[发明专利]稳定极限曲线制作方法及切削工具的固有振动数导出装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种将利用机床对被加工物(工件)进行加工时所使用的切削工具的固有振动数导出的方法、及制作关于该切削工具的再生振动的稳定极限曲线的方法、以及将该切削工具的固有振动数导出的装置。

背景技术

目前，在使用机床对工件进行加工时，因颤振而导致加工精度(尤其是表面精度)变差。这种颤振大致分为强制颤振及自激颤振，一般认为强制颤振是由于过大的外力发挥作用，或外力的频率与振动系统的共振频率同步而产生。另一方面，自激颤振有再生型颤振(再生颤振)及模耦合(mode coupling)型颤振，一般认为再生颤振是由于持续进行切削阻力的周期性变动与切取厚度的周期性变动的相互作用互相加强的切削(所谓的再生效应)而引起，并且认为模耦合型颤振是在两个方向的振动模式具有接近的共振频率的情况下，这些振动模式发生耦合而产生的颤振。

以往，作为抑制所述颤振之中再生颤振的方法，提出了如下方法，即，求出稳定极限曲线(表示相对于主轴旋转速度的稳定极限的切入深度的线图)，并以主轴旋转速度位于稳定区域的方式调整该主轴旋转速度(参照下述专利文献1)。

而且，为了制作这种稳定极限曲线，需要有工具的固有振动数、加工系统的阻尼比、等效质量、切削刚性及比切削刚性等数据。所述阻尼比及等效质量能够由工具的固有振动数而算出，因此，只要获得工具的固有振动数，那么就能够一并算出阻尼比及等效质量，作为将该工具的固有振动数导出的方法，以往通常已知的是如下方法，即，使用冲击锤(impact hammer)击打工具的前端部，由此时所获得的与工具的自由振动相关的数据及与冲击锤的击打力相关的数据而导出所述固有振动数(参照下述专利文献2)。

另外，所述切削刚性及比切削刚性例如能够由使用该工具实际进行加工时在主轴马达中流动的电流值而算出。

[背景技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2012-213830号公报

[专利文献2]日本专利特开2014-14882号公报

发明内容

[发明要解决的问题]

然而，在以往的使用冲击锤导出切削工具的固有振动数的方法中，因为是由人使用冲击锤进行击打，所以容易产生人为的偏差，因此，存在难以获得准确的切削工具的固有振动数的问题，另外，存在为了获得适当的数据而对击打本身要求技能的问题。

进而，关于安装于冲击锤的击打部的锤片(hammer tip)，必须计算欲测定的振动频率的周期(频率的倒数)，以锤的接触时间处于该周期的0.3倍～1倍左右的范围的方式，通过试误选定锤片，从而也存在该选定工作极为繁琐的问题。

另外，根据本发明人等的见解，认为切削工具的固有振动数的值在实际进行工件加工的加工时与并未进行工件加工时的空闲时存在微妙的不同。因此，只要能够从实际的加工状态导出该切削工具的固有振动数，那么就能够导出考虑到工件影响的更准确的固有振动数。

本发明是鉴于以上的实际情况而完成的，目的在于提供一种不产生人为的偏差，另外，不需要繁琐的作业或特殊的技能而能够将切削工具的更准确的固有振动数导出的方法及其装置，以及制作稳定极限曲线的方法。

[解决问题的手段]

用来解决上述问题的本发明涉及一种将切削工具的固有振动数导出的方法，是将利用机床对被加工物进行加工时所使用的切削工具的固有振动数导出的方法，包括以下步骤：

实际加工步骤：使用所述切削工具，一边阶段性地改变所述机床的主轴的旋转速度，一边在各旋转速度下对所述被加工物加工预先规定的距离或时间；

检测步骤：检测所述实际加工步骤中所述切削工具所产生的位置位移，并且检测作用于所述切削工具的切削动力；

分析步骤：分别对所述检测步骤中在各所述主轴旋转速度下所获得的位移数据及切削动力数据进行频率分析，从而获得位移及切削动力的频谱；以及

导出步骤：基于所述分析步骤中在各所述主轴旋转速度下所获得的位移频谱及切削动力频谱，针对各所述旋转速度算出所述位移频谱除以所述切削动力频谱而得的频谱即适应性频谱(compliance spectrum)后，算出重叠所获得的各适应性频谱而成的综合适应性频谱，从所获得的综合适应性频谱导出表示最大适应性值的频率作为所述切削工具的固有振动数。

而且，该固有振动数导出方法能够利用切削工具的固有振动数导出装置而适当地实施，该切削工具的固有振动数导出装置是将利用机床对被加工物进行加工时所使用的切削工具的固有振动数导出的装置，该装置包括：