CN119404160A 驱动条件决定装置及驱动条件决定方法 （三菱电机株式会社）

2024.12.20PCT/JP2022/0301092022.08.05WO2024/029074JA2024.02.08决定进行使加工对象物及刀具的相对位置变化的轴在切削加工中振动而将切屑分断的振动切削的工作机械的驱动条件的驱动条件决定含针对工作机械(3)的加工条件、轴的振动条件及决定轴的控制特性的参数即控制参数之中的至少1个驱动条件所设定的探索范围，以及与振动切削的有无无关地决定的成为基准的加工条即分断条件的方式，在设定出探索范围的范围2述轴的振动条件及决定所述轴的控制特性的参数即控制参数之中的至少1个驱动条件所设条件探索部，其基于所述探索条件，以满足所述切屑的所述条件探索部基于使用根据针对所述轴的驱动指令对所述刀具的前端位置处的振所述条件探索部对使得满足所述分断条件的所述执行驱动条件的候选进用于对使用了探索出的所述候选的切削加工进行评价的第1评价函数，判断是否将所述候所述条件探索部对使得满足所述分断条件的所述执行驱动条件的候索出的多个所述候选中基于所述第1评价函数而决关于使得满足所述分断条件的所述执行驱动条件的候选，所述条件探在使用了所述候选的切削加工中是否发生异常进行评价的第2评价函数对所述执行驱动条所述条件探索部在基于所述第2评价函数，没有发现设为所述执行驱动条件的驱动条还具有机械模型更新部，该机械模型更新部基于所述振动振幅的测3是还具有基于由所述条件探索部决定出的所述执行驱动条件而生成所述轴的驱动指13.一种驱动条件决定方法，其决定进行使加工对象物及刀具的相对位置变化的轴在切削加工中振动而将切屑分断的振动切削的取得探索条件，该探索条件包含针对所述工作机械的加工条件决定所述轴的控制特性的参数即控制参数之中的至少1个驱动条件所设定的探索范围，以基于所述探索条件，以满足所述切屑的分断发生的条件即分断条所述探索范围的范围内，决定进行所述振动切削时所使用的所述驱动条件即执行驱动条4[0001]本发明涉及决定进行振动切削的工作机械的驱动条件的驱动条件决定装置及驱具的相对的位置关系和使加工对象物和刀具相对地移动的移动数据而使多个进给轴之中加工对象物及刀具的相对位置变化的轴在切削加工中振动而将切屑分断的振动切削的工数即控制参数之中的至少1个驱动条件所设定的探索范围，以及与振动切削的有无无关地振动切削时提高切屑的分断发生的可能性的驱动条5[0036]实施方式1.[0038]驱动部2基于由数控装置1a输出的驱动轴指令17及主轴指令18，将用于对工作机械3进行控制的主轴电流20及伺服电动机电流22供给至工作机械3。驱动部2能够基于从工[0039]工作机械3具有使加工对象物303及刀具304的相对位置发生变化的轴即主轴3006及驱动轴301，通过从驱动部2供给的主轴电流20及伺服电动机电流22对主轴300及驱动轴物303及刀具304的相对位置发生变化的轴之中的至少1个振动，由此进行使切屑的分断发[0040]数控装置1a是决定工作机械3的驱动条件的驱动条件决定装置的一个例子。驱动条件是对工作机械3的驱动状态进行规定的条件。用于将加工对象物加工为期望的形状的制参数之中的至少1个驱动条件而设定的探索范围和与振动切削的有无无关地设定的成为即振动条件探索范围14。探索条件输入部100将所取得的探索条件输出至条件探索部102。[0043]条件探索部102基于由探索条件输入部100输出的探索条加工条件即执行加工条件15和实际使用的振动条件即执行振动条件16。关于条件探索部[0045]指令值生成部104基于由加工程序输入部101输出的加工程序10和条件探索部102令即驱动轴指令17和向主轴300的指令即主轴指令18，将生成的驱动轴指令17及主轴指令[0047]主轴伺服控制部201进行位置控制以使得工作机械3的主轴电动机302的主轴位置服控制部201进行速度控制以使得主轴速度与主轴[0048]驱动轴伺服控制部202进行位置控制，以使得工作机械3的伺服电动机305的驱动与多个驱动轴301各自相对应的多个驱动轴伺服7305供给由驱动部2的驱动轴伺服控制部202基于驱动轴指令17而生成的伺服电动机电流303进行设置的旋转工作台和对刀具304进行驱动的驱动轴均由驱动轴伺服控制部202进行指令17包含执行加工条件15所规定出的进给量的指令和基于执行振动条件16的振幅及频主轴300使加工对象物303振动，也可以使用驱动轴301及主轴300这两者使刀具304及加工[0053]另外，也可以通过由于对刀具304进行驱动的电动机的反作用力而向加工对象物[0054]图3是在工作机械3所进行的振动切削中切屑的分断发生的机理的说明图。图3的[0055]在图3的例子中，示出了在主轴300旋转1周的期间，使Z轴方向的驱动轴301振动对于加工对象物303的进给速度即每旋转1周的进给量F(mm/r)、刀具304的振动振幅A(mm)[0056]在图3中，示出了第n次的主轴旋转时的振动轨迹即第n振动轨迹110和第n+1次的即时刻t(n)至主轴旋转1周后的时刻即时刻t(n+1)之间的振动轨迹。第n+1振动轨迹111是8的第n振动轨迹110和第n+1振动轨迹111之间的距离成为切屑的厚度即切屑厚度。在图3中斜线所表示的区域即切屑分断区域112，是第n振动轨迹110和第n+1振动轨迹111重叠的区车削加工中应该决定的加工条件，赋予主轴转速S(r/min)及每旋转1周的进给量F(mm/r)，作为振动条件，在赋予刀具304和加工对象物303之间的相对振动的振动振幅A(mm)和振动<θ<2π力。9唯一地确定主轴旋转的角频率和每旋转1周的进给量，则基准加工条件11可以是通过任意首先对由探索条件输入部100输出的探索条件所包含的基准加工条件11及基准振动条件12进行设定(步骤S1)。条件探索部102判断所设定[0084]由此，条件探索部102在基准加工条件11及基准振动条件12满足分断条件的情况即控制参数之中的至少1个驱动条件所设定的探索范围，以及与振动切削的有无无关地决动切削时的工作机械3的驱动条件的情况下，也会在所设定的探索范围内进行驱动条件的[0086]实施方式2.的结构要素标注同一标号，由此省略详细的说明，主要对与实施方式1不同的部分进行说[0088]信息处理装置1b是安装于计算机的内部，决定通过工作机械3进行振动切削时的[0089]加工程序生成装置103是根据加工路径生成信息而生成EIA程序、被称为G码的工成装置103也可以是针对记述有通过由CAM软件等输出的基准加工条件11进行加工的加工[0090]信息处理装置1b具有探索条件输入部100和条件探索部102b。条件探索部102b使驱动轴301以与指定给驱动轴伺服控制部202的振动振幅相同的振动振幅发生振动。但是，息处理装置1b的条件探索部102b中，使用对工作机械3的机械特性进行模拟的机械模型pp增益Kvp而得到的结果和乘以速度积分增益Kvi进行积分得到的结果相加，对由伺服电动机制环的内侧设置对由伺服电动机305输出的伺服电动机电流22进行运算的电流控制环。此[0097]图7是用于对图5所示的条件探索部102b的动作的第1例进行说明的流程图。步骤定的振动振幅，使用机械模型105对刀具304和加工对象物303之间的实际的振动振幅进行传递函数形式记述的模型中，某频率ω下的响应能够通过对矩形波输入的响应进行计算时，只要作为仅第1次频率成分的函数进行近似而计算振幅比的值，但对实际的振动振幅的值进行推定的方法并不限定于上述例子。例如条件探索部102b可以使用以实验的方式对针对振动振幅的指令值实验地导出的实际的振动振幅的值式对伯德线图的特性进行近似，或者使用机械模型105对振动振幅的实际的值进行计算而使用根据针对轴的驱动轴指令对刀具304的前端位置处的实际的振动振幅进行推定的机械[0113]实施方式3.[0114]图10是表示实施方式3所涉及的信息处理装置1c的功能结构的图。信息处理装置行控制以使得通过检测器检测出的位置与指令位置一致。在进行振动切削的工作机械3的情况下，真正应该对振动振幅进行控制的对象是刀具304和加工对象物303之间的相对振具304和加工对象物303之间的相对振动[0118]机械端模型例如是在刀具304及加工对象物303各自设置加速度传感器而进行测[0129]第1评价函数可以单纯地是主轴转速大于或等于下限值，也可以是进给量大于或振动频率探索范围的下限值，在步骤S13中，将振动振幅变更为振动振幅探索范围的下限时间和振动能量这两者而探索最佳的条件的情况下，评价函数Z能够以通过以下的算式进行推定，但也可以取代模拟出物理现象的机械模型105c，而是使用AI(ArtificialIntelligence)模型。图13是表示实施方式3的变形例所涉及的信息处理装置1c－2的功能代机械模型105c而是使用AI模型107，根据振动振幅的指令值对实际的值进行推定的条件动频率，则对刀具304的前端位置处的实际的振动振幅进行输出的训练好的模型。AI模型[0141]实施方式4.[0142]图14是表示实施方式4所涉及的数控装置1d的功能结构的图。数控装置1d具有探如还考虑使用了在每旋转1周时能够通过振动切削分断的切屑的数量的评价函数。例如如[0153]如以上说明所述，实施方式4所涉及的数控装置1d的条件探索部102d关于使得满常进行评价的第2评价函数而进行评价，在评价为在使用了该候选的切削加工中发生异常[0155]实施方式5.[0156]图16是表示实施方式5所涉及的信息处理装置1e的功能结构的图。信息处理装置信息处理装置1e的输入是基准加工条件11、振动条件探索范围14及控制参数变更范围19，[0158]条件探索部102e设定基准加工条件11(步骤S1e)。条件探索部102e判断设定出的动振幅进行校正(步骤S8)。条件探索部102e判模型105与实施方式3中所使用的机械模型105相同的情况下，控制参数例如是位置环增益控制参数设为探索的对象，从而能够提高能够对可分断切屑的驱动条件进行探索的可能得切屑的分断发生的振动条件及控制参数决定为执[0166]实施方式6.[0167]图18是表示实施方式6所涉及的数控装置1f的功能结构的图。数控装置1f与实施[0168]工作机械3由于历时变化，振动特性逐渐地变化。例如由于紧固部件的紧固的松算而预测出的振动振幅和实际的振动振幅之差对工作机械3的历时变化进行监视，在故障算值和实测值之间产生差的情况下，变更对机械模型105c中的驱动轴301的特性进行模拟[0170]故障预知部114对机械模型105c的变化履历进行监视。在机械模型105c的变化量[0172]实施方式7.[0173]图19是表示实施方式7所涉及的信息处理装置1g的功能结构的图。信息处理装置[0174]学习用数据取得部40从探索条件输入部100对基准加工条件11、基准振动条件12型105、加工面品质判定模型42及切屑分断判定模型43，在满足分断条件的执行驱动条件[0176]各轴的动作信息32是表示工作机械3的各轴的电动机的动作位置的信息，模型生成部41为了从如上所述的各轴的动作信息32及控制参数24，得到表示安装于工作机械3的及控制参数24作为输入，输出表示安装于工作机械3的各轴的机械构造的动作的信息。另t)存储为训练好的模型。信息处理装置1g的内部设置的训练好的模型存储部120，但也可以将训练好的模型存储部[0201]实施方式8.用通过实施方式7生成的训练好的模型而进行推断。条件探索部102h具有推断用数据取得[0213]推断部47对训练好的模型输入作为推断用数据的振动切削学习数据(步骤S42)，的处理器、ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)、FPGA(FieldProgrammableGateArray[0219]在上述处理电路通过使用了CPU的控制电路实现的情况下，该控制电路例如是图SignalProcessor)等。存储器93例如是RAM(RandomAccessMemory)、ROM(ReadOnly(DigitalVersatileDisk计算机系统的用户用于进行各种信息的输入。存储部403包含RAM(RandomAccess结构的计算机系统中，例如从在未图示的CD(CompactDisc)－ROM驱动器或者DVD－ROM驱中的至少1个驱动条件所设定的探索范围，以及与振动切削的有无无关地决定的成为基准数控装置分体的装置而进行了硬件结构的说明，但信息处理装置也可以内置于数控装置。