[发明专利]振动辨别方法以及振动辨别装置

说明书

技术领域

本发明涉及振动辨别方法以及执行该振动辨别方法的振动辨别装置，该振动辨别方法用于在一边使刀具或者工件旋转一边进行加工的机床中辨别加工中所产生的颤振的种类。

背景技术

在使旋转轴旋转来进行加工的机床中，有可能因为切入量及旋转轴的旋转速度等加工条件不恰当等而在加工中产生所谓的“颤振”。并且，当产生颤振时，会产生加工面的精加工精度变差或刀具破损这样的问题，因此要求抑制颤振。

作为该颤振，存在这样两种颤振：“再现型颤振”，其是在刀具与工件之间产生的自激振动；以及机床本身为振动源的“强制颤振”。并且，本案件申请人在本案件申请之前设计了一种振动抑制装置（专利文献1），其能够区别这两种颤振，并且根据颤振的种类分别应对。在该专利文献1所记载的振动抑制装置中，对利用振动传感器检测出的时域振动加速度进行FFT分析来求出频域振动加速度，并求出该频域振动加速度为最大值的颤动频率fc，并且根据下述式（1）～（3）算出k’值、k值以及相位差ε，将相位差ε接近零（例如在0.1以内）、即k’值接近整数的情况辨别为“强制颤振”，将除此以外的情况辨别为“再现型颤振”。即，在使用例如具有图7所示的振动特性的刀具以旋转轴的旋转速度Sa进行了加工时，产生了“强制颤振”的情况下，如图6的曲线图所示，将基本频率的整数倍的值（在实际加工中为接近整数倍的值）检测为颤动频率。因此，在相位差ε取接近基本频率的整数倍的值的数值时，辨别为“强制颤振”。

k’=60×fc/（Z×S）…（1）

k=|k’」…（2）

ε=k’－k…（3）

再者，式（1）中的Z是刀具齿数，S是旋转轴的每分钟的旋转速度。此外，式（2）中的|x」是表示小于x的最大整数的地板(floor)函数（即，利用式（2）求出k’值的整数部分）。

【专利文献1】日本特开2008-290186号公报

但是，在旋转轴的旋转速度较低的情况或使用齿数较少的刀具进行加工的情况下，例如图6的曲线图中的区域a（旋转速度较低的区域）所示，作为基本频率的整数倍的颤动频率的间隔变密。即，在这种加工条件下，在“强制颤振”和“再现型颤振”中颤动频率难以产生差异。因此，如专利文献1所记载那样，在频域的振动加速度中仅使用最大值进行辨别时，在上述那样的加工条件下，存在辨别是“强制颤振”还是“再现型颤振”缺乏精度的问题。

此外，关于“强制颤振”，除了如上所述那样颤动频率取基本频率的整数倍的值的“旋转同步型强制颤振”以外，还具有由于刀具与工件之间的摩擦或加工引起的冲击力而在机床主体、刀具或工件等的固有振动频率附近的频率处产生的“固有振动型强制颤振”。这种“固有振动型强制颤振”的颤动频率不稳定。即，在对时域的振动加速度进行FFT分析来求出频域的振动加速度时，其最大值出现在机床主体或刀具系统的固有振动数附近，并且取最大值的频率也不固定。因此，在如专利文献1所记载那样仅将频域的振动加速度的最大值设为了对象时，存在不能辨别“固有振动型强制颤振”的问题。

发明内容

因此，本发明就是鉴于上述问题而完成的，要提供一种振动辨别方法以及振动辨别装置，其能够比以往更高精度地辨别颤振的种类。

为了达到上述目的，本发明中的第一方面所述的发明是一种振动辨别方法，在具备用来使刀具或工件旋转的旋转轴的机床中辨别产生于所述旋转轴的颤振的种类，该振动辨别方法的特征在于，执行如下步骤：第一步骤，在该步骤中，检测旋转中的所述旋转轴的时域的振动以及所述旋转轴的旋转速度；第二步骤，在该步骤中，基于所述时域的振动计算频域的振动，并且取得计算出的所述频域的振动中的多个峰值和取该峰值的峰值频率；第三步骤，在该步骤中，按照每个所述峰值，使用自身的峰值频率分别求出用于辨别所述颤振的种类的旋转同步型振动辨别范围；以及第四步骤，在该步骤中，根据每个所述峰值处的所述自身的峰值频率与使用所述自身的峰值频率求出的所述旋转同步型振动辨别范围之间的关系，辨别所述颤振的种类。