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びびり振動抑制方法およびびびり振動抑制システム

国内特許コード P210017384
整理番号 DP1889
掲載日 2021年1月20日
出願番号 特願2018-184240
公開番号 特開2020-049626
出願日 平成30年9月28日(2018.9.28)
公開日 令和2年4月2日(2020.4.2)
発明者
  • 廣垣 俊樹
  • 青山 栄一
  • 尾崎 信利
出願人
  • 学校法人同志社
発明の名称 びびり振動抑制方法およびびびり振動抑制システム
発明の概要 【課題】加工面に残るびびり模様の縞の間隔を容易に読み取ることが可能なびびり振動抑制方法を提供する。
【解決手段】工具を回転させてワークの切削加工を行う工作機械において、切削加工時に生じるびびり振動を抑制するためのびびり振動抑制方法であって、ワークの加工面を撮影してびびり模様の画像データを生成するステップと(S102)、画像データに対して2次元離散フーリエ変換を行うステップと(S103)、2次元離散フーリエ変換で得られたパワースペクトルのピークを選択し(S104)、選択したピークの周波数からびびり模様の縞の縦間隔を算出するステップと(S105,S106)、縦間隔からびびり振動数およびびびり振動の位相差を算出するステップと(S113,S114)、からなる2次元離散フーリエ変換解析方法を含むことを特徴とする。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要 びびり振動抑制方法は、例えば、本願発明者によって提案された特許文献1に記載のものが知られている。特許文献1に記載のびびり振動抑制方法は、加工面に残るびびり模様
の縞の縦横間隔の情報に基づいて、びびり振動を抑制する方法であり、一定の成果を得ている。
産業上の利用分野 本発明は、びびり振動抑制方法およびびびり振動抑制システムに関する。
特許請求の範囲 【請求項1】
工具を回転させてワークの切削加工を行う工作機械において、切削加工時に生じるびびり振動を抑制するためのびびり振動抑制方法であって、
前記ワークの加工面を撮影してびびり模様の画像データを生成するステップと、
前記画像データに対して2次元離散フーリエ変換を行うステップと、
前記2次元離散フーリエ変換で得られたパワースペクトルのピークを選択し、選択した前記ピークの周波数から前記びびり模様の縞の縦間隔を算出するステップと、
前記縦間隔からびびり振動数およびびびり振動の位相差を算出するステップと、
からなる2次元離散フーリエ変換解析方法を含む
ことを特徴とするびびり振動抑制方法。

【請求項2】
前記2次元離散フーリエ変換解析方法は、
前記ワークに対する前記工具の送り速度が一定の場合に、前記びびり模様の縞の横間隔から算出した位相差と前記縦間隔から算出した位相差とを比較するステップを含む
ことを特徴とする請求項1に記載のびびり振動抑制方法。

【請求項3】
前記工具を回転数SC0で回転させ、前記2次元離散フーリエ変換解析方法により、びびり振動数fC0および位相差εC0を算出するステップと、
前記びびり振動数fC0に基づいて、前記回転数SC0から安定ポケット内の回転数SS0までの距離ΔSを算出するステップと、
前記回転数SC0と前記距離ΔSとに基づいて、回転数SC1を設定するステップと、
前記工具を前記回転数SC1で回転させ、前記2次元離散フーリエ変換解析方法により位相差εC1を算出するステップと、
前記位相差εC1が、0≦εC1<2πを満たす場合に、前記位相差εC0および前記位相差εC1に基づいて前記回転数SS0を算出するステップと、
からなる安定切削条件推定方法を含む
ことを特徴とする請求項1または2に記載のびびり振動抑制方法。

【請求項4】
前記安定切削条件推定方法により算出した前記回転数SS0で、前記工具を回転させて、前記2次元離散フーリエ変換解析方法により位相差εS0を算出するステップと、
前記回転数SS0に対してj回目(ただし、j≧1)の補正を行った補正回転数SSjで、前記工具を回転させて、前記2次元離散フーリエ変換解析方法により位相差εSjを算出するステップと、
初期値がεC0である閾値εを用いて、
=(εC1-εC0)(εSj-ε)>0かつ0≦εSj<2π
で表される同安定ローブ判別式Rを満たすか否かを判定するステップと、
前記同安定ローブ判別式Rを満たす場合に、前記閾値εをεSjに更新するとともに、前記補正回転数SSjをSSj+ΔS/2j+1(ただし、ΔS=SS0-SC0)に補正するステップと、
前記同安定ローブ判別式Rを満たさない場合に、前記補正回転数SSjをSSj-ΔS/2j+1(ただし、ΔS=SS0-SC0)に補正するステップと、
からなる安定切削条件補正方法を含む
ことを特徴とする請求項3に記載のびびり振動抑制方法。

【請求項5】
工具を回転させてワークの切削加工を行う工作機械において、切削加工時に生じるびびり振動を抑制するためのびびり振動抑制システムであって、
前記ワークの加工面を撮影してびびり模様の画像データを生成する撮影装置と、
前記工具の回転数を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記画像データに対して2次元離散フーリエ変換を行う処理と、
前記2次元離散フーリエ変換で得られたパワースペクトルのピークを選択し、選択した前記ピークの周波数から前記びびり模様の縞の縦間隔を算出する処理と、
前記縦間隔からびびり振動数およびびびり振動の位相差を算出する処理と、
からなる2次元離散フーリエ変換解析処理を実行する
ことを特徴とするびびり振動抑制システム。

【請求項6】
前記制御装置は、
前記2次元離散フーリエ変換解析処理として、
前記ワークに対する前記工具の送り速度が一定の場合に、前記びびり模様の縞の横間隔から算出した位相差と前記縦間隔から算出した位相差とを比較する処理を実行する
ことを特徴とする請求項5に記載のびびり振動抑制システム。

【請求項7】
前記制御装置は、
前記工具を回転数SC0で回転させ、前記2次元離散フーリエ変換解析処理により、びびり振動数fC0および位相差εC0を算出する処理と、
前記びびり振動数fC0に基づいて、前記回転数SC0から安定ポケット内の回転数SS0までの距離ΔSを算出する処理と、
前記回転数SC0と前記距離ΔSとに基づいて、回転数SC1を設定する処理と、
前記工具を前記回転数SC1で回転させ、前記2次元離散フーリエ変換解析処理により位相差εC1を算出する処理と、
前記位相差εC1が、0≦εC1<2πを満たす場合に、前記位相差εC0および前記位相差εC1に基づいて前記回転数SS0を算出する処理と、
からなる安定切削条件推定処理を実行する
ことを特徴とする請求項5または6に記載のびびり振動抑制システム。

【請求項8】
前記制御装置は、
前記安定切削条件推定処理により算出した前記回転数SS0で、前記工具を回転させて、前記2次元離散フーリエ変換解析処理により位相差εS0を算出する処理と、
前記回転数SS0に対してj回目(ただし、j≧1)の補正を行った補正回転数SSjで、前記工具を回転させて、前記2次元離散フーリエ変換解析処理により位相差εSjを算出する処理と、
初期値がεC0である閾値εを用いて、
=(εC1-εC0)(εSj-ε)>0かつ0≦εSj<2π
で表される同安定ローブ判別式RSを満たすか否かを判定する処理と、
前記同安定ローブ判別式Rを満たす場合に、前記閾値εをεSjに更新するとともに、前記補正回転数SSjをSSj+ΔS/2j+1(ただし、ΔS=SS0-SC0)に補正する処理と、
前記同安定ローブ判別式RSを満たさない場合に、前記補正回転数SSjをSSj-ΔS/2j+1(ただし、ΔS=SS0-SC0)に補正する処理と、
からなる安定切削条件補正処理を実行する
ことを特徴とする請求項7に記載のびびり振動抑制システム。
画像

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thum_JPA 502049626_i_000002.jpg
出願権利状態 公開
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