速度も同様に1.0に正規化している。また、横軸の板厚は、板状の被削材6を重ねている場合には総厚となる。 Next, the processing for calculating the feed rate based on the dimensions of the work piece performed in step S05 shown in FIG. 2 will be described using an example of the calculation rule. FIG. 12 shows an example of a calculation rule for calculating the feed rate based on the dimensions of the work material in this embodiment. In this figure, the horizontal axis indicates plate thickness, and the vertical axis indicates feed rate. The reference plate thickness is normalized to 1.0, and the corresponding feed rate is also normalized to 1.0. Further, the plate thickness on the horizontal axis is the total thickness when the plate-like cut materials 6 are piled up.

ここで、板厚0.5~2.0までは、板厚1.0を基準にして加工負荷(切削抵抗)が均等になるように、板厚の比率で送り速度を変化させている。ただし、板厚が0.5以下では、板厚の比率で送り速度を設定した場合、送り速度が大きくなり過ぎて、1刃当たりの送り量の増加により切削工具5の刃先の負担が大きくなって破損する恐れがあるため、板厚0.5以下は一定とした。 Here, for plate thicknesses of 0.5 to 2.0, the feed rate is varied in proportion to the plate thickness so that the machining load (cutting resistance) becomes uniform with a plate thickness of 1.0 as the reference. However, when the plate thickness is 0.5 or less, if the feed speed is set according to the plate thickness ratio, the feed speed becomes too high, and the load on the tip of the cutting tool 5 increases due to the increase in the feed amount per blade. Since there is a risk of damage if the plate thickness is 0.5 or less, the plate thickness is set constant.

例えば、板厚100mmを基準(1.0)とした場合、板厚120mmの被削材6の送り速度は、板厚の比により板厚100mmの約83%に設定し、板厚75mmの被削材の送り速度は、板厚の比より板厚100mmの約133%に設定する。これにより、被削材6の厚さが大きい場合には、送り速度を下げて、切削工具にかかる負荷を下げて工具破損などの抑制が図られ、一方、被削材6の厚さが小さい場合には送り速度を上げて、加工能率を向上することができる。 For example, when a plate thickness of 100 mm is used as the reference (1.0), the feed speed of the work material 6 with a plate thickness of 120 mm is set to about 83% of the plate thickness of 100 mm according to the plate thickness ratio, The feeding speed of the cut material is set to about 133% of the plate thickness of 100 mm based on the plate thickness ratio. As a result, when the thickness of the work material 6 is large, the feed rate is lowered to reduce the load applied to the cutting tool, thereby suppressing tool breakage. In some cases, the feed rate can be increased to improve machining efficiency.

なお、板厚に対して送り速度を比率で設定するのではなく、板厚の範囲を区分けして、区分けした板厚の範囲毎に送り速度を段階的に設定するなどの算出規則としても構わない。また、ここで示したのは正常時の送り速度であり、異常時の送り速度は、先述したように、正常時の送り速度を基に、例えば正常時の送り速度の80~95%に設定する。 In addition, instead of setting the feed rate as a ratio to the plate thickness, the calculation rule may be such that the range of plate thickness is divided and the feed speed is set stepwise for each range of plate thickness. Absent. Also, what is shown here is the normal feed speed, and the abnormal feed speed is set to, for example, 80 to 95% of the normal feed speed based on the normal feed speed, as described above. do.

次に、自動運転安定化システム1の表示部14に表示する操作画面(GUI画面)について、説明する。図13は、本実施例における自動運転安定化システム1における表示部14のGUI(Graphical User Interface)画面を示す図である。表示部14の画面上において、自動運転安定化システム1の操作と設定した加工条件および動作状態を表すGUI画面の概要である。GUI画面801は、自動運転安定化システム1の稼働を開始するための稼働開始ボタン802、稼働を終了するための稼働中断ボタン803、被削材寸法表示部804、正常時送り速度表示部805、異常時送り速度表示部806、工具異常検知ライト807、びびり振動検知ライト808を備える。 Next, an operation screen (GUI screen) displayed on the display unit 14 of the automatic driving stabilization system 1 will be described. FIG. 13 is a diagram showing a GUI (Graphical User Interface) screen of the display unit 14 in the automatic driving stabilization system 1 in this embodiment. It is an outline of the GUI screen showing the operation of the automatic driving stabilization system 1, the set processing conditions, and the operating state on the screen of the display unit 14. FIG. The GUI screen 801 includes an operation start button 802 for starting operation of the automatic operation stabilization system 1, an operation interruption button 803 for ending operation, a workpiece size display section 804, a normal feed speed display section 805, An abnormal feed speed display unit 806 , a tool abnormality detection light 807 , and a chatter vibration detection light 808 are provided.

被削材寸法表示部804には、被削材情報取得部18で取得した情報を用いて算出した被削材6の寸法が表示される。また、正常時送り速度表示部805には、被削材6の寸法に応じて算出した正常時の送り速度、異常時送り速度表示部806には、異常時の送り速度が表示される。 The work material dimension display section 804 displays the dimensions of the work material 6 calculated using the information acquired by the work material information acquiring section 18 . The normal feed speed display portion 805 displays the normal feed speed calculated according to the dimensions of the work piece 6, and the abnormal feed speed display portion 806 displays the abnormal feed speed.

ここで、図2に示すステップS11において、異常判定閾値の超過によりびびり振動を検知した場合には、びびり振動検知ライト808が点灯し、びびり振動が抑制された場合には再び消灯する。また、図2に示すステップS17において、工具異常を判定した場合には、工具異常検知ライト807が点灯する。これにより、切削加工プロセスの監視者に対して、工具異常の発生有無を視覚的に伝えることが可能である。 Here, in step S11 shown in FIG. 2, when chatter vibration is detected by exceeding the abnormality determination threshold value, the chatter vibration detection light 808 is turned on, and when the chatter vibration is suppressed, it is turned off again. Further, when the tool abnormality is determined in step S17 shown in FIG. 2, the tool abnormality detection light 807 is turned on. As a result, it is possible to visually inform the person who monitors the cutting process whether or not a tool abnormality has occurred.

本実施例によれば、不定形な寸法の板状の被削材の切削加工において、取得した送り軸モータ電流により、びびり振動を検知して自動でびびり振動を抑制できる。これにより、従来の加速度センサやマイクロフォンを用いたびびり振動検知装置に比べて、環境要因の外乱の影響なく、精度良くびびり振動を検出できる。更に、工具異常を検知して工具破損の拡大を抑制できるため、切削加工の自動運転の安定化が可能となり、また、加工不良に関わる対策費用の低減や、工具費低減などの効果が得られる。
加えて、自動で被削材の寸法を取得して、寸法に応じた送り速度に設定して切削加工できるため、一定の送り速度で加工する場合に比べて、加工能率の向上や、切削工具にかかる切削抵抗の適正化により工具の破損抑制に貢献できる。また、被削材の寸法に合わせて作業者が送り速度を調整している場合には、作業者の省人化を図ることができる。
According to this embodiment, chatter vibration can be detected and automatically suppressed by the acquired feed shaft motor current in cutting a plate-shaped work material having irregular dimensions. As a result, chatter vibration can be detected with high accuracy without being affected by disturbances due to environmental factors, as compared with a conventional chatter vibration detection device using an acceleration sensor or a microphone. In addition, since tool abnormalities can be detected and the spread of tool damage can be suppressed, it is possible to stabilize automatic operation of cutting work, and it is possible to reduce the cost of countermeasures related to processing defects and reduce tool costs. .
In addition, since the dimensions of the work material can be automatically acquired and the feed rate can be set according to the dimensions for cutting, compared to machining at a constant feed rate, machining efficiency can be improved and the cutting tool can be Optimizing the cutting resistance applied to this can contribute to suppressing tool breakage. Moreover, when the operator adjusts the feed rate according to the dimensions of the work material, it is possible to save the labor of the operator.

なお、測定信号に送り軸モータ電流を用いた例を説明したが、電力値も同様の処理を行えばよい。パラメータの単位が電流値(A)から電力値(W)に変わり、それ以外は同様である。 Although an example in which the feed shaft motor current is used as the measurement signal has been described, the power value may be processed in the same way. The unit of the parameter is changed from current value (A) to power value (W), and the rest is the same.

また、びびり振動検知後に、送り速度を制御する例を説明したが、切削工具5の回転数(主軸7の回転数)を制御することでもびびり振動の抑制が可能である。その場合、正常時の回転数に対して、びびり振動を検知した際の異常時の回転数は、正常時の回転数の約80~95%に変化させることで、びびり振動の抑制が可能となる。また、びびり振動検知後に送り速度と回転数を同時に制御して、びびり振動を抑制することも可能である。 Also, although the example of controlling the feed rate after detecting chatter vibration has been described, chatter vibration can also be suppressed by controlling the number of revolutions of the cutting tool 5 (the number of revolutions of the main shaft 7). In that case, the chatter vibration can be suppressed by changing the rotation speed when chatter vibration is detected to about 80 to 95% of the normal rotation speed. Become. It is also possible to suppress chatter vibration by simultaneously controlling the feed speed and rotation speed after the chatter vibration is detected.

また、送り速度と主軸7の回転数の制御後に、送り軸モータ電流のばらつきが異常判定閾値を繰り返し超過することにて工具異常を判定することも可能である。 It is also possible to determine whether the tool is abnormal by repeatedly exceeding the abnormality determination threshold value after the feed speed and the rotational speed of the main shaft 7 have been controlled.

以上で、本実施例の説明を終了するが、本実施例によれば、不定形な寸法の被削材の切削加工を行う加工装置において、送り軸モータ電流のばらつき増加を閾値判定してびびり振動を検出し、加工条件を自動で制御して変化させ、びびり振動を抑制することができる。また、送り軸モータ電流のばらつき増加を再度閾値判定して、閾値を超える回数が、予め決めた回数以上となった場合には、工具異常と判定して工具の破損を検知することができる。これにより、びびり振動と工具の破損拡大を抑制でき、自動運転の安定化を図ることが可能となる。更に、不定形な寸法の被削材の寸法を自動で取得して、被削材の寸法に適した送り速度を自動で設定ができるため、切削加工の高能率化を図ることが可能となる。 This is the end of the description of this embodiment. According to this embodiment, in a processing apparatus for cutting a workpiece with irregular dimensions, chattering is detected by determining an increase in variation in feed axis motor current as a threshold value. Vibration is detected, and machining conditions are automatically controlled and changed to suppress chatter vibration. Further, the increase in variation in the feed axis motor current is judged again with a threshold value, and if the number of times the threshold value is exceeded exceeds a predetermined number of times, it is judged that the tool is abnormal and the tool breakage can be detected. As a result, it is possible to suppress chatter vibration and the spread of tool damage, and to stabilize automatic operation. In addition, the dimensions of work materials with irregular dimensions can be automatically acquired, and the feed rate suitable for the dimensions of the work material can be automatically set, making it possible to improve the efficiency of cutting work. .

1…自動運転安定化システム、2…演算部、3…記憶部、4…加工装置、5…切削工具、6…被削材、7…主軸、8…主軸モータ、9…テーブル、10…送り軸モータ、11a…サーボアンプ、11b…サーボアンプ、12…NC装置、13…入力部、14…表示部、15…通信部、16…測定部、17…自動運転安定化装置、18…被削材情報取得部、21…被削材寸法算出部、22…加工条件算出部、23…測定信号処理部、24…異常信号処理部、25…加工装置指令部、31…被削材寸法算出プログラム、32…加工条件算出プログラム、33…測定信号処理プログラム、34…異常検知プログラム、35…加工装置指令プログラム、36…制御パラメータ、37…被削材情報、38…被削材寸法、39…測定信号、40…スパイク状の波形、41…振幅が大きい波形、42…標準偏差の波形、43…異常判定閾値、45…正常時の送り速度、46…異常時の送り速度、49…加工状態判定閾値、53…正常時の送り速度、54…異常時の送り速度、56…被削材の側面、61…直線間の距離、801…GUI画面、802…稼働開始ボタン、803…稼働中断ボタン、804…被削材寸法表示部、805…正常時送り速度表示部、806…異常時送り速度表示部、807…工具異常検知ライト、808…びびり振動検知ライト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Automatic operation stabilization system, 2... Calculation part, 3... Storage part, 4... Processing apparatus, 5... Cutting tool, 6... Work material, 7... Spindle, 8... Spindle motor, 9... Table, 10... Feed Axis motor 11a Servo amplifier 11b Servo amplifier 12 NC unit 13 Input unit 14 Display unit 15 Communication unit 16 Measuring unit 17 Automatic operation stabilizing device 18 Work piece Material information acquisition unit 21 Work material size calculation unit 22 Machining condition calculation unit 23 Measurement signal processing unit 24 Abnormal signal processing unit 25 Machining device command unit 31 Work material size calculation program , 32... Machining condition calculation program, 33... Measurement signal processing program, 34... Abnormality detection program, 35... Machining device command program, 36... Control parameter, 37... Work material information, 38... Work material dimensions, 39... Measurement Signal 40 Spike waveform 41 Large amplitude waveform 42 Standard deviation waveform 43 Abnormality judgment threshold 45 Normal feed speed 46 Abnormal feed speed 49 Machining state judgment Threshold 53 Feed speed in normal state 54 Feed speed in abnormal state 56 Side surface of work material 61 Distance between straight lines 801 GUI screen 802 Operation start button 803 Operation interrupt button 804 Workpiece dimension display 805 Normal feed speed display 806 Abnormal feed speed display 807 Tool error detection light 808 Chatter vibration detection light

Claims (15)

切削工具を主軸に装着し、前記主軸と共に前記切削工具を回転させて、被削材の切削加工を行う加工装置に対して切削加工を制御する指令を出力する自動運転安定化装置において、
前記被削材の寸法を算出する被削材寸法算出部と、
前記被削材の寸法に基づいて、前記切削加工における前記被削材の相対移動速度を示す送り速度を算出する加工条件算出部と、
前記切削加工における前記加工装置の送り軸モータの電流である送り軸モータ電流のばらつきに基づき判定された前記加工装置でのびびり振動の発生に応じて、前記送り速度および前記主軸の回転数のうち少なくとも一方を変更する変更指令を、前記加工装置に出力する加工装置指令部を備える自動運転安定化装置。
A cutting tool is mounted on a spindle, the cutting tool is rotated together with the spindle, and an automatic operation stabilizing device that outputs a command to control cutting to a processing device that performs cutting of a work material,
a work material size calculation unit that calculates the size of the work material;
a machining condition calculation unit that calculates a feed rate indicating the relative movement speed of the work material in the cutting process based on the dimensions of the work material;
Of the feed speed and the rotation speed of the main shaft, according to the occurrence of chatter vibration in the processing device determined based on the variation in the feed shaft motor current, which is the current of the feed shaft motor of the processing device in the cutting process An automatic operation stabilizing device comprising a processing device command unit that outputs a change command to change at least one of the processing devices to the processing device.
請求項1に記載の自動運転安定化装置において、
さらに、前記送り軸モータ電流を所定の時間間隔ごとに抽出して、前記送り軸モータ電流のばらつきを算出する測定信号処理部を備える自動運転安定化装置。
In the automatic operation stabilization device according to claim 1,
The automatic operation stabilizing device further includes a measurement signal processing unit that extracts the feed shaft motor current at predetermined time intervals and calculates variations in the feed shaft motor current.
請求項2に記載の自動運転安定化装置において、
前記測定信号処理部は、前記送り軸モータ電流のばらつきと予め定められた異常判定閾値を比較し、当該比較の結果に応じてびびり振動を判定する自動運転安定化装置。
In the automatic operation stabilization device according to claim 2,
The measurement signal processing unit compares the variation in the feed shaft motor current with a predetermined abnormality determination threshold, and determines chatter vibration according to the comparison result.
請求項3に記載の自動運転安定化装置において、
さらに、前記変更指令の出力後に、前記送り軸モータ電流のばらつきと前記異常判定閾値の比較結果に応じて、前記加工装置の工具異常を検知する異常信号処理部を有し、
前記加工装置指令部は、前記工具異常に応じた変更指令を出力する自動運転安定化装置。
In the automatic operation stabilization device according to claim 3,
an abnormality signal processing unit that detects an abnormality of the tool of the processing apparatus according to a comparison result between the variation in the feed axis motor current and the abnormality determination threshold after the change command is output;
The processing device command unit is an automatic operation stabilizing device that outputs a change command according to the tool abnormality.
請求項4に記載の自動運転安定化装置において、
前記加工装置指令部は、前記被削材の寸法に基づいた変更指令を出力する自動運転安定化装置。
In the automatic operation stabilization device according to claim 4,
The processing device command unit is an automatic operation stabilizing device that outputs a change command based on the dimensions of the work material.
切削工具を主軸に装着し、前記主軸と共に前記切削工具を回転させて、被削材の切削加工を行う加工装置に対して切削加工を制御する指令を出力する自動運転安定化装置を用いた自動運転安定化方法において、
被削材寸法算出部により、前記被削材の寸法を算出し、
加工条件算出部により、前記被削材の寸法に基づいて、前記切削加工における前記被削材の相対移動速度を示す送り速度を算出し、
加工装置指令部により、前記切削加工における前記加工装置の送り軸モータの電流である送り軸モータ電流のばらつきに基づき判定された前記加工装置でのびびり振動の発生に応じて、前記送り速度および前記主軸の回転数のうち少なくとも一方を変更する変更指令を、前記加工装置に出力する自動運転安定化方法。
A cutting tool is mounted on a spindle, the cutting tool is rotated together with the spindle, and an automatic operation stabilization device using an automatic operation stabilizing device that outputs a command to control cutting to a processing device that performs cutting of a work material. In the operation stabilization method,
Calculate the dimensions of the work material by the work material dimension calculation unit,
calculating, by a machining condition calculation unit, a feed rate indicating a relative movement speed of the work material in the cutting process, based on the dimensions of the work material;
The feed rate and the A method for stabilizing automatic operation, wherein a change command for changing at least one of the rotation speeds of a spindle is output to the processing device.
請求項6に記載の自動運転安定化方法において、
さらに、測定信号処理部により、前記送り軸モータ電流の電流を所定の時間間隔ごとに抽出して、前記送り軸モータ電流のばらつきを算出する自動運転安定化方法。
In the automatic driving stabilization method according to claim 6,
Further, an automatic operation stabilizing method of extracting the current of the feed shaft motor current at predetermined time intervals by a measurement signal processing unit and calculating the variation of the feed shaft motor current.
請求項7に記載の自動運転安定化方法において、
前記測定信号処理部により、前記送り軸モータ電流のばらつきと予め定められた異常判定閾値を比較し、当該比較の結果に応じてびびり振動を判定する自動運転安定化方法。
In the automatic driving stabilization method according to claim 7,
A method for stabilizing automatic operation, wherein the measurement signal processing unit compares the variation in the feed shaft motor current with a predetermined abnormality determination threshold, and determines chatter vibration according to the comparison result.
請求項8に記載の自動運転安定化方法において、
さらに、異常信号処理部により、前記変更指令の出力後に、前記送り軸モータ電流のばらつきと前記異常判定閾値の比較結果に応じて、前記加工装置の工具異常を検知し、
前記加工装置指令部により、前記工具異常に応じた変更指令を出力する自動運転安定化方法。
In the automatic driving stabilization method according to claim 8,
Further, after outputting the change command, the abnormality signal processing unit detects a tool abnormality of the processing device according to a result of comparison between the variation in the feed axis motor current and the abnormality determination threshold,
A method for stabilizing automatic operation, wherein the processing device command unit outputs a change command according to the tool abnormality.
請求項9に記載の自動運転安定化方法において、
前記加工装置指令部により、前記被削材の寸法に基づいた変更指令を出力する自動運転安定化方法。
In the automatic driving stabilization method according to claim 9,
An automatic operation stabilizing method, wherein the processing device command unit outputs a change command based on the dimensions of the work material.
切削工具を主軸に装着し、前記主軸と共に前記切削工具を回転させて被削材の切削加工を行う加工装置に対して切削加工を制御する指令を出力する自動運転安定化装置を、
前記被削材の寸法を算出する被削材寸法算出部と、
前記被削材の寸法に基づいて、前記切削加工における前記被削材の相対移動速度を示す送り速度を算出する加工条件算出部と、
前記切削加工における前記加工装置の送り軸モータの電流である送り軸モータ電流のばらつきに基づき判定された前記加工装置でのびびり振動の発生に応じて、前記送り速度および前記主軸の回転数のうち少なくとも一方を変更する変更指令を、前記加工装置に出力する加工装置指令部を備えるコンピュータとして機能させるプログラム。
An automatic operation stabilizing device that outputs a command to control cutting to a processing device that mounts a cutting tool on a spindle and rotates the cutting tool together with the spindle to cut the work material,
a work material size calculation unit that calculates the size of the work material;
a machining condition calculation unit that calculates a feed rate indicating the relative movement speed of the work material in the cutting process based on the dimensions of the work material;
Of the feed rate and the number of rotations of the main shaft, according to the occurrence of chatter vibration in the processing device determined based on the variation in the feed shaft motor current, which is the current of the feed shaft motor of the processing device in the cutting process A program for functioning as a computer having a processing device command unit that outputs a change command for changing at least one of the processing devices to the processing device.
請求項11に記載のプログラムにおいて、
さらに、前記送り軸モータ電流の電流を所定の時間間隔ごとに抽出して、前記送り軸モータ電流のばらつきを算出する測定信号処理部を機能させるプログラム。
The program according to claim 11,
Further, a program for operating a measurement signal processing unit that extracts the current of the feed shaft motor current at predetermined time intervals and calculates variations in the feed shaft motor current.
請求項12に記載のプログラムにおいて、
前記測定信号処理部に、前記送り軸モータ電流のばらつきと予め定められた異常判定閾値を比較し、当該比較の結果に応じてびびり振動を判定させるプログラム。
The program according to claim 12,
A program that causes the measurement signal processing unit to compare variations in the feed shaft motor current with a predetermined abnormality determination threshold, and to determine chatter vibration according to the comparison result.
請求項13に記載のプログラムにおいて、
さらに、前記変更指令の出力後に、前記送り軸モータ電流のばらつきと前記異常判定閾値の比較結果に応じて、前記加工装置の工具異常を検知する異常信号処理部を機能させ、
前記加工装置指令部に、前記工具異常に応じた変更指令を出力させるプログラム。
The program according to claim 13,
Furthermore, after outputting the change command, operating an abnormality signal processing unit for detecting a tool abnormality of the processing apparatus according to a result of comparison between the variation in the feed axis motor current and the abnormality determination threshold,
A program for causing the processing device command section to output a change command corresponding to the tool abnormality.
請求項14に記載のプログラムにおいて、
前記加工装置指令部に、前記被削材の寸法に基づいた変更指令を出力させるプログラム。
15. The program according to claim 14,
A program for causing the processing device command unit to output a change command based on the dimensions of the work material.
JP2021111497A 2021-07-05 2021-07-05 Automatic operation stabilization device, automatic operation stabilization method, and program Pending JP2023008161A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021111497A JP2023008161A (en) 2021-07-05 2021-07-05 Automatic operation stabilization device, automatic operation stabilization method, and program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021111497A JP2023008161A (en) 2021-07-05 2021-07-05 Automatic operation stabilization device, automatic operation stabilization method, and program

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023008161A true JP2023008161A (en) 2023-01-19

Family

ID=85112719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021111497A Pending JP2023008161A (en) 2021-07-05 2021-07-05 Automatic operation stabilization device, automatic operation stabilization method, and program

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023008161A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025234201A1 (en) * 2024-05-09 2025-11-13 村田機械株式会社 Information processing device, information processing method, and machine tool

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2025234201A1 (en) * 2024-05-09 2025-11-13 村田機械株式会社 Information processing device, information processing method, and machine tool

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100579083B1 (en) A Tool Error Detecting Unit of CNC and Method Thereof
CN110297461B (en) Abnormality detection device
CN108073135B (en) Machine tool and control method thereof
JP7120208B2 (en) ABNORMALITY DETECTION DEVICE FOR CUTTING TOOL AND ABNORMALITY DETECTION METHOD
JP6637687B2 (en) Spindle load monitoring device for machine tools
US20140123740A1 (en) Working Abnormality Detecting Device and Working Abnormality Detecting Method for Machine Tool
US9984452B2 (en) Monitoring apparatus for machine tool
JP6637689B2 (en) Machine tool tool state determination device
JP7109318B2 (en) Machine tool and tool abnormality judgment method
KR20140144351A (en) Setting method of revolutions per minute on the real time of a spinning cutting tool, and the control device
WO2018185993A1 (en) Main-shaft speed control device
KR20190025133A (en) The method and device for optimizing machine tool cutting conditions using vibration acceleration
JP2023087849A (en) Abnormality determination device and method
JP2023008161A (en) Automatic operation stabilization device, automatic operation stabilization method, and program
JP6629672B2 (en) Processing equipment
JP6237736B2 (en) Processing method and processing apparatus
JP2017064860A (en) Machining abnormality monitoring method and NC machine tool having the function
JP2011121139A (en) Device and method for detecting tool failure
JP7708764B2 (en) Anomaly detection device
CN110788668A (en) Machine tool
JP2019034345A (en) Tool abnormality detection device and detection method
JP6466804B2 (en) Machine tool abnormality detection device and machine abnormality detection method
JP2022135472A (en) Chatter vibration detection method and system
KR20160079372A (en) Monitoring device of tool install condition for machine tool
JP7057703B2 (en) Machine Tools