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εｅを用いて、 ＲＳ＝（εＣ１－εＣ０）（εＳｊ－εｅ）＞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ステップと、 前記同安定ローブ判別式ＲＳを満たす場合に、前記閾値εｅ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εｅを用いて、 ＲＳ＝（εＣ１－εＣ０）（εＳｊ－εｅ）＞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ＲＳを満たす場合に、前記閾値εｅ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。
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