用于机床的动态特性计算设备和动态特性计算方法技术

一种用于机床的动态特性计算设备(100)，所述机床通过使旋转刀具(6)相对于工件(W)移动而执行断续的加工。所述设备(100)包括：检测器(102)，在所述旋转刀具(6)被激发而振动的情况下，所述检测器(102)检测由所述旋转刀具(6)的振动产生的声波或者检测能够由所述旋转刀具(6)的振动改变的磁性性能；以及计算部(103)，所述计算部(103)基于所述检测器(102)检测出的值计算振动系统中的一个或多个刀刃部(6a，6b)的固有频率，在所述振动系统中，所述旋转刀具(6)的所述一个或多个刀刃部(6a，6b)为振动体。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种用于机床的动态特性计算设备(100)，所述机床通过使旋转刀具(6)相对于工件(W)移动而执行断续的加工。所述设备(100)包括：检测器(102)，在所述旋转刀具(6)被激发而振动的情况下，所述检测器(102)检测由所述旋转刀具(6)的振动产生的声波或者检测能够由所述旋转刀具(6)的振动改变的磁性性能；以及计算部(103)，所述计算部(103)基于所述检测器(102)检测出的值计算振动系统中的一个或多个刀刃部(6a，6b)的固有频率，在所述振动系统中，所述旋转刀具(6)的所述一个或多个刀刃部(6a，6b)为振动体。【专利说明】
本专利技术涉及一种动态特性计算设备和ー种动态特性计算方法，在通过端铣刀的旋转刀具等执行加工的机床中，所述动态特性计算设备和动态特性计算方法计算振动系统中的旋转刀具的刀刃部的动态特性，在该振动系统中，旋转刀具的刀刃部是振动体。
技术介绍
决定适当加工条件以识别机床的动态特性从而通过端铣刀的旋转刀具等进行高精度加工是重要的。在US2010/0305898A1的现有技术中，公开了通过检测装备在心轴上的不平衡物体的偏转量来进行心轴的动态刚性计算。在日本特开申请Tokka1-Heill-19850的另ー现有技术中，公开了借助磁体的磁性引力激发以使心轴、安装在心轴上的刀具或假刀具等的被测量目标振动，从而通过测量被测量目标的位移进行心轴的动态刚性測量。公开了位移传感器为以下传感器:涡电流位移传感器、电感位移传感器、光学位移传感器、电容位移传感器等等。另ー方面，由于试图使用具有较大的旋转刀具突出量的较小旋转刀具用于较高精度加工，所以旋转刀具的偏转量变得较大。因此，需要測量包括旋转刀具的振动系统中的动态特性，因为如现有技术中所示那样测量心轴本身的动态刚性是不够的。在现有技术中，在架刀具安装在心轴上的状态下很难获得动态特性。电涡流位移传感器应当精确地安装，因而增加了安装时间。
技术实现思路
基于前面提到的情况，本专利技术的目的是提供一种机床的动态特性计算设备和机床的动态特性计算方法，所述动态特性计算设备和动态特性计算方法容易且精确地測量包括用于实际加工的旋转刀具的振动系统中的动态特性。需要指出的是，声波检测器或磁性性能检测器能够用来检测旋转刀具的振动状态——即使旋转刀具的振动的量小且持续时间短。为了实现上述和其它目的，本专利技术的ー个方面提供了一种计算机床的动态特性的动态特性计算设备，所述机床通过使具有ー个或多个刀刃部的旋转刀具相对于エ件移动而执行断续的加工，所述动态特性计算设备包括:检测器，在所述旋转刀具被激发而振动的情况下，所述检测器检测由所述旋转刀具的振动产生的声波或者检测能够由所述旋转刀具的所述振动改变的磁性性能；以及计算部，所述计算部基于所述检测器检测出的值计算振动系统中的所述ー个或多个刀刃部的固有频率，在所述振动系统中，所述旋转刀具的所述ー个或多个刀刃部为振动体。通过检测声波或磁性性能，本专利技术能够通过基于由于断续的加エ导致的刀刃部向底部的偏转和振动时刀刃部的固有频率来决定加工条件而实现较高精度加工。由干与需要精确定位的现有技术的电容位移传感器相比，检测器可以相对自由地定位，使用可以不需要任何熟练的技术并且可以减少安装时间。本专利技术的第二方面主要提供这样的激发方式:通过由人操作的锤构件使所述旋转刀具振动。由此，此方法容易在没有设备的额外设定的情况下执行。人的敲击幅度和方向不会很大程度地影响检测精度，从而敲击操作可以在不需要任何人为关注的情况下完成。由于执行敲击操作以激发实际旋转刀具本身，所以产生了高度精确的动态特性。本专利技术的第三方面主要提供这样的激发方式:通过驱动所述驱动装置而使所述旋转刀具与安装在所述机床上的目标构件接触，使所述旋转刀具振动。由此，这可以在没有人力锤击的情况下使旋转刀具在旋转过程中自动振动。由于自动振动执行为敲击实际旋转刀具，所以可以产生高精度动态特性。由于在没有人力的情况下完成敲击，这是在实际加工即将开始之前执行的，由此在实际加工即将开始之前提供了动态特性。由于使旋转刀具振动的激发カ的值被精确设定，所以可以确保使旋转刀具振动而被检测器检测到。本专利技术的第四方面主要提供这样的激发方式:通过在所述旋转刀具沿与加工时的旋转方向相反的旋转方向旋转的过程中驱动所述驱动装置而使所述旋转刀具与所述目标构件接触，使所述旋转刀具振动。由此，由于旋转刀具沿与加工时的旋转方向相反的旋转方向旋转，所以与旋转刀具接触的目标构件不能被加工，由此减小了目标构件的磨损。本专利技术的第五方面主要提供这样的激发方式:通过驱动所述驱动装置而使所述旋转刀具的非刀刃部部分与所述目标构件接触，使所述旋转刀具振动。由此，由于所述旋转刀具的所述非刀刃部部分与目标构件接触，所以刀刃部不会损坏，因此增加了刀刃部的寿命。本专利技术的第六方面主要提供这样的激发方式:通过在所述旋转刀具沿与加工时的旋转方向相同的旋转方向旋转的过程中驱动所述驱动装置而使所述旋转刀具的所述非刀刃部部分与所述目标构件接触，使所述旋转刀具振动。由此，由于振动执行为敲击旋转中的实际旋转刀具，所以可以产生类似于加工中的旋转刀具的实际动态特性的高精度动态特性。本专利技术的第七方面主要提供:所述ー个或多个刀刃部的所述动态特性包括所述振动系统中的所述固有频率和质量系数，并且有限単元法(FEM)分析部通过执行基于所述机床的构造信息的有限単元法分析而获得所述质量系数。通过有限単元法分析能够容易地获得动态特性并且通过有限単元法分析部能够容易地获得质量系数。因为操作人员的可能的定位移位，旋转刀具在刀架上的实际安装位置与由有限単元法分析部具体设计的安装位置变得稍微不同。因此，通过有限単元法分析部的有限単元法分析与安装在刀架上的旋转刀具的实际位置的分析并不完全相同。另ー方面，由于由检测器检测到的声波或磁性性能是由旋转刀具的实际振动所产生的，所以声波或磁性性能基于旋转刀具在刀架上的实际位置。由有限単元法分析部获得的固有频率不同于由计算部计算出的固有频率。因此，基于声波或磁性性能计算固有频率作为实际固有频率而不使用由有限単元法分析获得的固有频率。本专利技术的第八方面主要提供:所述有限単元法分析部通过执行有限単元法分析而获得所述固有频率，并且所述检测器在基于由所述有限単元法分析部获得的所述固有频率所決定的检测条件下检测所述声波或所述磁性性能。检测器包括多个频带并且检测特定频带设定在频带的范围内的声波。作为检测器的检测条件的频带的范围被设定为包括由有限単元法分析部获得的固有频率的检测频带的范围。由此，检测器能够确定地且精准地获得包括实际固有频率的声波或磁性性能。本专利技术的第九方面主要提供包括所述振动系统中的阻尼比率的所述动态特性，并且所述计算部基于所述检测器检测出的所述值计算所述阻尼比率。由于旋转刀具的安装的位置不同，阻尼比率不同于由有限単元法分析获得的阻尼比率。因此，基于由检测器检测到的声波或磁性性能计算阻尼比率以用检测到声波或磁性性能来决定加工条件，由此获得所需的加工精度。本专利技术的第十方面主要提供包括所述振动系统中的阻尼比率的所述ー个或多个刀刃部的所述动态特性，所述有限単元法分析部通过执行有限単元法分析获得所述阻尼比率。通过有限単元法分析容易获得阻尼比率。阻尼比率的偏移比固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种计算机床的动态特性的动态特性计算设备，所述机床通过使具有一个或多个刀刃部的旋转刀具相对于工件移动而执行断续的加工，所述动态特性计算设备包括：检测器，在所述旋转刀具被激发而振动的情况下，所述检测器检测由所述旋转刀具的振动产生的声波或者检测能够由所述旋转刀具的所述振动改变的磁性性能；以及计算部，所述计算部基于所述检测器检测出的值计算振动系统中的所述一个或多个刀刃部的固有频率，在所述振动系统中，所述旋转刀具的所述一个或多个刀刃部为振动体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：山田良彦，渡边浩史，东孝幸，滨田贤治，
申请(专利权)人：株式会社捷太格特，
类型：发明
国别省市：