旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度設(shè)定方法和控制裝置制造方法

旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度設(shè)定方法和控制裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度設(shè)定方法和控制裝置。在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法和控制裝置中，在將工具(T)安裝于轉(zhuǎn)軸(S)時(shí)，接受所述工具(T)的突出長(zhǎng)度(L)、所述工具(T)的直徑(D)、突出長(zhǎng)度比率基準(zhǔn)值(C)以及軸方向切削深度基準(zhǔn)值(E)的輸入，計(jì)算軸方向切削深度(Y)，將所述軸方向切削深度(Y)設(shè)定為切削加工的初始軸方向切削深度。
【專利說明】旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度設(shè)定方法和控制裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法和控制裝置，更具體 地講，涉及在切削工具旋轉(zhuǎn)而對(duì)工件進(jìn)行切削加工時(shí)能夠設(shè)定切削深度的旋轉(zhuǎn)切削工具的 初始軸方向切削深度的設(shè)定方法和控制裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 通常，機(jī)床對(duì)工具的移動(dòng)路徑和工具的轉(zhuǎn)速等進(jìn)行數(shù)控而執(zhí)行對(duì)工件的切削加 工。作為機(jī)床的例子，例如有加工中心、車削加工中心、數(shù)控銑床等。將這樣的機(jī)床又稱為 數(shù)控復(fù)合加工機(jī)。
[0003] 在工具中具有旋轉(zhuǎn)切削工具，該旋轉(zhuǎn)切削工具在安裝于轉(zhuǎn)軸的狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)而對(duì)靜 止的工件進(jìn)行切削加工。作為旋轉(zhuǎn)切削工具，例如有立銑刀、銑削工具、鉆孔工具、鏜孔工具 等。下面，將"旋轉(zhuǎn)切削工具"簡(jiǎn)稱為"工具"。
[0004] 關(guān)于機(jī)床，每單位時(shí)間的切削量（MRR :material removal rate,材料切除率）越高 則被評(píng)價(jià)為生產(chǎn)性越好，并且加工面的表面粗糙度越光滑則被評(píng)價(jià)為加工品位越好。
[0005] 每單位時(shí)間的切削量是根據(jù)半徑方向的切削深度、軸方向的切削深度、轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速 以及移送速度等切削條件要素而決定的。在這樣的切削條件要素中，只要其中的任何一個(gè) 增加，則切削量會(huì)增加。但是，即使提高了生產(chǎn)性，如果發(fā)生顫振，則加工品位有可能下降。
[0006] 因此，為了在提高生產(chǎn)性的同時(shí)滿足加工品位，需要設(shè)定最佳的切削條件。
[0007] 另一方面，關(guān)于工具，有時(shí)由工具制造商以產(chǎn)品手冊(cè)推薦條件的方式提示切削條 件。但是，這樣的產(chǎn)品手冊(cè)推薦條件是以最大允許靜加工負(fù)荷為基礎(chǔ)提供的，并未反映出在 切削加工中所發(fā)生的顫振特性的值。
[0008] 因此，存在如下問題：無法應(yīng)對(duì)由于在切削加工中發(fā)生的顫振和通過顫振而放大 的動(dòng)加工負(fù)荷而使工具或工件破損的情況。由此，作業(yè)者往往會(huì)設(shè)定比產(chǎn)品手冊(cè)推薦條件 更加穩(wěn)定的切削條件來實(shí)施切削加工。
[0009] 所述顫振具有如下特性：根據(jù)工具類型、工具形狀、工具突出長(zhǎng)度、工件硬度、加工 位置（x、Y、z坐標(biāo)位置）等多個(gè)因素而持續(xù)變動(dòng)。
[0010] 即，作業(yè)者會(huì)在由工具制造商所提示的產(chǎn)品手冊(cè)推薦條件中適用非常保守的切削 條件，因此存在生產(chǎn)性下降的問題。
[0011] 另一方面，切削加工具有如下特性：一旦開始了切削加工，則在進(jìn)行切削加工期間 很難變更切削深度的值。即，如果在切削加工的初始未能正確設(shè)定切削深度而進(jìn)行切削加 工，則在進(jìn)行切削加工期間不能修改切削深度，由此導(dǎo)致工件的加工品位下降或生產(chǎn)性下 降，因此初始軸方向切削深度的設(shè)定是非常重要的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 發(fā)明所要解決的課題
[0013] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)課題在于，提供如下的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深 度的設(shè)定方法和控制裝置：通過在計(jì)劃切削工序的階段設(shè)定初始軸方向切削深度，從而能 夠提高生產(chǎn)性和加工品位。
[0014] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)課題不限于上述的技術(shù)課題，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠通過下 述記載明確理解在此未涉及到的其他技術(shù)課題。
[0015] 解決課題的手段
[0016] 為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)課題，在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定 方法中，在將工具（T)安裝于轉(zhuǎn)軸（S)時(shí)，接受所述工具（T)的突出長(zhǎng)度（L)、所述工具（T) 的直徑（D)、突出長(zhǎng)度比率基準(zhǔn)值（C)以及軸方向切削深度基準(zhǔn)值（E)的輸入，根據(jù)數(shù)學(xué)式 1、2、3、4計(jì)算軸方向切削深度（Y)，將所述軸方向切削深度（Y)設(shè)定為切削加工的初始軸方 向切削深度，
[0017] [數(shù)學(xué)式1]
[0018] 數(shù)學(xué)式1 Jj
[0019] A ~ U
[0020] A:突出長(zhǎng)度比率
[0021] L:突出長(zhǎng)度
[0022] D :工具直徑
[0023] [數(shù)學(xué)式2] " C ΓΠΠ9J.1 m>mmr mmmmmmm j4.
[0025] B :基準(zhǔn)值對(duì)比突出長(zhǎng)度比率
[0026] A:突出長(zhǎng)度比率
[0027] C:突出長(zhǎng)度比率基準(zhǔn)值
[0028] [數(shù)學(xué)式3]
[0029] k=B-3
[0030] k:剛性加權(quán)值
[0031] B :基準(zhǔn)值對(duì)比突出長(zhǎng)度比率
[0032] [數(shù)學(xué)式4]
[0033] Y=EXk
[0034] Y:軸方向切削深度
[0035] k:剛性加權(quán)值
[0036] E :軸方向切削深度基準(zhǔn)值（15)
[0037]
[0038] 另外，在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法中，可以根據(jù) 數(shù)學(xué)式5,對(duì)所述軸方向切削深度（Y)進(jìn)行減去校正常數(shù)（η)的校正而計(jì)算校正軸方向切削 深度（Ad)，將所述校正軸方向切削深度（Ad)設(shè)定為切削加工的初始軸方向切削深度，
[0039] [數(shù)學(xué)式5]
[0040] Ad=Y-n
[0041] Ad:校正軸方向切削深度
[0042] Y:軸方向切削深度
[0043] η :校正常數(shù)
[0044]
[0045] 另外，在本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法中，可以在所 述軸方向切削深度（Υ)為l〇mm以上的情況下不執(zhí)行校正，在所述軸方向切削深度（Υ)為 5mm以上且10mm以下的情況下進(jìn)行減去0· 1mm的校正，在軸方向切削深度⑴為2mm以上 且5mm以下的情況下進(jìn)行減去0· 2mm的校正，在軸方向切削深度（Y)為2mm以下的情況下 進(jìn)行減去〇· 3mm的校正。
[0046] 為了實(shí)現(xiàn)所述技術(shù)課題，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的控制裝 置可以根據(jù)通過旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法而計(jì)算的軸方向切削深 度（Y)值來對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制。
[0047] 為了實(shí)現(xiàn)所述技術(shù)課題，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的控制裝 置可以根據(jù)旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法而計(jì)算的校正軸方向切削深 度（Ad)值來對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制。
[0048] 其他實(shí)施例的具體事項(xiàng)包括在實(shí)施例和附圖中。
[0049] 根據(jù)如上所述構(gòu)成的本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法 和控制裝置，能夠在計(jì)劃切削工序的階段將初始軸方向切削深度設(shè)定為最佳，通過此時(shí)設(shè) 定的初始軸方向切削深度，在執(zhí)行切削工序時(shí)，能夠提高生產(chǎn)性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)良好的加工品 位。
[0050] 另外，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法和控制裝置 的初始的推薦軸方向切削深度（Y)和校正的軸方向切削深度（Ad)反映了對(duì)工具的突出長(zhǎng) 度和直徑的變數(shù)，因此對(duì)于不同剛性的工具直徑均可適用。即，本發(fā)明對(duì)適用于機(jī)床的各種 工具形式和工具突出長(zhǎng)度，適當(dāng)?shù)剡x定在進(jìn)行加工時(shí)能夠控制加工穩(wěn)定性的初始切削條件 (軸方向切削深度），從而能夠提高實(shí)時(shí)減少顫振的可靠性，可適用于各種工具，因此可廣 泛利用。
[0051] 另外，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法和控制裝置即使 不具有對(duì)工具部（工具和支架）的動(dòng)特性分析能力和材料，也能夠?qū)τ谕怀鲩L(zhǎng)度（L)，針對(duì) 每個(gè)突出長(zhǎng)度選定軸方向切削深度。
[0052] 另外，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法和控制裝 置，在工具變動(dòng)頻繁的模具加工中，在實(shí)際進(jìn)行切削加工之前能夠容易導(dǎo)出針對(duì)適用于切 削工序的所有工具類型和工具長(zhǎng)度的推薦軸方向切削深度。即，能夠在生成工具移動(dòng)路徑 (Tool path)和數(shù)控代碼（NC Code)時(shí)容易反映出根據(jù)本發(fā)明導(dǎo)出的校正軸方向切削深度 (Ad)，因此在執(zhí)行切削加工時(shí)能夠防止加工偏差。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0053] 圖1是示出轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速對(duì)比軸方向切削深度的相互關(guān)系的加工穩(wěn)定性圖表。
[0054] 圖2是用于說明在轉(zhuǎn)軸中工具的突出長(zhǎng)度、切削深度以及突出長(zhǎng)度比率（L/D)的 圖。
[0055] 圖3是示出根據(jù)工具的突出長(zhǎng)度比率（B :L/D)進(jìn)行的剛性評(píng)價(jià)的圖表。
[0056] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè) 定方法而導(dǎo)出的推薦軸方向切削深度和校正軸方向切削深度的表。
[0057] 圖5是在適用了本發(fā)明的一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè) 定方法和控制裝置時(shí)的顫振圖表。
[0058] 圖6是用于說明比較例的將轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為3300rpm時(shí)的顫振的圖。
[0059] 圖7是在適用了本發(fā)明的一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè) 定方法和控制裝置而將轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速校正為4273rpm時(shí)的顫振圖表和部分詳細(xì)圖。
[0060] 圖8是在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度（Ad)的 設(shè)定方法而設(shè)定的狀態(tài)下執(zhí)行切削加工并對(duì)該切削加工的切削品質(zhì)進(jìn)行評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)表。
[0061] 圖9是說明用于執(zhí)行本發(fā)明的一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度 的設(shè)定方法的控制裝置的例子的圖。
[0062] 標(biāo)號(hào)說明
[0063] S :轉(zhuǎn)軸
[0064] T :工具
[0065] L:工具突出長(zhǎng)度
[0066] D :工具直徑
[0067] Ad :切削深度
[0068] 100 :控制裝置
[0069] 110:基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)定部
[0070] 120 :監(jiān)視部

【具體實(shí)施方式】
[0071] 通過參照附圖而在之后敘述的實(shí)施例，能夠明確了解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)、特征以及用 于實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)和特征的方法。
[0072] 下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。下面所說明的實(shí)施例是為了幫 助對(duì)本發(fā)明的理解而例示的，應(yīng)該理解為，本發(fā)明可以變形為與在此說明的實(shí)施例不同的 各種形態(tài)來實(shí)施。但是，在對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明時(shí)，如果對(duì)相關(guān)的公知功能或構(gòu)成要件的具體 說明使得本發(fā)明的要旨不清楚，則將省略對(duì)它的詳細(xì)說明和具體圖示。另外，在附圖中，為 了幫助對(duì)發(fā)明的理解，并未按照實(shí)際比例尺來進(jìn)行圖示，而是擴(kuò)大部分構(gòu)成要件的尺寸來 進(jìn)行了圖示。
[0073] 另外，后述的用語(yǔ)是考慮在本發(fā)明中的功能而設(shè)定的用語(yǔ)，這些用語(yǔ)根據(jù)生產(chǎn)者 的意圖或慣例而有所不同，因此應(yīng)該基于本說明書的整體內(nèi)容來對(duì)這些用語(yǔ)進(jìn)行定義。
[0074] 在整個(gè)說明書中，相同標(biāo)號(hào)表示同一構(gòu)成要件。
[0075] 首先，參照?qǐng)D1，對(duì)在執(zhí)行切削加工時(shí)根據(jù)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速與軸方向切削深度的相互關(guān)系 而變化的加工穩(wěn)定性進(jìn)行說明。
[0076] 圖1是示出轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速對(duì)比軸方向切削深度的相互關(guān)系的加工穩(wěn)定性圖表。
[0077] 如圖1所示，根據(jù)加工穩(wěn)定性圖表，在某一特定轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速下存在雖然軸方向切削 深度深但加工穩(wěn)定而可避免顫振的區(qū)域，相反，在另一特定轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速下則存在雖然軸方向 切削深度淺但加工不穩(wěn)定而發(fā)生顫振的區(qū)域。
[0078] 另一方面，工具制造商給出了產(chǎn)品手冊(cè)推薦軸方向切削深度。但是，產(chǎn)品手冊(cè)推薦 軸方向切削深度是在靜加工狀態(tài)下選定的，因此在發(fā)生動(dòng)態(tài)顫振的情況下難以適用產(chǎn)品手 冊(cè)推薦軸方向切削深度。這是因?yàn)?，即使是產(chǎn)品手冊(cè)推薦軸方向切削深度，在某一特定轉(zhuǎn)軸 轉(zhuǎn)速下也會(huì)發(fā)生顫振。
[0079] 另外，在臨界軸方向切削深度下，存在不管是任何轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速均可避免顫振的值。但 是，當(dāng)選定這樣的臨界軸方向切削深度而執(zhí)行切削加工時(shí)，存在生產(chǎn)性下降到非常低的問 題。
[0080] 因此，為了提高生產(chǎn)性，需要適用以產(chǎn)品手冊(cè)推薦切削深度執(zhí)行切削加工時(shí)的水 平的切削量，同時(shí)必須要在切削加工中通過持續(xù)的振動(dòng)特性評(píng)價(jià)和分析來控制和避免振 動(dòng)。
[0081] 切削加工中的顫振有/無是根據(jù)由加工條件而變動(dòng)的實(shí)時(shí)加工穩(wěn)定性特性來決 定的，特別是能夠通過調(diào)整如轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速這樣的切削條件而實(shí)現(xiàn)加工穩(wěn)定性。例如，如圖1所 示，在將轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為2800 (rev/min)并將軸方向切削深度設(shè)定為2mm的情況下發(fā)生顫 振，但在將轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速設(shè)定為3000 (rev/min)并將軸方向切削深度設(shè)定為2mm的情況下能夠 避免顫振。
[0082] 即，為了提高生產(chǎn)性并避免顫振，需要能夠依次有效地適用于整個(gè)切削加工工序 (計(jì)劃階段、加工階段）的方案。
[0083] 特別是，為了調(diào)整轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速而在加工穩(wěn)定性區(qū)域內(nèi)進(jìn)行切削加工，在加工之前選 定初始軸方向切削深度是非常重要的。
[0084] 如果將初始軸方向切削深度選定得過深，則即使調(diào)整轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速，也不能確保加工 穩(wěn)定性。這是因?yàn)椋缭趫D1中，在將初始軸方向切削深度設(shè)定為3_的情況下，即使變 更轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速，也不會(huì)落到加工穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)。
[0085] 相反地，如果將初始軸方向切削深度選定得過淺，則可確保加工穩(wěn)定性而確保加 工品質(zhì)，但是因?yàn)檫^于保守的加工條件，從而導(dǎo)致生產(chǎn)性下降。因?yàn)?，例如在圖1中，在將軸 方向切削深度設(shè)定為1. 5mm而進(jìn)行加工時(shí)，雖然能夠避免顫振，但由于切削量過少，導(dǎo)致生 產(chǎn)性下降。
[0086] S卩，應(yīng)該在工序計(jì)劃階段以如下條件選定初始軸方向切削深度：在切削加工時(shí)能 夠通過調(diào)整轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速來確保加工穩(wěn)定性，并且不降低生產(chǎn)性。
[0087] 下面，參照?qǐng)D2和圖3,對(duì)在切削加工條件中根據(jù)工具（T)的突出長(zhǎng)度（L)而減少 顫振的條件進(jìn)行說明。
[0088] 圖2是用于說明在轉(zhuǎn)軸中工具的突出長(zhǎng)度和切削深度的圖。圖3是示出按照工具 的突出長(zhǎng)度比率的剛性評(píng)價(jià)的圖表。
[0089] 顫振與工具的突出長(zhǎng)度和工具的直徑密切相關(guān)。即，即使工具（T)的直徑（D)相 同，在轉(zhuǎn)軸（S)中突出的突出長(zhǎng)度（L)越長(zhǎng)發(fā)生顫振的概率越高，突出長(zhǎng)度（L)越短發(fā)生顫 振的概率越低。
[0090] 下面，將突出長(zhǎng)度（L)對(duì)比工具（T)的直徑（D)的比率稱為"突出長(zhǎng)度比率（A) "。 突出長(zhǎng)度比率（A)根據(jù)下面的[數(shù)學(xué)式1]而求出。
[0091] [數(shù)學(xué)式1] ￡
[0092] A=- D
[0093] A:突出長(zhǎng)度比率
[0094] L:突出長(zhǎng)度
[0095] D :工具直徑
[0096] 參照數(shù)學(xué)式1，從圖2所示的例子可知，相比直徑（D)，突出長(zhǎng)度（L)為4倍，因此 圖2的（a)所示的突出長(zhǎng)度比率㈧為4。同樣地，圖2的（b)的突出長(zhǎng)度比率㈧為5， 圖2的（c)的突出長(zhǎng)度比率㈧為6。在此，突出長(zhǎng)度比率㈧最小的圖2的（a)的例子將 會(huì)執(zhí)行最穩(wěn)定的切削加工。另外，軸方向切削深度（Ad)在圖2的（c)的例子中被設(shè)定得最 大，由此能夠?qū)⑶邢髁吭O(shè)定得最大。
[0097] 另外，能夠?qū)?shí)際突出的突出長(zhǎng)度設(shè)定為與由工具制造商提示的基準(zhǔn)值不同的長(zhǎng) 度。對(duì)此，如[數(shù)學(xué)式2]所示，基準(zhǔn)值對(duì)比突出長(zhǎng)度比率⑶能夠由突出長(zhǎng)度比率基準(zhǔn)值 (C)除以突出長(zhǎng)度比率（A)的值表示。
[0098] [數(shù)學(xué)式2] Q
[0099] ................................... L J λΜμ(^ Jk A
[0100] B:基準(zhǔn)值對(duì)比突出長(zhǎng)度比率
[0101] A :突出長(zhǎng)度比率
[0102] C:突出長(zhǎng)度比率基準(zhǔn)值
[0103] 在[數(shù)學(xué)式2]中，突出長(zhǎng)度比率基準(zhǔn)值為3。在此，突出長(zhǎng)度比率基準(zhǔn)值是由工具 制造商所提示的產(chǎn)品手冊(cè)推薦值，根據(jù)工具的形狀或工具特性也可提示其他值。
[0104] 另外，顫振的發(fā)生與剛性（k)有關(guān)。參照?qǐng)D3,對(duì)剛性（k)進(jìn)行說明。圖3是示出 按照工具的突出長(zhǎng)度比率的剛性評(píng)價(jià)的圖表。
[0105] 剛性（k)可根據(jù)剛性關(guān)系式來進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)將基準(zhǔn)值對(duì)突出長(zhǎng)度比率（B)代入到 剛性關(guān)系式時(shí)能夠由數(shù)學(xué)式3表示。
[0106] [數(shù)學(xué)式3]
[0107] k=B_3
[0108] k:剛性加權(quán)值
[0109] B :基準(zhǔn)值對(duì)比突出長(zhǎng)度比率
[0110] 即，根據(jù)數(shù)學(xué)式3和圖3可知，在基準(zhǔn)值對(duì)突出長(zhǎng)度比率（B)為1的情況下，剛性 顯示最強(qiáng)，在基準(zhǔn)值對(duì)突出長(zhǎng)度比率（B)增加時(shí)，剛性（k)急劇下降。
[0111] 即，利用數(shù)學(xué)式1、2、3反映從工具（T)的突出長(zhǎng)度（L)起的按照突出長(zhǎng)度的剛性 變動(dòng)，從而能夠針對(duì)每個(gè)突出長(zhǎng)度而選定初始軸方向切削深度（Ad)。
[0112] 能夠根據(jù)數(shù)學(xué)式4求出軸方向切削深度（Y)。
[0113] [數(shù)學(xué)式4]
[0114] Y=EXk
[0115] Y:軸方向切削深度
[0116] k:剛性加權(quán)值
[0117] E :軸方向切削深度基準(zhǔn)值（15)
[0118] 在[數(shù)學(xué)式4]中，軸方向切削深度基準(zhǔn)值可以是15。在此，軸方向切削深度基準(zhǔn) 值（E) 15是由工具制造商提示的產(chǎn)品手冊(cè)推薦值，根據(jù)工具的形狀或工具特性也可以提示 其他值。
[0119] 另外，在如鉆孔這樣的工具中，有時(shí)工具的剖面形成尖細(xì)的形狀。在這樣的情況 下，末端部分的剛性有可能會(huì)發(fā)生變化，因此通過對(duì)在數(shù)學(xué)式4中求出的軸方向切削深度 (Y)的值進(jìn)行校正而能夠?qū)С鲂ＵS方向切削深度（Ad)。根據(jù)數(shù)學(xué)式5計(jì)算校正軸方向切 削深度（Ad)。
[0120] [數(shù)學(xué)式5]
[0121] Ad=Y-n
[0122] Ad:校正軸方向切削深度
[0123] Y:軸方向切削深度
[0124] η:校正常數(shù)
[0125] 另外，工具（Τ)的實(shí)物形狀可以是末端尖細(xì)的形狀，這樣的尖細(xì)的形狀會(huì)對(duì)剛性 (k)產(chǎn)生影響，因此可以考慮其對(duì)剛性產(chǎn)生的影響而設(shè)定不同的校正常數(shù)（η)值。由此，能 夠更加精確地導(dǎo)出校正軸方向切削深度（Ad)。通過數(shù)學(xué)式6所提示的條件而將在數(shù)學(xué)式5 中校正的校正常數(shù)（η)設(shè)定為不同的校正值。
[0126] [數(shù)學(xué)式6]
[0127] if (Υ ^ 10. 0), n=0
[0128] if (10. 0 > Y ^ 5. 0), n=0. 1
[0129] if (5. 0 > Y ^ 2. 0), η=0. 2
[0130] if (2. 0 > Υ), η=0. 3
[0131] 根據(jù)數(shù)學(xué)式6,軸方向切削深度（Ad)越小，校正常數(shù)（η)設(shè)定得越大。特別是，在 軸方向切削深度（Υ)為l〇mm以上的情況下，不進(jìn)行校正，在軸方向切削深度（Υ)為5mm以 上且10mm以下的情況下，進(jìn)行減去0· 1mm的校正，在軸方向切削深度⑴為2mm以上且5mm 以下的情況下，進(jìn)行減去〇. 2mm的校正，在軸方向切削深度（Y)為2mm以下的情況下，校正 0.3mm。在此，如圖8所示，校正（η)值是通過實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證而求出的最佳的值。
[0132] 下面，參照?qǐng)D4至圖7,對(duì)本發(fā)明的一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深 度的設(shè)定方法和控制裝置進(jìn)行說明。
[0133] 圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè) 定方法而導(dǎo)出的推薦軸方向切削深度和校正軸方向切削深度的表。圖5是在適用了本發(fā)明 的一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法和控制裝置時(shí)的顫振圖表。 圖6是用于說明比較例的顫振的圖。圖7是在適用了本發(fā)明的一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)切削工具的 初始軸方向切削深度的設(shè)定方法和控制裝置時(shí)的顫振圖表和部分詳細(xì)圖。
[0134] 如圖4所示，根據(jù)數(shù)學(xué)式1、2、3、4導(dǎo)出推薦方向切削深度（Υ)。在圖4所例示的值 是將工具直徑（D)設(shè)定為10mm、將突出長(zhǎng)度比率基準(zhǔn)值（C)設(shè)定為3、將軸方向切削深度基 準(zhǔn)值（E)設(shè)定為15mm的例子。即，在工具直徑（D)變更的情況下，所導(dǎo)出的結(jié)果值也顯然 會(huì)發(fā)生變化，因此圖4所記載的值是為了幫助對(duì)本發(fā)明的理解而提示的。
[0135] 即，突出長(zhǎng)度比率（A)為5. 5的情況下，根據(jù)數(shù)學(xué)式2導(dǎo)出基準(zhǔn)值對(duì)突出長(zhǎng)度比率 ⑶為1. 83,并根據(jù)數(shù)學(xué)式3導(dǎo)出剛性（k)為0. 16。根據(jù)數(shù)學(xué)式4導(dǎo)出推薦軸方向切削深 度（Y)為 2. 4mm。
[0136] 之后，能夠根據(jù)數(shù)學(xué)式5、6導(dǎo)出推薦軸方向切削深度（Y)為2. 2_。
[0137] S卩，當(dāng)在轉(zhuǎn)軸（S)上安裝工具（Τ)而將工具（Τ)的突出長(zhǎng)度（L)設(shè)定為55mm時(shí)， 將初始的軸方向切削深度（Ad)設(shè)定為2. 2_來進(jìn)行切削加工。
[0138] 根據(jù)圖5,在加工穩(wěn)定性圖表中將軸方向切削深度（Ad)設(shè)定為2. 2_的情況下，如 果調(diào)整轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速（rev/min)則能夠始終位于加工穩(wěn)定區(qū)域。即，如果轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速（rev/min) 是3000rev/min，則有可能發(fā)生振動(dòng)，但如果將轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速（rev/min)調(diào)整為3100rev/min，貝U 能夠避免顫振。
[0139] 圖6以圖表的方式示出了在不校正軸方向切削深度（Ad)并執(zhí)行一般的切削加工 時(shí)所發(fā)生的振動(dòng)，在以3300rpm的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行切削加工的情況下，振幅在部分區(qū)間最高 達(dá)到9. 76。即，可知發(fā)生極度的顫動(dòng)。
[0140] 圖7以圖表的方式示出了在校正初始軸方向切削深度（Ad)而執(zhí)行切削加工時(shí)所 發(fā)生的振動(dòng)。以如上所述的方式對(duì)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行校正，在與圖6所執(zhí)行的切削條件相同的 條件下將轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速校正為4273rpm。由此，振幅的最大值為0. 19,是在詳細(xì)圖中勉強(qiáng)能夠確 認(rèn)振動(dòng)的程度。
[0141] 即，根據(jù)本發(fā)明，在將初始軸方向切削深度（Ad)提示為最佳，并根據(jù)所提示的軸 方向切削深度值來進(jìn)行切削加工的情況下，能夠?qū)D(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行校正。即，能夠迅速地提示 對(duì)當(dāng)前設(shè)定的工具長(zhǎng)度最佳的軸方向切削深度（Ad)。
[0142] 下面，參照?qǐng)D8對(duì)切削品質(zhì)進(jìn)行說明。圖8是在根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)切 削工具的初始軸方向切削深度（Ad)的設(shè)定方法而設(shè)定的狀態(tài)下執(zhí)行切削加工并對(duì)該切削 加工的切削品質(zhì)進(jìn)行了評(píng)價(jià)的評(píng)價(jià)表。
[0143] 圖8所例示的值如下：將工具直徑（D)設(shè)定為10mm、將突出長(zhǎng)度比率基準(zhǔn)值（C)設(shè) 定為3,根據(jù)工具（T)的突出長(zhǎng)度變化、即突出長(zhǎng)度比率（A)而執(zhí)行切削加工，并對(duì)該加工進(jìn) 行了評(píng)價(jià)。根據(jù)所執(zhí)行的結(jié)果值而評(píng)價(jià)為加工穩(wěn)定、過渡區(qū)間、加工不穩(wěn)定。
[0144] 在圖4中驗(yàn)證了在本發(fā)明的實(shí)施例中根據(jù)數(shù)學(xué)式而計(jì)算的軸方向切削深度（Ad) 值與實(shí)際進(jìn)行加工而獲得的結(jié)果值一致。
[0145] 例如，在將工具的突出長(zhǎng)度比率（L/D)設(shè)定為5. 5的情況下，根據(jù)本發(fā)明而提示的 校正軸方向切削深度（Ad)值為2. 2_，在實(shí)際評(píng)價(jià)中以2. 2_進(jìn)行加工時(shí)不發(fā)生顫振，實(shí)現(xiàn) 了切削加工穩(wěn)定。
[0146] 作為另一例，在將工具的突出長(zhǎng)度比率（L/D)設(shè)定為4的情況下，根據(jù)本發(fā)明而提 示的校正軸方向切削深度（Ad)值為6. 2_，在實(shí)際評(píng)價(jià)中體現(xiàn)了以6. 2_進(jìn)行加工時(shí)不發(fā) 生顫振，實(shí)現(xiàn)了切削加工穩(wěn)定。
[0147] 另外，根據(jù)本發(fā)明的上述的數(shù)學(xué)式1、2、3、4、5、6而導(dǎo)出的校正軸方向切削深度 (Ad)是根據(jù)搭載于機(jī)床的控制部而能夠自動(dòng)計(jì)算的。對(duì)此，參照?qǐng)D9進(jìn)行說明。
[0148] 圖9是說明用于執(zhí)行本發(fā)明的一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度 的設(shè)定方法的控制裝置的例子的圖。
[0149] 參照?qǐng)D9,在控制裝置100中包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)定部110和監(jiān)視部120而構(gòu)成?？?制裝置100是控制機(jī)床的控制部。另外，可以是控制機(jī)床的專用終端機(jī)。另外，在控制裝置 100中輸入有數(shù)學(xué)式1、2、3、4、5、6。
[0150] B卩，由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)輸入部110輸入工具⑴的基礎(chǔ)信息、例如工具的直徑⑶和工具 的突出長(zhǎng)度（L)等信息。
[0151] 之后，根據(jù)通過控制裝置100的控制部輸入的基礎(chǔ)信息而算出推薦軸方向切削深 度（Y)或校正軸方向切削深度（Ad)并顯示于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)設(shè)定部110。
[0152] 因此，作業(yè)者不任意設(shè)定初始軸方向切削深度（Ad)值，而是參照提示的值來執(zhí)行 切削加工。
[0153] 特別是，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法和控制裝 置，關(guān)于初始軸方向切削深度（Ad)，將由工具的基準(zhǔn)值突出長(zhǎng)度對(duì)比突出長(zhǎng)度的變動(dòng)引起 的懸臂梁剛性變動(dòng)比反映到推薦軸方向切削深度（Y)，針對(duì)每個(gè)突出長(zhǎng)度（L)選定初始推 薦軸方向切削深度（Y)和校正軸方向切削深度（Ad)。
[0154] 另外，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法和控制裝置 的初始的推薦軸方向切削深度（Y)和校正的軸方向切削深度（Ad)反映了對(duì)工具的突出長(zhǎng) 度和直徑的變數(shù)，因此對(duì)于不同剛性的工具直徑均可適用。即，本發(fā)明對(duì)適用于機(jī)床的各種 工具形式和工具突出長(zhǎng)度，適當(dāng)?shù)剡x定在進(jìn)行加工時(shí)能夠控制加工穩(wěn)定性的初始切削條件 (軸方向切削深度），從而能夠提高實(shí)時(shí)減少顫振的可靠性，可適用于各種工具，因此可廣 泛利用。
[0155] 另外，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法和控制裝置即使 不具有對(duì)工具部（工具和支架）的動(dòng)特性分析能力和材料，也能夠?qū)τ谕怀鲩L(zhǎng)度（L)，針對(duì) 每個(gè)突出長(zhǎng)度選定軸方向切削深度。
[0156] 另外，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法和控制裝 置，在工具變動(dòng)頻繁的模具加工中，在實(shí)際進(jìn)行切削加工之前能夠容易導(dǎo)出針對(duì)適用于切 削工序的所有工具類型和工具長(zhǎng)度的推薦軸方向切削深度。即，能夠在生成工具移動(dòng)路徑 (Tool path)和數(shù)控代碼（NC Code)時(shí)容易反映出根據(jù)本發(fā)明導(dǎo)出的校正軸方向切削深度 (Ad)，因此在執(zhí)行切削加工時(shí)能夠防止加工偏差。
[0157] 以上，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了說明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解本 發(fā)明在不改變其技術(shù)思想或必要特征的情況下，能夠以其他具體形態(tài)實(shí)施。
[0158] 因此，應(yīng)該理解為以上所述的實(shí)施例在所有方面上均為例示，本發(fā)明不限于此，本 發(fā)明的范圍根據(jù)權(quán)利要求書來表現(xiàn)，從權(quán)利要求書的意思、范圍以及其等價(jià)概念所導(dǎo)出的 所有變更或變形的形態(tài)均包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0159] 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0160] 本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法和控制裝置可利用于 在執(zhí)行切削加工時(shí)選定初始的軸方向切削深度的過程中。
【權(quán)利要求】
1. 一種旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法， 在將工具（T)安裝于轉(zhuǎn)軸（S)時(shí)，接受所述工具（T)的突出長(zhǎng)度（L)、所述工具（T)的 直徑（D)、突出長(zhǎng)度比率基準(zhǔn)值（C)以及軸方向切削深度基準(zhǔn)值（E)的輸入，根據(jù)數(shù)學(xué)式1、 2、3、4計(jì)算軸方向切削深度（Y)，將所述軸方向切削深度（Y)設(shè)定為切削加工的初始軸方向 切削深度， [數(shù)學(xué)式1] 數(shù)學(xué)式1
A :突出長(zhǎng)度比率 L :突出長(zhǎng)度 D :工具直徑 [數(shù)學(xué)式2]
B :基準(zhǔn)值對(duì)比突出長(zhǎng)度比率 A :突出長(zhǎng)度比率 C :突出長(zhǎng)度比率基準(zhǔn)值 [數(shù)學(xué)式3] k=B-3 k :剛性加權(quán)值 B :基準(zhǔn)值對(duì)比突出長(zhǎng)度比率 [數(shù)學(xué)式4] Y=EXk Y :軸方向切削深度 k :剛性加權(quán)值 E :軸方向切削深度基準(zhǔn)值（15)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法，其中， 根據(jù)數(shù)學(xué)式5,對(duì)所述軸方向切削深度（Y)進(jìn)行減去校正常數(shù)（η)的校正而計(jì)算校正軸 方向切削深度（Ad)，將所述校正軸方向切削深度（Ad)設(shè)定為切削加工的初始軸方向切削 深度， [數(shù)學(xué)式5] Ad=Y-n Ad :校正軸方向切削深度 Y :軸方向切削深度 η :校正常數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法，其中， 在所述軸方向切削深度（Y)為IOmm以上的情況下不執(zhí)行校正，在所述軸方向切削深度 (Y)為5mm以上且IOmm以下的情況下進(jìn)行減去0· Imm的校正，在軸方向切削深度（Y)為2mm 以上且5mm以下的情況下進(jìn)行減去0· 2mm的校正，在軸方向切削深度（Y)為2mm以下的情 況下進(jìn)行減去〇. 3mm的校正。
4. 一種旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的控制裝置，其根據(jù)通過權(quán)利要求1所述 的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法而計(jì)算的軸方向切削深度（Y)值來對(duì) 機(jī)床進(jìn)行控制。
5. -種旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的控制裝置，其根據(jù)通過權(quán)利要求2或 3所述的旋轉(zhuǎn)切削工具的初始軸方向切削深度的設(shè)定方法而計(jì)算的校正軸方向切削深度 (Ad)值來對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制。
【文檔編號(hào)】B23Q15/013GK104227496SQ201410255371
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月10日
【發(fā)明者】李岡栽, 宋珍錫, 張漢基 申請(qǐng)人:斗山英維高株式會(huì)社