JP4388534B2 - Vibration control device for machine tools - Google Patents
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Description
この発明は、工作機械に関するもので、良好な仕上げ面を有する精度の高い加工を行うことが可能な技術手段に関するものである。 The present invention relates to a machine tool, and relates to a technical means capable of performing highly accurate processing having a good finished surface.
工作機械は、ワークと刃物との相対移動により、ワークを加工するものである。仕上げ面の良好な精度の高い加工を行うためには、ワークと刃物との正確な相対位置関係を維持することが必要である。そのため工作機械の構成部材は、外力による変形が起こらないように剛性の高いものとし、外力がワークの加工精度に影響を及ぼさないように種々の考慮が払われている。 A machine tool processes a workpiece by relative movement between the workpiece and a blade. In order to perform a highly accurate machining of the finished surface, it is necessary to maintain an accurate relative positional relationship between the workpiece and the blade. Therefore, the structural members of the machine tool are made to have high rigidity so as not to be deformed by an external force, and various considerations are taken so that the external force does not affect the machining accuracy of the workpiece.
ワークの仕上げ精度を低下させる要因の一つとして、工作機械の振動がある。ワークは通常素材から粗加工、中加工、仕上げ加工という数工程を経て仕上げられる。粗加工においては、切削反力の大きな重切削が行われ、素材の形状にも大きな誤差があるから、加工中に機械に生ずる振動も大きい。しかし、中加工、仕上げ加工と工程が進むにつれて、切削量は少なくなり、機械にかかる切削反力も一定してくるため、機械の振動も小さくなる。従って粗加工時の機械の振動によって生じた加工誤差は、その後の加工によって除去され、良好な精度の加工品が得られるのである。 One factor that reduces the finishing accuracy of workpieces is machine tool vibration. Workpieces are usually finished in several steps: roughing, medium machining, and finishing. In rough machining, heavy cutting with a large cutting reaction force is performed, and there is a large error in the shape of the material, so that vibration generated in the machine during machining is large. However, as the intermediate processing and finishing processing progress, the amount of cutting decreases and the cutting reaction force applied to the machine becomes constant, so that the vibration of the machine also decreases. Therefore, machining errors caused by machine vibration during rough machining are removed by subsequent machining, and a processed product with good accuracy can be obtained.
ところが2主軸対向旋盤のように、1台の機械に複数の加工ステーションがある機械では、第1加工ステーションで粗加工を行い、第2加工ステーションで仕上げ加工を行うことがある。たとえば2主軸対向旋盤では、ローダで供給された素材を第1主軸のチャックで把持して粗加工を行い、それを第2主軸のチャックに受け渡して、第1主軸のチャックで把持されていた部分の加工と仕上げ加工とを行うのである。このような場合、第1主軸側の粗加工で生ずる振動が、第2主軸側に伝播し、第2主軸側で行っている仕上げ加工の精度を低下させるということが起こる。 However, in a machine having a plurality of processing stations in one machine, such as a two-spindle facing lathe, rough processing may be performed at the first processing station and finishing may be performed at the second processing station. For example, in a two-spindle facing lathe, the material supplied by the loader is gripped by the chuck of the first spindle, roughed, transferred to the chuck of the second spindle, and the part gripped by the chuck of the first spindle And finishing. In such a case, the vibration generated in the rough machining on the first main spindle side propagates to the second main spindle side, and the accuracy of the finishing process performed on the second main spindle side is reduced.
機械の振動に起因するワークの仕上げ精度の低下を避けるためには、機械側の慣性質量を大きくして振幅を下げるか、あるいは振動源と加工ステーションとの間に振動を吸収する防振部材を介装することが考えられる。しかし前者は、工作機械を不必要に大型化し、機械コストも上昇するので、好ましい対策とはいえない。また後者は、緩衝機能は工作機械に要求される剛性と両立させることが困難な機能であるため、現実には採用することが困難である。 In order to avoid a decrease in workpiece finishing accuracy due to machine vibration, increase the inertial mass on the machine side to reduce the amplitude, or install a vibration isolating member that absorbs vibration between the vibration source and the processing station. It is possible to intervene. However, the former is not a preferable measure because it unnecessarily increases the size of the machine tool and increases the machine cost. In the latter case, the buffering function is a function that is difficult to be compatible with the rigidity required for the machine tool, and thus it is difficult to adopt it in practice.
この発明は上記のような問題に鑑み、粗加工と仕上げ加工とが同一機械上で同時に行われることがある複数の加工ステーションを備えた工作機械において、粗加工側の振動が仕上げ加工側に伝播して、仕上げ精度を低下させることを有効に防止することができる技術手段を提供することを課題としている。 In view of the above problems, the present invention is a machine tool having a plurality of processing stations in which roughing and finishing may be performed simultaneously on the same machine, and vibration on the roughing side propagates to the finishing side. Thus, it is an object of the present invention to provide technical means that can effectively prevent a reduction in finishing accuracy.
この出願の請求項1の発明に係る工作機械の制振装置は、粗加工を行う第1加工ステーション11と仕上げ加工を行う第2加工ステーション12とを同一機械上に備えた工作機械の制振装置において、前記第1加工ステーションの構成部材に固定された振動検出器21と、前記第2ステーションのワーク保持部材又は刃物保持部材に固定された加振器25とを備え、振動検出器21の出力信号に基いて加振器25の駆動電流値を制御することを特徴とする工作機械の制振装置を提供することにより、上記課題を解決したものである。
The vibration damping device for a machine tool according to the first aspect of the present application provides a vibration damping device for a machine tool having a
また、この出願の請求項2の発明に係る工作機械の制振装置は、粗加工を行う第1加工ステーション11と仕上げ加工を行う第2加工ステーション12とを同一機械上に備え、前記第2加工ステーションは、ワーク保持部材及び刃物保持部材と、ワークと刃物との相対位置関係を変化させる送りモータと、この送りモータを制御するサーボ制御装置とを備えている工作機械の制振装置において、前記第1加工ステーションの構成部材に固定された振動検出器21を備え、この振動検出器の出力に基いて前記第2加工ステーションのサーボ制御装置に与える位置信号を補正することを特徴とする工作機械の制振装置を提供することにより、上記課題を解決したものである。
The vibration damping device for a machine tool according to the invention of
この出願の発明では、振動検出器21で検出された振動に対する逆位相の振動を仕上げ加工側のワーク保持台や刃物保持台に与えることにより、互いの振動を相殺して仕上げ加工側のワークや刃物の振動を抑止する。粗加工時に生ずる振動は、切削反力が作用する方向に最も大きな振幅が現れるので、当該方向の振動を検出するように振動検出器21を固定し、当該振動を打ち消すように加振器25を装着するか、当該方向の位置を制御しているサーボ制御装置の位置信号を補正する。
In the invention of this application, by applying vibrations in the opposite phase to the vibration detected by the
この発明により、粗加工と仕上げ加工とを平行して行う複数の加工ステーションを備えた工作機械において、ワークの仕上げ精度に影響を及ぼすような振動を除去することが可能である。振動検出器を振動発生源に近い位置に固定しているので、振動を検出するタイミングが早くなり、検出される振動の振幅も大きいから、信号検出及び応答速度の点で有利である。 According to the present invention, in a machine tool including a plurality of processing stations that perform roughing and finishing in parallel, it is possible to remove vibration that affects the finishing accuracy of a workpiece. Since the vibration detector is fixed at a position close to the vibration source, the timing for detecting the vibration is accelerated and the amplitude of the detected vibration is large, which is advantageous in terms of signal detection and response speed.
加振器やサーボ制御装置を振動検出器で検出された細かい振動にまで対応させることは現実には困難であるが、機械の振動は通常振幅の大きな主となる振動に、これより周波数が高く、かつ振幅の小さな振動が重畳しているものがほとんどであるから、主となる振動を制振するように加振器やサーボ制御装置を制御してやれば、振動による仕上げ精度の低下を大幅に軽減できる。 Although it is actually difficult to make the vibrator or servo controller compatible with the fine vibration detected by the vibration detector, the vibration of the machine is usually the main vibration with a large amplitude, and the frequency is higher than this. In most cases, vibration with small amplitude is superimposed, so if you control the vibrator or servo controller to control the main vibration, the deterioration of finishing accuracy due to vibration will be greatly reduced. it can.
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。図1及び図2は、それぞれ第1実施形態及び第2実施形態を示す模式的な平面図で、いずれも2主軸対向旋盤にこの発明を採用した例を示したものである。図の2主軸対向旋盤は、ベッド1(図3参照)と実質上一体の第1主軸台2と、Z軸(主軸方向)及びX軸(バイトの切込方向)方向に移動する第1タレット刃物台3と、第1主軸台に対向してZ軸方向に移動する第2主軸台4と、X軸方向に移動する第2タレット刃物台5とを備えている。第1主軸6及び第2主軸7は、それぞれ第1主軸台2及び第2主軸台4に軸支されて同一軸線上に位置しており、それらの対向端に第1チャック8及び第2チャック9が装着されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1 and 2 are schematic plan views showing the first embodiment and the second embodiment, respectively, and both show an example in which the present invention is applied to a two-spindle opposed lathe. The two-spindle-facing lathe shown in the figure includes a
図3は、ガントリー型のローダを備えた2主軸対向旋盤を示す模式的な正面図である。図のローダの門形のフレーム52は、旋盤のベッド1に装着されており、その上桁53に沿って走行する台車54を備えている。台車54には昇降する垂直方向の腕55が設けられており、その腕の下端にワークを把持するハンド56が設けられている。
FIG. 3 is a schematic front view showing a two-spindle opposed lathe equipped with a gantry type loader. The loader's portal-
以下、図1ないし図3に基いてローダを備えた2主軸対向旋盤の動作を簡単に説明する。ローダは台車54の水平移動と腕55の昇降とによってワークを搬送して、第1チャック8に素材を供給する。第1主軸台と第1タレット刃物台で構成される第1加工ステーション11において、粗加工と第2チャック9で把持される部分の仕上げ加工とが行われる。次に第2主軸台4が第1主軸台側に移動して第1チャック8から第2チャック9へとワークを受け渡し、第2主軸台が後退した後、第2主軸台と第2タレット刃物台とで構成される第2加工ステーション12で第1チャック8で把持されていた部分の粗加工と全体の仕上げ加工が行われる。ワークを第2チャック9へ受け渡した後の第1チャック8へは、ローダから次のワークが供給され、第1加工ステーション11での加工と第2加工ステーション12での加工が並行して行われ、なおかつその間にローダは次のワークを取り上げて待機するという動作を行う。第2加工ステーション12での加工が終了したワークは、ローダもしくは図示しないアンローダに受け渡されて機外に搬出される。
Hereinafter, the operation of the two-spindle opposed lathe equipped with a loader will be briefly described with reference to FIGS. The loader conveys the workpiece by horizontally moving the
以上の動作説明から理解されるように、2主軸対向旋盤のような複数の加工ステーションを備えた工作機械では、一方の加工ステーションで仕上げ加工を行っているときに、他方の加工ステーションで行われている粗加工に起因する振動が生じたり、ローダの運動に伴う振動が生じたりするのである。 As can be understood from the above description of operation, in a machine tool having a plurality of machining stations such as a two-spindle facing lathe, when finishing is performed at one machining station, the machining is performed at the other machining station. The vibration due to the roughing is generated, or the vibration accompanying the movement of the loader is generated.
図1はこの発明の第1実施形態を示した図である。この例では振動検出器21が第1主軸台2に固定されており、加振器25が第2タレット刃物台5に固定されている。振動検出器21及び加振器25の近傍に記載された両向き矢印a、bは、それぞれ振動の検出方向及び加振方向を示し、この例では共にX軸方向すなわち刃物の切込方向である。振動検出器21の信号は演算回路31及びドライバ32を介して加振器25に与えられている。演算回路31の演算式は、第1加工ステーション11で粗加工を行っている際の第1主軸台2の振動と第2主軸台4及び第2タレット刃物台5の振動とを予め測定してそれらの相関関係に基いて決定する。
FIG. 1 is a view showing a first embodiment of the present invention. In this example, the
図2は、この発明の第2実施形態を示した図で、第1主軸台2には第1実施態様と同様に振動検出器21がX軸方向の振動を検出するように固定されている。振動検出器21の信号はNC装置33に入力され、NC装置33は振動検出器21からの信号によって補正した駆動信号を第2タレット刃物台5をX軸方向に駆動するサーボモータ28のサーボ制御装置34に出力する。すなわちこの第2実施形態のものでは、振動検出器21の信号はNC装置33及びサーボ制御装置34を介して第2タレット刃物台5のX軸送りモータ28に与えられている。NC装置33でどのような補正を行うかは、第1実施形態の演算式を求める方法と同様な方法を用いて決定することができる。
FIG. 2 is a view showing a second embodiment of the present invention, and the
以上説明したように、この出願の発明によれば、第2加工ステーションで仕上げ加工されているワークに対する第1加工ステーション側の振動による影響を回避することができる。 As described above, according to the invention of this application, it is possible to avoid the influence of the vibration on the first machining station side on the workpiece that is finished in the second machining station.
2 第1主軸台
3 第1刃物台
4 第2主軸台
5 第2刃物台
6 第1主軸
7 第2主軸
11 第1加工ステーション
12 第2加工ステーション
21 振動検出器
25 加振器
28 サーボモータ
2
11 First processing station
12 Second processing station
21 Vibration detector
25 Exciter
28 Servo motor
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