JP2026000180A - machine tools - Google Patents
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Abstract
【課題】振動対策の支援が適切に実行され得る工作機械を提供する。【解決手段】工作機械が、工具を着脱可能に保持する工具保持部と、制御ユニット4とを備える。制御ユニット4は、推定部163と、シミュレーション部170とを含む。推定部163は、工具保持部に取り付けられる工具の刃数を推定するように構成される。シミュレーション部170は、刃数を用いて、工具保持部に保持された工具の挙動に関するシミュレーションを実行するように構成される。【選択図】図3[Problem] To provide a machine tool capable of appropriately implementing support for vibration countermeasures. [Solution] The machine tool includes a tool holder that detachably holds a tool, and a control unit (4). The control unit (4) includes an estimation unit (163) and a simulation unit (170). The estimation unit (163) is configured to estimate the number of teeth of a tool attached to the tool holder. The simulation unit (170) is configured to use the number of teeth to perform a simulation of the behavior of the tool held in the tool holder. [Selected Figure] Figure 3
Description
本発明は、工作機械において発生する振動への対策を支援するための技術に関する。 The present invention relates to technology that assists in countering vibrations that occur in machine tools.
工作機械において、びびり振動の発生はワーク加工面の品質低下につながる。主なびびり振動としては、振動により生じた加工面の起伏が工具の切込み厚さを変動させることに起因する再生びびりと、固有振動数に基づく共振による強制びびりとが知られている。オペレータは、自身の経験に基づいてびびり振動に対処することが多い。例えば、オペレータは、振動の音を聞き、ワークの加工面を観察してびびり振動の発生原因を予想し、加工条件を調整する。それでもびびり振動が収まらない場合は、ワークの固定方法を変更したり、工具を変更したりする。このような対処方法は、オペレータ自身の経験や知見に基づいて選択される。しかしながら、オペレータ自身の経験や知見に基づく対策には限界がある。特開2023-4510号公報(特許文献1)には、びびり振動を抑制するための推奨加工条件を求める工作機械が開示されている。 In machine tools, chatter vibrations can lead to reduced quality on the machined surface of a workpiece. The two main types of chatter vibration are regenerative chatter, which occurs when vibration-induced undulations on the machined surface cause fluctuations in the cutting depth of the tool, and forced chatter, which occurs due to resonance based on the natural frequency. Operators often deal with chatter vibrations based on their own experience. For example, operators listen to the sound of vibrations and observe the machined surface of the workpiece to predict the cause of the chatter vibrations and adjust the machining conditions. If the chatter vibrations persist, they may change the way the workpiece is fixed or change the tool. These countermeasures are selected based on the operator's own experience and knowledge. However, there are limits to measures based on the operator's own experience and knowledge. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2023-4510 (Patent Document 1) discloses a machine tool that determines recommended machining conditions for suppressing chatter vibrations.
上記特許文献1に記載される技術では、工作機械の制御ユニットに予め工具情報を記憶させておく。そして、工作機械は、その工具情報を用いて推奨加工条件を求め、推奨加工条件をユーザに表示することで、振動対策を支援する。しかしながら、制御ユニットに必要な工具情報が記憶されていない場合、振動対策の支援が実行されなかったり、推奨加工条件の算出の精度が低下したりする可能性がある。 In the technology described in Patent Document 1, tool information is stored in advance in the control unit of the machine tool. The machine tool then uses that tool information to determine recommended machining conditions and displays the recommended machining conditions to the user, thereby assisting with vibration countermeasures. However, if the necessary tool information is not stored in the control unit, vibration countermeasure support may not be implemented, or the accuracy of calculation of the recommended machining conditions may be reduced.
本発明のある局面における目的は、振動対策の支援が適切に実行され得る工作機械を提供することである。 An object of one aspect of the present invention is to provide a machine tool that can appropriately implement vibration control support.
本発明のある態様は、工具を着脱可能に保持する工具保持部と、工具保持部に取り付けられる工具の刃数を推定する推定部と、刃数を用いて、工具保持部に保持された工具の挙動に関するシミュレーションを実行するシミュレーション部とを備える工作機械である。 One aspect of the present invention is a machine tool that includes a tool holder that detachably holds a tool, an estimation unit that estimates the number of teeth of a tool attached to the tool holder, and a simulation unit that uses the number of teeth to perform a simulation of the behavior of the tool held in the tool holder.
本発明のある態様によれば、振動対策の支援が適切に実行され得る工作機械を提供することができる。 One aspect of the present invention provides a machine tool that can appropriately implement vibration countermeasure support.
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that in the drawings referred to below, identical or equivalent components are designated by the same numbers.
図1は、この実施の形態に係る工作機械の概略構成を模式的に示す図である。この実施の形態に係る工作機械1は、横形のマシニングセンタである。工作機械1は、加工装置2と、制御ユニット4と、信号処理装置40と、駆動回路56とを備える。加工装置2の筐体には操作盤54が設けられている。操作盤54は、入力装置541、表示装置542、およびスピーカ543を有する。この実施の形態に係る操作盤54は、オペレータが操作可能なタッチパネルディスプレイを有する。このタッチパネルディスプレイが入力装置541および表示装置542として機能する。 Figure 1 is a diagram showing a schematic configuration of a machine tool according to this embodiment. The machine tool 1 according to this embodiment is a horizontal machining center. The machine tool 1 includes a processing device 2, a control unit 4, a signal processing device 40, and a drive circuit 56. A control panel 54 is provided on the housing of the processing device 2. The control panel 54 has an input device 541, a display device 542, and a speaker 543. The control panel 54 according to this embodiment has a touch panel display that can be operated by an operator. This touch panel display functions as the input device 541 and the display device 542.
加工装置2には、工具Tを撮影するカメラ55がさらに設けられている。カメラ55は、主軸18における自動工具交換のために工具マガジン(不図示)から主軸18に向けて搬送される工具Tを撮影可能なように設けられている。カメラ55は、工具Tの状態を示す画像情報を取得し、制御ユニット4へ出力する。 The machining device 2 is further provided with a camera 55 that photographs the tool T. The camera 55 is provided so that it can photograph the tool T being transported from a tool magazine (not shown) toward the spindle 18 for automatic tool change in the spindle 18. The camera 55 acquires image information indicating the state of the tool T and outputs it to the control unit 4.
加工装置2には、工具Tから工具情報を読み取り可能なリーダ19がさらに設けられている。リーダ19は、主軸18における自動工具交換のために工具マガジン(不図示)から主軸18に向けて搬送される工具Tから工具情報を読み取り可能なように設けられている。具体的には、工具Tに情報提示部が設けられている場合に、情報提示部が提示する情報が、リーダ19によって読み取られる。情報提示部は、所定のコード(例えば、バーコード、2次元コード、またはカラーコード)と文字列と数字列との少なくとも1つを表示するラベルであってもよいし、リーダ19によって読取り可能な態様で情報を記憶するIC(集積回路)チップであってもよい。リーダ19によって取得された工具情報は、制御ユニット4へ出力される。 The machining device 2 is further provided with a reader 19 capable of reading tool information from the tool T. The reader 19 is provided so as to be able to read tool information from the tool T that is transported from a tool magazine (not shown) toward the spindle 18 for automatic tool change in the spindle 18. Specifically, if the tool T is provided with an information display unit, the information displayed by the information display unit is read by the reader 19. The information display unit may be a label that displays at least one of a predetermined code (e.g., a barcode, a two-dimensional code, or a color code), a character string, and a numeric string, or may be an IC (integrated circuit) chip that stores information in a format readable by the reader 19. The tool information acquired by the reader 19 is output to the control unit 4.
また、主軸18には、主軸18の回転状態(例えば、回転速度)を検出する回転センサ18aと、工具検知センサ18bとが設けられている。工具検知センサ18bは、主軸18に対する工具の着脱を検知するように構成される。回転センサ18aおよび工具検知センサ18bの各々によって取得された情報は、制御ユニット4へ出力される。 The spindle 18 is also provided with a rotation sensor 18a that detects the rotational state (e.g., rotation speed) of the spindle 18, and a tool detection sensor 18b. The tool detection sensor 18b is configured to detect the attachment and detachment of a tool to the spindle 18. Information obtained by each of the rotation sensor 18a and the tool detection sensor 18b is output to the control unit 4.
図2は、筐体が外された状態の加工装置2の概略構成を示す斜視図である。図2では、加工装置2を正面からみて左右方向,上下方向,前後方向を、それぞれX軸方向,Y軸方向,Z軸方向とする。 Figure 2 is a perspective view showing the general configuration of the processing device 2 with the housing removed. In Figure 2, the left-right, up-down, and front-to-back directions when viewing the processing device 2 from the front are defined as the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, respectively.
加工装置2は、ベッド10と、ベッド10に立設されたコラム12と、主軸頭14と、テーブル16と、主軸18と、ガイドレール22,26,32と、サドル24,34とを備える。主軸頭14は、Z軸方向の軸線を有し、主軸18をその軸線周りに回転可能に支持する。主軸頭14には、主軸18を回転駆動するためのスピンドルモータが設けられている。主軸頭14は、制御ユニット4からの指示に従い、主軸18を回転させる。主軸18は、工具Tを着脱可能に保持する。加工装置2の使用に際しては、工具Tと主軸18とが同軸状に配置されるように工具Tのホルダ部20が主軸18に取り付けられる。これにより、工具Tが主軸18に保持される。主軸18は、「工具保持部」の一例に相当する。 The processing device 2 includes a bed 10, a column 12 erected on the bed 10, a spindle head 14, a table 16, a spindle 18, guide rails 22, 26, 32, and saddles 24, 34. The spindle head 14 has an axis in the Z-axis direction and supports the spindle 18 rotatably about that axis. The spindle head 14 is provided with a spindle motor for rotating the spindle 18. The spindle head 14 rotates the spindle 18 in accordance with instructions from the control unit 4. The spindle 18 removably holds a tool T. When the processing device 2 is in use, a holder portion 20 for the tool T is attached to the spindle 18 so that the tool T and the spindle 18 are coaxially arranged. This allows the tool T to be held by the spindle 18. The spindle 18 corresponds to an example of a "tool holding portion."
主軸頭14は、コラム12の前面側に移動自在に設けられている。具体的には、ガイドレール22が、コラム12の前面に設けられている。サドル24は、X軸方向に移動可能な態様でガイドレール22に支持される。ガイドレール26は、サドル24の前面に設けられている。主軸頭14は、Y軸方向に移動可能な態様でガイドレール26に支持される。加工装置2は、サドル24および主軸頭14を移動(変位)させるためのXY駆動装置として、例えば、送り機構と、その送り機構を駆動するサーボモータとを備える。送り機構は、ボールねじを用いたねじ送り機構であってもよい。XY駆動装置は、制御ユニット4によって制御される。主軸18は、サドル24および主軸頭14が駆動されることによりX,Y軸方向に移動自在である。主軸頭14には加速度センサ30が内蔵されている。 The spindle head 14 is movably mounted on the front side of the column 12. Specifically, a guide rail 22 is mounted on the front side of the column 12. The saddle 24 is supported on the guide rail 22 so as to be movable in the X-axis direction. A guide rail 26 is mounted on the front side of the saddle 24. The spindle head 14 is supported on the guide rail 26 so as to be movable in the Y-axis direction. The machining device 2 includes an XY drive device for moving (displacing) the saddle 24 and spindle head 14, such as a feed mechanism and a servo motor for driving the feed mechanism. The feed mechanism may be a screw feed mechanism using a ball screw. The XY drive device is controlled by the control unit 4. The spindle 18 is movable in the X- and Y-axis directions by driving the saddle 24 and spindle head 14. An acceleration sensor 30 is built into the spindle head 14.
テーブル16には、図示しない治具を介してワークWが固定される。テーブル16は、ベッド10上に移動自在に設けられている。具体的には、ガイドレール32が、ベッド10の上面に設けられている。サドル34は、Z軸方向に移動可能な態様でガイドレール32に支持される。サドル34上にテーブル16が固定されている。加工装置2は、サドル34を移動(変位)させるためのZ駆動装置として、例えば、送り機構と、その送り機構を駆動するサーボモータとを備える。送り機構は、ボールねじを用いたねじ送り機構であってもよい。Z駆動装置は、制御ユニット4によって制御される。ワークWは、サドル34が駆動されることによりZ軸方向に移動自在である。加工装置2は、ワークWと工具Tとの相対位置を三次元的に調整することができる。 A workpiece W is fixed to the table 16 via a jig (not shown). The table 16 is movably mounted on the bed 10. Specifically, guide rails 32 are provided on the upper surface of the bed 10. A saddle 34 is supported on the guide rails 32 so that it can move in the Z-axis direction. The table 16 is fixed on the saddle 34. The processing device 2 includes a Z-drive device for moving (displacing) the saddle 34, such as a feed mechanism and a servo motor for driving the feed mechanism. The feed mechanism may be a screw feed mechanism using a ball screw. The Z-drive device is controlled by the control unit 4. The workpiece W is movable in the Z-axis direction by driving the saddle 34. The processing device 2 can adjust the relative position of the workpiece W and the tool T in three dimensions.
図1に示した制御ユニット4は、主軸頭14に内蔵される加速度センサ30の出力信号に基づいて、主軸18に保持された工具Tのびびり振動を検知する。詳しくは、加速度センサ30は、ワークWの加工中に工具Tに生じる振動を検出し、その振動に応じた信号を出力する。加速度センサ30で検出された加速度データは、信号処理装置40に入力される。信号処理装置40は、A/D変換器42および周波数解析装置44を備える。加速度センサ30から出力されたアナログ信号は、A/D変換器42によりデジタル信号に変換された後、周波数解析装置44に入力される。周波数解析装置44は、入力されたデジタル信号についてFFT(高速フーリエ変換)処理を実行する。周波数解析装置44によってFFT処理が施された振動データが制御ユニット4に入力される。 The control unit 4 shown in FIG. 1 detects chatter vibrations of the tool T held by the spindle 18 based on the output signal of the acceleration sensor 30 built into the spindle head 14. Specifically, the acceleration sensor 30 detects vibrations occurring in the tool T during machining of the workpiece W and outputs a signal corresponding to the vibrations. The acceleration data detected by the acceleration sensor 30 is input to a signal processing device 40. The signal processing device 40 includes an A/D converter 42 and a frequency analyzer 44. The analog signal output from the acceleration sensor 30 is converted to a digital signal by the A/D converter 42 and then input to the frequency analyzer 44. The frequency analyzer 44 performs FFT (fast Fourier transform) processing on the input digital signal. The vibration data subjected to FFT processing by the frequency analyzer 44 is input to the control unit 4.
制御ユニット4は、制御装置50および振動処理装置52を含む。振動処理装置52は、信号処理装置40(周波数解析装置44)から上記振動データを取得する。振動処理装置52は、制御状態を示す情報を制御装置50から受け取り、制御装置50へ制御指令を送る。振動処理装置52は、信号処理装置40および制御装置50から受信した信号に基づき、主軸18に保持された工具Tの振動に関して所定の処理を実行する。振動処理装置52は、例えば、信号処理装置40から入力される信号に基づき、主軸18の振動状態を表す画面(ステータス画面)を表示させるとともに、びびり振動の有無を判定する。 The control unit 4 includes a control device 50 and a vibration processing device 52. The vibration processing device 52 acquires the vibration data from the signal processing device 40 (frequency analysis device 44). The vibration processing device 52 receives information indicating the control state from the control device 50 and sends control commands to the control device 50. Based on the signals received from the signal processing device 40 and the control device 50, the vibration processing device 52 performs predetermined processing regarding the vibration of the tool T held by the spindle 18. For example, based on the signal input from the signal processing device 40, the vibration processing device 52 displays a screen (status screen) showing the vibration state of the spindle 18 and determines whether chatter vibration is present.
制御装置50は、手動または自動で生成された加工プログラムに従ってアクチュエータ(例えば、モータ)を制御する。加工プログラムは、例えばNC(Numerical Control:数値制御)プログラムである。制御装置50は、例えばワークWにターニング加工を施す際に、駆動回路56を介してサーボモータを駆動することにより主軸頭14を送り駆動してもよい。また、制御装置50は、駆動回路56を介してスピンドルモータを駆動することにより主軸18を回転させてもよい。 The control device 50 controls actuators (e.g., motors) according to a machining program that is manually or automatically generated. The machining program is, for example, an NC (Numerical Control) program. For example, when performing a turning operation on the workpiece W, the control device 50 may drive a servo motor via the drive circuit 56 to feed and drive the spindle head 14. The control device 50 may also rotate the spindle 18 by driving a spindle motor via the drive circuit 56.
図3は、制御ユニット4の機能ブロック図である。制御ユニット4は、例えばCPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサと、例えばメモリおよびストレージを含む記憶装置とを備える。記憶装置は、コンピュータプログラムを記憶している。この実施の形態では、図3に示す制御ユニット4の各構成要素が、例えば、プロセッサのようなハードウェアと、プロセッサに処理命令を供給するコンピュータプログラム(ソフトウェア)とによって実現される。コンピュータプログラムは、デバイスドライバと、オペレーティングシステムと、それらの上位層に位置する各種アプリケーションプログラムと、これらのプログラムに共通機能を提供するライブラリとを含んでもよい。図3中に示される各部は、ハードウェア単位の部分ではなく機能単位の部分(機能ブロック)に相当する。 Figure 3 is a functional block diagram of the control unit 4. The control unit 4 includes a processor, such as a CPU (Central Processing Unit), and a storage device, including, for example, memory and storage. The storage device stores a computer program. In this embodiment, each component of the control unit 4 shown in Figure 3 is realized by, for example, hardware, such as a processor, and a computer program (software) that supplies processing instructions to the processor. The computer program may include a device driver, an operating system, various application programs located at higher levels, and libraries that provide common functions to these programs. Each part shown in Figure 3 corresponds to a functional unit (functional block) rather than a hardware unit.
制御ユニット4は、HMI(Human Machine Interface)処理部110と、データ処理部112と、データ記憶部114と、検出部116とを含む。HMI処理部110は、ユーザインタフェースに関する処理を担当する。データ処理部112は、HMI処理部110が取得した情報と、データ記憶部114が記憶する情報と、検出部116で検出された情報とに基づいて、各種処理を実行する。データ処理部112は、HMI処理部110、データ記憶部114、および検出部116の各々のインタフェースとしても機能する。 The control unit 4 includes an HMI (Human Machine Interface) processing unit 110, a data processing unit 112, a data storage unit 114, and a detection unit 116. The HMI processing unit 110 is responsible for processing related to the user interface. The data processing unit 112 performs various processes based on information acquired by the HMI processing unit 110, information stored in the data storage unit 114, and information detected by the detection unit 116. The data processing unit 112 also functions as an interface for each of the HMI processing unit 110, data storage unit 114, and detection unit 116.
HMI処理部110は、入力部120を含む。入力装置541(図1)にユーザ操作が入力された場合には、そのユーザ操作に応じた信号が入力部120へ出力される。入力部120は、入力装置541から入力された信号に基づいて情報を取得する。入力部120は、工具情報受付部122と、条件受付部124とを含む。工具情報受付部122は、工具Tに関する工具情報(例えば、工具の種類、工具径、および刃数)を受け付ける。条件受付部124は、例えば主軸回転速度または送り速度のような加工条件に関する情報を受け付ける。この実施の形態では、タッチパネルディスプレイが、入力装置541として機能する。ただし、入力装置541の構成は適宜変更可能である。入力装置541は、物理的な操作部(ボタン、ハンドル、ダイヤルなど)によって構成されてもよい。 The HMI processing unit 110 includes an input unit 120. When a user operation is input to the input device 541 (Figure 1), a signal corresponding to the user operation is output to the input unit 120. The input unit 120 acquires information based on the signal input from the input device 541. The input unit 120 includes a tool information receiving unit 122 and a condition receiving unit 124. The tool information receiving unit 122 receives tool information related to the tool T (e.g., tool type, tool diameter, and number of teeth). The condition receiving unit 124 receives information related to machining conditions such as the spindle rotation speed or feed rate. In this embodiment, a touch panel display functions as the input device 541. However, the configuration of the input device 541 can be changed as appropriate. The input device 541 may also be configured as a physical operation unit (e.g., button, handle, dial, etc.).
リーダ19(図1)によって読み取られた工具Tに関する情報(例えば、工具Tの識別情報、型式番号、または他の工具情報)も、入力部120に入力される。入力部120が取得した情報は、データ処理部112で処理可能な形式に変換された後、データ処理部112へ出力される。 Information about the tool T (e.g., tool T's identification information, model number, or other tool information) read by the reader 19 (Figure 1) is also input to the input unit 120. The information acquired by the input unit 120 is converted into a format that can be processed by the data processing unit 112, and then output to the data processing unit 112.
HMI処理部110は、出力部128をさらに含む。出力部128は、オペレータに各種情報を提供する。出力部128は、表示装置542(図1)を通じて、視認可能な情報(例えば、画像)をオペレータに提供する。また、出力部128は、スピーカ543(図1)を通じて、オペレータに音情報(音声を含む)を提供する。出力部128は、工作機械1に関する情報を示す情報画面と、ユーザ操作を受け付ける操作画面(例えば、キーボードおよび機械操作パネル)との少なくとも一方を、表示装置542に表示させてもよい。この実施の形態では、タッチパネルディスプレイが、表示装置542として機能する。ただし、表示装置542は、ランプおよび/または警告灯を含んでもよい。 The HMI processing unit 110 further includes an output unit 128. The output unit 128 provides various types of information to the operator. The output unit 128 provides visible information (e.g., images) to the operator via a display device 542 (Figure 1). The output unit 128 also provides sound information (including voice) to the operator via a speaker 543 (Figure 1). The output unit 128 may cause the display device 542 to display at least one of an information screen showing information about the machine tool 1 and an operation screen (e.g., a keyboard and machine operation panel) that accepts user operations. In this embodiment, a touch panel display functions as the display device 542. However, the display device 542 may also include lamps and/or warning lights.
検出部116は、振動検出部130および回転速度検出部132を含む。振動検出部130は、加速度センサ30(図1)からのセンサ出力に基づき、主軸18の振動(ひいては、工具Tの振動)を検出する。具体的には、振動検出部130は、信号処理装置40から出力される振動データを取得する。回転速度検出部132は、主軸18に設けられた回転センサ18a(図1)の出力に基づき、主軸18の回転速度(ひいては、工具Tの回転速度)を検出する。回転センサ18aの例としては、ロータリエンコーダが挙げられる。 The detection unit 116 includes a vibration detection unit 130 and a rotational speed detection unit 132. The vibration detection unit 130 detects vibrations of the spindle 18 (and therefore vibrations of the tool T) based on the sensor output from the acceleration sensor 30 (Figure 1). Specifically, the vibration detection unit 130 acquires vibration data output from the signal processing device 40. The rotational speed detection unit 132 detects the rotational speed of the spindle 18 (and therefore the rotational speed of the tool T) based on the output of a rotation sensor 18a (Figure 1) provided on the spindle 18. An example of the rotation sensor 18a is a rotary encoder.
データ記憶部114は、プログラム記憶部140、工具データ記憶部142、表示データ記憶部144、および履歴データ記憶部146を含む。プログラム記憶部140は、加工プログラム(例えば、NCプログラム)を記憶する。工具データ記憶部142は、工作機械1で使用可能な複数種の工具に関する情報(工具情報)を、工具の識別情報(工具ID)と関連付けて記憶する。工具情報は、例えば、工具の種類、工具径、および刃数を含む。工具データ記憶部142は、工具の種類別に工具情報を管理してもよい。工具情報は、工具の型式番号で区別されてもよい。振動処理装置52(図1)が調整可能な加工条件の範囲(以下、「調整範囲」ともいう)も、工具情報に含まれ得る。表示データ記憶部144は、表示装置542に表示させる画面データ(例えば、画面内に表示させるソフトキーおよびダイアログボックス)を記憶する。 The data storage unit 114 includes a program storage unit 140, a tool data storage unit 142, a display data storage unit 144, and a history data storage unit 146. The program storage unit 140 stores machining programs (e.g., NC programs). The tool data storage unit 142 stores information (tool information) about multiple types of tools that can be used with the machine tool 1, in association with tool identification information (tool ID). The tool information includes, for example, the tool type, tool diameter, and number of teeth. The tool data storage unit 142 may manage tool information by tool type. Tool information may also be distinguished by tool model number. The range of machining conditions that can be adjusted by the vibration processing device 52 (Figure 1) (hereinafter also referred to as the "adjustment range") may also be included in the tool information. The display data storage unit 144 stores screen data to be displayed on the display device 542 (e.g., softkeys and dialog boxes to be displayed on the screen).
履歴データ記憶部146は、加工装置2の状態(例えば、主軸18の制御状態および振動状態)を示すステータス情報の時系列データを記憶する。ステータス情報は、例えば、振動レベルと、主軸回転速度と、調整指示タイミングと、びびり振動が発生したプログラム行(プログラムのブロック番号)と、ピーク周波数との少なくとも1つを含む。新しいデータ(ステータス情報)が取得されるたびに、取得されたデータが取得時刻と関連付けられて履歴データ記憶部146に格納される。蓄積されたデータ量が履歴データ記憶部146の記憶容量を超える場合には、古いデータから順に消去されてもよい。 The history data storage unit 146 stores time-series data of status information indicating the state of the machining device 2 (e.g., the control state and vibration state of the spindle 18). The status information includes, for example, at least one of the vibration level, spindle rotation speed, adjustment instruction timing, program line (program block number) where chatter vibration occurred, and peak frequency. Each time new data (status information) is acquired, the acquired data is associated with the acquisition time and stored in the history data storage unit 146. If the amount of accumulated data exceeds the storage capacity of the history data storage unit 146, the oldest data may be deleted.
データ処理部112は、数値制御部150、報知制御部156、表示制御部158、工具情報管理部160、およびシミュレーション部170を含む。数値制御部150は、例えば制御装置50(図1)の機能として具現化される。シミュレーション部170は、例えば振動処理装置52(図1)の機能として具現化される。なお、図1に示した構成は、信号処理装置40の少なくとも一部が制御ユニット4に含まれるように変形されてもよい。例えば、シミュレーション部170が、周波数解析装置44の機能を有してもよい。 The data processing unit 112 includes a numerical control unit 150, a notification control unit 156, a display control unit 158, a tool information management unit 160, and a simulation unit 170. The numerical control unit 150 is embodied, for example, as a function of the control device 50 (Figure 1). The simulation unit 170 is embodied, for example, as a function of the vibration processing device 52 (Figure 1). The configuration shown in Figure 1 may be modified so that at least a portion of the signal processing device 40 is included in the control unit 4. For example, the simulation unit 170 may have the function of the frequency analysis device 44.
数値制御部150は、例えば入力部120から入力される指令に基づき、プログラム記憶部140内の加工プログラムに従って加工装置2を制御する。また、数値制御部150は、シミュレーション部170からの要求に応じて加工装置2を制御することもある。数値制御部150は、現在の制御状態を示す情報(制御情報)をシミュレーション部170へ逐次送信する。制御情報は、例えば主軸回転速度の制御値を含む。 The numerical control unit 150 controls the machining device 2 in accordance with the machining program stored in the program storage unit 140, for example, based on commands input from the input unit 120. The numerical control unit 150 may also control the machining device 2 in response to a request from the simulation unit 170. The numerical control unit 150 sequentially transmits information indicating the current control state (control information) to the simulation unit 170. The control information includes, for example, a control value for the spindle rotation speed.
工具情報管理部160は、主軸18に保持された工具Tに関する情報を設定する。また、工具情報管理部160は、設定された情報を他の情報とは区別して記憶する。工具情報管理部160は、HMI処理部110(入力部120)から工具情報を取得可能に構成される。この実施の形態では、工具情報管理部160が、第1設定部161、第2設定部162、および推定部163を含む。 The tool information management unit 160 sets information related to the tool T held by the spindle 18. The tool information management unit 160 also stores the set information separately from other information. The tool information management unit 160 is configured to be able to acquire tool information from the HMI processing unit 110 (input unit 120). In this embodiment, the tool information management unit 160 includes a first setting unit 161, a second setting unit 162, and an estimation unit 163.
第1設定部161は、ユーザから入力された情報を用いて、主軸18に保持された工具Tのパラメータ(工具情報)を設定する。第1設定部161は、例えばオペレータが入力装置541に入力した刃数を、工具Tの刃数として設定する。 The first setting unit 161 uses information input by the user to set the parameters (tool information) of the tool T held by the spindle 18. The first setting unit 161 sets, for example, the number of teeth input by the operator to the input device 541 as the number of teeth of the tool T.
第2設定部162は、リーダ19(図1)によって読み取られた情報を用いて、主軸18に保持された工具Tのパラメータ(工具情報)を設定する。第2設定部162は、例えば主軸18における自動工具交換時、交換後の工具Tに設けられた情報提示部が提示する情報(例えば、工具ID)を用いて、主軸18に取り付けられた工具Tの刃数を設定する。第2設定部162は、工具Tの工具IDに基づいて、工具データ記憶部142に記憶される工具情報から工具Tの刃数を取得し、得られた工具Tの刃数を設定してもよい。 The second setting unit 162 sets the parameters (tool information) of the tool T held in the spindle 18 using information read by the reader 19 (Figure 1). For example, during automatic tool replacement in the spindle 18, the second setting unit 162 sets the number of teeth of the tool T attached to the spindle 18 using information (e.g., tool ID) presented by an information presentation unit provided on the replaced tool T. The second setting unit 162 may obtain the number of teeth of the tool T from the tool information stored in the tool data storage unit 142 based on the tool ID of the tool T, and set the obtained number of teeth of the tool T.
推定部163は、主軸18に取り付けられる工具Tの刃数を推定するように構成される。推定部163は、例えば、加速度センサ30によって取得された情報と、カメラ55によって取得された情報との少なくとも一方を用いて、工具Tの刃数を推定する。詳細は後述するが、推定部163は、所定の推定条件が成立する場合に刃数の推定を実行し、推定された刃数を、工具Tの刃数として設定する。 The estimation unit 163 is configured to estimate the number of teeth of the tool T attached to the spindle 18. The estimation unit 163 estimates the number of teeth of the tool T, for example, using at least one of information acquired by the acceleration sensor 30 and information acquired by the camera 55. As will be described in detail below, the estimation unit 163 estimates the number of teeth when predetermined estimation conditions are met, and sets the estimated number of teeth as the number of teeth of the tool T.
シミュレーション部170は、主軸18に保持された工具Tの刃数を用いて、工具Tの挙動(例えば、振動)に関するシミュレーションを実行する。具体的には、シミュレーション部170は、びびり検知部171と、推奨条件計算部172と、チューニング管理部173とを含む。 The simulation unit 170 performs a simulation of the behavior (e.g., vibration) of the tool T using the number of teeth of the tool T held by the spindle 18. Specifically, the simulation unit 170 includes a chatter detection unit 171, a recommended condition calculation unit 172, and a tuning management unit 173.
シミュレーションにおいては、図1に示した周波数解析装置44が、加速度センサ30から連続的に出力される信号を受信し、その信号を所定のサンプリング間隔でフーリエ解析(周波数解析)する。シミュレーション部170は、FFT処理が施された振動データを周波数解析装置44から取得し、その振動データに基づいて、工具Tに生じている振動の周波数(振動周波数)およびその大きさ(振動レベル)を取得する。びびり検知部171は、振動レベルが所定の閾値を超えたときにびびり振動が発生したと判定する。推奨条件計算部172は、主軸18に保持された工具Tの刃数を用いてシミュレーションを実行することにより、工具Tの推奨加工条件を算出する。詳しくは、推奨条件計算部172は、びびり振動が発生したときに、そのびびり振動が抑制される加工条件(推奨加工条件)を算出する。推奨加工条件の例としては、主軸回転速度の推奨値(以下、「推奨回転速度」ともいう)が挙げられる。 In the simulation, the frequency analyzer 44 shown in FIG. 1 receives the signal continuously output from the acceleration sensor 30 and performs Fourier analysis (frequency analysis) on the signal at a predetermined sampling interval. The simulation unit 170 acquires the vibration data that has been subjected to FFT processing from the frequency analyzer 44 and, based on the vibration data, acquires the frequency (vibration frequency) and magnitude (vibration level) of the vibration occurring in the tool T. The chatter detection unit 171 determines that chatter vibration has occurred when the vibration level exceeds a predetermined threshold. The recommended condition calculation unit 172 calculates recommended machining conditions for the tool T by performing a simulation using the number of teeth of the tool T held in the spindle 18. More specifically, when chatter vibration occurs, the recommended condition calculation unit 172 calculates machining conditions (recommended machining conditions) that will suppress the chatter vibration. An example of a recommended machining condition is a recommended value for the spindle rotation speed (hereinafter also referred to as the "recommended rotation speed").
推奨条件計算部172は、びびり振動として再生びびりが検知された場合に、下記式(1)に従い、そのときの振動周波数ω0(びびり周波数)および工具Tの刃数nから推奨回転速度SS(推奨値)を算出してもよい。式(1)中の「k」は、1以上の整数である。式(1)中の「n」は、現在使用中の工具(工具T)の刃数に相当する。 When regenerative chatter is detected as chatter vibration, the recommended condition calculation unit 172 may calculate a recommended rotational speed SS (recommended value) from the vibration frequency ω0 (chatter frequency) at that time and the number of teeth n of tool T according to the following equation (1). "k" in equation (1) is an integer greater than or equal to 1. "n" in equation (1) corresponds to the number of teeth of the tool (tool T) currently in use.
SS=(60×ω0)/(n×k) ・・・(1)
推奨条件計算部172は、設定された工具Tの刃数nを用いて、式(1)に従って推奨回転速度SSを算出する。推奨条件計算部172は、工具情報管理部160から刃数nを取得する。推奨回転速度SSは、安定限界線図におけるk次の安定ポケットに対応した回転速度である。こうした推奨回転速度SSは、びびり振動が発生しにくい主軸回転速度に相当する。例えば、びびり振動が発生したときの主軸回転速度が「S0」であり、式(1)によって得られるk次(例えば、2次)の推奨回転速度SSが安定領域内となるような場合には、制御ユニット4は、主軸回転速度をS0から推奨回転速度SSに変更することによってびびり振動を収束できる。なお、推奨条件計算部172によって求められる推奨加工条件は、推奨回転速度に限られず、送り速度の推奨値であってもよい。
SS=(60×ω0)/(n×k)...(1)
The recommended condition calculation unit 172 calculates the recommended rotational speed SS according to Equation (1) using the number of teeth n of the set tool T. The recommended condition calculation unit 172 acquires the number of teeth n from the tool information management unit 160. The recommended rotational speed SS is a rotational speed corresponding to the kth-order stable pocket in the stability limit diagram. Such a recommended rotational speed SS corresponds to a spindle rotational speed at which chatter vibration is unlikely to occur. For example, if the spindle rotational speed when chatter vibration occurs is "S0" and the kth-order (e.g., second-order) recommended rotational speed SS obtained by Equation (1) is within the stable region, the control unit 4 can converge the chatter vibration by changing the spindle rotational speed from S0 to the recommended rotational speed SS. Note that the recommended machining conditions calculated by the recommended condition calculation unit 172 are not limited to the recommended rotational speed, and may also be a recommended feed rate.
チューニング管理部173は、工具Tの推奨加工条件と、びびり振動検知の有無を示す振動検知フラグと、ユーザによる加工条件の変更(調整)が許可されているか否かを示す調整フラグと、後述の報知制御部156が有効になっているか否かを示す報知フラグとを設定する。初期状態においては、振動検知フラグに「検知なし(0)」、調整フラグに「禁止(0)」、報知フラグに「有効(1)」が設定されている。ただし、各フラグの初期値は任意に設定可能である。チューニング管理部173は、設定された情報(以下、「チューニング情報」ともいう)を他の情報とは区別して記憶する。チューニング情報の更新処理については後述する。 The tuning management unit 173 sets the recommended machining conditions for tool T, a vibration detection flag indicating whether chatter vibration is detected, an adjustment flag indicating whether the user is permitted to change (adjust) the machining conditions, and a notification flag indicating whether the notification control unit 156 (described below) is enabled. In the initial state, the vibration detection flag is set to "no detection (0)," the adjustment flag is set to "prohibited (0)," and the notification flag is set to "enabled (1)." However, the initial values of each flag can be set arbitrarily. The tuning management unit 173 stores the set information (hereinafter also referred to as "tuning information") separately from other information. The tuning information update process will be described later.
報知制御部156は、ユーザ操作(例えば、情報入力操作、画面切替え操作、またはアプリケーション起動操作)を促す報知制御を実行する。この実施の形態では、報知制御部156が、工具Tの刃数の入力をオペレータに促す。報知制御部156は、出力部128を通じて表示装置542およびスピーカ543を制御可能に構成される。報知制御部156は、操作盤54がユーザ操作を促す報知を行うように、表示装置542および/またはスピーカ543を制御してもよい。詳細は後述するが、報知制御部156は、所定の報知条件が成立すると、工具Tの刃数の入力にオペレータを誘導する報知制御を実行する。 The notification control unit 156 executes notification control to prompt a user operation (for example, an information input operation, a screen switching operation, or an application launch operation). In this embodiment, the notification control unit 156 prompts the operator to input the number of teeth of the tool T. The notification control unit 156 is configured to be able to control the display device 542 and the speaker 543 via the output unit 128. The notification control unit 156 may also control the display device 542 and/or the speaker 543 so that the operation panel 54 issues a notification prompting a user operation. As will be described in more detail below, the notification control unit 156 executes notification control to guide the operator to input the number of teeth of the tool T when a predetermined notification condition is met.
表示制御部158は、加工装置2に関する情報を表示する表示制御を実行するように構成される。表示制御部158は、出力部128を通じて表示装置542を制御可能に構成される。表示制御部158は、推奨条件計算部172によって算出された推奨加工条件を、表示装置542に表示させてもよい。詳細は後述するが、表示制御部158は、ユーザ操作に応じて、加工装置2の制御状態を表すステータス画面と、振動を監視するためのチューニング画面と、加工装置2の制御プログラムを表すプログラム画面と、工具情報を設定するための第1設定画面と、報知制御部156の有効/無効の設定を切り替えるための第2設定画面との少なくとも1つを、表示装置542に表示させてもよい。 The display control unit 158 is configured to execute display control to display information related to the processing device 2. The display control unit 158 is configured to be able to control the display device 542 via the output unit 128. The display control unit 158 may cause the display device 542 to display the recommended processing conditions calculated by the recommended condition calculation unit 172. As will be described in detail below, the display control unit 158 may cause the display device 542 to display at least one of the following in response to user operation: a status screen showing the control status of the processing device 2; a tuning screen for monitoring vibrations; a program screen showing the control program for the processing device 2; a first setting screen for setting tool information; and a second setting screen for switching the enable/disable setting of the notification control unit 156.
例えばユーザ操作に応じて、工作機械1を利用するための基本アプリケーションが起動すると、表示制御部158が、ホーム画面を操作盤54(タッチパネルディスプレイ)に表示させる。図4は、ホーム画面の一例を示す図である。図4に示すホーム画面Sc1は、タッチパネル機能を有する操作画面であり、オペレータが選択可能な複数のボタン(ボタンP1,P2を含む)を表示する。例えば、各種プログラムを起動するための複数のボタンが表示される。ボタンP1は、工具Tを管理するためのアプリケーション(以下、「工具管理アプリ」ともいう)の起動ボタンである。ボタンP2は、びびり振動を抑制するためのアプリケーション(以下、「振動制御アプリ」ともいう)の起動ボタンである。 For example, when a basic application for using the machine tool 1 is launched in response to a user operation, the display control unit 158 causes a home screen to be displayed on the operation panel 54 (touch panel display). Figure 4 is a diagram showing an example of a home screen. The home screen Sc1 shown in Figure 4 is an operation screen with touch panel functionality, and displays multiple buttons (including buttons P1 and P2) that the operator can select. For example, multiple buttons for launching various programs are displayed. Button P1 is a launch button for an application for managing tools T (hereinafter also referred to as the "tool management app"). Button P2 is a launch button for an application for suppressing chatter vibrations (hereinafter also referred to as the "vibration control app").
また、上記基本アプリケーションが起動すると、制御ユニット4が、以下に説明する処理フローF1を実行する。図5は、基本アプリケーションにおいて実行される処理を示すフローチャートである。フローチャート中の「S」は、ステップを意味する。 When the basic application is launched, the control unit 4 executes the processing flow F1 described below. Figure 5 is a flowchart showing the processing executed in the basic application. "S" in the flowchart indicates a step.
図5に示す処理フローF1では、制御ユニット4が、S11で、主軸18に保持される工具Tの刃数が設定済みであるか否かを判断する。制御ユニット4は、例えば、工具情報管理部160が工具Tの刃数を管理しているか否かに基づいて、工具Tの刃数が設定済みであるか否かを判断する。工具Tの刃数が設定されている場合は(S11にてYES)、処理がS12に進む。S12の処理については後述する。他方、工具Tの刃数が設定されていない間は(S11にてNO)、S11の判断が繰り返される。そして、工具Tの刃数が設定されると、S12の処理が実行される。S12においては、後述する振動監視処理(図8参照)が実行される。 In process flow F1 shown in FIG. 5, the control unit 4 determines in S11 whether the number of teeth of the tool T held by the spindle 18 has been set. The control unit 4 determines whether the number of teeth of the tool T has been set, for example, based on whether the tool information management unit 160 manages the number of teeth of the tool T. If the number of teeth of the tool T has been set (YES in S11), the process proceeds to S12. The process of S12 will be described later. On the other hand, while the number of teeth of the tool T has not been set (NO in S11), the determination in S11 is repeated. Then, once the number of teeth of the tool T has been set, the process of S12 is executed. In S12, the vibration monitoring process (see FIG. 8), described later, is executed.
オペレータは、工具管理アプリを通じて工具Tの刃数を設定できる。オペレータは、図4に示したホーム画面Sc1においてボタンP1を操作することによって、工具管理アプリを起動することができる。そして、工具管理アプリにおいて所定のユーザ操作(以下、「第1設定操作」ともいう)がなされると、制御ユニット4が、以下に説明する処理フローF2を実行する。図6は、刃数設定に係る処理を示すフローチャートである。 The operator can set the number of teeth of the tool T through the tool management app. The operator can launch the tool management app by operating button P1 on the home screen Sc1 shown in Figure 4. When a predetermined user operation (hereinafter also referred to as the "first setting operation") is performed in the tool management app, the control unit 4 executes processing flow F2, which will be described below. Figure 6 is a flowchart showing the processing related to setting the number of teeth.
図6に示す処理フローF2では、制御ユニット4(表示制御部158)が、S21で、第1設定画面を操作盤54(タッチパネルディスプレイ)に表示させる。図7は、第1設定画面の一例を示す図である。第1設定操作は、例えば、工具管理アプリにおいて「Chatter Control」タブ(図7参照)を選択する操作である。 In process flow F2 shown in Figure 6, the control unit 4 (display control unit 158) displays a first setting screen on the operation panel 54 (touch panel display) in S21. Figure 7 is a diagram showing an example of the first setting screen. The first setting operation is, for example, an operation of selecting the "Chatter Control" tab (see Figure 7) in the tool management app.
図7に示す第1設定画面Sc2は、工具Tに関する情報(工具情報)の入力を受け付ける。具体的には、第1設定画面Sc2は、刃数の入力を受け付ける入力部P21と、最低主軸オーバライドの入力を受け付ける入力部P22と、最高主軸オーバライドの入力を受け付ける入力部P23と、工具径の入力を受け付ける入力部P24とを含む。ただし、第1設定画面が表示する内容は適宜変更可能である。 The first setting screen Sc2 shown in FIG. 7 accepts input of information (tool information) related to tool T. Specifically, the first setting screen Sc2 includes an input section P21 that accepts input of the number of blades, an input section P22 that accepts input of the minimum spindle override, an input section P23 that accepts input of the maximum spindle override, and an input section P24 that accepts input of the tool diameter. However, the content displayed on the first setting screen can be changed as appropriate.
図6のS22では、オペレータが第1設定画面に対して工具情報を入力したか否かを、制御ユニット4(工具情報受付部122)が判断する。第1設定画面に対して工具情報が入力されていない間は(S22にてNO)、処理はS23をスキップしてS24に進む。他方、工具情報が入力された場合には(S22にてYES)、制御ユニット4(工具情報管理部160)が、S23で、入力された工具情報を設定する。未設定の工具情報は、S23の設定により、設定済みに変わる。他方、設定済みの工具情報に関しては、新たな設定によって数値が更新される。設定された工具情報は、工具情報管理部160によって管理される。例えば、刃数が入力された場合には、刃数が設定される。これにより、図5のS11でYESと判断される。最低主軸オーバライドと最高主軸オーバライドとの少なくとも一方が入力された場合には、工具Tの調整範囲が更新される。工具径が入力された場合には、工具径が設定される。設定された工具径は、周速の計算に使用されてもよい。 In S22 of FIG. 6, the control unit 4 (tool information receiving unit 122) determines whether the operator has input tool information on the first setting screen. If no tool information has been input on the first setting screen (NO in S22), the process skips S23 and proceeds to S24. On the other hand, if tool information has been input (YES in S22), the control unit 4 (tool information management unit 160) sets the input tool information in S23. Unset tool information is changed to "set" by the setting in S23. On the other hand, for set tool information, the value is updated by the new setting. The set tool information is managed by the tool information management unit 160. For example, if the number of teeth is input, the number of teeth is set. As a result, a "YES" determination is made in S11 of FIG. 5. If at least one of the minimum spindle override and the maximum spindle override is input, the adjustment range of the tool T is updated. If a tool diameter is input, the tool diameter is set. The set tool diameter may be used to calculate the peripheral speed.
S23の設定が完了すると、処理はS24に進む。S24では、第1設定画面の表示を終了するか否かを、制御ユニット4が判断する。システムおよびオペレータのいずれからも第1設定画面の表示終了が要求されていない場合には、S24でNOと判断され、処理が最初のステップ(S21)に戻る。これにより、第1設定画面の表示が継続される。他方、例えばオペレータによって表示終了操作がなされると、S24でYESと判断され、処理フローF2が終了する。第1設定画面の表示終了操作は、例えば、工具管理アプリにおいて「Chatter Control」タブ以外のタブ(図7に示す「全般」タブなど)を選択する操作である。 When the settings in S23 are complete, processing proceeds to S24. In S24, the control unit 4 determines whether or not to end the display of the first setting screen. If neither the system nor the operator has requested that the display of the first setting screen be ended, a NO determination is made in S24, and processing returns to the first step (S21). This allows the display of the first setting screen to continue. On the other hand, for example, if the operator performs an operation to end the display, a YES determination is made in S24, and processing flow F2 ends. An operation to end the display of the first setting screen is, for example, an operation to select a tab other than the "Chatter Control" tab in the tool management app (such as the "General" tab shown in FIG. 7).
主軸18に保持された工具Tの刃数が設定済みである場合には、図5のS12で振動監視処理が実行される。図8は、振動監視処理の詳細を示すフローチャートである。 If the number of teeth of the tool T held by the spindle 18 has already been set, the vibration monitoring process is executed in S12 of Figure 5. Figure 8 is a flowchart showing the vibration monitoring process in detail.
図8に示す処理フローF3では、制御ユニット4(検出部116)が、S31で、主軸18の振動データおよび回転速度を取得する。続くS32では、制御ユニット4が、S31で取得した情報に基づいて、加工装置2が切削中であるか否かを判断する。加工装置2が切削中ではない場合には(S32にてNO)、処理はS361に進む。他方、加工装置2が切削中である場合には(S32にてYES)、処理はS33に進む。 In process flow F3 shown in Figure 8, the control unit 4 (detection unit 116) acquires vibration data and rotation speed of the spindle 18 in S31. Subsequently, in S32, the control unit 4 determines whether the processing device 2 is currently cutting based on the information acquired in S31. If the processing device 2 is not currently cutting (NO in S32), the process proceeds to S361. On the other hand, if the processing device 2 is currently cutting (YES in S32), the process proceeds to S33.
S33では、制御ユニット4が、現在のステータス情報を取得し、取得されたステータス情報を現在の時刻と関連付けて履歴データ記憶部146に追加する。続くS34では、主軸18に保持された工具Tについてびびり振動が発生しているか否かを、制御ユニット4が判定する。具体的には、シミュレーション部170が、S31で取得した振動データに基づいて、工具Tに生じている振動の周波数(振動周波数)およびその大きさ(振動レベル)を取得し、びびり検知部171によってびびり振動が検知されたか否かを判定する。びびり振動が検知されない場合には(S34にてNO)、処理はS361に進む。他方、びびり振動が検知された場合には(S34にてYES)、処理はS35に進む。 In S33, the control unit 4 acquires current status information and adds the acquired status information to the history data storage unit 146 in association with the current time. In the following S34, the control unit 4 determines whether chatter vibration is occurring in the tool T held by the spindle 18. Specifically, the simulation unit 170 acquires the frequency (vibration frequency) and magnitude (vibration level) of vibration occurring in the tool T based on the vibration data acquired in S31, and determines whether chatter vibration has been detected by the chatter detection unit 171. If chatter vibration is not detected (NO in S34), the process proceeds to S361. On the other hand, if chatter vibration is detected (YES in S34), the process proceeds to S35.
S361では、制御ユニット4がチューニング情報を更新する。具体的には、チューニング管理部173が、振動検知フラグに「検知なし(0)」、調整フラグに「禁止(0)」を設定する。その後、処理はS39に進む。 In S361, the control unit 4 updates the tuning information. Specifically, the tuning management unit 173 sets the vibration detection flag to "no detection (0)" and the adjustment flag to "prohibited (0)." Processing then proceeds to S39.
S35では、制御ユニット4が、主軸18に保持された工具Tについて発生したびびり振動を抑制するための推奨加工条件を算出する。具体的には、推奨条件計算部172が、主軸18に保持された工具Tの刃数を用いてシミュレーションを実行することにより、工具Tの推奨加工条件を算出する。推奨条件計算部172は、前述の式(1)に基づいて推奨回転速度を計算してもよい。推奨条件計算部172は、複数の推奨値を算出してもよい。推奨条件計算部172は、現在の主軸回転速度の制御値よりも高い第1推奨値と、現在の主軸回転速度の制御値よりも低い第2推奨値とを算出してもよい。 In S35, the control unit 4 calculates recommended cutting conditions for suppressing chatter vibrations occurring in the tool T held by the spindle 18. Specifically, the recommended condition calculation unit 172 calculates the recommended cutting conditions for the tool T by performing a simulation using the number of teeth of the tool T held by the spindle 18. The recommended condition calculation unit 172 may calculate the recommended rotation speed based on the above-mentioned equation (1). The recommended condition calculation unit 172 may calculate multiple recommended values. The recommended condition calculation unit 172 may calculate a first recommended value that is higher than the current control value of the spindle rotation speed and a second recommended value that is lower than the current control value of the spindle rotation speed.
続けて、制御ユニット4は、S362でチューニング情報を更新する。具体的には、チューニング管理部173が、推奨条件計算部172によって算出された工具Tの推奨加工条件を設定する。また、チューニング管理部173は、振動検知フラグに「検知あり(1)」を設定する。 The control unit 4 then updates the tuning information in S362. Specifically, the tuning management unit 173 sets the recommended machining conditions for tool T calculated by the recommended condition calculation unit 172. The tuning management unit 173 also sets the vibration detection flag to "Detected (1)."
続くS371では、後述の振動監視画面(図11~図13参照)が表示されているか否かを、制御ユニット4が判断する。振動監視画面が表示中である場合には(S371にてYES)、処理はS39に進む。他方、振動監視画面が非表示である場合には(S371にてNO)、処理はS372に進む。 In the following step S371, the control unit 4 determines whether the vibration monitoring screen (see Figures 11 to 13), which will be described later, is being displayed. If the vibration monitoring screen is being displayed (YES in S371), processing proceeds to S39. On the other hand, if the vibration monitoring screen is not being displayed (NO in S371), processing proceeds to S372.
S372では、報知制御部156が有効になっているか否かを、制御ユニット4が判断する。具体的には、報知フラグに「無効(0)」が設定されている場合には、S372でNOと判断されて、処理がS39に進む。他方、報知フラグに「有効(1)」が設定されている場合には、S372でYESと判断されて、処理がS38に進む。 In S372, the control unit 4 determines whether the notification control unit 156 is enabled. Specifically, if the notification flag is set to "disabled (0)," a NO determination is made in S372 and processing proceeds to S39. On the other hand, if the notification flag is set to "enabled (1)," a YES determination is made in S372 and processing proceeds to S38.
S38では、制御ユニット4が、振動監視画面の表示をユーザに促す報知制御を実行する。具体的には、報知制御部156が、例えば振動監視画面の表示を促すメッセージを含む第1メッセージ画面を操作盤54(表示装置542)に表示させる。第1メッセージ画面は、ポップアップ表示されてもよい。図9は、第1メッセージ画面の一例を示す図である。図9に示すメッセージ画面Sc3は、シミュレーション部170によって振動が検知されたこと(すなわち、びびり振動が検知されたこと)を示すメッセージと、振動監視画面(「Chatter Control」画面)の表示を促すメッセージと、通知(S38の処理)を無効にする方法を教示するメッセージとを含む。ただし、第1メッセージ画面が表示する内容は適宜変更可能である。 In S38, the control unit 4 executes notification control to prompt the user to display the vibration monitoring screen. Specifically, the notification control unit 156 causes the operation panel 54 (display device 542) to display a first message screen including, for example, a message prompting the user to display the vibration monitoring screen. The first message screen may be displayed as a pop-up. Figure 9 is a diagram showing an example of the first message screen. The message screen Sc3 shown in Figure 9 includes a message indicating that vibration has been detected by the simulation unit 170 (i.e., that chatter vibration has been detected), a message prompting the user to display the vibration monitoring screen ("Chatter Control" screen), and a message instructing the user how to disable the notification (processing of S38). However, the content displayed on the first message screen can be changed as appropriate.
S38の処理が実行されると、第1メッセージ画面が表示されたまま、処理はS39に進む。制御ユニット4は、ユーザ操作に応じて第1メッセージ画面の表示を終了する。オペレータは、任意のタイミングで第1メッセージ画面の表示を終了することができる。 When the processing of S38 is executed, the processing proceeds to S39 while the first message screen remains displayed. The control unit 4 terminates the display of the first message screen in response to a user operation. The operator can terminate the display of the first message screen at any time.
S39では、工作機械1のシステムを終了するか否かを、制御ユニット4が判断する。例えば、システムまたはオペレータからの指示に従い、工作機械1の稼働が停止されると、システムを終了すると判断され(S39にてYES)、処理フローF3は終了する。この場合、制御ユニット4がシステム終了処理を実行し、システムを終了する。他方、システムを終了しないと判断された場合には(S39にてNO)、処理は最初のステップ(S31)へ戻る。システムが稼働している間は、処理フローF3が繰り返し実行される。 In S39, the control unit 4 determines whether or not to shut down the system of the machine tool 1. For example, when the operation of the machine tool 1 is stopped in accordance with instructions from the system or the operator, it is determined that the system should be shut down (YES in S39), and process flow F3 ends. In this case, the control unit 4 executes system shutdown processing and shuts down the system. On the other hand, if it is determined that the system should not be shut down (NO in S39), the process returns to the first step (S31). Process flow F3 is repeatedly executed while the system is operating.
制御ユニット4は、所定のユーザ操作(以下、「振動監視操作」ともいう)に応じて、振動監視画面を表示する表示制御を実行する。具体的には、オペレータは、図4に示したホーム画面Sc1においてボタンP2を操作することによって、振動制御アプリを起動することができる。そして、振動制御アプリが起動すると、制御ユニット4が、以下に説明する処理フローF4を実行する。この実施の形態では、ボタンP2に対するユーザ操作が振動監視操作に相当する。処理フローF4の実行中も、図5に示した処理フローF1は、バックグラウンドで繰り返し実行されている。 The control unit 4 executes display control to display a vibration monitoring screen in response to a predetermined user operation (hereinafter also referred to as a "vibration monitoring operation"). Specifically, the operator can launch the vibration control app by operating button P2 on the home screen Sc1 shown in FIG. 4. When the vibration control app is launched, the control unit 4 executes processing flow F4, which will be described below. In this embodiment, the user operation on button P2 corresponds to the vibration monitoring operation. While processing flow F4 is being executed, processing flow F1 shown in FIG. 5 is also executed repeatedly in the background.
図10は、振動監視に係る処理を示すフローチャートである。処理フローF4では、制御ユニット4(表示制御部158)が、S41で、振動監視画面を操作盤54(タッチパネルディスプレイ)に表示させる。図11は、振動監視画面の一例を示す図である。 Figure 10 is a flowchart showing processing related to vibration monitoring. In processing flow F4, the control unit 4 (display control unit 158) displays a vibration monitoring screen on the operation panel 54 (touch panel display) in S41. Figure 11 is a diagram showing an example of the vibration monitoring screen.
振動監視画面Sc4は、操作部M1と、タブM2,M3とを含む。操作部M1は、振動制御アプリの終了を指示するユーザ操作を受け付ける。タブM2,M3は、画面切替えのためのユーザ操作を受け付ける。オペレータによってタブM2,M3のいずれかが選択される。図11に示す振動監視画面Sc4では、タブM2が選択されている。振動監視画面Sc4は、ステータス画面Sc41と、チューニング画面Sc42と、プログラム画面Sc43とをさらに含む。表示制御部158は、プログラム記憶部140に記憶されたプログラム情報に基づいて、プログラム画面Sc43の表示制御を実行する。プログラム画面Sc43は、実行中の加工プログラムを表示する。 The vibration monitoring screen Sc4 includes an operation unit M1 and tabs M2 and M3. The operation unit M1 accepts a user operation to terminate the vibration control app. The tabs M2 and M3 accept a user operation to switch screens. Either tab M2 or M3 is selected by the operator. On the vibration monitoring screen Sc4 shown in FIG. 11, tab M2 has been selected. The vibration monitoring screen Sc4 further includes a status screen Sc41, a tuning screen Sc42, and a program screen Sc43. The display control unit 158 controls the display of the program screen Sc43 based on the program information stored in the program storage unit 140. The program screen Sc43 displays the machining program currently being executed.
図12は、チューニング画面の一例を示す図である。図12に示すチューニング画面Sc42は、オーバライドバーM20と、データD21~D24と、判定結果D25と、マーカM21~M23と、操作部M24~M27とを含む。表示制御部158は、例えば、履歴データ記憶部146に記憶されたステータス情報(振動レベルを含む)と、チューニング管理部173が管理するチューニング情報(推奨加工条件および振動検知フラグを含む)とに基づいて、チューニング画面Sc42の表示制御を実行する。ステータス情報およびチューニング情報は、図8に示した処理フローF3によって逐次更新される。 Figure 12 is a diagram showing an example of a tuning screen. The tuning screen Sc42 shown in Figure 12 includes an override bar M20, data D21-D24, a judgment result D25, markers M21-M23, and operation units M24-M27. The display control unit 158 controls the display of the tuning screen Sc42 based on, for example, status information (including vibration levels) stored in the history data storage unit 146 and tuning information (including recommended processing conditions and vibration detection flags) managed by the tuning management unit 173. The status information and tuning information are updated sequentially by process flow F3 shown in Figure 8.
オーバライドバーM20は、画面の左右に延びるスケールオブジェクトであり、オーバライドの目盛りを提供する。オーバライドは、現在の主軸回転速度のプログラム指令値に対する主軸回転速度の制御値の変更の割合を表す。プログラム指令値は、加工プログラムにより指定される主軸回転速度である。プログラム指令値は、プログラム上で新たな値が指定されない限り変化しない。主軸回転速度の制御値は、加工装置2が受信する主軸回転速度の制御指令値であり、例えばPLC(Programmable Logic Controller)により指定される主軸回転速度であってもよい。正常な制御が行われていれば、回転センサ18aで検出される実際の主軸回転速度が、主軸回転速度の制御値と概ね一致する。 The override bar M20 is a scale object that extends to the left and right of the screen and provides an override scale. The override represents the percentage change in the spindle speed control value relative to the current program command value for the spindle speed. The program command value is the spindle speed specified by the machining program. The program command value does not change unless a new value is specified in the program. The spindle speed control value is the spindle speed control command value received by the machining device 2, and may be, for example, a spindle speed specified by a PLC (Programmable Logic Controller). If control is performed correctly, the actual spindle speed detected by the rotation sensor 18a will roughly match the spindle speed control value.
オーバライドバーM20においては、中央の位置がプログラム指令値の100%を示し、両端の位置が主軸回転速度の調整範囲を示す。図12に示す例では、右端の位置がプログラム指令値の150%(変更の割合は「+50%」)、左端の位置がプログラム指令値の50%(変更の割合は「-50%」)を示す。すなわち、主軸回転速度の調整範囲が、プログラム指令値に対して50~150%の範囲に設定されている。これにより、オペレータの想定を超えて主軸18の回転速度(制御状態)が急変することは抑制される。 In the override bar M20, the center position indicates 100% of the program command value, and the positions on both ends indicate the adjustment range for the spindle rotation speed. In the example shown in Figure 12, the right-hand position indicates 150% of the program command value (change rate of "+50%)," and the left-hand position indicates 50% of the program command value (change rate of "-50%)." In other words, the adjustment range for the spindle rotation speed is set to a range of 50 to 150% of the program command value. This prevents sudden changes in the rotation speed (control state) of the spindle 18 beyond the operator's expectations.
データD21およびマーカM21は、オーバライドバーM20に対して現在の主軸回転速度の制御指令値(例えば、2500min-1)を示している。加工条件(特に、主軸回転速度)が調整されていない状態では、図12に示されるように、マーカM21が100%の位置に表示される。すなわち、主軸回転速度の制御値はプログラム指令値と等しくなる。一方、後述する調整処理(図16)により加工条件(特に、主軸回転速度)が変更された場合には、変更された割合に応じてマーカM21の表示位置が変更される。 The data D21 and marker M21 indicate the current control command value of the spindle rotation speed (for example, 2500 min −1 ) relative to the override bar M20. When the machining conditions (particularly the spindle rotation speed) have not been adjusted, the marker M21 is displayed at the 100% position, as shown in FIG. 12. That is, the control value of the spindle rotation speed is equal to the program command value. On the other hand, when the machining conditions (particularly the spindle rotation speed) are changed by the adjustment process (FIG. 16) described later, the display position of the marker M21 is changed according to the rate of change.
図8のS35で算出された1つ以上の推奨値(推奨加工条件)のうち、調整範囲内のものだけがチューニング画面に表示される。調整範囲外の推奨値は、チューニング画面に表示されない。また、びびり振動が発生していないときには図8のS35の処理が実行されないため、推奨加工条件はチューニング画面に表示されない。図12に示すチューニング画面Sc42において、データD22およびマーカM22は、オーバライドバーM20に対して主軸回転速度の第1推奨値(例えば、2878min-1)を示す。データD23およびマーカM23は、オーバライドバーM20に対して主軸回転速度の第2推奨値(例えば、2466min-1)を示す。オペレータは、操作部M24またはM25を操作することにより、チューニング画面Sc42に表示された第1推奨値および第2推奨値の中から1つの推奨値を選択することができる。 Of the one or more recommended values (recommended machining conditions) calculated in S35 of FIG. 8, only those within the adjustment range are displayed on the tuning screen. Recommended values outside the adjustment range are not displayed on the tuning screen. Furthermore, when chatter vibration is not occurring, the process of S35 of FIG. 8 is not executed, and therefore recommended machining conditions are not displayed on the tuning screen. In the tuning screen Sc42 shown in FIG. 12, data D22 and a marker M22 indicate a first recommended value for the spindle rotation speed (e.g., 2878 min −1 ) for the override bar M20. Data D23 and a marker M23 indicate a second recommended value for the spindle rotation speed (e.g., 2466 min −1 ) for the override bar M20. The operator can select one recommended value from the first recommended value and the second recommended value displayed on the tuning screen Sc42 by operating the operation unit M24 or M25.
データD24は、主軸18の振動状態を示す。図12に示す例では、データD24が、現時点で検出されている振動レベル(68dB)およびピーク周波数(1152Hz)を示している。ピーク周波数は、振動レベルが最大となる振動周波数を意味する。 Data D24 indicates the vibration state of the main shaft 18. In the example shown in Figure 12, data D24 indicates the currently detected vibration level (68 dB) and peak frequency (1152 Hz). The peak frequency refers to the vibration frequency at which the vibration level is at its maximum.
判定結果D25は、振動検知の有無を示す。図12に示す例では、判定結果D25が、びびり振動が発生していること(例えば、「びびり発生中」との文字列)を示す。これは、振動検知フラグに「検知あり(1)」が設定されていることを意味する。振動検知フラグに「検知なし(0)」が設定されると、判定結果D25の表示内容は変わる。調整処理によってびびり振動が収束した場合には、その旨を示すメッセージ(例えば、「びびり振動回避」との文字列)が、判定結果D25として表示されてもよい。 The determination result D25 indicates whether or not vibration has been detected. In the example shown in FIG. 12, the determination result D25 indicates that chatter vibration is occurring (for example, the text "Chatter occurring"). This means that the vibration detection flag is set to "Detected (1)." If the vibration detection flag is set to "Not detected (0)," the display content of the determination result D25 changes. If the chatter vibration has been resolved by the adjustment process, a message indicating this (for example, the text "Chatter vibration avoided") may be displayed as the determination result D25.
操作部M26(例えば、「リセットボタン」)は、オーバライドのリセット処理を指示するユーザ操作(以下、「リセット操作」ともいう)を受け付ける。操作部M26がリセット操作を受けると、制御ユニット4がオーバライドを100%(変更なし)に戻す。ただし、リセット禁止条件が成立するときには、操作部M26は非アクティブ状態になる。リセット禁止条件は任意に設定できる。操作部M27(例えば、「調整ボタン」)は、びびり振動を抑制するための調整処理の開始を指示するユーザ操作(以下、「調整開始操作」ともいう)を受け付ける。操作部M27は、調整フラグに「許可(1)」が設定されている場合にアクティブ状態になり、調整フラグに「禁止(0)」が設定されている場合に非アクティブ状態になる。非アクティブ状態の操作部に対するユーザ操作は無効になる。非アクティブ状態の操作部はグレーアウト表示されてもよい。 Operation unit M26 (e.g., a "reset button") accepts a user operation to instruct an override reset process (hereinafter also referred to as a "reset operation"). When operation unit M26 receives a reset operation, the control unit 4 returns the override to 100% (no change). However, if a reset prohibition condition is met, operation unit M26 becomes inactive. The reset prohibition condition can be set arbitrarily. Operation unit M27 (e.g., an "adjustment button") accepts a user operation to instruct the start of adjustment processing to suppress chatter vibration (hereinafter also referred to as an "adjustment start operation"). Operation unit M27 becomes active when the adjustment flag is set to "permit (1)" and becomes inactive when the adjustment flag is set to "prohibit (0)." User operations on an inactive operation unit are invalid. An inactive operation unit may be displayed grayed out.
図13は、ステータス画面の第1の例を示す図である。図13に示すステータス画面Sc41は、マーカM10と、操作部M11~M13と、データD11,D12とを含む。表示制御部158は、例えば、履歴データ記憶部146に記憶されたステータス情報(振動レベルおよび主軸回転速度を含む)に基づいて、ステータス画面Sc41の表示制御を実行する。ステータス情報は、図8に示した処理フローF3によって逐次更新される。 Figure 13 is a diagram showing a first example of a status screen. The status screen Sc41 shown in Figure 13 includes a marker M10, operation units M11 to M13, and data D11 and D12. The display control unit 158 controls the display of the status screen Sc41 based on, for example, status information (including vibration level and spindle rotation speed) stored in the history data storage unit 146. The status information is updated sequentially by processing flow F3 shown in Figure 8.
データD11は、振動レベル(dB)の推移を示す。データD12は、主軸回転速度(min-1)の推移を示す。オペレータは、操作部M11を通じて、データ収集の有効(ON)/無効(OFF)を切り替えることができる。データ収集が有効であるときには、図8のS33でステータス情報(振動レベルおよび主軸回転速度を含む)が算出されるたびに、最新のデータによってステータス画面Sc41の表示内容が更新される。例えば、データD11およびD12が、振動レベルおよび主軸回転速度の変化をリアルタイムで表示する。他方、データ収集が無効であるときには、ステータス画面Sc41の表示内容が更新されなくなる。また、オペレータは、操作部M12,M13を操作することにより、データD11,D12が表示されるグラフの横軸のスケールを変更することができる。 Data D11 indicates the transition of the vibration level (dB). Data D12 indicates the transition of the spindle rotation speed (min −1 ). The operator can switch data collection between enabled (ON) and disabled (OFF) via the operation unit M11. When data collection is enabled, the display contents of the status screen Sc41 are updated with the latest data each time status information (including the vibration level and the spindle rotation speed) is calculated in S33 of FIG. 8 . For example, data D11 and D12 display changes in the vibration level and the spindle rotation speed in real time. On the other hand, when data collection is disabled, the display contents of the status screen Sc41 are not updated. In addition, the operator can change the scale of the horizontal axis of the graph on which data D11 and D12 are displayed by operating the operation units M12 and M13.
マーカM10は、ステータス画面に表示されるステータス情報(データD11,D12)に対して調整指示タイミングを示す。調整指示タイミングは、オペレータが調整処理を指示したタイミングである。この実施の形態では、アクティブ状態の操作部M27(図12)が調整開始操作を受けたタイミングが、調整指示タイミングに相当する。 The marker M10 indicates the timing of an adjustment instruction for the status information (data D11, D12) displayed on the status screen. The adjustment instruction timing is the timing at which the operator instructs the adjustment process. In this embodiment, the timing at which the active operation unit M27 (Figure 12) receives an adjustment start operation corresponds to the adjustment instruction timing.
データ収集が無効であるときには、例えば過去のデータが、ステータス画面に表示される。図14は、ステータス画面の第2の例を示す図である。データ収集が無効になった場合に、表示制御部158が、ステータス画面Sc41に加えて履歴データ画面Sc44を操作盤54(タッチパネルディスプレイ)に表示させてもよい。図14に示すステータス画面Sc41では、データD11およびD12が、過去の振動レベルおよび主軸回転速度を示す。履歴データ画面Sc44は、データD11およびD12に関する調整履歴情報を示す。調整履歴情報は、例えば、合計調整回数と、主軸回転速度の変更内容と、送り速度の変更内容と、プログラム名と、プログラム行(ブロック番号)とを含む。合計調整回数が複数回である場合には、何回目の調整かを示す調整番号ごとに調整履歴情報が表示される。オペレータは、操作部M40を用いて調整番号を選ぶことによって、選択された調整番号に対応する調整履歴情報を履歴データ画面Sc44に表示させることができる。表示制御部158は、オペレータによって指定された期間のステータス情報(履歴データ)を履歴データ記憶部146から読み出して表示装置542に表示させてもよい。 When data collection is disabled, for example, past data is displayed on the status screen. Figure 14 shows a second example of the status screen. When data collection is disabled, the display control unit 158 may display a history data screen Sc44 on the operation panel 54 (touch panel display) in addition to the status screen Sc41. In the status screen Sc41 shown in Figure 14, data D11 and D12 indicate past vibration levels and spindle rotation speeds. The history data screen Sc44 shows adjustment history information related to data D11 and D12. The adjustment history information includes, for example, the total number of adjustments, changes to the spindle rotation speed, changes to the feed rate, the program name, and the program line (block number). If the total number of adjustments is multiple, the adjustment history information is displayed for each adjustment number indicating the number of adjustments. The operator can select an adjustment number using the operation unit M40 to display the adjustment history information corresponding to the selected adjustment number on the history data screen Sc44. The display control unit 158 may read status information (history data) for a period specified by the operator from the history data storage unit 146 and display it on the display device 542.
図10のS42では、チューニング画面に表示された推奨加工条件の中から1つの推奨値がオペレータによって選択されたか否かを、制御ユニット4(条件受付部124)が判断する。チューニング画面において1つの推奨値が選択されない場合には(S42にてNO)、処理がS46に進む。他方、例えばチューニング画面Sc42(図12)において、操作部M24またはM25によって第1推奨値および第2推奨値のいずれか一方が選択された場合には、S42でYESと判断され、処理がS43に進む。 In S42 of FIG. 10, the control unit 4 (condition receiving unit 124) determines whether the operator has selected one recommended value from the recommended processing conditions displayed on the tuning screen. If one recommended value is not selected on the tuning screen (NO in S42), processing proceeds to S46. On the other hand, if, for example, either the first recommended value or the second recommended value is selected using operation unit M24 or M25 on tuning screen Sc42 (FIG. 12), a YES determination is made in S42, and processing proceeds to S43.
S43では、制御ユニット4がチューニング情報を更新する。具体的には、チューニング管理部173が、調整フラグに「許可(1)」を設定する。これにより、オペレータは、チューニング画面Sc42(図12)において操作部M27(調整ボタン)を操作することによって加工条件の調整(チューニング)を実行できるようになる。続けて、制御ユニット4は、S44で、オペレータによる調整開始操作(例えば、調整ボタンを押す操作)が検知されたか否かを判断する。調整開始操作が検知されない場合には(S44にてNO)、処理がS46に進む。 In S43, the control unit 4 updates the tuning information. Specifically, the tuning management unit 173 sets the adjustment flag to "Allowed (1)." This allows the operator to adjust (tune) the processing conditions by operating the operation unit M27 (adjustment button) on the tuning screen Sc42 (FIG. 12). Next, in S44, the control unit 4 determines whether an adjustment start operation (e.g., pressing the adjustment button) by the operator has been detected. If an adjustment start operation has not been detected (NO in S44), the process proceeds to S46.
S46では、振動制御アプリを終了するか否かを、制御ユニット4が判断する。システムおよびオペレータのいずれからも振動制御アプリの終了が要求されていない場合には、S46でNOと判断され、処理がS47に進む。S47では、振動制御アプリにおいて所定のユーザ操作(以下、「第2設定操作」ともいう)がなされたか否かを、制御ユニット4が判断する。第2設定操作は、例えば、振動監視画面Sc4(図11)においてタブM3を選択する操作である。オペレータから第2設定操作を受けない場合には(S47にてNO)、処理は最初のステップ(S41)に戻る。他方、振動制御アプリにおいて第2設定操作がなされると(S47にてYES)、制御ユニット4(表示制御部158)が、S51で、チューニング画面の代わりに第2設定画面を操作盤54(タッチパネルディスプレイ)に表示させる。図15は、第2設定画面の一例を示す図である。 In S46, the control unit 4 determines whether to terminate the vibration control app. If neither the system nor the operator has requested termination of the vibration control app, a NO determination is made in S46, and processing proceeds to S47. In S47, the control unit 4 determines whether a predetermined user operation (hereinafter also referred to as a "second setting operation") has been performed in the vibration control app. The second setting operation is, for example, selecting tab M3 on the vibration monitoring screen Sc4 (FIG. 11). If the second setting operation is not received from the operator (NO in S47), processing returns to the first step (S41). On the other hand, if the second setting operation is performed in the vibration control app (YES in S47), the control unit 4 (display control unit 158) displays a second setting screen on the operation panel 54 (touch panel display) instead of the tuning screen in S51. FIG. 15 is a diagram showing an example of the second setting screen.
図15に示す第2設定画面Sc5は、振動制御アプリに関するパラメータを設定するためのユーザ操作を受け付ける。具体的には、第2設定画面Sc5は、通知のオン/オフを切り替えるユーザ操作を受け付ける操作部P3を含む。オペレータは、操作部P3を通じて、通知設定を変更することができる。図10のS52では、オペレータによって通知設定が変更されたか否かを、制御ユニット4が判断する。 The second setting screen Sc5 shown in FIG. 15 accepts user operations for setting parameters related to the vibration control app. Specifically, the second setting screen Sc5 includes an operation unit P3 that accepts user operations for switching notifications on and off. The operator can change the notification settings via the operation unit P3. In S52 of FIG. 10, the control unit 4 determines whether the notification settings have been changed by the operator.
通知設定が変更された場合には(S52にてYES)、制御ユニット4(チューニング管理部173)が、S53で、操作部P3に対するユーザ操作に応じて報知フラグを更新する。具体的には、通知設定がオフからオンに変更された場合には、報知フラグに「有効(1)」が設定され、報知制御部156による通知(例えば、図8のS38の処理)が行われるようになる。他方、通知設定がオンからオフに変更された場合には、報知フラグに「無効(0)」が設定され、報知制御部156による通知が行われなくなる。 If the notification setting has been changed (YES in S52), the control unit 4 (tuning management unit 173) updates the notification flag in S53 in response to the user's operation on the operation unit P3. Specifically, if the notification setting has been changed from off to on, the notification flag is set to "enabled (1)" and notification will be performed by the notification control unit 156 (for example, processing in S38 in FIG. 8). On the other hand, if the notification setting has been changed from on to off, the notification flag is set to "disabled (0)" and notification will no longer be performed by the notification control unit 156.
S53の処理が実行されると、処理はS54に進む。他方、通知設定が変更されていない場合には(S52にてNO)、処理はS53をスキップしてS54に進む。S54では、振動制御アプリにおけるユーザ設定が終了したか否かを、制御ユニット4が判断する。ユーザ設定が終了していない場合には(S54にてNO)、処理がS51に戻る。これにより、第2設定画面の表示が継続される。他方、例えばオペレータによって設定終了操作がなされると、S54でYESと判断され、処理はS41に戻る。これにより、第2設定画面の表示が終了し、代わりにチューニング画面が再び表示される。設定終了操作は、例えば、振動監視画面Sc4(図11)においてタブM2を選択する操作である。 When the processing of S53 is executed, the processing proceeds to S54. On the other hand, if the notification settings have not been changed (NO in S52), the processing skips S53 and proceeds to S54. In S54, the control unit 4 determines whether the user settings in the vibration control app have been completed. If the user settings have not been completed (NO in S54), the processing returns to S51. As a result, the second setting screen continues to be displayed. On the other hand, for example, if the operator performs an operation to end the settings, a YES determination is made in S54, and the processing returns to S41. As a result, the display of the second setting screen ends, and the tuning screen is displayed again instead. The setting end operation is, for example, an operation to select tab M2 on the vibration monitoring screen Sc4 (Figure 11).
振動制御アプリにおいては振動監視画面が表示される(S41)。そして、チューニング画面Sc42(図12)においてアクティブ状態の操作部M27が調整開始操作を受けると、S44でYESと判断され、処理がS45に進む。S45では、制御ユニット4がチューニング処理(調整処理)を実行する。図16は、チューニング処理(調整処理)の詳細を示すフローチャートである。 The vibration control app displays a vibration monitoring screen (S41). Then, when the active operation unit M27 receives an adjustment start operation on the tuning screen Sc42 (FIG. 12), a YES determination is made in S44 and processing proceeds to S45. In S45, the control unit 4 executes tuning processing (adjustment processing). FIG. 16 is a flowchart showing the details of the tuning processing (adjustment processing).
図16に示す処理フローF6では、制御ユニット4が、S61で、工作機械1の加工条件をチューニング情報(推奨加工条件)に近づけるように変更する。具体的には、シミュレーション部170が、オペレータによって選択された推奨値(図10のS42参照)を数値制御部150へ出力する。そして、数値制御部150が、主軸回転速度の制御値をその推奨値(推奨回転速度)に変更して主軸18を制御する。 In process flow F6 shown in Figure 16, the control unit 4 changes the machining conditions of the machine tool 1 in S61 to bring them closer to the tuning information (recommended machining conditions). Specifically, the simulation unit 170 outputs the recommended value selected by the operator (see S42 in Figure 10) to the numerical control unit 150. The numerical control unit 150 then changes the control value of the spindle rotation speed to the recommended value (recommended rotation speed) and controls the spindle 18.
続くS62では、制御ユニット4(表示制御部158)が、最新のステータス情報およびチューニング情報に基づいて、ステータス画面およびチューニング画面を更新する。ステータス情報およびチューニング情報は、処理フローF6の実行中もバックグラウンドで繰り返し実行されている処理フローF1(図5)のS12(処理フローF3)において逐次更新される。 Next, in S62, the control unit 4 (display control unit 158) updates the status screen and tuning screen based on the latest status information and tuning information. The status information and tuning information are updated sequentially in S12 (processing flow F3) of processing flow F1 (Figure 5), which is repeatedly executed in the background while processing flow F6 is being executed.
続くS63では、調整終了条件が成立したか否かを、制御ユニット4が判断する。この実施の形態では、びびり振動が収束した場合(すなわち、図8のS34でNOと判断された場合)に調整終了条件が成立する。ただし、調整処理の開始前よりもびびり振動が大きくなった場合、あるいは、びびり振動の種類または周波数が変化した場合にも、調整終了条件が成立してもよい。調整終了条件は任意に設定できる。 Next, in S63, the control unit 4 determines whether the adjustment termination condition is met. In this embodiment, the adjustment termination condition is met when the chatter vibration has converged (i.e., when a NO judgment is made in S34 of FIG. 8). However, the adjustment termination condition may also be met when the chatter vibration has become larger than before the start of the adjustment process, or when the type or frequency of the chatter vibration has changed. The adjustment termination condition can be set arbitrarily.
調整終了条件が成立していない場合には(S63にてNO)、制御ユニット4が、S64で、加工条件の変更後に図8のS35で再計算された推奨値(例えば、推奨回転速度)が調整範囲内であるか否かを判断する。再計算された推奨値が調整範囲内である場合には(S64にてYES)、処理はS65に進む。これにより、加工条件の調整処理が続行される。S65では、制御ユニット4が、工作機械1の加工条件(例えば、主軸回転速度)を、再計算された推奨値に近づけるように変更する。その後、処理はS62に戻る。 If the adjustment termination condition is not met (NO in S63), the control unit 4 determines in S64 whether the recommended value (e.g., recommended rotation speed) recalculated in S35 of FIG. 8 after the machining conditions were changed is within the adjustment range. If the recalculated recommended value is within the adjustment range (YES in S64), processing proceeds to S65. This allows the machining condition adjustment processing to continue. In S65, the control unit 4 changes the machining conditions (e.g., spindle rotation speed) of the machine tool 1 so that they approach the recalculated recommended value. Processing then returns to S62.
加工条件の変更後に再計算された推奨値が調整範囲内であり(S64でYES)、かつ、調整終了条件が成立していない間は(S63でNO)、加工条件の調整処理が継続的に実行される。他方、調整終了条件が成立した場合(S63でYES)、あるいは再計算された推奨値が調整範囲外である場合には(S64にてNO)、処理がS66に進む。これにより、調整処理が終了する。S66では、制御ユニット4(チューニング管理部173)が、調整フラグに「禁止(0)」を設定する。これにより、チューニング画面Sc42(図12)において操作部M27(調整ボタン)が非アクティブ状態になる。S66の処理が実行されると、処理フローF6が終了し、処理は図10のS46に進む。 As long as the recalculated recommended value after changing the machining conditions is within the adjustment range (YES in S64) and the adjustment termination condition is not met (NO in S63), the machining condition adjustment process continues. On the other hand, if the adjustment termination condition is met (YES in S63) or if the recalculated recommended value is outside the adjustment range (NO in S64), processing proceeds to S66, which ends the adjustment process. In S66, the control unit 4 (tuning management unit 173) sets the adjustment flag to "prohibited (0)." This causes the operation unit M27 (adjustment button) on the tuning screen Sc42 (Figure 12) to become inactive. When the processing of S66 is executed, processing flow F6 ends, and processing proceeds to S46 in Figure 10.
図10のS46で、振動制御アプリを終了すると判断された場合には、処理フローF4は終了する。例えば、図11に示した振動監視画面Sc4において、オペレータによって操作部M1が操作されると、S46でYESと判断される。この場合、制御ユニット4は、振動監視画面Sc4の表示を終了するとともに、振動制御アプリを終了する。 If it is determined in S46 of FIG. 10 that the vibration control app should be terminated, processing flow F4 ends. For example, if the operator operates the operation unit M1 on the vibration monitoring screen Sc4 shown in FIG. 11, a YES determination is made in S46. In this case, the control unit 4 terminates the display of the vibration monitoring screen Sc4 and terminates the vibration control app.
この実施の形態に係る工作機械1では、主軸18に保持された工具Tが交換されたときに、交換後の工具Tの刃数が設定されていなければ、図8に示した振動監視処理(図5のS12)が実行されない。振動監視処理が実行されていない状況においては、びびり振動を抑制するための推奨加工条件の算出が実行されない。このため、加工中(切削中)におけるびびり振動の発生によってワーク加工面の品質が低下しやすくなる。 In the machine tool 1 according to this embodiment, when the tool T held by the spindle 18 is replaced, if the number of teeth of the replaced tool T has not been set, the vibration monitoring process shown in FIG. 8 (S12 in FIG. 5) is not executed. In a situation where the vibration monitoring process is not being executed, calculation of recommended machining conditions for suppressing chatter vibration is not performed. As a result, the occurrence of chatter vibration during machining (cutting) is likely to degrade the quality of the machined surface of the workpiece.
そこで、この実施の形態に係る制御ユニット4(コントローラ)は、以下に説明する処理フローF7を実行することにより、工具交換後に刃数が未設定のままになることを抑制する。処理フローF7によれば、工具交換時に、オペレータによる刃数の設定、またはシステムによる刃数の推定に基づく自動設定が、早期に行われやすくなる。 The control unit 4 (controller) in this embodiment therefore executes process flow F7, described below, to prevent the number of teeth from remaining unset after a tool change. Process flow F7 makes it easier for the operator to set the number of teeth, or for the system to automatically set the number of teeth based on its estimation, at an early stage when changing tools.
図17は、工具の刃数設定管理に係る処理を示すフローチャートである。図17に示す処理フローF7は、例えば工具交換時に開始される。この実施の形態では、制御ユニット4が、プログラム記憶部140(図3)に記憶された工具交換プログラムに従って、主軸18に保持された第1工具(交換前の工具T)を、第2工具(交換後の工具T)に交換するための工具交換処理を実行する。具体的には、工具交換処理の開始により、工具搬送装置(不図示)が、第2工具を工具マガジンから所定の待機位置に向けて搬送する。この間、リーダ19が第2工具から工具情報を読み取ってもよいし、カメラ55が第2工具を撮影してもよい。次に、自動工具交換装置(不図示)が、主軸18に保持された第1工具と、待機位置に位置決めされた第2工具とを交換する。これにより、工具交換処理が完了する。制御ユニット4は、工具交換処理の開始と同時に、または工具交換処理の実行中もしくは終了直後に、以下に説明する処理フローF7を開始する。 Figure 17 is a flowchart showing the process related to tool blade count setting management. Process flow F7 shown in Figure 17 is initiated, for example, during tool replacement. In this embodiment, the control unit 4 executes a tool replacement process to replace a first tool (tool T before replacement) held by the spindle 18 with a second tool (tool T after replacement) in accordance with a tool replacement program stored in the program storage unit 140 (Figure 3). Specifically, upon initiation of the tool replacement process, a tool transport device (not shown) transports the second tool from the tool magazine to a predetermined standby position. During this time, the reader 19 may read tool information from the second tool, or the camera 55 may photograph the second tool. Next, an automatic tool changer (not shown) replaces the first tool held by the spindle 18 with the second tool positioned at the standby position. This completes the tool replacement process. The control unit 4 initiates process flow F7, described below, simultaneously with the initiation of the tool replacement process, or during or immediately after the completion of the tool replacement process.
S71では、第2工具の刃数が設定済みであるか否かを、制御ユニット4が判断する。例えば、リーダ19によって取得された第2工具の情報(すなわち、第2工具の情報提示部が提示する情報)に基づいて第2工具の刃数が設定されている場合には、S71でYESと判断される。例えば、リーダ19が第2工具の情報提示部から取得した情報が第2工具の刃数を示す場合には、第2設定部162によって第2工具の刃数が設定される。また、リーダ19が第2工具の情報提示部から取得した情報が第2工具の識別情報を含み、工具情報管理部160が、第2工具の識別情報に基づいて、工具データ記憶部142(図3)から第2工具の刃数を取得した場合にも、第2設定部162によって第2工具の刃数が設定される。ただし、工具データ記憶部142が第2工具の刃数を保有しているとは限らない。S71でYESと判断された場合には、S72以降の処理が実行されることなく、処理フローF7は終了する。 In S71, the control unit 4 determines whether the number of teeth of the second tool has been set. For example, if the number of teeth of the second tool has been set based on the second tool information acquired by the reader 19 (i.e., information presented by the second tool information presentation unit), a YES determination is made in S71. For example, if the information acquired by the reader 19 from the second tool information presentation unit indicates the number of teeth of the second tool, the second setting unit 162 sets the number of teeth of the second tool. Also, if the information acquired by the reader 19 from the second tool information presentation unit includes identification information of the second tool and the tool information management unit 160 acquires the number of teeth of the second tool from the tool data storage unit 142 (Figure 3) based on the identification information of the second tool, the second setting unit 162 sets the number of teeth of the second tool. However, this does not necessarily mean that the tool data storage unit 142 stores the number of teeth of the second tool. If a YES determination is made in S71, processing flow F7 ends without executing S72 and subsequent steps.
他方、第2工具の刃数が設定されていない場合には(S71にてNO)、処理がS72に進む。S72では、第2工具が、シミュレーション部170に対応する工具(以下、「振動制御対応工具」ともいう)であるか否かを、制御ユニット4が判定する。振動制御対応工具の種類を示す情報は、予め工具データ記憶部142(図3)に格納されている。振動制御対応工具ではない工具に関して振動監視処理が実行された場合には、図8のS34で常にNOと判断され、シミュレーションが実行されなくなる。この実施の形態では、エンドミル(例えば、等ピッチのエンドミル)が、振動制御対応工具として登録されている。エンドミルは、振動に関するシミュレーションに適している。ただし、振動制御対応工具の種類は任意に設定できる。制御ユニット4は、リーダ19が第2工具の情報提示部から取得した情報(例えば、工具IDまたは型式番号)に基づいて、第2工具が振動制御対応工具であるか否かを判定してもよい。 On the other hand, if the number of teeth of the second tool has not been set (NO in S71), processing proceeds to S72. In S72, the control unit 4 determines whether the second tool is a tool corresponding to the simulation unit 170 (hereinafter also referred to as a "vibration control-compatible tool"). Information indicating the type of vibration control-compatible tool is stored in advance in the tool data storage unit 142 (Figure 3). If the vibration monitoring process is performed for a tool that is not vibration control-compatible, a NO determination is always made in S34 of Figure 8, and the simulation is not performed. In this embodiment, an end mill (e.g., a constant-pitch end mill) is registered as a vibration control-compatible tool. End mills are suitable for vibration simulations. However, the type of vibration control-compatible tool can be set arbitrarily. The control unit 4 may determine whether the second tool is a vibration control-compatible tool based on information (e.g., tool ID or model number) acquired by the reader 19 from the second tool information presentation unit.
第2工具が振動制御対応工具ではない場合には(S72にてNO)、S74以降の処理が実行されることなく、処理フローF7は終了する。他方、第2工具が振動制御対応工具である場合には(S72にてYES)、処理がS74に進む。 If the second tool is not a vibration control compatible tool (NO in S72), processing flow F7 ends without executing S74 and subsequent steps. On the other hand, if the second tool is a vibration control compatible tool (YES in S72), processing proceeds to S74.
S74では、刃数推定機能が有効か否かを、制御ユニット4が判断する。この実施の形態に係る工作機械1は、以下に示す第1刃数推定機能および第2刃数推定機能を有する。 In S74, the control unit 4 determines whether the number of teeth estimation function is enabled. The machine tool 1 in this embodiment has the first number of teeth estimation function and the second number of teeth estimation function described below.
第1刃数推定機能は、第2工具の外観に基づいて、第2工具の刃数を推定する。具体的には、推定部163が、カメラ55によって取得される第2工具の外観を示す画像情報に基づいて、第2工具の刃数を推定する。推定部163は、1つの画像に基づいて第2工具の刃数を推定してもよいし、複数の画像に基づいて第2工具の刃数を推定してもよい。 The first tooth count estimation function estimates the number of teeth of the second tool based on the appearance of the second tool. Specifically, the estimation unit 163 estimates the number of teeth of the second tool based on image information showing the appearance of the second tool acquired by the camera 55. The estimation unit 163 may estimate the number of teeth of the second tool based on a single image, or may estimate the number of teeth of the second tool based on multiple images.
第2刃数推定機能は、主軸18に保持された第2工具の挙動に基づいて、第2工具の刃数を推定する。具体的には、推定部163が、加速度センサ30によって取得される第2工具の振動データを用いて第2工具の切れ刃通過周波数を推定し、推定された切れ刃通過周波数と、主軸18の回転速度とに基づいて、第2工具の刃数を推定する。推定部163は、下記式(2)により第2工具の刃数Nを算出してもよい。 The second tooth number estimation function estimates the number of teeth of the second tool based on the behavior of the second tool held by the spindle 18. Specifically, the estimation unit 163 estimates the cutting edge passing frequency of the second tool using vibration data of the second tool acquired by the acceleration sensor 30, and estimates the number of teeth of the second tool based on the estimated cutting edge passing frequency and the rotational speed of the spindle 18. The estimation unit 163 may calculate the number of teeth N of the second tool using the following equation (2):
N=F×60/n ・・・(2)
式(2)において、「F」は切れ刃通過周波数(Hz)、「n」は主軸回転速度(min-1)である。算出された「N」の値が整数でない場合には、推定部163は、算出された「N」の値に最も近い整数を、第2工具の刃数と推定してもよい。
N=F×60/n...(2)
In formula (2), "F" is the cutting edge passing frequency (Hz), and "n" is the spindle rotation speed (min -1 ). If the calculated value of "N" is not an integer, the estimation unit 163 may estimate the integer closest to the calculated value of "N" as the number of teeth of the second tool.
第1および第2刃数推定機能の少なくとも一方が正常であれば、S74でYESと判断され、第1および第2刃数推定機能の両方に異常が生じている場合には、S74でNOと判断される。なお、工作機械が複数の刃数推定機能を有することは必須ではない。例えば、第1刃数推定機能と第2刃数推定機能とのいずれか一方が省かれてもよい。また、この実施の形態に係る制御ユニット4は、刃数推定機能が実装されていない工作機械に搭載されてもよい。こうした工作機械では、S74で常にNOと判断される。 If at least one of the first and second tooth count estimation functions is normal, a YES determination is made in S74. If an abnormality has occurred in both the first and second tooth count estimation functions, a NO determination is made in S74. Note that it is not essential for a machine tool to have multiple tooth count estimation functions. For example, either the first tooth count estimation function or the second tooth count estimation function may be omitted. Furthermore, the control unit 4 according to this embodiment may be installed in a machine tool that does not have a tooth count estimation function implemented. In such a machine tool, a NO determination is always made in S74.
刃数推定機能が有効である場合には(S74にてYES)、制御ユニット4が、S75で、有効な刃数推定機能によって第2工具の刃数を推定する。第1および第2刃数推定機能が両方とも有効である場合には、制御ユニット4(推定部163)は、より簡易な第1刃数推定機能によって第2工具の刃数を推定してもよい。第2刃数推定機能で第2工具の刃数を推定する場合には、推定部163は、第2工具が取り付けられた加工装置2が加工(切削)を開始するのを待って、加工中に刃数の推定を実行してもよい。 If the number of teeth estimation function is enabled (YES in S74), the control unit 4 estimates the number of teeth of the second tool using the enabled number of teeth estimation function in S75. If both the first and second number of teeth estimation functions are enabled, the control unit 4 (estimation unit 163) may estimate the number of teeth of the second tool using the simpler first number of teeth estimation function. When estimating the number of teeth of the second tool using the second number of teeth estimation function, the estimation unit 163 may wait until the processing device 2 to which the second tool is attached starts processing (cutting), and then perform number of teeth estimation during processing.
刃数の推定(S75)が完了すると、工具情報管理部160の推定部163が、S76で、推定された第2工具の刃数を設定する。そして、処理フローF7が終了する。なお、推定部163は、推定された第2工具の刃数を、第2工具の識別情報および種類と関連付けて工具データ記憶部142(図3)に格納してもよい。 Once the estimation of the number of teeth (S75) is completed, the estimation unit 163 of the tool information management unit 160 sets the estimated number of teeth of the second tool in S76. Then, processing flow F7 ends. The estimation unit 163 may store the estimated number of teeth of the second tool in the tool data storage unit 142 (Figure 3) in association with the identification information and type of the second tool.
他方、刃数推定機能が有効ではない場合には(S74にてNO)、制御ユニット4が、S77で、報知制御部156が有効になっているか否かを判断する。具体的には、報知フラグに「無効(0)」が設定されている場合には、S77でNOと判断されて、処理フローF7が終了する。また、報知フラグに「有効(1)」が設定されている場合には、S77でYESと判断されて、処理がS78に進む。 On the other hand, if the blade count estimation function is not enabled (NO in S74), the control unit 4 determines in S77 whether the notification control unit 156 is enabled. Specifically, if the notification flag is set to "disabled (0)," a NO determination is made in S77, and processing flow F7 ends. Also, if the notification flag is set to "enabled (1)," a YES determination is made in S77, and processing proceeds to S78.
S78では、制御ユニット4が、第2工具の刃数の入力にユーザを誘導する報知制御を実行する。具体的には、報知制御部156が、例えばユーザを第2工具の刃数の入力(設定)に誘導するメッセージを含む第2メッセージ画面を操作盤54(表示装置542)に表示させる。第2メッセージ画面は、ポップアップ表示されてもよい。図18は、第2メッセージ画面の一例を示す図である。図18に示すメッセージ画面Sc6は、使用中の工具の識別情報と、使用中の工具がシミュレーション機能に対応していることを示すメッセージと、オペレータを第2工具の刃数の入力に誘導するメッセージ(例えば、シミュレーション関連の設定によってシミュレーションが可能になる旨を示すメッセージ)と、通知(S78の処理)を無効にする方法を教示するメッセージとを含む。ただし、第2メッセージ画面が表示する内容は適宜変更可能である。 In S78, the control unit 4 executes notification control to guide the user to input the number of teeth of the second tool. Specifically, the notification control unit 156 causes the operation panel 54 (display device 542) to display a second message screen including a message guiding the user to input (set) the number of teeth of the second tool. The second message screen may be displayed as a pop-up. FIG. 18 is a diagram showing an example of the second message screen. The message screen Sc6 shown in FIG. 18 includes identification information for the tool in use, a message indicating that the tool in use is compatible with the simulation function, a message guiding the operator to input the number of teeth of the second tool (for example, a message indicating that simulation-related settings enable simulation), and a message instructing the operator how to disable the notification (processing of S78). However, the content displayed on the second message screen can be changed as appropriate.
上記S78の処理により、オペレータは、シミュレーション部170の存在を知ることができる。シミュレーション部170を使用したいオペレータは、第2メッセージ画面の誘導に従い、工具管理アプリ(例えば、図7に示した第1設定画面Sc2)において第2工具の刃数を入力すると考えられる。これにより、振動制御アプリ(シミュレーション部170)の活用が図られる。S78の処理が実行されると、第2メッセージ画面が表示されたまま、処理フローF7(図17)が終了する。制御ユニット4は、ユーザ操作に応じて第2メッセージ画面の表示を終了する。オペレータは、任意のタイミングで第2メッセージ画面の表示を終了することができる。この実施の形態では、S38の報知処理(図8)とS78の報知処理(図17)とに関して、共通の設定(図15参照)で2つの報知処理の有効/無効が一緒に切り替えられる。しかし、個別の設定で各報知処理の有効/無効が別々に切り替えられるようにしてもよい。 The processing of S78 above allows the operator to know the existence of the simulation unit 170. An operator who wants to use the simulation unit 170 is likely to follow the guidance of the second message screen and enter the number of teeth of the second tool in the tool management app (for example, the first setting screen Sc2 shown in FIG. 7). This allows for the vibration control app (simulation unit 170) to be utilized. When the processing of S78 is executed, the processing flow F7 (FIG. 17) ends with the second message screen still displayed. The control unit 4 ends the display of the second message screen in response to a user operation. The operator can end the display of the second message screen at any time. In this embodiment, the notification processing of S38 (FIG. 8) and the notification processing of S78 (FIG. 17) are enabled/disabled together using a common setting (see FIG. 15). However, each notification processing may be enabled/disabled separately using individual settings.
以上説明したように、この実施の形態に係る工作機械1は、工具を着脱可能に保持する工具保持部(主軸18)と、制御ユニット4とを備える。制御ユニット4は、主軸18に取り付けられる工具Tの刃数を推定する推定部163(図3)と、刃数を用いて、工具保持部に保持された工具Tの挙動(例えば、振動)に関するシミュレーションを実行するシミュレーション部170(図3)とを含む。工作機械1では、多様な工具が使用可能である。このため、工作機械1で使用可能な全ての工具の情報が予め工具データ記憶部142に格納されているわけではない。しかしながら、工作機械1は、推定部163を備えることで、工具Tの刃数を推定することができる。このため、刃数を用いた上記シミュレーションが実行されやすくなる。こうしたシミュレーションは、振動対策支援に寄与する。 As described above, the machine tool 1 according to this embodiment includes a tool holder (spindle 18) that detachably holds a tool, and a control unit 4. The control unit 4 includes an estimation unit 163 (Figure 3) that estimates the number of teeth of the tool T attached to the spindle 18, and a simulation unit 170 (Figure 3) that uses the number of teeth to perform a simulation of the behavior (e.g., vibration) of the tool T held in the tool holder. The machine tool 1 can use a variety of tools. Therefore, information on all tools that can be used by the machine tool 1 is not pre-stored in the tool data storage unit 142. However, by including the estimation unit 163, the machine tool 1 can estimate the number of teeth of the tool T. This makes it easier to perform the above-mentioned simulation using the number of teeth. Such simulations contribute to supporting vibration countermeasures.
また、シミュレーション部170は、工具保持部に保持された工具Tの刃数が設定された場合に、設定された刃数を用いてシミュレーションを実行することにより、工具保持部に保持された工具Tの推奨加工条件を算出する(図5のS11,S12および図8のS35参照)。工作機械1が、このように算出された推奨加工条件に従って加工を行うことで、例えばびびり振動のような加工上の不具合が生じにくくなる。 Furthermore, when the number of teeth of the tool T held in the tool holding unit is set, the simulation unit 170 calculates the recommended machining conditions for the tool T held in the tool holding unit by performing a simulation using the set number of teeth (see S11 and S12 in Figure 5 and S35 in Figure 8). When the machine tool 1 performs machining according to the recommended machining conditions calculated in this way, machining defects such as chatter vibration are less likely to occur.
また、推定部163は、工具保持部に保持された工具Tの交換時に、交換後の工具Tの外観および挙動の少なくとも一方に基づいて交換後の工具Tの刃数を推定する。こうした構成によれば、工具Tの刃数を適切に推定しやすくなる。 Furthermore, when replacing the tool T held in the tool holding unit, the estimation unit 163 estimates the number of teeth of the replaced tool T based on at least one of the appearance and behavior of the replaced tool T. This configuration makes it easier to appropriately estimate the number of teeth of the tool T.
上記実施の形態に係る推定部163は、所定の推定条件が成立すると、工具Tの刃数を推定する(図17のS75)。詳しくは、所定の推定条件は、交換後の工具の刃数が設定されていないこと(第1要件:図17のS71)と、交換後の工具がシミュレーション部170に対応する工具であること(第2要件:図17のS72)と、工具Tの刃数を推定する機能が有効であること(第3要件:図17のS74)とを含む。こうした構成によれば、適切なタイミングで刃数の推定を実行しやすくなる。 The estimation unit 163 according to the above embodiment estimates the number of teeth of the tool T when predetermined estimation conditions are met (S75 in FIG. 17). In detail, the predetermined estimation conditions include that the number of teeth of the replaced tool has not been set (first requirement: S71 in FIG. 17), that the replaced tool is a tool corresponding to the simulation unit 170 (second requirement: S72 in FIG. 17), and that the function for estimating the number of teeth of the tool T is enabled (third requirement: S74 in FIG. 17). This configuration makes it easier to estimate the number of teeth at the appropriate time.
上記実施の形態では、制御ユニット4が、工具Tの刃数の入力にユーザを誘導する報知制御を実行する報知制御部156をさらに含む(図3)。上述の第1~第3要件(S71,S72,S74)の全てを満たす場合には推定条件が成立し、推定部163によって刃数の推定(S75)が実行される。他方、推定条件が成立せず、所定の報知条件が成立する場合には、報知制御部156によって報知制御(S78)が実行される。詳しくは、所定の報知条件は、交換後の工具の刃数が設定されていないこと(図17のS71)と、交換後の工具がシミュレーション部170に対応する工具であること(図17のS72)と、工具保持部に保持された工具Tの刃数を推定する機能が工作機械1に実装されていないまたは有効ではないこと(図17のS74)と、報知制御部156が有効であること(図17のS77)とを含む。こうした構成によれば、刃数の推定が実行されないときに、必要に応じて刃数の設定をユーザに促すことができる。このため、刃数が未設定のままになることが抑制され、シミュレーションの活用が促進される。 In the above embodiment, the control unit 4 further includes a notification control unit 156 that executes notification control to guide the user to input the number of teeth of the tool T (Figure 3). If all of the above-mentioned first to third requirements (S71, S72, S74) are met, the estimation conditions are met, and the estimation unit 163 executes tooth count estimation (S75). On the other hand, if the estimation conditions are not met and predetermined notification conditions are met, the notification control unit 156 executes notification control (S78). In more detail, the predetermined notification conditions include the number of teeth of the replaced tool not being set (S71 in Figure 17), the replaced tool being a tool corresponding to the simulation unit 170 (S72 in Figure 17), the machine tool 1 not being equipped with or not enabled functionality for estimating the number of teeth of the tool T held in the tool holder (S74 in Figure 17), and the notification control unit 156 being enabled (S77 in Figure 17). With this configuration, when an estimation of the number of blades is not performed, the user can be prompted to set the number of blades as needed. This prevents the number of blades from being left unset, and promotes the use of simulations.
ただし、推定条件および報知条件の各々は適宜変更可能である。例えば、図17に示した処理フローF7に代えて、図19~図22に示す処理フローF7A~F7Dが採用されてもよい。 However, the estimation conditions and notification conditions can be changed as appropriate. For example, instead of processing flow F7 shown in Figure 17, processing flows F7A to F7D shown in Figures 19 to 22 may be used.
図19は、図17に示した処理フローの第1変形例を示すフローチャートである。第1変形例に係る処理フローF7Aでは、図17のS77が省かれている。 Figure 19 is a flowchart showing a first variant of the processing flow shown in Figure 17. In processing flow F7A according to the first variant, S77 in Figure 17 is omitted.
図20は、図17に示した処理フローの第2変形例を示すフローチャートである。第2変形例に係る処理フローF7Bでは、図17のS72が省かれている。 Figure 20 is a flowchart showing a second variant of the processing flow shown in Figure 17. In processing flow F7B according to the second variant, S72 in Figure 17 is omitted.
図21は、図17に示した処理フローの第3変形例を示すフローチャートである。第3変形例に係る処理フローF7Cでは、図17のS72,S77が省かれている。 Figure 21 is a flowchart showing a third modified example of the processing flow shown in Figure 17. In processing flow F7C according to the third modified example, steps S72 and S77 in Figure 17 are omitted.
図22は、図17に示した処理フローの第4変形例を示すフローチャートである。第4変形例に係る処理フローF7Dでは、図17のS72,S74,S77,S78が省かれている。制御ユニット4は、工具Tに設けられた情報提示部が提示する情報を用いて工具Tの刃数を設定する設定部(第2設定部162)を含む(図3)。第2設定部162によって交換後の工具Tの刃数が設定されれば(S71にてYES)、刃数の推定は実行されない。他方、第2設定部162によって交換後の工具Tの刃数が設定されていなければ(S71にてNO)、推定部163が交換後の工具Tの刃数を推定し(S75)、推定された刃数が設定される(S76)。こうした構成によれば、交換後の工具Tの刃数を設定しやすくなる。 Figure 22 is a flowchart showing a fourth modified example of the processing flow shown in Figure 17. In processing flow F7D according to the fourth modified example, steps S72, S74, S77, and S78 in Figure 17 are omitted. The control unit 4 includes a setting unit (second setting unit 162) that sets the number of teeth of the tool T using information presented by an information presentation unit provided on the tool T (Figure 3). If the number of teeth of the replaced tool T is set by the second setting unit 162 (YES in S71), estimation of the number of teeth is not performed. On the other hand, if the number of teeth of the replaced tool T is not set by the second setting unit 162 (NO in S71), the estimation unit 163 estimates the number of teeth of the replaced tool T (S75), and the estimated number of teeth is set (S76). This configuration makes it easier to set the number of teeth of the replaced tool T.
処理フローF7およびF7A~F7Dの実行タイミング(トリガ)は、工具交換時に限られず、適宜変更可能である。例えば、これらの処理フローは、工作機械のシステムが起動するたびに実行されてもよい。 The execution timing (trigger) of process flows F7 and F7A-F7D is not limited to tool change and can be changed as appropriate. For example, these process flows may be executed every time the machine tool system is started.
シミュレーション部170は、前述の振動シミュレーションに加えてまたは代えて、他のシミュレーションを実行してもよい。シミュレーションは、3次元(3D)のシミュレーションであってもよい。 The simulation unit 170 may perform other simulations in addition to or instead of the vibration simulation described above. The simulations may be three-dimensional (3D) simulations.
シミュレーション部170は、刃数を用いて、マシンプロテクションコントロール(機械保護制御)のためのシミュレーション(以下、「MPCシミュレーション」とも称する)を実行してもよい。シミュレーション部170は、例えば、MPCシミュレーションにより、動いている工具の位置を先読み(予測)し、予測される工具の位置が適切でなければ、工具の移動制御に関する設定(例えば、目標位置)を変更したり工具の動きを止めたりする。MPCシミュレーションによれば、工具が治具などにぶつかる可能性を低減できる。シミュレーション部170が刃数を用いてMPCシミュレーションを実行することで、刃先の挙動(軌跡)まで予測可能になり、予測精度が向上する。 The simulation unit 170 may use the number of teeth to perform a simulation for machine protection control (hereinafter also referred to as "MPC simulation"). For example, the simulation unit 170 uses the MPC simulation to look ahead (predict) the position of a moving tool, and if the predicted tool position is inappropriate, it changes the settings related to tool movement control (e.g., target position) or stops the tool movement. MPC simulation can reduce the possibility of the tool colliding with a jig or the like. By having the simulation unit 170 perform an MPC simulation using the number of teeth, it becomes possible to predict even the behavior (trajectory) of the cutting edge, improving prediction accuracy.
また、シミュレーション部170は、工具摩耗および/またはワーク面粗度のためのシミュレーション(以下、「加工シミュレーション」とも称する)を実行してもよい。工具とワークとの接触態様に刃数が影響し、工具とワークとの接触態様によって工具摩耗およびワーク面粗度が変わる。シミュレーション部170が刃数を用いて加工シミュレーションを実行することで、工具とワークとの接触態様を高い精度でシミュレーションすることが可能になり、工具摩耗およびワーク面粗度の推定精度が向上する。 The simulation unit 170 may also perform a simulation for tool wear and/or workpiece surface roughness (hereinafter also referred to as a "machining simulation"). The number of teeth affects the contact state between the tool and workpiece, and tool wear and workpiece surface roughness change depending on the contact state between the tool and workpiece. By having the simulation unit 170 perform a machining simulation using the number of teeth, it becomes possible to simulate the contact state between the tool and workpiece with high accuracy, improving the estimation accuracy of tool wear and workpiece surface roughness.
上記実施の形態では、工作機械1として横型のマシニングセンタを例示した。しかし、工作機械のタイプは任意であり、縦型のマシニングセンタ、ターニングセンサ、あるいはマシニングセンタとターニングセンタの双方の機能を備えた複合加工機であってもよい。 In the above embodiment, a horizontal machining center was used as an example of the machine tool 1. However, the type of machine tool is arbitrary, and it may be a vertical machining center, a turning sensor, or a multi-tasking machine equipped with the functions of both a machining center and a turning center.
図23は、図1に示した工作機械の変形例を示す図である。図23に示す工作機械1Aは、PFM(Process Force Monitor)機能を有する。詳しくは、工作機械1Aは、制御ユニット4Aと、サーボドライバ211R,211X,211Y,211Zと、サーボモータ212R,212X,212Y,212Zと、移動体213と、主軸頭231と、歪みセンサ234と、テーブル236と、工具Tとを備える。主軸頭231は、主軸232とハウジング233とを含む。ハウジング233は主軸232を収容する。主軸232は、工具Tを着脱可能に保持する。移動体213は主軸頭231に取り付けられている。
サーボドライバ211Rは、制御ユニット4Aから目標回転速度を逐次受信し、その目標回転速度に基づいてサーボモータ212Rを制御する。サーボモータ212Rは、Z方向の軸を中心として主軸232を回転駆動する。
Figure 23 is a diagram showing a modified example of the machine tool shown in Figure 1. The machine tool 1A shown in Figure 23 has a PFM (Process Force Monitor) function. More specifically, the machine tool 1A includes a control unit 4A, servo drivers 211R, 211X, 211Y, and 211Z, servo motors 212R, 212X, 212Y, and 212Z, a movable body 213, a spindle head 231, a strain sensor 234, a table 236, and a tool T. The spindle head 231 includes a spindle 232 and a housing 233. The housing 233 houses the spindle 232. The spindle 232 detachably holds the tool T. The movable body 213 is attached to the spindle head 231.
The servo driver 211R sequentially receives the target rotation speed from the control unit 4A, and controls the servo motor 212R based on the target rotation speed. The servo motor 212R drives the main shaft 232 to rotate around the axis in the Z direction.
主軸頭231は、移動体213と一緒に移動(変位)する。サーボドライバ211X,211Y,211Zの各々は、制御ユニット4Aから目標位置を逐次受信する。サーボドライバ211X、211Y、211Zはそれぞれ、サーボモータ212X、212Y、212Zの実位置のフィードバックを逐次的に受け、サーボモータ212X、212Y、212Zの実位置を目標位置に近づける。サーボモータ212X、212Y、212Zはそれぞれ、例えばボールネジを介して移動体213をX方向、Y方向、Z方向に送り駆動することにより、主軸232をX方向、Y方向、Z方向の任意の位置に調整する。 The spindle head 231 moves (displaces) together with the moving body 213. Each of the servo drivers 211X, 211Y, and 211Z sequentially receives a target position from the control unit 4A. The servo drivers 211X, 211Y, and 211Z sequentially receive feedback of the actual positions of the servo motors 212X, 212Y, and 212Z, respectively, and adjust the actual positions of the servo motors 212X, 212Y, and 212Z to approach the target positions. The servo motors 212X, 212Y, and 212Z each feed-drive the moving body 213 in the X, Y, and Z directions via, for example, a ball screw, thereby adjusting the spindle 232 to any position in the X, Y, or Z direction.
ワークWは、テーブル236に固定される。制御ユニット4Aは、加工プログラム(例えば、NCプログラム)に従ってサーボドライバ211R,211X,211Y,211Zを制御することにより工具Tを動かし、工具TでワークWを加工する。加工プログラムは、工具Tの加工パスを示してもよい。例えば、工作機械1AがワークWを四角形に切削する場合、工具Tは、同一の加工パス(四角形のパス)上を繰り返し移動する。工作機械1Aは、工具Tが加工パスを1周するごとに、主軸頭231をZ軸方向にわずかに移動させてもよい。 The workpiece W is fixed to the table 236. The control unit 4A controls the servo drivers 211R, 211X, 211Y, and 211Z in accordance with a machining program (e.g., an NC program) to move the tool T and machine the workpiece W with the tool T. The machining program may indicate the machining path of the tool T. For example, when the machine tool 1A cuts the workpiece W into a square, the tool T moves repeatedly along the same machining path (square path). The machine tool 1A may move the spindle head 231 slightly in the Z-axis direction each time the tool T completes one revolution of the machining path.
歪みセンサ234は、主軸232に保持された工具Tにかかる切削力を検出し、その検出結果を制御ユニット4Aへ出力する。制御ユニット4Aは、歪みセンサ234によって検出された切削力の波形に基づいて、工具Tの摩耗および/または欠損を検出する。具体的には、制御ユニット4Aは、同一の加工位置における第1の切削力の波形(基準波形)と第2の切削力の波形とを、正規化して位相を合わせてから比較する。そして、制御ユニット4Aは、その比較の結果に基づいて、切削力がどのように変化したかを検出し、切削力の波形の変化に基づいて、工具Tの摩耗および/または欠損を検出する。なお、図23には1つの歪みセンサ234のみを図示しているが、歪みセンサの数は任意であり、1つでもよいし、複数(例えば、4つ程度)でもよい。 The strain sensor 234 detects the cutting force acting on the tool T held by the spindle 232 and outputs the detection result to the control unit 4A. The control unit 4A detects wear and/or damage to the tool T based on the cutting force waveform detected by the strain sensor 234. Specifically, the control unit 4A normalizes and phase-aligns the first cutting force waveform (reference waveform) and the second cutting force waveform at the same machining position before comparing them. The control unit 4A then detects how the cutting force has changed based on the comparison results, and detects wear and/or damage to the tool T based on the change in the cutting force waveform. Note that while only one strain sensor 234 is shown in Figure 23, the number of strain sensors is arbitrary and may be one or multiple (e.g., about four).
図24は、工具Tの欠損と切削力との関係の一例を示すグラフである。図24に示す例では、工具Tが等ピッチのエンドミルであり、第2の刃が欠損している。波形D110(実線)は、欠損発生前の切削力を示す。波形D120(破線)は、欠損発生後の切削力を示す。区間P110の波形は、第1の刃の切削力の波形を示す。区間P120の波形は、第2の刃の切削力の波形を示す。第1の刃は欠損していないため、区間P110では、欠損発生の前後で切削力の波形に大きな変化はない。これに対し、区間P120では、欠損発生の前後で切削力の波形の振幅が大きく変化している。区間P120における波形D110およびD120を比較すると、刃が欠損することにより、工具Tにかかる切削力が大きく減少することが分かる。 Figure 24 is a graph showing an example of the relationship between tool T breakage and cutting force. In the example shown in Figure 24, tool T is an end mill with a constant pitch, and the second cutting edge is broken. Waveform D110 (solid line) shows the cutting force before the breakage occurred. Waveform D120 (dashed line) shows the cutting force after the breakage occurred. The waveform in section P110 shows the cutting force waveform of the first cutting edge. The waveform in section P120 shows the cutting force waveform of the second cutting edge. Because the first cutting edge is not broken, there is no significant change in the cutting force waveform before and after the breakage occurred in section P110. In contrast, there is a significant change in the amplitude of the cutting force waveform before and after the breakage occurred in section P120. Comparing waveforms D110 and D120 in section P120, it can be seen that the cutting force applied to tool T is significantly reduced due to the breakage of the cutting edge.
制御ユニット4Aは、図23に示すように、HMI処理部110と、データ処理部112Aと、データ記憶部114Aと、検出部116Aとを含む。データ処理部112Aは、数値制御部150A、報知制御部156、表示制御部158、工具情報管理部160、およびシミュレーション部170Aを含む。制御ユニット4Aの基本構成は、図3に示した制御ユニット4と同じである。ただし、検出部116Aは、歪みセンサ234からのセンサ出力に基づき、工具Tの切削力を検出する。シミュレーション部170Aは、設定された刃数を用いて加工シミュレーションを実行する。数値制御部150Aは、工作機械1Aに対応する加工制御を実行する。データ記憶部114Aは、工作機械1Aに対応するデータを記憶する。 As shown in FIG. 23, the control unit 4A includes an HMI processing unit 110, a data processing unit 112A, a data storage unit 114A, and a detection unit 116A. The data processing unit 112A includes a numerical control unit 150A, a notification control unit 156, a display control unit 158, a tool information management unit 160, and a simulation unit 170A. The basic configuration of the control unit 4A is the same as that of the control unit 4 shown in FIG. 3. However, the detection unit 116A detects the cutting force of the tool T based on the sensor output from the strain sensor 234. The simulation unit 170A performs a machining simulation using the set number of teeth. The numerical control unit 150A performs machining control corresponding to the machine tool 1A. The data storage unit 114A stores data corresponding to the machine tool 1A.
制御ユニット4Aは、基本アプリケーションの起動に応じて、図5に示した処理フローF1を実行する。ただし、図5のS12では、制御ユニット4Aが、処理フローF3(図8)の代わりに、以下に説明する処理フローF10を実行する。図25は、図5のS12の処理の変形例を示すフローチャートである。 In response to the launch of a basic application, the control unit 4A executes processing flow F1 shown in FIG. 5. However, at S12 in FIG. 5, the control unit 4A executes processing flow F10, described below, instead of processing flow F3 (FIG. 8). FIG. 25 is a flowchart showing a modified example of the processing at S12 in FIG. 5.
図25に示す処理フローF10では、制御ユニット4A(シミュレーション部170A)が、設定されたジョブとして加工シミュレーションを実行する。S110では、制御ユニット4Aが、第1の切削力の波形(基準波形)を測定する。制御ユニット4Aは、シミュレーションが完了するまでステップS120~S170の処理を繰り返し実行する(S115)。例えば、シミュレーションが、工具Tを同一加工パス上で10回移動させる命令を含む場合、制御ユニット4Aは、1回目の加工において、第1の切削力の波形を取得し、2回目以降の加工においてS120~S170の処理を9回繰り返し実行する。 In process flow F10 shown in FIG. 25, the control unit 4A (simulation section 170A) executes a machining simulation as a set job. In S110, the control unit 4A measures the first cutting force waveform (reference waveform). The control unit 4A repeatedly executes steps S120 to S170 until the simulation is complete (S115). For example, if the simulation includes a command to move the tool T ten times on the same machining path, the control unit 4A acquires the first cutting force waveform in the first machining run, and repeatedly executes steps S120 to S170 nine times in the second and subsequent machining runs.
S120では、制御ユニット4Aが、第2の切削力の波形を測定する。続けて、制御ユニット4Aは、S125で、各波形(第1および第2の切削力の波形)を正規化し、さらに、各波形の位相を合わせる。さらに続けて、制御ユニット4Aは、S130で、設定された工具Tの刃数に基づき、各波形における刃ごとの切削力を比較する。 In S120, the control unit 4A measures the waveform of the second cutting force. Next, in S125, the control unit 4A normalizes each waveform (the waveforms of the first and second cutting forces) and aligns the phases of each waveform. Next, in S130, the control unit 4A compares the cutting force for each blade in each waveform based on the set number of blades of the tool T.
また、制御ユニット4Aは、設定された工具Tの刃数に基づき、刃の数だけS140~S165の処理を繰り返し実行する(S135)。S140では、制御ユニット4Aが、工具Tの刃の切削力が所定の第1閾値以上増加しているか否かを判断する。より具体的には、制御ユニット4Aは、第2の切削力の波形中のある刃の切削力(振幅)と、第1の切削力の波形中のある刃の切削力(振幅)とを比較して、差分を得る。制御ユニット4Aは、当該差分(切削力の増加量)が第1閾値以上であるか否かを判断する。刃の切削力が第1閾値以上増加していると判断された場合には(S140にてYES)、処理がS145に進み、そうでない場合には(S140にてNO)、処理がS150に進む。S145では、工具Tの刃が摩耗していると制御ユニット4Aが判定する。 Based on the set number of blades of tool T, the control unit 4A also repeatedly executes the processes of S140 to S165 for the number of blades (S135). In S140, the control unit 4A determines whether the cutting force of the blade of tool T has increased by a predetermined first threshold or more. More specifically, the control unit 4A compares the cutting force (amplitude) of a certain blade in the second cutting force waveform with the cutting force (amplitude) of a certain blade in the first cutting force waveform to obtain the difference. The control unit 4A determines whether the difference (increase in cutting force) is equal to or greater than the first threshold. If it is determined that the cutting force of the blade has increased by the first threshold or more (YES in S140), the process proceeds to S145; otherwise (NO in S140), the process proceeds to S150. In S145, the control unit 4A determines that the blade of tool T is worn.
S150では、制御ユニット4Aが、工具Tの刃の切削力が所定の第2閾値以上低下しているか否かを判断する。より具体的には、制御ユニット4Aは、第2の切削力の波形中のある刃の切削力(振幅)と、第1の切削力の波形中のある刃の切削力(振幅)とを比較して、差分を得る。制御ユニット4Aは、当該差分(切削力の減少量)が第2閾値以上であるか否かを判断する。刃の切削力が第2閾値以上減少していると判断された場合(S150にてYES)、処理がS155に進み、そうでない場合には(S150にてNO)、処理がS160に進む。S155では、工具Tの刃が欠損していると制御ユニット4Aが判定する。S160では、工具Tの刃に異常はないと制御ユニット4Aが判定する。 In S150, the control unit 4A determines whether the cutting force of the blade of the tool T has decreased by a predetermined second threshold or more. More specifically, the control unit 4A compares the cutting force (amplitude) of a certain blade in the second cutting force waveform with the cutting force (amplitude) of a certain blade in the first cutting force waveform to obtain the difference. The control unit 4A determines whether the difference (amount of reduction in cutting force) is equal to or greater than the second threshold. If it is determined that the cutting force of the blade has decreased by the second threshold or more (YES in S150), processing proceeds to S155; otherwise (NO in S150), processing proceeds to S160. In S155, the control unit 4A determines that the blade of the tool T is chipped. In S160, the control unit 4A determines that there is no abnormality in the blade of the tool T.
S165では、制御ユニット4Aが、工具Tの全ての刃の処理を完了したか否かを判断する。工具Tの全ての刃の処理を完了したと判断された場合には(S165にてYES)、処理がS170に進み、そうでない場合には(S165にてNO)、処理がS115に戻る。S170では、シミュレーション(ジョブ)が完了したか否かを、制御ユニット4Aが判断する。シミュレーションが完了したと判断された場合には(S170にてYES)、処理フローF10は終了し、そうでない場合には(S170にてNO)、処理がS135に戻る。 In S165, the control unit 4A determines whether processing of all blades of tool T has been completed. If it is determined that processing of all blades of tool T has been completed (YES in S165), processing proceeds to S170; if not (NO in S165), processing returns to S115. In S170, the control unit 4A determines whether the simulation (job) has been completed. If it is determined that the simulation has been completed (YES in S170), processing flow F10 ends; if not (NO in S170), processing returns to S135.
この変形例に係る工作機械1Aにおいても、工具Tが交換されたときに、交換後の工具Tの刃数が設定されていなければ、上述の処理フローF10(シミュレーション)は実行されない(図5参照)。ただし、制御ユニット4Aも、制御ユニット4(図1)と同様、ユーザ操作に応じて処理フローF2(図6)を実行し、工具交換時には処理フローF7(図17)を実行する。これにより、工具交換後に刃数が未設定のままになることが抑制される。なお、図6のS12または図17のS78で表示される画面(図7または図18)の内容は、工作機械1Aに合わせて適宜変更される。 In the machine tool 1A according to this modified example, when a tool T is replaced, if the number of teeth of the replaced tool T has not been set, the above-described process flow F10 (simulation) is not executed (see Figure 5). However, like the control unit 4 (Figure 1), the control unit 4A also executes process flow F2 (Figure 6) in response to user operation, and executes process flow F7 (Figure 17) when a tool is replaced. This prevents the number of teeth from remaining unset after a tool is replaced. Note that the content of the screen (Figure 7 or Figure 18) displayed in S12 in Figure 6 or S78 in Figure 17 is changed as appropriate to suit the machine tool 1A.
上記実施の形態では、ユーザ操作(調整開始操作)に応じて調整処理(図16)が実行される。しかしこれに限られず、加工条件の調整処理(チューニング処理)は、びびり振動が検知されたときに自動的に実行されてもよい。例えば、シミュレーション部170が、びびり振動を検知したときに、刃数を用いて推奨加工条件を算出し、算出された推奨加工条件に基づいて加工条件の調整処理(図16)を実行してもよい。 In the above embodiment, the adjustment process (Figure 16) is executed in response to a user operation (adjustment start operation). However, this is not limited to this, and the adjustment process (tuning process) of the machining conditions may be executed automatically when chatter vibration is detected. For example, when the simulation unit 170 detects chatter vibration, it may calculate recommended machining conditions using the number of teeth, and execute the adjustment process (Figure 16) of the machining conditions based on the calculated recommended machining conditions.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed herein should be considered in all respects to be illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is indicated by the claims, not the above description, and is intended to include all modifications that are equivalent in meaning to and within the scope of the claims.
1,1A 工作機械、2 加工装置、4,4A 制御ユニット、18,232 主軸、18a 回転センサ、18b 工具検知センサ、19 リーダ、30 加速度センサ、40 信号処理装置、50 制御装置、52 振動処理装置、54 操作盤、55 カメラ、110 HMI処理部、112,112A データ処理部、114,114A データ記憶部、116,116A 検出部、150,150A 数値制御部、156 報知制御部、158 表示制御部、160 工具情報管理部、161 第1設定部、162 第2設定部、163 推定部、170,170A シミュレーション部、171 検知部、172 推奨条件計算部、173 チューニング管理部、234 歪みセンサ、T 工具、W ワーク。 1, 1A Machine tool, 2 Machining device, 4, 4A Control unit, 18, 232 Spindle, 18a Rotation sensor, 18b Tool detection sensor, 19 Reader, 30 Acceleration sensor, 40 Signal processing device, 50 Control device, 52 Vibration processing device, 54 Operation panel, 55 Camera, 110 HMI processing unit, 112, 112A Data processing unit, 114, 114A Data storage unit, 116, 116A Detection unit, 150, 150A Numerical control unit, 156 Notification control unit, 158 Display control unit, 160 Tool information management unit, 161 First setting unit, 162 Second setting unit, 163 Estimation unit, 170, 170A Simulation unit, 171 Detection unit, 172 Recommended condition calculation unit, 173 Tuning management unit, 234 Strain sensor, T Tool, W Workpiece.
Claims (5)
前記工具保持部に取り付けられる工具の刃数を推定する推定部と、
刃数を用いて、前記工具保持部に保持された工具の挙動に関するシミュレーションを実行するシミュレーション部と、
を備える、工作機械。 a tool holding portion that detachably holds a tool;
an estimation unit that estimates the number of teeth of a tool attached to the tool holding unit;
a simulation unit that uses the number of teeth to perform a simulation regarding the behavior of the tool held by the tool holder;
A machine tool comprising:
前記推定部は、前記工具保持部に保持された工具の交換時に、交換後の工具の刃数が設定されていなければ、前記交換後の工具の刃数を推定するように構成される、請求項1に記載の工作機械。 the machine tool further includes a setting unit that sets the number of teeth of the tool using information presented by an information presenting unit provided on the tool;
2. The machine tool according to claim 1, wherein, when the tool held in the tool holding unit is replaced, if the number of teeth of the replaced tool has not been set, the estimating unit is configured to estimate the number of teeth of the replaced tool.
前記所定の推定条件は、
交換後の工具の刃数が設定されていないことと、
交換後の工具が前記シミュレーション部に対応する工具であることと、
の少なくとも1つを含み、
前記工作機械は、前記所定の推定条件が成立せず、かつ、所定の報知条件が成立するときに、工具の刃数の入力にユーザを誘導する報知制御を実行する報知制御部をさらに備える、請求項1に記載の工作機械。 the estimation unit is configured to estimate the number of teeth of a tool when a predetermined estimation condition is met,
The predetermined estimation condition is:
The number of teeth of the tool after replacement is not set,
The replaced tool is a tool corresponding to the simulation unit; and
and
2. The machine tool according to claim 1, further comprising a notification control unit that executes notification control to guide a user to input the number of tool teeth when the predetermined estimation condition is not met and a predetermined notification condition is met.
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016218550A (en) * | 2015-05-15 | 2016-12-22 | ファナック株式会社 | Numerical control device for confirming fitting state of tool used in machining |
| JP2018180586A (en) * | 2017-04-03 | 2018-11-15 | ファナック株式会社 | Simulation apparatus, program generation apparatus, control apparatus, and computer display method |
| JP2019081225A (en) * | 2017-10-31 | 2019-05-30 | ファナック株式会社 | Diagnostic device and diagnostic method |
| JP2020019072A (en) * | 2018-07-30 | 2020-02-06 | Dmg森精機株式会社 | Tool edge number estimation device, machine tool provided with the same, and tool edge number estimation method |
| JP2021068401A (en) * | 2019-10-22 | 2021-04-30 | エヌティーエンジニアリング株式会社 | Work machine processing state monitoring method and system |
| JP2022125693A (en) * | 2021-02-17 | 2022-08-29 | Dmg森精機株式会社 | Machine tools, display methods, and display programs |
| JP2023004510A (en) * | 2021-06-28 | 2023-01-17 | Dmg森精機株式会社 | Machine tool and display control device |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6538430B2 (en) * | 2015-05-29 | 2019-07-03 | オークマ株式会社 | Vibration information display device for machine tools |
| JP6864297B2 (en) * | 2019-08-07 | 2021-04-28 | Dmg森精機株式会社 | Machining state information estimation device and machining state diagnostic device |
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-
2024
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-
2025
- 2025-06-16 WO PCT/JP2025/021633 patent/WO2025263470A1/en active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016218550A (en) * | 2015-05-15 | 2016-12-22 | ファナック株式会社 | Numerical control device for confirming fitting state of tool used in machining |
| JP2018180586A (en) * | 2017-04-03 | 2018-11-15 | ファナック株式会社 | Simulation apparatus, program generation apparatus, control apparatus, and computer display method |
| JP2019081225A (en) * | 2017-10-31 | 2019-05-30 | ファナック株式会社 | Diagnostic device and diagnostic method |
| JP2020019072A (en) * | 2018-07-30 | 2020-02-06 | Dmg森精機株式会社 | Tool edge number estimation device, machine tool provided with the same, and tool edge number estimation method |
| JP2021068401A (en) * | 2019-10-22 | 2021-04-30 | エヌティーエンジニアリング株式会社 | Work machine processing state monitoring method and system |
| JP2022125693A (en) * | 2021-02-17 | 2022-08-29 | Dmg森精機株式会社 | Machine tools, display methods, and display programs |
| JP2023004510A (en) * | 2021-06-28 | 2023-01-17 | Dmg森精機株式会社 | Machine tool and display control device |
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