技術領域

本發明涉及振動辨別方法以及執行該振動辨別方法的振動辨別裝置，該振動辨別方法用于在一邊使刀具或者工件旋轉一邊進行加工的機床中辨別加工中所產生的顫振的種類。

背景技術

在使旋轉軸旋轉來進行加工的機床中，有可能因為切入量及旋轉軸的旋轉速度等加工條件不恰當等而在加工中產生所謂的“顫振”。并且，當產生顫振時，會產生加工面的精加工精度變差或刀具破損這樣的問題，因此要求抑制顫振。

作為該顫振，具有這樣兩種顫振：“再現型顫振”，其是在刀具與工件之間產生的自激振動；以及機床本身為振動源的“強制顫振”。并且，本案件申請人在本案件申請之前設計了一種振動抑制裝置(專利文獻1)，其能夠區別這兩種顫振，并且根據顫振的種類分別應對。在該專利文獻1所記載的振動抑制裝置中，對利用振動傳感器檢測出的時域的振動加速度進行FFT分析來求出頻域的振動加速度，并求出該頻域的振動加速度為最大值的顫動頻率fc，并且根據下述算式(1)～(3)算出k’值、k值以及相位差ε，將相位差ε接近零(例如在0.1以內)時、即k’值接近整數時的情況辨別為“強制顫振”，將除此以外的情況辨別為“再現型顫振”。

k’＝60×fc/(Z×S)…(1)

k＝|k’|…(2)

ε＝k’-k????…(3)

再者，算式(1)中的Z是刀具齒數，S是旋轉軸的每分鐘的旋轉速度。此外，算式(2)中的|x?|是表示小于x的最大整數的地板函數(即，利用算式(2)求出k’值的整數部分)。

現有技術文獻

專利文獻1：日本特開2008-290186號公報

在專利文獻1所記載的振動抑制裝置中，根據在上下兩個常數的范圍內是否有相位差ε來判斷相位差ε是否接近零。即，從示出旋轉軸的旋轉速度與顫振的顫動頻率之間的關系的圖6來看，在通過現有的采用k’值的方法進行辨別的情況下，以隔著實線的兩條虛線表示的范圍是辨別為“強制顫振”的范圍。因此，從圖6也可知，辨別為“強制顫振”的范圍與旋轉速度及顫動頻率成比例，在旋轉速度及顫動頻率均高的區域中，辨別為“強制顫振”的范圍寬。因此，在那樣的加工條件下，存在這樣的問題：有可能將相位差ε接近零的“再現型顫振”誤辨別為“強制顫振”。

此外，振動加速度或旋轉速度的檢測精度也存在極限，必定會產生誤差。因此，當設旋轉速度檢測分辨率為ΔS、設FFT運算裝置的頻率分辨率為Δf時，相位差ε可取得的最大誤差ε_err通過下述算式(4)來求出。因此，在例如旋轉速度及顫動頻率中的至少某一方低的那樣的辨別為“強制顫振”的范圍窄的加工條件下，可根據上述誤差ε_err認為相位差ε超出了上下兩個常數的范圍。即，也有可能將“強制顫振”誤辨別為“再現型顫振”。

再者，“強制顫振”具有如下所述的兩種：“刃通過周期型強制顫振”，其按刀具的刃部通過工件的表面時的通過周期的整數倍產生；以及“旋轉周期型強制顫振”，其按旋轉軸的旋轉周期產生。并且，關于“刃通過周期型強制顫振”，能夠通過上述專利文獻1所記載的振動抑制裝置進行辨別，但關于“旋轉周期型強制顫振”，由于以旋轉周期為基本頻率，因此其相位差ε_sp利用下述算式(5)來求出。因此，存在這樣的問題：由于振動次數N并非齒數Z的倍數的顫振的相位差ε(ε_sp)不為零，因此無法檢測成“強制顫振”。

相位差ε的誤差

ε_err＝((fc+Δf)×60)/(Z×(S-ΔS))+((fc-Δf)×60)/(Z×(S+ΔS))…(4)

旋轉周期型強制顫振的相位差

ε_sp＝Z/N…(5)

再者，算式(4)中的fc與上述同樣，是顫動頻率，S是旋轉軸的每分鐘的旋轉速度。

發明內容

因此，本發明就是鑒于上述問題而完成的，要提供一種振動辨別方法以及振動辨別裝置，其能夠比以往更高精度地辨別是“再現型顫振”還是“強制顫振”。