特許 6802054 加工状態表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6802054

(24)【登録日】2020年11月30日

(45)【発行日】2020年12月16日

(54)【発明の名称】加工状態表示装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 15/00 20060101AFI20201207BHJP

   B23Q 15/12 20060101ALI20201207BHJP

   G05B 19/4065 20060101ALI20201207BHJP

【ＦＩ】

   B23Q15/00 301A

   B23Q15/12 A

   G05B19/4065

【請求項の数】7

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2016-242085(P2016-242085)

(22)【出願日】2016年12月14日

(65)【公開番号】特開2018-8364(P2018-8364A)

(43)【公開日】2018年1月18日

【審査請求日】2019年3月14日

(31)【優先権主張番号】特願2016-132491(P2016-132491)

(32)【優先日】2016年7月4日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000146847

【氏名又は名称】ＤＭＧ森精機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104662

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 智司

(72)【発明者】

【氏名】河合 謙吾

(72)【発明者】

【氏名】大野 勝彦

(72)【発明者】

【氏名】西川 静雄

(72)【発明者】

【氏名】阪本 将隆

(72)【発明者】

【氏名】秀田 守弘

(72)【発明者】

【氏名】飯山 浩司

【審査官】 岩▲崎▼ 優

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２００８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０６７３８４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０９１２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０３９６４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２９６２１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０３６４９９１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０１６５３８４１（ＣＮ，Ａ）

【文献】 上野浩，加工能率を支援する工作機械の知能化技術，２０１３年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集，日本，公益社団法人精密工学会，２０１４年 ２月２８日，Ａ２０，ｐｐ．２７−２８

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ １５／００−１５／２８

Ｇ０５Ｂ １９／００−１９／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

表示用の画面を有する表示装置と、
使用する工具の諸元に応じて、主軸回転速度と再生びびりを生じる工具の限界切り込み深さとの相関に係る第１相関データを取得し、取得した第１相関データを基に、前記主軸回転速度と限界切り込み深さとの相関線図である安定限界線図を表示するための表示画面データを作成する安定限界画面作成部と、
設定された加工条件に応じた、前記再生びびり以外の加工関連情報を取得し、取得した加工関連情報に関する線図を表示するための表示画面データを作成する第１加工情報画面作成部と、
前記安定限界画面作成部及び前記第１加工情報画面作成部によってそれぞれ作成された表示画面データを基に、前記安定限界線図及び前記加工関連情報に関する線図を相互に重ね合わせた状態で前記表示装置の表示用画面に表示させる表示制御部とを設けて構成したことを特徴とする加工状態表示装置。

【請求項2】

前記第１加工情報画面作成部は、前記加工関連情報としての、切削能率に係る情報、使用する工具の寿命に係る情報、使用する工具が寿命に至るまでに切削可能な全切削量に係る情報、及び主軸モータに作用する負荷に係る情報から選択される一以上の情報を取得し、取得した各選択情報に関する線図を表示するための、該各選択情報に対応した一以上の表示画面データを作成するように構成されるとともに、
前記表示制御部は、前記安定限界線図及び前記各選択情報に関する線図を相互に重ね合わせた状態で前記表示装置の表示用画面に表示させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の加工状態表示装置。

【請求項3】

前記安定限界画面作成部によって取得された前記第１相関データ、及び前記第１加工情報画面作成部によって取得された加工関連情報を基に、又は、前記安定限界画面作成部によって作成された安定限界線図の表示画面データ、及び前記第１加工情報画面作成部によって作成された加工関連情報の表示画面データを基に、前記限界切り込み深さで加工したときの前記主軸回転速度と前記加工関連情報との相関に係る第２相関データを取得し、取得した第２相関データを基に、前記主軸回転速度と前記加工関連情報との相関に係る線図を表示するための表示画面データを作成する第２加工情報画面作成部を更に備え、
前記表示制御部は、更に、前記第２加工情報画面作成部によって作成された表示画面データを基に、前記主軸回転速度と加工関連情報との相関線図を前記表示装置の表示用画面に表示させるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の加工状態表示装置。

【請求項4】

使用する工具の諸元に応じて、主軸回転速度と再生びびりを生じる工具の限界切り込み深さとの相関に係る第１相関データを取得し、取得した第１相関データを基に、前記主軸回転速度と限界切り込み深さとの相関線図である安定限界線図を表示するための表示画面データを作成する安定限界画面作成部と、
設定された加工条件に応じた、前記再生びびり以外の加工関連情報を取得し、取得した加工関連情報に関する線図を表示するための表示画面データを作成する第１加工情報画面作成部と、
前記安定限界画面作成部及び前記第１加工情報画面作成部によってそれぞれ作成された表示画面データを基に、前記安定限界線図及び前記加工関連情報に関する線図を相互に重ね合わせた状態で表示装置の表示用画面に表示させる表示制御部として、
コンピュータを機能させるためのコンピュータプログラム。

【請求項5】

前記第１加工情報画面作成部は、前記加工関連情報としての、切削能率に係る情報、使用する工具の寿命に係る情報、使用する工具が寿命に至るまでに切削可能な全切削量に係る情報、及び主軸モータに作用する負荷に係る情報から選択される一以上の情報を取得し、取得した各選択情報に関する線図を表示するための、該各選択情報に対応した一以上の表示画面データを作成するように機能するとともに、
前記表示制御部は、前記安定限界線図及び前記各選択情報に関する線図を相互に重ね合わせた状態で前記表示装置の表示用画面に表示させるように機能することを特徴とする請求項４記載のコンピュータプログラム。

【請求項6】

前記コンピュータを、更に、
前記安定限界画面作成部によって取得された前記第１相関データ、及び前記第１加工情報画面作成部によって取得された加工関連情報を基に、又は、前記安定限界画面作成部によって作成された安定限界線図の表示画面データ、及び前記第１加工情報画面作成部によって作成された加工関連情報の表示画面データを基に、前記限界切り込み深さで加工したときの前記主軸回転速度と前記加工関連情報との相関に係る第２相関データを取得し、取得した第２相関データを基に、前記主軸回転速度と前記加工関連情報との相関に係る線図を表示するための表示画面データを作成する第２加工情報画面作成部として機能させるとともに、
前記表示制御部は、更に、前記第２加工情報画面作成部によって作成された表示画面データを基に、前記主軸回転速度と加工関連情報との相関線図を前記表示装置の表示用画面に表示させるように機能することを特徴とする請求項４又は５記載のコンピュータプログラム。

【請求項7】

請求項４乃至６記載のいずれかのコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工作機械で実行される加工の状態を表示する装置に関し、より詳しくは、予め設定された加工条件下で加工を実行した場合に想定される加工状態を表示する装置に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械を用いた加工の分野では、被加工物（ワーク）を効率よく加工すること、並びに加工コストを低減させることが永続的な課題として探求されている。一方、機械加工に求められる加工精度については、日増しに高い精度が求められるようになってきており、ワークを加工する際には、これら加工効率、加工コスト及び加工精度の各要素について、要求される基準を満足するような加工条件を設定する必要がある。

【0003】

そして、従来、前記加工精度に係る要素の内、再生びびりに着目し、工具又はワークを回転させる主軸の回転速度と、再生びびりを生じる工具の限界切り込み深さとの相関を表す安定限界線図を画面表示するようにした表示装置が知られている（下記特許文献１参照）。

【0004】

この表示装置によれば、主軸回転速度と、再生びびりを生じる工具の限界切り込み深さとの相関を表す安定限界線図が画面表示されるので、オペレータは、再生びびりを生じない主軸回転速度と工具の切り込み深さとの関係を、瞬時に視覚的に認識することができ、当該再生びびりが生じず、しかも加工効率の良い加工条件を適宜設定することができる。

【0005】

例えば、経験的な知見に基づき、切削抵抗等を考慮した上で、再生びびりを生じない領域において、切削可能な最も速い主軸回転速度と最も深い切り込み深さを設定することができる。

【0006】

このように、この従来の表示装置によれば、オペレータは、表示装置に表示された安定限界線図を基準にすることで、再生びびりが生じない範囲内において、効率の良い加工条件を設定することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１２−２００８４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

ところで、適切な加工条件を設定するためには、上述したように、加工効率、加工コスト及び加工精度に関係する各要素について、これらを総合的に判断する必要がある。

【0009】

ところが、上記従来の表示装置では、主軸回転速度と、再生びびりを生じる工具の限界切り込み深さとの相関を表す安定限界線図しか表示されないため、加工効率，加工コスト及び加工精度に関係する要素であって、再生びびり以外の他の要素の評価については、オペレータの経験的な知見に頼らざるを得ず、このため、上述した総合的な判断の見地からすると、安定限界線図のみからでは、必ずしも適切な加工条件を設定することができないという問題があった。他方、このような状況下においても適切な加工条件を設定する必要があるが、そのためには、前記加工効率、加工コスト及び加工精度に関する他の要素についても十分に検討する時間が必要であるため、当該加工条件を迅速には設定することができない。

【0010】

したがって、前記安定限界線図に加えて、これ以外の、前記加工効率、加工コスト及び加工精度に関係する他の要素の情報（加工関連情報）について、これを画面表示することができれば、オペレータは表示された情報から適切な加工条件を迅速に把握することができ、極めて便利である。

【0011】

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、前記安定限界線図に加えて、これ以外の加工関連情報を表示することが可能な加工状態表示装置等の提供を、その目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するための本発明は、
表示用の画面を有する表示装置と、
使用する工具の諸元に応じて、主軸回転速度と再生びびりを生じる工具の限界切り込み深さとの相関に係る第１相関データを取得し、取得した第１相関データを基に、前記主軸回転速度と限界切り込み深さとの相関線図である安定限界線図を表示するための表示画面データを作成する安定限界画面作成部と、
設定された加工条件に応じた、前記再生びびり以外の加工関連情報を取得し、取得した加工関連情報に関する線図を表示するための表示画面データを作成する第１加工情報画面作成部と、
前記安定限界画面作成部及び前記第１加工情報画面作成部によってそれぞれ作成された表示画面データを基に、前記安定限界線図及び前記加工関連情報に関する線図を相互に重ね合わせた状態、即ち、重畳した状態で前記表示装置の表示用画面に表示させる表示制御部とを設けて構成した加工状態表示装置に係る。

【0013】

この加工状態表示装置によれば、まず、安定限界画面作成部において、使用する工具の諸元に応じて、主軸回転速度と再生びびりを生じる工具の限界切り込み深さとの相関に係る第１相関データが取得され、取得された第１相関データを基に、前記主軸回転速度と限界切り込み深さとの相関線図である安定限界線図を表示するための表示画面データが作成され、また、第１加工情報画面作成部において、設定された加工条件に応じて、前記再生びびり以外の加工関連情報に関する線図を表示するための表示画面データが作成される。

【0014】

そして、前記表示制御部により、前記安定限界画面作成部及び第１加工情報画面作成部によってそれぞれ作成された表示画面データを基に、前記安定限界線図及び加工関連情報に関する線図が相互に重畳した状態で前記表示装置の表示用画面に表示される。

【0015】

ここで、前記加工関連情報は、前記加工効率、加工コスト及び加工精度に関係する情報であって、再生びびり以外の情報である。

【0016】

斯くして、この加工状態表示装置によれば、安定限界線図及び加工関連情報に関する線図が相互に重畳された状態で表示されるので、オペレータはこれらの情報を見ることで、安定限界線図及びこれ以外の加工関連情報を総合的に判断した良好な加工条件を迅速に認識することができる。

【0017】

尚、この加工状態表示装置において、前記第１加工情報画面作成部は、前記加工関連情報としての、切削能率に係る情報、使用する工具の寿命に係る情報、使用する工具が寿命に至るまでに切削可能な全切削量に係る情報、及び主軸モータに作用する負荷に係る情報から選択される一以上の情報を取得し、取得した各選択情報に関する線図を表示するための、各選択情報に対応した一以上の表示画面データを作成するように構成されるとともに、前記表示制御部は、前記安定限界線図及び前記各選択情報に関する線図を相互に重畳した状態で前記表示装置の表示用画面に表示させるように構成されていても良い。

【0018】

このように構成すれば、切削能率に係る情報、使用する工具の寿命に係る情報、使用する工具が寿命に至るまでに切削可能な全切削量に係る情報、及び主軸モータに作用する負荷に係る情報から選択される一以上の情報に関する線図と、前記安定限界線図が相互に重畳した状態で前記表示装置の表示用画面に表示されるので、オペレータはこれらの情報を見ることで、前記安定限界線図及び前記選択された加工情報を総合的に判断した良好な加工条件を迅速に認識することができる。

【0019】

また、本発明に係る加工状態表示装置は、
前記安定限界画面作成部によって取得された前記第１相関データ、及び前記第１加工情報画面作成部によって取得された加工関連情報を基に、又は、前記安定限界画面作成部によって作成された安定限界線図の表示画面データ、及び前記第１加工情報画面作成部によって作成された加工関連情報の表示画面データを基に、前記限界切り込み深さで加工したときの前記主軸回転速度と前記加工関連情報との相関に係る第２相関データを取得し、取得した第２相関データを基に、前記主軸回転速度と前記加工関連情報との相関に係る線図を表示するための表示画面データを作成する第２加工情報画面作成部を更に備え、
前記表示制御部は、更に、前記第２加工情報画面作成部によって作成された表示画面データを基に、前記主軸回転速度と加工関連情報との相関線図を前記表示装置の表示用画面に表示させるように構成されていても良い。

【0020】

このように構成すれば、第２加工情報画面作成部により、限界切り込み深さで加工したときの主軸回転速度と加工関連情報との相関線図を表示するための表示画面データが作成されるとともに、表示制御部によって、前記表示装置の表示用画面に、限界切り込み深さで加工したときの主軸回転速度と加工関連情報との相関線図が表示される。この相関線図は、例えば、主軸回転速度と切削能率との相関線図、主軸回転速度と工具が寿命に至るまでに切削可能な全切削量との相関線図、主軸回転速度と主軸モータに作用する負荷との相関線図等であり、オペレータはこれらの相関線図を見ることで、再生びびりが生じない範囲で、どの主軸回転速度のときに、最も好ましい加工状態を得ることができるかを、瞬時に視覚的に、言い換えれば、直観的に認識することができる。

【0021】

例えば、主軸回転速度と切削能率との相関線図を見れば、再生びびりが生じない範囲で、どの主軸回転速度のときに、最も切削能率の高い加工を実現できるかを直感的に認識することができる。また、主軸回転速度と全切削量との相関線図を見れば、再生びびりが生じない範囲で、どの主軸回転速度のときに、加工効率と工具コストとのバランスがとれた加工を実現できるかを直感的に認識することができる。

【0022】

また、上述した本発明に係る加工状態表示装置は、ディスプレイを備えたコンピュータによってこれを実現することができ、この場合、前記安定限界画面作成部、加工情報画面作成部及び表示制御部は、それぞれ前記コンピュータ上で動作するコンピュータプログラムによって実現される。そして、このようなコンピュータプログラムは、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に適宜記憶させることができ、かかる記録媒体から前記コンピュータプログラムを適宜コンピュータに読み取らせて、当該コンピュータ上で動作させることにより、当該コンピュータが前記加工状態表示装置として機能する。

【0023】

或いは、前記コンピュータプログラムは、これを供給する適宜サーバから、インターネット等の適宜ネットワークを介して、適宜コンピュータにダウンロードすることができ、当該コンピュータプログラムをダウンロードしたコンピュータにおいて、当該コンピュータプログラムを動作させることで、当該コンピュータが前記加工状態表示装置として機能する。

【発明の効果】

【0024】

以上説明したように、本発明に係る加工状態表示装置等によれば、安定限界線図及び加工関連情報に関する線図が相互に重ね合わされた状態（重畳された状態）で表示されるので、オペレータはこれらの情報を見ることで、安定限界線図及びこれ以外の加工関連情報を総合的に判断した良好な加工条件を迅速に認識することができる。

【0025】

また、限界切り込み深さで加工したときの主軸回転速度と加工関連情報との相関線図が表示されるので、オペレータはこの相関線図を見ることで、再生びびりが生じない範囲で、どの主軸回転速度のときに、最も好ましい加工状態を得ることができるかを直観的に認識することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施形態に係る加工状態表示装置の概略構成を示すブロック図である。

【図2】本実施形態の工具情報記憶部に格納される工具情報について説明するための説明図である。

【図3】本実施形態のワーク情報記憶部に格納されるワーク情報について説明するための説明図である。

【図4】本実施形態の寿命係数記憶部に格納される寿命係数について説明するための説明図である。

【図5】本実施形態の寿命係数記憶部に格納される寿命係数について説明するための説明図である。

【図6】本実施形態の表示装置に表示される表示画面の一例を示した説明図である。

【図7】本実施形態の表示装置に表示される表示画面の一例を示した説明図である。

【図8】本実施形態の表示装置に表示される表示画面の一例を示した説明図である。

【図9】本実施形態の表示装置に表示される表示画面の一例を示した説明図である。

【図10】本実施形態の表示装置に表示される表示画面の一例を示した説明図である。

【図11】本実施形態の表示装置に表示される表示画面の一例を示した説明図である。

【図12】本実施形態の表示装置に表示される表示画面の一例を示した説明図である。

【図13】本実施形態の表示装置に表示される表示画面の一例を示した説明図である。

【図14】本実施形態の表示装置に表示される表示画面の一例を示した説明図である。

【図15】本実施形態の表示装置に表示される表示画面の一例を示した説明図である。

【図16】２自由度系の切削モデルを示した説明図である。

【図17】減衰比の算出を説明するための説明図である。

【図18】本実施形態の表示装置に表示される表示画面の一例を示した説明図である。

【図19】本実施形態の表示装置に表示される表示画面の一例を示した説明図である。

【図20】本発明の他の実施形態において、表示装置に表示される表示画面の一例を示した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る加工状態表示装置を示したブロック図である。

【0028】

図１に示すように、本例の加工状態表示装置１は、安定限界画面作成部３，第１加工情報画面作成部４，工具情報記憶部５，ワーク情報記憶部６，寿命係数記憶部７，モータ負荷情報記憶部８，第２加工情報画面作成部９，表示制御部１０及び入力制御部１１を有する演算装置２の他、表示装置１２及び入力装置１３を備えて構成される。

【0029】

尚、前記演算装置２は工作機械の制御装置に組み込むことができ、また、前記表示装置１２は工作機械の操作盤に設けられるディスプレイ、前記入力装置１３は同じく工作機械の操作盤に設けられるキーボードや適宜入出力インターフェースから構成することができる。或いは、前記表示装置１２及び入力装置１３は、同じく工作機械の操作盤に設けられるタッチパネルから構成することができる。

【0030】

また、前記演算装置２は、外部装置としてディスプレイを備えたコンピュータから構成することもできる。この場合、前記入力装置１３は、コンピュータに設けられるキーボードや適宜入出力インターフェース等から構成され、前記表示装置１２は外部装置としてのディスプレイから構成される。

【0031】

このように、演算装置２は、工作機械の制御装置やコンピュータ等により具現化することができるが、前記工具情報記憶部５，ワーク情報記憶部６，寿命係数記憶部７及びモータ負荷情報記憶部８は、前記制御装置やコンピュータに設けられるＲＡＭやハードディスクなどの読み書き可能な記録媒体から構成され、前記安定限界画面作成部３，第１加工情報画面作成部４，第２加工情報画面作成部９，表示制御部１０及び入力制御部１１は、前記制御装置やコンピュータ上で動作するコンピュータプログラムから構成される。

【0032】

そして、このコンピュータプログラムは、コンピュータにより読み取り可能な記録媒体に適宜記憶させることができ、かかる記録媒体から前記コンピュータプログラムを前記制御装置やコンピュータに読み取らせて、当該制御装置やコンピュータ上で動作させることにより、当該制御装置やコンピュータが演算装置２として機能する。

【0033】

或いは、前記コンピュータプログラムは、これを供給する適宜サーバから、インターネット等の適宜ネットワークを介して、前記制御装置やコンピュータにダウンロードすることができ、当該コンピュータプログラムをダウンロードした制御装置やコンピュータにおいて、当該コンピュータプログラムを動作させることで、当該制御装置やコンピュータが演算装置２として機能する。

【0034】

また、前記工具情報記憶部５，ワーク情報記憶部６，寿命係数記憶部７及びモータ負荷情報記憶部８には、それぞれ前記入力装置１３を介して必要な情報（データ）が入力され、記憶される。

【0035】

以下、各部の詳細について説明する。

【0036】

前記工具情報記憶部５は、工作機械で使用される工具に関する情報を記憶する機能部であり、具体的には、エンドミルやフライスといった工具の種類、ＣＢＮや窒化チタンコーティングといった工具の材質、工具の刃数、工具径Ｄ[ｍｍ]、工具の固有振動数ω（ω_ｘ，ω_ｙ）[rad/sec]、工具の減衰比ζ（ζ_ｘ，ζ_ｙ）[%]、工具の等価質量ｍ（ｍ_ｘ，ｍ_ｙ）[kg]に係る情報が前記入力装置１３から入力され、例えば、図２に示すようなデータテーブルとして当該工具情報記憶部５に格納される。尚、工具の材質ｉは符号化して記憶されており、例えば、図２において、「１」は窒化チタンコーティングを意味し、「２」は炭化チタンコーティングを意味し、「３」はＣＢＮを意味する。また、工具の固有振動数，減衰比及び等価質量については、当該工具について予め試加工等により測定されたデータが格納される。

【0037】

前記ワーク情報記憶部６は、工作機械で加工されるワークに関する情報を記憶する機能部であり、具体的には、ワークの材質ｊに応じた、主分力の比切削抵抗Ｋ_tj[N/m²]、及び主分力と背分力の比Ｋ_rj[%]が予め試加工等によって測定され、得られたデータが前記入力装置１３を介し、図３に示すようなデータテーブルとして当該ワーク情報記憶部６に格納される。尚、工具の材質ｊは符号化して記憶されており、例えば、図３において、「１」はＦＣ１５０を意味し、「２」はＦＣ２５０を意味し、「３」はＳ４５Ｃを意味し、「４」はＳ６０Ｃを意味する。

【0038】

前記寿命係数記憶部７は、工具材質ｉ、ワーク材質ｊ及び摩耗限界ｈに応じた寿命係数ｎ_i,j,h及び寿命係数Ｃ_i,j,hを記憶する機能部であり、前記入力装置１３から入力され、例えば、図４及び図５に示すようなデータテーブルとして当該寿命係数記憶部７に格納される。

【0039】

尚、摩耗限界ｈは刃先の後退量を表すもので、図４及び図５では、これらが符号化されており、例えば、「１」は０．３ｍｍを意味し、「２」は０．４ｍｍを意味し、「３」は０．５ｍｍを意味している。

【0040】

また、寿命係数ｎ_i,j,h及びＣ_i,j,hは工具寿命ｔ[min]を算出するための係数であり、工具寿命ｔは以下の一般式（数式１）によって算出される。但し、Ｖは切削速度[m/min]である。
（数式１）
ｔ^ｎ＝Ｃ／Ｖ
ここで、ｎ＝ｎ_i,j,h、Ｃ＝Ｃ_i,j,hである。

【0041】

前記モータ負荷情報記憶部８は、主軸モータに作用する負荷の限界と、主軸回転速度ｎ[min^-1]及び切り込み深さａ_p[mm]との相関に係る情報（モータ負荷情報）を記憶する機能部であり、このモータ負荷情報が前記入力装置１３から入力され、当該モータ負荷情報記憶部８に記憶される。尚、負荷限界として、本例では、連続定格、１５分定格及び２５％ＥＤを設定している。連続定格は所定時間連続運転可能なモータ出力を意味し、１５分定格は１５分連続運転可能なモータ出力を意味し、２５％ＥＤはモータの稼働時間のち２５％が運転時間で、７５％が停止時間であることを意味する。

【0042】

前記安定限界画面作成部３は、使用する工具の諸元に応じて、主軸回転速度と再生びびりを生じる工具の限界切り込み深さとの相関に係る第１相関データを取得（算出）し、算出した第１相関データを基に、前記主軸回転速度と限界切り込み深さとの相関線図である安定限界線図を表示するための表示画面データを作成する機能部である。尚、本例の安定限界線図は、所謂、安定ポケット理論に従った線図である。

【0043】

まず、主軸回転速度と再生びびりを生じる工具の限界切り込み深さとの相関に係る第１相関データの算出、即ち、安定限界線図を作成するための基本的な原理について説明する。図１６に示したモデルは、工具ＴとワークＷとをｘ軸及びｙ軸の２つの送り軸方向に相対移動させるように構成された２自由度系の物理モデルである。このモデルから、再生びびり振動の発生する条件を、Y・Altintasの考案した解析方法を用いて求める。

【0044】

このモデルにおいて、工具Ｔの運動方程式は、それぞれ以下の数式２及び数式３で表わされる。

【0045】

（数式２）
ｘ"＋2ζ_xω_xｘ'＋ω_x²ｘ＝Ｆ_x／ｍ_x
（数式３）
ｙ"＋2ζ_yω_yｙ'＋ω_y²ｙ＝Ｆ_y／ｍ_y
ここで、ω_xは工具Ｔのｘ軸方向の固有振動数[rad/sec]、ω_yは工具Ｔのｙ軸方向の固有振動数[rad/sec]であり、ζ_xはｘ軸方向（送り方向）の減衰比[%]、ζ_yはｙ軸方向（切り込み方向）の減衰比[%]である。また、ｍ_xはｘ軸方向の等価質量[kg]、ｍ_yはｙ軸方向の等価質量[kg]であり、Ｆ_xは工具Ｔに作用するｘ軸方向の切削動力[N]であり、Ｆ_yは工具Ｔに作用するｙ軸方向の切削動力[N]である。また、ｘ"及びｙ"はそれぞれ時間の２階微分を示し、ｘ'及びｙ'はそれぞれ時間の１階微分を示す。

【0046】

切削動力Ｆ_x，Ｆ_yは、切れ刃がワークＷを切り取る厚さをｈ(φ)[m²]、切り込み深さをａ_p[mm]、主分力の比切削抵抗をＫ_t[N/m²]、主分力と背分力の比をＫ_r[%]とすると、次式数式４及び数式５によって算出することができる。
（数式４）
Ｆ_x＝−Ｋ_tａ_pｈ(φ)cos(φ)−Ｋ_rＫ_tａ_pｈ(φ)sin(φ)
（数式５）
Ｆ_y＝＋Ｋ_tａ_pｈ(φ)sin(φ)−Ｋ_rＫ_tａ_pｈ(φ)cos(φ)

【0047】

切削動力Ｆ_x，Ｆ_yは、工具Ｔの回転角φ[rad]によって変化するので、切削を開始する角度φ_stと切削を終了する角度φ_exとの間で切削動力Ｆ_x，Ｆ_yを積分し、その平均を求めることによって得られる。また、角度φ_st及び角度φ_exは、工具Ｔの直径Ｄ[mm]、切り込み幅Ａｅ[mm]、送り方向、アッパーカットかダウンカットかによって幾何学的に求めることができる。

【0048】

上記数式２及び数式３に係る固有値Λは、びびり振動の振動数をω_cとすると、次式数式６によって表される。
（数式６）
Λ＝−（ａ₁±（ａ₁²−４ａ₀）^1/2）／２ａ₀
但し、
ａ₀＝Φ_xx(ｉω_c)Φ_yy(ｉω_c)(α_xxα_yy−α_xyα_yx)
ａ₁＝α_xxΦ_xx(ｉω_c)＋α_yyΦ_yy(ｉω_c)
Φ_xx(ｉω_c)＝１/(ｍ_x(−ω_c²＋2ｉζ_xω_cω_x＋ω_x²))
Φ_yy(ｉω_c)＝１/(ｍ_y(−ω_c²＋2ｉζ_yω_cω_y＋ω_y²))
α_xx＝[(cos2φ_ex−2Ｋ_rφ_ex＋Ｋ_rsin2φ_ex)−(cos2φ_st−2Ｋ_rφ_st＋Ｋ_rsin2φ_st)]/2
α_xy＝[(−sin2φ_ex−2φ_ex＋Ｋ_rcos2φ_ex)−(−sin2φ_st−2φ_st＋Ｋ_rcos2φ_st)]/2
α_yx＝[(−sin2φ_ex＋2φ_ex＋Ｋ_rcos2φ_ex)−(−sin2φ_st＋2φ_st＋Ｋ_rcos2φ_st)]/2
α_yy＝[(−cos2φ_ex−2Ｋ_rφ_ex−Ｋ_rsin2φ_ex)−(cos2φ_st−2Ｋ_rφ_st−Ｋ_rsin2φ_st)]/2

【0049】

そして、前記固有値Λの実部をΛ_R、虚部をΛ_Iとすると、安定限界における切り込み深さａ_plim、及び主軸の回転速度ｎ_limは、それぞれ次の数式７及び数式８によって表される。
（数式７）
ａ_plim＝2πΛ_R(1＋(Λ_I/Λ_R)²)/(ＮＫ_t)
（数式８）
ｎ_lim＝60ω_c/(Ｎ(2kπ＋π−2tan^-1(Λ_I/Λ_R)))
但し、Ｎは工具Ｔの刃数、ｋは整数である。

【0050】

そして、上記数式７及び数式８を用い、そのω_c及びｋの値を任意に変化させながらそのときの限界切り込み深さａ_plim、及び主軸の回転速度ｎ_limを算出することで、安定限界曲線を作成することができる。

【0051】

斯くして、前記固有振動数ω_x，ω_y、主分力の比切削抵抗Ｋ_t、主分力と背分力の比Ｋ_r、減衰比ζ_x，ζ_y及び等価質量ｍ_x，ｍ_yを基に、上記数式６に従って、固有値Λの実部Λ_R、及び虚部をΛ_Iを算出し、ついで、数式７及び数式８を用いて、そのω_c及びｋの値を任意に変化させながらそのときの限界切り込み深さａ_plim、及び主軸の回転速度ｎ_limを算出することで、安定限界曲線を作成することができる。

【0052】

具体的には、前記安定限界画面作成部３は、前記入力装置１３から入力される処理開始信号を受信して処理を開始する。そして、オペレータが入力する工具情報（例えば、上記工具番号）及びワーク情報（例えば、上述したワーク材質に係る）を基に、前記工具情報記憶部５に格納された情報から該当する工具番号の刃数、工具径Ｄ、固有振動数ω_x，ω_y、減衰比ζ_x，ζ_y及び等価質量ｍ_x，ｍ_yに係るデータを読み出すとともに、前記ワーク情報記憶部に格納された情報から該当するワーク材質に応じた主分力の比切削抵抗Ｋ_t及び主分力と背分力の比Ｋ_rに係るデータを読み出す。

【0053】

そして、安定限界画面作成部３は、読み出した刃数、工具径Ｄ、固有振動数ω_x，ω_y、主分力の比切削抵抗Ｋ_t、主分力と背分力の比Ｋ_r、減衰比ζ_x，ζ_y及び等価質量ｍ_x，ｍ_yを基に、上記数式６に従って、固有値Λの実部Λ_R、及び虚部をΛ_Iを算出し、ついで、数式７及び数式８を用いて、そのω_c及びｋの値を任意に変化させながらそのときの限界切り込み深さａ_plim、及び主軸の回転速度ｎ_limを算出、即ち、限界切り込み深さａ_plimと主軸回転速度ｎ_limとの相関に係る第１相関データを算出して、主軸回転速度ｎ_limと再生びびりを生じる工具の限界切り込み深さａ_plimとの相関線図である安定限界線図を表示するための表示画面データを作成する。

【0054】

尚、前記工具情報記憶部５に格納される減衰比ζ_x及びζ_yは、工具Ｔのｘ軸方向の固有振動数をω_x、ｙ軸方向の固有振動数をω_yとすると、例えば、次の数式９及び数式１０によって算出することができる。
（数式９）
ζ_x＝(ω_1x−ω_2x)/2ω_x
（数式１０）
ζ_y＝(ω_1y−ω_2y)/2ω_y
但し、ω_1x，ω_1y及びω_2x，ω_2yは、図１７に示すように、ｘ軸方向及びｙ軸方向の各コンプライアンス（変位（＝出力）／切削動力（＝入力））の最大値がＧ_x及びＧ_yであるときに、Ｇ_x/2^1/2，Ｇ_y/2^1/2に相当する振動数であり、コンプライアンスが最大値Ｇ_x，Ｇ_yをとるときの振動数が、当該工具Ｔの固有振動数ω_x，ω_yである。

【0055】

また、等価質量はｍ_x、ｍ_yは次の数式１１及び数式１２によって算出することができる。
（数式１１）
ｍ_x＝1/(2Ｇ_xζ_xω_x²)
（数式１２）
ｍ_y＝1/(2Ｇ_yζ_yω_y²)

【0056】

前記第１加工情報画面作成部４は、切削能率に係る情報、使用する工具の寿命に係る情報、使用する工具が寿命に至るまでに切削可能な全切削量に係る情報、及び主軸モータに作用する負荷情報を表示するための表示画面データを作成する機能部であり、前記入力装置１３から入力される処理開始信号を受信して処理を開始し、前記入力装置１３から入力される選択信号に応じて、前記各情報の中から選択された情報について、これを表示するための表示画面データを作成する。

【0057】

具体的には、例えば、前記切削能率については、前記入力装置１３を介して入力される、工具の一刃当たりの送り量ｆ[mm]及び工具の切り込み幅Ａｅ[mm]を基に、次式数式１３に従って、主軸回転速度ｎ[min^-1]及び切り込み深さａ_ｐ[mm]に応じた切削能率Ｅ[cc/min]を算出（取得）すると共に、その線図を表示するための表示画面データを作成する。尚、この切削能率は前記安定限界画面作成部３で作成された安定限界線図に係る工具と同じ工具に関するものであり、下記の工具の刃数については、前記工具情報記憶部５から読み出される。
（数式１３）
Ｅ＝ｆ×Ａｅ×（工具の刃数）×ｎ×ａ_ｐ

【0058】

また、工具寿命についても、前記安定限界画面作成部３で作成された安定限界線図に係る工具と同じ工具に関するものであり、第１加工情報画面作成部４は、その際に、前記入力装置１３を介して入力された工具番号を基に、前記工具情報記憶部５に格納された情報から該当する工具番号の材質ｉに関する情報を取得するとともに、取得した工具材質ｉ及び前記入力装置１３から入力されたワーク材質ｊに係る情報、更に、これらに追加して前記入力装置１３から入力される摩耗限界ｈに係る情報を基に、前記寿命係数記憶部７に格納された情報から該当する寿命係数ｎ_i,j,h，Ｃ_i,j,hを読み出し、上述した数式１に従って、所定の主軸回転速度で加工した場合の当該工具の寿命ｔ[min]を算出（取得）するとともに、得られた寿命ｔと主軸回転速度ｎとの関係を表示するための表示画面データを作成する。

【0059】

尚、数式１中の切削速度Ｖ[m/min]は、該当する工具（番号）の工具径Ｄ[mm]及び主軸回転速度ｎ[min^-1]によって算出される。因みに、計算式は以下となる。
（数式１４）
Ｖ＝π×Ｄ×ｎ／１０００

【0060】

また、工具が寿命に至るまでに切削可能な全切削量Ｃ_ｖ[cc]については、前記第１加工情報画面作成部４は、前記数式１３に従って切削能率Ｅ[cc/min]を算出（取得）するとともに、前記数式１に従って寿命ｔ[min]を算出（取得）し、得られた切削能率Ｅ及び寿命ｔを基に、下式数式１５に従って、主軸回転速度ｎ[min^-1]及び切り込み深さａ_ｐ[mm]と全切削量Ｃ_ｖ[cc]との相関を示す線図を作成すると共に、これを表示するための表示画面データを作成する。
（数式１５）
Ｃ_ｖ＝Ｅ×ｔ

【0061】

尚、切削能率Ｅ[cc/min]を算出するための、工具の一刃当たりの送り量ｆ[mm]、及び工具の切り込み幅Ａｅ[mm]については、上記と同様に、前記入力装置１３を介して入力される。また、工具刃数については、前記安定限界画面作成部３で安定限界線図を作成する際に入力された工具番号を基に、前記工具情報記憶部５から読み出される。また、工具寿命ｔを算出するための寿命係数ｎ_i,j,h，Ｃ_i,j,hは、当該工具番号を基に前記工具情報記憶部５から取得される当該工具の材質ｉに関する情報、及び前記入力装置１３から入力されたワーク材質ｊに係る情報、並びに同じく前記入力装置１３から入力される摩耗限界ｈに係る情報を基に、前記寿命係数記憶部７に格納された情報から読み出される。また、切削速度Ｖ[m/min]は、当該工具（番号）の工具径Ｄ[mm]及び主軸回転速度ｎ[min^-1]を基に上記数式１４に従って算出される。

【0062】

また、主軸モータの負荷に係る情報について、前記第１加工情報画面作成部４は、前記モータ負荷情報記憶部８に格納された情報を参照（取得）して、主軸モータに作用する負荷限界と、主軸回転速度ｎ[min^-1]及び切り込み深さａ_ｐ[mm]との相関を示す線図を作成すると共に、これを表示するための表示画面データを作成する。尚、本例では、負荷限界として、連続定格、１５分定格及び２５％ＥＤを設定している。

【0063】

前記第２加工情報画面作成部９は、前記安定限界画面作成部３によって取得された前記第１相関データ、及び前記第１加工情報画面作成部４によって取得された加工関連情報を基に、前記限界切り込み深さで加工したときの前記主軸回転速度と前記加工関連情報との相関に係る第２相関データを取得（算出）し、取得した第２相関データを基に、前記主軸回転速度と前記加工関連情報との相関に係る線図を表示するための表示画面データを作成する機能部である。

【0064】

前記表示制御部１０は、前記安定限界画面作成部３及び前記第１加工情報画面作成部４によってそれぞれ作成された表示画面データを基に、前記安定限界画面作成部３によって作成された前記安定限界線図に係る表示画面と、前記第１加工情報画面作成部４によって作成された前記加工関連情報の線図に係る表示画面を相互に重ね合わせた状態、即ち、重畳した状態で前記表示装置１２の表示用画面に表示させる処理、並びに、前記第２加工情報画面作成部によって作成された表示画面データを基に、前記主軸回転速度と加工関連情報との相関線図を前記表示装置１２の表示用画面に表示させる処理を行う。

【0065】

また、前記入力制御部１１は前記入力装置１３からの入力を制御し、入力装置１３から入力されたデータを前記安定限界画面作成部３，第１加工情報画面作成部４，工具情報記憶部５，ワーク情報記憶部６，寿命情報記憶部７及びモータ負荷情報記憶部８にそれぞれ送信する処理を行う。

【0066】

以上の構成を備えた本例の加工状態表示装置１によれば、前記入力装置１３から処理開始信号が入力されたとき、前記安定限界画面作成部３及び第１加工情報画面作成部４によってそれぞれ表示画面データを作成する処理が開始される。

【0067】

そして、前記安定限界画面作成部３は、前記入力装置１３から更に入力される工具番号及びワーク材質に関する情報を基に、前記工具情報記憶部５に格納された情報から該当する工具番号の刃数、工具径Ｄ、固有振動数ω_x，ω_y、減衰比ζ_x，ζ_y及び等価質量ｍ_x，ｍ_yに係るデータを読み出すとともに、前記ワーク情報記憶部に格納された情報から該当するワーク材質に応じた主分力の比切削抵抗Ｋ_t及び主分力と背分力の比Ｋ_rに係るデータを読み出し、読み出した刃数、工具径Ｄ、固有振動数ω_x，ω_y、主分力の比切削抵抗Ｋ_t、主分力と背分力の比Ｋ_r、減衰比ζ_x，ζ_y及び等価質量ｍ_x，ｍ_yを基に、上記数式６に従って、固有値Λの実部Λ_R、及び虚部をΛ_Iを算出し、ついで、数式７及び数式８を用いて、そのω_c及びｋの値を任意に変化させながらそのときの限界切り込み深さａ_plim、及び主軸の回転速度ｎ_limを算出、即ち、限界切り込み深さａ_plimと主軸回転速度ｎ_limとの相関に係る第１相関データを算出して、主軸回転速度ｎ_limと再生びびりを生じる工具の限界切り込み深さａ_plimとの相関線図である安定限界線図を表示するための表示画面データを作成する。

【0068】

一方、前記第１加工情報画面作成部４は、前記入力装置１３を介して選択される一以上の情報について、それを表示するための表示画面データを作成する。作成可能な表示画面データは、切削能率Ｅに係る表示画面データ、工具寿命ｔに係る表示画面データ、全切削量Ｃ_ｖに係る表示画面データ、及び主軸モータの負荷に係る表示画面データであり、第１加工情報画面作成部４は、前記入力装置１３を介してオペレータが選択する一以上の情報について、その表示画面データを作成する。

【0069】

その際、切削能率Ｅに係る表示画面データを作成する場合には、前記入力装置１３から工具の一刃当たりの送り量ｆ及び工具の切り込み幅Ａｅが入力され、また、工具寿命ｔに係る表示画面データを作成する場合には、前記入力装置１３から摩耗限界ｈが入力され、更に、全切削量Ｃ_ｖに係る表示画面を作成する際にも、必要に応じて、工具の一刃当たりの送り量ｆ、工具の切り込み幅Ａｅ及び摩耗限界ｈが前記入力装置１３から入力される。

【0070】

そして、前記安定限界画面作成部３及び第１加工情報画面作成部４によってそれぞれ表示画面データが作成されると、この表示画面データが前記表示制御部１０に送信され、この表示制御部１０によって、各表示画面が相互に重畳された状態で、前記表示装置１２の表示用画面に表示される。

【0071】

このようにして、前記表示装置１２の表示用画面に表示される画面の例を図６〜図１５に示す。尚、図６〜図１５の表示画面は、オペレータが適宜選択することによって、それぞれ表示装置１２に表示される。

【0072】

図６は、安定限界線図（太い実線で示す波形の線図）と切削能率に係る線図とを相互に重畳して表示したものである。尚、切削能率は、５０[cc/min]の切削能率が得られる主軸回転速度と切り込み深さとの関係を細い実線で示し、同様に、切削能率が１００[cc/min]の場合を細い破線で示し、１５０[cc/min]の場合を細い一点鎖線で示し、２００[cc/min]の場合を細い二点鎖線で示し、２５０[cc/min]の場合を細い点線で示している。オペレータはこの表示画面を見ることで、再生びびりが生じない範囲内（太い実線で示す波形の線図より下側の領域内）において、最も切削能率が高くなる主軸回転速度と切り込み深さとを迅速に認識することができる。

【0073】

図７は、図６に示した安定限界線図（太い実線で示す波形の線図）及び切削能率に係る線図に加えて、工具寿命に係る線図を重畳して表示したものである。尚、工具寿命に係る線図は、工具寿命が３０[min]、２０[min]、１０[min]となる各主軸回転速度に対応した位置に縦線をそれぞれ配置するとともに、対応する縦線の近傍にそれぞれ工具寿命に係る数値を配置した構成を有する。オペレータはこの表示画面を見ることで、再生びびりと切削能率と工具寿命との相関を認識することができ、例えば、再生びびりが生じない範囲内において、適度な工具寿命が得られ、しかも良好な切削能率が得られる主軸回転速度と切り込み深さとを迅速に認識することができる。

【0074】

図８は、図７と同様に、図６に示した安定限界線図（太い実線で示す波形の線図）及び切削能率に係る線図を重畳して表示するとともに、これに加えて、工具寿命と主軸回転速度との関係を示す表を横並びで表示したものである。この表示画面によっても、オペレータは再生びびりと切削能率と工具寿命との相関を認識することができ、例えば、再生びびりが生じない範囲内において、適度な工具寿命が得られ、しかも良好な切削能率が得られる主軸回転速度と切り込み深さとを認識することができる。

【0075】

図９は、図６に示した安定限界線図（太い実線で示す波形の線図）及び切削能率に係る線図に加えて、主軸モータに作用する負荷限界と主軸回転速度及び切り込み深さとの相関を示す線図を重畳して表示したものである。尚、主軸モータに作用する負荷を連続定格とした場合の主軸回転速度と切り込み深さとの関係を太い実線で示し、同様に、１５分定格とした場合を太い破線で示し、２５％ＥＤとした場合を太い一点鎖線で示している。オペレータはこの表示画面を見ることで、再生びびりと切削能率と主軸モータの負荷との相関を認識することができ、例えば、再生びびりが生じない範囲、且つ主軸モータの負荷状態が所定の状態（例えば連続定格以下となる状態）となる範囲内で、良好な切削能率が得られる主軸回転速度と切り込み深さとを迅速に認識することができる。

【0076】

図１０は、図７に示した安定限界線図（太い実線で示す波形の線図）、切削能率に係る線図、及び工具寿命に係る線図に加えて、主軸モータに作用する負荷限界と主軸回転速度及び切り込み深さとの相関を示す線図を重畳して表示したものである。オペレータはこの表示画面を見ることで、再生びびりと切削能率と工具寿命と主軸モータの負荷との相関を認識することができ、再生びびりが生じない範囲、且つ主軸モータの負荷状態が所定の状態（例えば連続定格以下となる状態）となる範囲内において、適度な工具寿命が得られ、しかもより良好な切削能率が得られる主軸回転速度と切り込み深さとを迅速に認識することができる。

【0077】

例えば、切り込み深さを１０[mm]に設定して加工を行うとした場合に、オペレータは表示された安定限界線図を見ることで、切り込み深さを１０[mm]に設定した状態で安定して加工を行うことができる主軸回転速度が、１５００[min^-1]、１７２０[min^-1]、又は２０００[min^-1]付近のいずれかであることを認識することができる。しかしながら、オペレータは、これらの主軸回転速度のうち、どの主軸回転速度が最も適したものであるかを、この安定限界線図だけからでは認識することができない。

【0078】

そこで、オペレータは、同図１０に重畳表示された、切削能率と主軸回転速度及び切り込み深さとの相関を示す線図、工具寿命と主軸回転速度との相関を示す線図、並びに主軸モータに作用する負荷限界と主軸回転速度及び切り込み深さとの相関を示す線図を基に、最適な主軸回転速度を認識する。

【0079】

即ち、例えば、オペレータは、まず、モータ負荷が連続定格（太い実線）を越えないような主軸回転速度に絞り込む。具体的には、上記のようにして選定された主軸回転速度のうち、２０００[min^-1]は連続定格を越えているので、これを排除して１５００[min^-1]及び１７２０[min^-1]の主軸回転速度を選出する。

【0080】

次に、オペレータは、切削能率及び工具寿命に係る線図を基に、その適否を比較考量し、切削能率及び工具寿命の面から最も適していると判断される主軸回転速度を決定する。例えば、切削能率の面から見ると、主軸回転速度が１５００[min^-1]の場合の切削能率は１４５[cc/min]であり、主軸回転速度が１７２０[min^-1]の場合の切削能率は１７０[cc/min]である。一方、工具寿命の面から見ると、主軸回転速度が１５００[min^-1]の場合の工具寿命は３５[min]であり、主軸回転速度が１７２０[min^-1]の場合の工具寿命は２０[min]である。この結果から、オペレータは、切削能率を重視するのでれば、最適な主軸回転速度として１７２０[min^-1]を選定し、一方、工具寿命を重視するのであれば、最適な主軸回転速度として１５００[min^-1]を選定する。

【0081】

以上のようにして、オペレータは、図１０に示した線図から、自身が想定した加工条件において、最適な主軸回転速度を認識することができる。

【0082】

また、図１１は、安定限界線図（太い実線で示す波形の線図）と全切削量に係る線図とを相互に重畳して表示したものである。尚、全切削量は、１０００[cc]の全切削量が得られる主軸回転速度と切り込み深さとの関係を細い実線で示し、同様に、全切削量が２０００[cc]の場合を細い破線で示し、３０００[cc]の場合を細い一点鎖線で示し、４０００[cc]の場合を細い二点鎖線で示し、５０００[cc]の場合を細い点線で示している。オペレータはこの表示画面を見ることで、再生びびりが生じない範囲内で、良好な全切削量が得られる主軸回転速度と切り込み深さとを迅速に認識することができる。

【0083】

図１２は、図１１に示した安定限界線図（太い実線で示す波形の線図）及び全切削量に係る線図に加えて、工具寿命に係る線図を重畳して表示したものである。工具寿命に係る線図は、図７に示したものと同様に、工具寿命が３０[min]、２０[min]、１０[min]となる各主軸回転速度に対応した位置に縦線をそれぞれ配置するとともに、対応する縦線の近傍にそれぞれ工具寿命に係る数値を配置した構成を有する。オペレータはこの表示画面を見ることで、再生びびりと全切削量と工具寿命との相関を認識することができ、例えば、再生びびりが生じない範囲内において、適度な工具寿命が得られ、しかも良好な全切削量が得られる主軸回転速度と切り込み深さとを迅速に認識することができる。

【0084】

図１３は、図１２と同様に、図１１に示した安定限界線図（太い実線で示す波形の線図）及び全切削量に係る線図を重畳して表示するとともに、これに加えて、工具寿命と主軸回転速度との関係を示す表を横並びで表示したものである。この表示画面によっても、オペレータは再生びびりと全切削量と工具寿命との相関を認識することができ、例えば、再生びびりが生じない範囲内において、適度な工具寿命が得られ、しかも良好な全切削量が得られる主軸回転速度と切り込み深さとを認識することができる。

【0085】

図１４は、図１１に示した安定限界線図（太い実線で示す波形の線図）及び全切削量に係る線図に加えて、主軸モータに作用する負荷限界と主軸回転速度及び切り込み深さとの相関を示す線図を重畳して表示したものである。尚、主軸モータに作用する負荷を連続定格とした場合の主軸回転速度と切り込み深さとの関係を太い実線で示し、同様に、１５分定格とした場合を太い破線で示し、２５％ＥＤとした場合を太い一点鎖線で示している。オペレータはこの表示画面を見ることで、再生びびりと全切削量と主軸モータの負荷との相関を認識することができ、例えば、再生びびりが生じない範囲、且つ主軸モータの負荷状態が所定の状態（例えば連続定格以下となる状態）となる範囲内で、良好な全切削量が得られる主軸回転速度と切り込み深さとを迅速に認識することができる。

【0086】

図１５は、図１１に示した安定限界線図（太い実線で示す波形の線図）、全切削量に係る線図、及び工具寿命に係る線図に加えて、主軸モータに作用する負荷限界と主軸回転速度及び切り込み深さとの相関を示す線図を重畳して表示したものである。オペレータはこの表示画面を見ることで、再生びびりと全切削量と工具寿命と主軸モータの負荷との相関を認識することができ、再生びびりが生じない範囲、且つ主軸モータの負荷状態が所定の状態（例えば連続定格以下となる状態）となる範囲内において、適度な工具寿命が得られ、しかもより良好な切削能率が得られる主軸回転速度と切り込み深さとを迅速に認識することができる。

【0087】

以上のように、本例の加工状態表示装置１によれば、安定限界線図、並びに、これ以外の切削能率、全切削量、工具寿命及び主軸モータの負荷に係る加工関連情報が重畳された状態で表示されるので、オペレータはこれらの情報を視認することで、安定限界線図及び表示された加工関連情報を総合的に判断した良好な加工条件を迅速に認識することができる。また、オペレータは、表示画面から把握される加工状態に、自身が持つ知見を加えてより総合的な判断行うことで、加工効率、加工コスト及び加工精度をより総合的に判断したより良好な加工条件の設定が可能となる。

【0088】

また、前記第２加工情報画面作成部９により、前記安定限界画面作成部３によって取得された前記第１相関データ、及び前記第１加工情報画面作成部４によって取得された加工関連情報を基に、限界切り込み深さで加工したときの主軸回転速度と加工関連情報との相関に係る第２相関データが算出され、算出された第２相関データを基に、主軸回転速度と加工関連情報との相関に係る線図を表示するための表示画面データが作成される。そして、第２加工情報画面作成部９によって表示画面データが作成されると、この表示画面データが前記表示制御部１０に送信され、主軸回転速度と加工関連情報との相関に係る線図が、表示制御部１０による制御の下で前記表示装置１２の表示用画面に表示される。

【0089】

このようにして、前記表示装置１２に表示される、主軸回転速度と加工関連情報との相関線図の例を図１８及び図１９に示す。尚、図１８及び図１９の表示画面も、オペレータが適宜選択することによって、それぞれ表示装置１２に表示される。

【0090】

図１８は、限界切り込み深さで加工したときの主軸回転速度[min^-1]と切削能率[cc/min]との相関を示す線図であり、上述した図６において、各主軸回転速度における限界切り込み深さ時の切削能率を算出することで、当該相関に係る第２相関データを算出することができる。例えば、図６において、主軸回転速度が１５００[min^-1]であるときの限界切り込み深さ時の切削能率は１５０[cc]であり、また、主軸回転速度が１６００[min^-1]であるときの限界切り込み深さ時の切削能率は１００[cc]である。第２加工情報画面作成部９は、このようにして、限界切り込み深さで加工したときの主軸回転速度と切削能率との相関に係る第２相関データを算出し、算出した第２相関データを基に、図１８に示すような、相関線図に係る表示画面データを作成する。

【0091】

また、図１９は、限界切り込み深さで加工したときの主軸回転速度[min^-1]と全切削量[cc]との相関を示す線図であり、上述した図１１において、各主軸回転速度における限界切り込み深さ時の全切削量を算出することで、当該相関に係る第２相関データを算出することができる。例えば、図１１において、主軸回転速度が１６００[min^-1]であるときの限界切り込み深さ時の全切削量は２８００[cc]であり、また、主軸回転速度が１７００[min^-1]であるときの限界切り込み深さ時の全切削量は３８００[cc]である。第２加工情報画面作成部９は、このようにして、限界切り込み深さで加工したときの主軸回転速度と全切削量との相関に係る第２相関データを算出し、算出した第２相関データを基に、図１９に示すような、相関線図に係る表示画面データを作成する。

【0092】

斯くして、表示装置１２の表示用画面に表示される、限界切り込み深さで加工したときの主軸回転速度と加工関連情報との相関線図を見ることで、オペレータは、再生びびりが生じない範囲で、どの主軸回転速度のときに、最も好ましい加工状態を得ることができるかを、直観的に認識することができる。

【0093】

例えば、図１８に示すような、主軸回転速度と切削能率との相関線図を見れば、オペレータは、再生びびりが生じない範囲で、どの主軸回転速度のときに、最も切削能率の高い加工を実現できるかを直感的に認識することができる。また、図１９に示すような、主軸回転速度と全切削量との相関線図を見れば、オペレータは、再生びびりが生じない範囲で、どの主軸回転速度のときに、加工効率と工具コストとのバランスがとれた加工を実現できるかを直感的に認識することができる。

【0094】

以上、本発明の具体的な実施の形態について説明したが、本発明が採り得る態様は何らこれに限定されるものではない。

【0095】

例えば、上例では、図６−図１５に示した表示画面を例示したが、表示画面の態様は何らこれに限定されるものではなく、他の表示態様であっても良い。表示される情報も更に他の情報を表示するようにしても良く、また、図６−図１０において、更に全切削量に係る情報を表示するようにしても良く、或いは、図１１−図１５において、更に切削能率に係る情報を表示するようにしても良い。

【0096】

また、本例では、安定限界画面作成部３が作成する安定限界線図を、所謂、安定ポケット理論に従った線図としたが、これに限られるものではなく、図２０に示すように、安定ポケット理論に従った線図に、プロセスダンピングを考慮した線図を加えた安定限界線図としても良い。安定ポケット理論に従った安定限界線図は、主軸回転速度が比較的高速の領域に適合しており、一方、主軸回転速度が比較的低速の領域では、プロセスダンピングと言われる振動抑制作用が発現されるため、この低速領域では、プロセスダンピングを考慮した安定限界線図が適合するからである。このようなプロセスダンピングを考慮した安定限界線図によれば、主軸回転速度の低速領域から高速領域に至る全領域において、適正な安定限界を示すことができる。

【0097】

このプロセスダンピングを考慮した線図部分は、例えば、以下の算出式によって算出することができる。但し、ａ_plim'はプロセスダンピングを考慮した限界切り込み深さ[mm]、ａ_plimは安定理論に従った限界切り込み深さ[mm]、ｎ_limは主軸の回転速度[min^-1]、ｎ_asは臨界主軸回転速度[min^-1]である。臨界主軸回転速度は、主軸回転速度がそれ以下であれば、いかなる切込深さでもびびりが生じない、臨界となる主軸回転速度を意味する。
（数式１６）
ａ_plim'＝ａ_plim／（１−（ｎ_as／ｎ_lim））

【0098】

尚、図２０は、図６に対応するもので、図６に示した安定限界線図に代えて、プロセスダンピングを考慮した安定限界線図を適用している。同様に、図７〜図１５において、安定ポケット理論に従った安定限界線図に代えて、プロセスダンピングを考慮した安定限界線図を適用することができる。

【0099】

また、前記第２加工情報画面作成部９は、前記安定限界画面作成部３によって作成された安定限界線図の表示画面データ、及び前記第１加工情報画面作成部４によって作成された加工関連情報の表示画面データを基に、前記第２相関データを算出するようにしても良い。前記第２相関データは、これらの表示画面データからも算出することができる。

【符号の説明】

【0100】

１ 加工状態表示装置
２ 演算装置
３ 安定限界画面作成部
４ 第１加工情報画面作成部
５ 工具情報記憶部
６ ワーク情報記憶部
７ 寿命係数記憶部
８ モータ負荷情報記憶部
９ 第２加工情報画面作成部
１０ 表示制御部
１１ 入力制御部
１２ 表示装置
１３ 入力装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】