[发明专利]振动抑制装置

说明书

提供一种振动抑制装置，其能够抑制切削加工时的切削刀具的颤振，并能够实现较高的切削效率。在抑制一边旋转一边进给的切削刀具(91)的振动的振动抑制装置(1)中，具有：振动检测单元(11)，其对切削刀具(91)的振动进行检测；振动解析单元(13)，其基于振动检测单元(11)检测出的振动而对切削刀具(91)的振动进行解析；以及刀具控制单元(12)，其基于振动解析单元(13)的解析结果而对切削刀具(91)的进给速度进行控制，如果振动解析单元(13)检测到切削刀具(91)的颤振的大小小于或等于阈值，则刀具控制单元(12)使切削刀具(91)的进给速度升高。

技术领域

本发明涉及振动抑制装置，更详细而言，涉及与具有切削刀具的加工装置一起使用、且抑制切削刀具的颤振的振动抑制装置。

背景技术

在利用具有立铣刀等切削刀具的加工装置对金属材料等的被削物进行切削时，切削刀具的振动成为问题。在切削刀具与被削物之间产生的振动称为颤振。颤振有可能成为精加工面的品质下降、切削刀具损伤的原因。另外，在产生颤振的状况下无法提高加工负荷，因此颤振会导致加工效率下降。

如非专利文献1等所记载，已知发生机构不同的多种颤振。作为主要的颤振，能举出强制颤振和再生颤振。强制颤振是强制的振动原因根据加工装置的振动特性扩大而表现出的颤振。作为代表性的强制颤振，对于使用立铣刀等的断续切削，能举出因切削刀具的刀刃与被削物接触所产生的切削力而引起的振动。这种强制颤振根据切削刀具的转速而周期性地产生。另外，振动的大小与利用加工装置施加的激振力成正比。

另一方面，作为自激颤振的一种而已知再生颤振，振动因切削过程中存在的闭循环而被反馈并扩大。具体而言，作为被削物的加工面的起伏而残留有在1个刀刃之前对被削物进行切削时产生的振动，经由其起伏在接下来的刀刃的切削过程中作为切削厚度(切屑厚度)的变动而使得1个刀刃前的振动再生。由此，构成切削力变动而再次产生振动的闭循环，由此产生再生颤振。再生颤振强烈依赖于切削刀具的转速。

作为用于抑制颤振的方法，已知多种方法。对于强制颤振和再生颤振而言，如上所述，发生机构不同，从而有效的抑制方法也应当不同。例如，在专利文献1以及专利文献2中，在与强制颤振区别地检测出再生颤振的基础上，实现了对检测出的再生颤振的抑制。在专利文献1中，对与为了使切削刀刃与工件接触多次所需的时间相关的自相关系数的特性的周期或振动频率进行计算。而且，基于根据切削刀刃的接触周期和计算出的周期求出的相位差、或者根据刀具的刀刃数以及旋转主轴的旋转速度的积和计算出的振动频率求出的相位差，使旋转主轴的旋转速度以规定比例而增减。具体而言，直至计算出的相位差大致变为0为止，反复进行旋转主轴的旋转速度的增减。在专利文献2中，通过加工振动的傅里叶级数的展开而对再生颤振的频率进行计算。而且，在计算出的频率的基础上考虑推定衰减比而获得再生颤振避免频率，基于该再生颤振避免频率而对机械主轴的转速进行调整。

专利文献1：日本特开2012-56051号公报

专利文献2：日本特开2014-83674号公报

非专利文献1：社本英二著“切削加工におけるびびり振動の発生機構と抑制”大同特殊鋼株式会社研究開発本部発行、電気製鋼/大同特殊鋼技報第82巻第2号143-155页、2011年12月27日

发明内容

如专利文献1、专利文献2记载的那样，通过对切削刀具的转速(旋转速度)进行控制，从而能够实现对切削加工时的颤振的抑制，特别是实现对再生颤振的抑制。然而，如果减小切削刀具的转速，则切削速度有可能减慢而导致切削效率下降。根据获得高效且高质的精加工面等观点，期望兼顾对颤振的抑制和切削效率的提高。

本发明所要解决的问题在于，提供能够抑制切削加工时的切削刀具的颤振、且能够实现高切削效率的振动抑制装置。