JPH0725015B2 - Feed rate control device for cutting machine - Google Patents

Feed rate control device for cutting machine

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JPH0725015B2
JPH0725015B2 JP3111787A JP3111787A JPH0725015B2 JP H0725015 B2 JPH0725015 B2 JP H0725015B2 JP 3111787 A JP3111787 A JP 3111787A JP 3111787 A JP3111787 A JP 3111787A JP H0725015 B2 JPH0725015 B2 JP H0725015B2
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JP
Japan
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cutting
value
sensor
feed rate
output value
Prior art date
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JP3111787A
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Japanese (ja)
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JPS63200944A (en
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孝之 鶴橋
勝育 外尾
昭夫 浅井
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は切削加工機械における送り速度の制御装置、
特に荒切削、仕上げ切削の両方を含む場合の送り速度制
御の改善に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a feed rate control device for a cutting machine,
Particularly, it relates to improvement of feed rate control in the case of including both rough cutting and finish cutting.

[従来の技術] プレス金型などを対象とした切削加工機械においては、
切削から刃具交換、段取りなどへのNC化の拡大によっ
て、長時間連続無人運転が行なわれるようになってい
る。そして、このような連続無人運転による切削加工の
効率化のためには、一型当たりの加工に必要な時間を短
縮する必要がある。この効率化の手法として、次のよう
なことが行なわれている。
[Prior Art] In cutting machines for press dies,
With the expansion of NC from cutting to cutting tool exchange and setup, continuous unmanned operation has been performed for a long time. Then, in order to improve the efficiency of cutting by such continuous unmanned operation, it is necessary to shorten the time required for machining per die. The following is performed as a method of this efficiency improvement.

刃具が実際に被切削材料の切削を行っている時間(実
切削時)と、実際には切削を行っていない時間(空切削
時)の別を検出し、空切削時には送り速度を速くし、加
工時間を短縮する 切削加工機械において刃具を回転させる主軸モータの
電流値を検出し、この電流値の変化によって被切削材の
送り速度を制御し、加工時間を短縮する なお、実切削、空切削の判定をAEセンサを用いて行うこ
とは、例えば特開昭61−159354号公報、特開昭57−1734
62などに提案されている。
Detects the time when the cutting tool is actually cutting the material to be cut (during actual cutting) and the time when it is not actually cutting (during empty cutting), and increases the feed rate during empty cutting, Shortening the machining time Detects the current value of the spindle motor that rotates the cutting tool in the cutting machine and controls the feed speed of the work piece by changing this current value to shorten the machining time. The determination using the AE sensor can be performed by, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 61-159354 and 57-1734.
62 have been proposed.

[発明が解決しようとする問題点] このような従来の技術では次のような問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention] The conventional technology as described above has the following problems.

主軸電流センサを利用する方法では、主軸モータの回
転慣性が大きいことから微小な負荷の識別ができない。
このため、荒切削、仕上げ切削の混在するプレス金型な
どの切削加工においては、空切削、実切削の識別及び仕
上げ切削時の負荷変動の識別が大変困難である。
The method using the spindle current sensor cannot identify a minute load because the spindle motor has a large rotational inertia.
Therefore, in cutting such as a press die in which rough cutting and finish cutting are mixed, it is very difficult to identify the blank cutting, the actual cutting, and the load variation during the finish cutting.

AEセンサは一般にその周波数特性がフラットでない帯
域で使用されており、またその特性が十分には明らかに
されていないため、負荷変動の識別には使用されず、空
切削と実切削の識別などのオン・オフ信号としてのみ利
用されていた。
The AE sensor is generally used in the band where the frequency characteristic is not flat, and its characteristic is not sufficiently clarified, so it is not used for the discrimination of the load fluctuation, and it is not used for the discrimination of the blank cutting and the actual cutting. It was used only as an on / off signal.

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たものであって、荒切削、実切削の混在する切削加工機
械の長時間連続無人運転における加工時間を大幅に短縮
できる切削加工機械における送り速度制御装置を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve such a problem, and relates to a cutting machine capable of significantly shortening the processing time in a long-time continuous unmanned operation of a cutting machine in which rough cutting and actual cutting are mixed. An object is to provide a feed rate control device.

[問題点を解決するための手段] この発明の切削加工機械における送り速度制御装置は、
被切削材を刃具によって荒切削及び仕上げ切削する金型
切削加工機械において、被切削材と刃具とを相対的に移
動させる送り装置と、上記刃具を回転させる主軸モータ
の電流を検出する主軸電流センサと、上記切削加工機械
に取付けられたAEセンサと、このAEセンサによって得ら
れた検出値から所定の周波数帯域のAEセンサ出力値を取
出すバンドパスフィルタと、このAEセンサ出力値と主軸
電流センサからの主軸電流値の両方が入力され空切削と
実切削の識別にはAEセンサ出力値を用い実切削時におけ
る荒切削時の送り速度制御には主軸電流値を用い実切削
時における仕上げ切削時にはAEセンサ出力値を用いて上
記送り装置を制御する送り速度コントローラとを有する
ことを特徴とする。
[Means for Solving Problems] The feed rate control device in the cutting machine according to the present invention is
In a die cutting machine for rough cutting and finish cutting a material to be cut by a cutting tool, a feeder for relatively moving the material to be cut and a spindle current sensor for detecting a current of a spindle motor for rotating the cutting tool. From the AE sensor attached to the cutting machine, the bandpass filter that extracts the AE sensor output value in the predetermined frequency band from the detection value obtained by this AE sensor, and the AE sensor output value and the spindle current sensor Both the spindle current value of the main input is input and the AE sensor output value is used to distinguish between blank cutting and actual cutting.The spindle current value is used for feed rate control during rough cutting during actual cutting, and AE is used during finish cutting during actual cutting. And a feed rate controller that controls the feeding device by using a sensor output value.

[作用] このような切削加工機械における送り速度制御装置は、
次のように動作する。
[Operation] The feed rate control device in such a cutting machine is
It works as follows.

被切削材と刃具は、送り装置によって相対的に移動され
る。そして、この移動を行いながら回転する刃具によっ
て被切削材の切削を行う。この時、刃具を回転させる主
軸モータの電流値は主軸電流センサによって検出され、
切削加工時に発生されるAEはAEセンサによって検出され
る。そして、AEセンサの検出値は、バンドパスフィルタ
によって所定の周波数帯域のAEセンサ出力値に変換され
る。主軸電流センサで得られた主軸電流値及び上記AEセ
ンサ出力値は、送り速度コントローラに入力される。送
り速度コントローラは、AEセンサ出力値を用いて荒切削
と実切削の識別を行う。また、荒切削時の実切削時には
主軸電流値を用い、仕上げ切削時の実切削時にはAEセン
サ出力値を用いて送り速度を制御する。
The material to be cut and the cutting tool are relatively moved by the feeding device. Then, the material to be cut is cut by a cutting tool that rotates while performing this movement. At this time, the current value of the spindle motor that rotates the cutting tool is detected by the spindle current sensor,
The AE generated during cutting is detected by the AE sensor. Then, the detection value of the AE sensor is converted into an AE sensor output value in a predetermined frequency band by the bandpass filter. The spindle current value obtained by the spindle current sensor and the AE sensor output value are input to the feed speed controller. The feed rate controller uses the AE sensor output value to distinguish between rough cutting and actual cutting. In addition, the spindle current value is used during actual cutting during rough cutting, and the feed rate is controlled using the AE sensor output value during actual cutting during finish cutting.

[実施例] 次に、この発明の一実施例について図面に基づいて説明
する。
[Embodiment] Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、この発明に係る切削加工機械における送り速
度制御装置を有するシステムの全体構成を示したもので
ある。被切削材10は、テーブル12上に載置固定されてい
る。刃具14は、機枠(図示せず)などに固定された主軸
頭16を介し主軸モータ18の出力軸に接続されている。送
りモータ20はテーブル12を1軸(図中X軸,前後)方向
に、主軸頭16を2軸(図中Y,Z軸、左右上下)方向に移
動させるものである。そして、テーブル12にはAEセンサ
22、主軸モータ18には主軸電流センサ24が取付けられて
いる。AEプロセッサ26は、AEセンサ22で得られた交流波
形のAE検出信号aを信号処理し、直流波形のAEセンサ出
力値bに変換するものである。送り速度コントローラ28
には、AEプロセッサ26からのAEセンサ出力値b、主軸電
流センサ24からの主軸電流値c及びマシンコントローラ
30からの刃具情報などが入力され、送り速度係数kを出
力するものである。マシンコントローラ30は、NCコント
ローラ32からの刃具情報などが入力され、これを自動刃
具交換装置(ATC)へ出力する。また、マシンコントロ
ーラ30は、送り速度コントローラ28からの送り速度係数
kのNCコントローラ32への伝達も行う。NCコントローラ
32は軌跡情報、送り指令値、刃具情報などを含むNCプロ
グラムが入力され、これをマシンコントローラ30、送り
モータサーボユニット34へ供給するものである。また、
NCコントローラ32は、マシンコントローラ30から入力さ
れた送り速度係数kをNCプログラム中の送り指令値に乗
算して得た速度指示値vを送りモータサーボユニット34
に供給する。送りモータサーボユニット34は、この速度
指示値vに基づいて、送りモータ20の速度を制御する。
FIG. 1 shows the entire configuration of a system having a feed rate control device in a cutting machine according to the present invention. The work material 10 is placed and fixed on the table 12. The cutting tool 14 is connected to an output shaft of a spindle motor 18 via a spindle head 16 fixed to a machine frame (not shown) or the like. The feed motor 20 moves the table 12 in one axis (X axis in the figure, front and rear) direction and the spindle head 16 in two axes (Y, Z axis in the figure, left and right up and down) direction. And the AE sensor is on the table 12.
22, a spindle current sensor 24 is attached to the spindle motor 18. The AE processor 26 processes the AC waveform AE detection signal a obtained by the AE sensor 22 and converts it into a DC waveform AE sensor output value b. Feed rate controller 28
Includes an AE sensor output value b from the AE processor 26, a spindle current value c from the spindle current sensor 24, and a machine controller.
The cutting tool information and the like from 30 is input, and the feed rate coefficient k is output. The machine controller 30 receives the cutting tool information and the like from the NC controller 32, and outputs this to the automatic cutting tool changer (ATC). The machine controller 30 also transfers the feed speed coefficient k from the feed speed controller 28 to the NC controller 32. NC controller
An NC program including locus information, feed command value, cutting tool information and the like is input to 32 and is supplied to the machine controller 30 and the feed motor servo unit 34. Also,
The NC controller 32 feeds a speed instruction value v obtained by multiplying the feed speed coefficient k input from the machine controller 30 by the feed command value in the NC program.
Supply to. The feed motor servo unit 34 controls the speed of the feed motor 20 based on the speed instruction value v.

このような切削加工システムでは、NCプログラムがNCコ
ントローラ32に供給されると、これに基づいて所定の切
削加工が行なわれるが、送りモータ20によるテーブル12
の送り速度は、AEセンサ出力値b、主軸電流値cによっ
て変更される。
In such a cutting system, when the NC program is supplied to the NC controller 32, a predetermined cutting process is performed based on the NC program.
The feed rate is changed by the AE sensor output value b and the spindle current value c.

ここで、まずAEセンサ22によるAE検出信号aについて説
明する。AEセンサ22で検出するAEとは、アコースティッ
ク・エミッション(Acoustic Emission)の略で、「固
体の変型及び破壊にともなって開放されるエネルギーが
音響パルスとなり、伝播する現象」である。ここで、被
切削材が刃具によって切削される時のAE発生の原因とし
ては、被切削材亀裂、せん断面における被切削材の塑成
変型、被切削材と刃具との摩擦、切屑の破断、切屑と被
切削材や刃具との衝突、刃具と被切削材の衝突により発
生する弾性波、刃具と被切削材間のびびり等が考えられ
る。そして、このような原因で発生するAEがAEセンサ22
で検出される。このAEセンサ22で得られたAE検出信号a
は、その振動に応じて上下を繰返し、振幅が振動の大き
さを表わすものである。第2図A、BにこのAE検出信号
aの周波数解析の結果の一例を示す。ここで、第2図A
は実切削時、第2図Bは空切削時のものである。このよ
うに実切削時のAE検出信号aには50〜80kHzの周波数帯
域にピークがあり、空切削時には50kHz以下の周波数帯
域にピークがある。これより、切削によって発生するAE
は、周波数が50〜80kHzの帯域にあることが分る。ま
た、空切削時のピークはテーブルの送りなどによって生
じるものである。また、AEセンサ22で得られたAE検出信
号aは、刃具が被切削材に衝突する頻度に応じ振幅の極
大を断続的に繰返す交流波形の信号となる。例えば、2
枚刃の刃具を1000rpmで回転させる場合ならば、1分間2
000回の極大値を有する交流波形になる。
Here, the AE detection signal a by the AE sensor 22 will be described first. The AE detected by the AE sensor 22 is an abbreviation for Acoustic Emission, which is a "phenomenon in which energy released due to deformation and destruction of a solid becomes an acoustic pulse and propagates". Here, as a cause of AE when the material to be cut is cut by the cutting tool, the material to be cracked, the plastic deformation of the material to be cut in the sheared surface, the friction between the material to be cut and the cutting tool, the breaking of chips, Possible causes include collision between chips and a material to be cut or a cutting tool, elastic waves generated by collision between a cutting tool and a material to be cut, chatter between the cutting tool and the material to be cut, and the like. The AE generated due to such causes is the AE sensor 22.
Detected in. AE detection signal a obtained by this AE sensor 22
Is repeated up and down according to the vibration, and the amplitude represents the magnitude of the vibration. 2A and 2B show an example of the result of frequency analysis of the AE detection signal a. Here, FIG. 2A
Is for actual cutting, and FIG. 2B is for blank cutting. Thus, the AE detection signal a at the time of actual cutting has a peak in the frequency band of 50 to 80 kHz, and at the time of idle cutting, it has a peak in the frequency band of 50 kHz or less. From this, the AE generated by cutting
Shows that the frequency is in the band of 50-80kHz. The peak during idle cutting is caused by table feed and the like. Further, the AE detection signal a obtained by the AE sensor 22 becomes an AC waveform signal which intermittently repeats the maximum of the amplitude according to the frequency with which the cutting tool collides with the material to be cut. For example, 2
2 minutes for 1 minute when rotating a single-blade tool at 1000 rpm
The AC waveform has a maximum value of 000 times.

このようなAEセンサ22で得られたAE検出信号aは、AEプ
ロセッサ26に入力され、第3図に示されるような処理が
行なわれる。つまり、AE検出信号aは、増幅比が20〜40
dB程度の間で数段階切換え可能なプリアンプ(AMP)に
よって増幅される。そして、ロウパスフィルタ(LPF)
で80kHz以上の信号がカットされ、ハイパスフィルタ(H
PF)で50kHz以下の信号がカットされ、50k〜80kHzの信
号のみが取出される。そして、この特定周波数の信号は
中間アンプ(AMP)でもう一度増幅された後、両波検波
(検波)される。この検波された信号はピークホールド
回路(ピークホールド)に入力され、ここで極大値が順
次ホールドされる。以上の処理値は平滑回路(平滑)で
平滑化処理された後、直流波形のAEセンサ出力値bとし
て、送り速度コントローラ28に入力される。
The AE detection signal a obtained by such an AE sensor 22 is input to the AE processor 26, and the processing shown in FIG. 3 is performed. That is, the AE detection signal a has an amplification ratio of 20-40.
It is amplified by a preamplifier (AMP) that can be switched between several dB. And low pass filter (LPF)
The signal of 80kHz or more is cut by the high pass filter (H
The signal below 50kHz is cut by PF), and only the signal of 50k to 80kHz is extracted. Then, the signal of the specific frequency is amplified again by the intermediate amplifier (AMP) and then detected by both waves. This detected signal is input to a peak hold circuit (peak hold), where the maximum values are sequentially held. The above processed values are smoothed by a smoothing circuit (smoothing) and then input to the feed speed controller 28 as an AE sensor output value b of a DC waveform.

また、主軸電流センサ24は、主軸モータ18の電流値を主
軸電流値cとして送り速度コントローラ28に供給する。
第4図に平板状の被切削材10を切削した場合のAEプロセ
ッサ26の出力値であるAEセンサ出力値b及び主軸電流セ
ンサ24の出力値である主軸電流値cの一例を示す。第4
図Aから明らかなようにAEセンサ出力値bは、刃具が被
切削材に接触し始めた時及び刃具が被切削材から離れる
時に大きくなる。つまり、この信号は切削開始時と終了
時に極大となる。このため、空切削と実切削の変化に対
する応答が非常に良く、この識別に非常に適しているこ
とが分る。また、第4図Bから主軸電流は、空切削、実
切削に変更に対しての応答は非常に悪く、この識別に適
していないことが分る。
Further, the spindle current sensor 24 supplies the current value of the spindle motor 18 to the feed speed controller 28 as the spindle current value c.
FIG. 4 shows an example of the AE sensor output value b, which is the output value of the AE processor 26, and the spindle current value c, which is the output value of the spindle current sensor 24, when the flat plate-shaped workpiece 10 is cut. Fourth
As is clear from FIG. A, the AE sensor output value b becomes large when the cutting tool starts to contact the work material and when the cutting tool separates from the work material. That is, this signal becomes maximum at the start and end of cutting. Therefore, it can be seen that the response to the change between the blank cutting and the actual cutting is very good, which is very suitable for this discrimination. Further, it can be seen from FIG. 4B that the spindle current has a very poor response to the change between the blank cutting and the actual cutting and is not suitable for this discrimination.

また、第4図Aに示すように平板状の被切削材の場合
は、AEセンサ出力値bは実切削時においてその負荷の大
きさに対応している。そこで、切削負荷とAEセンサ出力
値bの関係を第5図に示す。これは平板状の被切削材を
直径10mmのボールエンドミルで切削したものである。こ
のように送り速度が200〜1000mm/minの例を示すと、切
込み量が大きい程AEセンサ出力値bも大きくなる。ま
た、切込み量が0.5〜2.0mmの例を示すと送り速度が大き
くなるにつれてAEセンサ出力値bも大きくなる。これよ
り、AEセンサ出力値bは切込み量及び送り速度に対し、
正の相関があることが分る。これは、切込み量、送り速
度の増加にともないAEの発生規模が増加するためと考え
られ、適当な信号処理を行えばAEセンサ出力値bを送り
速度制御に利用できること分る。このような特性は、周
波数解析によって被切削材の材質に応じたAEの周波数を
調査し、これによって取出す周波数帯域を決定すること
によって得られる。この例における50k〜80kHzという周
波数帯域は被切削材が鋳鉄製の場合の一般的値であり、
例えば鉄鋼材の場合数kHz〜20kHzの範囲が選ばれる。こ
のAEプロセッサ26におけるロウパスフィルタ及びハイパ
スフィルタで構成されたバンドパスフィルタの上下限周
波数についてもNCプログラムに含ませておき、被切削材
の材質に応じて自動的に設定されるようにしてもよい。
送り速度コントローラ28には、このようにして得られた
AEセンサ出力値b及び主軸電流値cが入力される他、マ
シンコントローラ30から刃具の類別情報が入力される。
そして、送り速度コントローラ28は、この刃具情報によ
って、AEセンサ出力値bあるいは主軸電流値cと比較す
る設定値を呼出す。ここで、設定値は刃具の種類によっ
てあらかじめセットされている上限値、下限値、空切削
判定値などからなり、送り速度コントローラ28に内蔵さ
れているメモリ、例えばバブルメモリなどの不揮発性メ
モリに記憶されており、随時呼出される。なお、刃具の
種類によって、現在の切削が荒切削であるか、仕上げ切
削であるかの判定を行えるが、この種別を独立の情報と
してもよい。更に、AEセンサ出力値b又は主軸電流値c
の大きさを常時監視しておき、適正な大きさの値が得ら
れた方の値を自動的に採用するようにしてもよい。
Further, as shown in FIG. 4A, in the case of a flat work material, the AE sensor output value b corresponds to the magnitude of the load during actual cutting. Therefore, the relationship between the cutting load and the AE sensor output value b is shown in FIG. This is a plate-shaped material cut with a ball end mill with a diameter of 10 mm. In this way, in the case where the feed rate is 200 to 1000 mm / min, the AE sensor output value b increases as the depth of cut increases. Further, in the case where the depth of cut is 0.5 to 2.0 mm, the AE sensor output value b also increases as the feed speed increases. From this, the AE sensor output value b is
It turns out that there is a positive correlation. This is considered to be because the scale of AE generation increases with an increase in the depth of cut and the feed rate, and it can be seen that the AE sensor output value b can be used for feed rate control if appropriate signal processing is performed. Such characteristics can be obtained by investigating the frequency of AE according to the material of the material to be cut by frequency analysis and determining the frequency band to be extracted by this. The frequency band of 50k ~ 80kHz in this example is a general value when the work material is made of cast iron,
For example, in the case of steel materials, a range of several kHz to 20 kHz is selected. The upper and lower limit frequencies of the bandpass filter composed of the lowpass filter and the highpass filter in the AE processor 26 are also included in the NC program, and may be automatically set according to the material of the material to be cut. Good.
The feed rate controller 28 was obtained in this way
In addition to the AE sensor output value b and the spindle current value c being input, the machine controller 30 also inputs the cutting tool classification information.
Then, the feed speed controller 28 calls a set value to be compared with the AE sensor output value b or the spindle current value c, based on the cutting tool information. Here, the set value is composed of an upper limit value, a lower limit value, an idle cutting determination value, etc., which are preset according to the type of cutting tool, and is stored in a memory built in the feed speed controller 28, for example, a nonvolatile memory such as a bubble memory. Has been called and is called at any time. It should be noted that it is possible to determine whether the current cutting is rough cutting or finish cutting depending on the type of cutting tool, but this type may be used as independent information. Furthermore, the AE sensor output value b or the spindle current value c
It is also possible to constantly monitor the magnitude of the value and automatically adopt the value that gives the appropriate value.

切削加工は、通常空切削から始まる。このため、送り速
度コントローラ28は最初の状態として、AEセンサ出力値
bを所定のノイズレベル以上の所定の空切削判定値と比
較する。最初は空切削であるので、AEセンサ出力値bは
空切削判定値より小さく、空切削であることが識別され
る。そして、空切削時に対応する送り速度係数kが呼出
される。空切削の場合の送り速度係数kは例えば2.0と
いう1.0以上の値が採用される(最高速度係数)。この
送り速度係数kはマシンコントローラ30を経て、NCコン
トローラ32に入力され、ここでNCプログラムに含まれて
いる送り指令値に乗算され、送り速度指示値vとされ
る。つまり、送り指令値の2倍の値が送り速度指示値v
として送りモータサーボユニット34に供給され、送りモ
ータ20がテーブル12を送り指令値の2倍の速度で送る。
次に、AEセンサ出力値bが所定の空切削判定値を上回
り、実切削が開始されたことを検知した時は、この送り
コントローラ28で行う比較の対象が変更される。つま
り、その時の切削が荒切削である場合には、主軸電流値
cによって、その時の切削負荷を検知し、送り速度が適
当な速度になるような信号を出力する。つまり、主軸電
流値cが所定の上限値より大きい場合は、切削負荷が高
いのであるから、主軸電流値cが上限値よりも小さくな
るまで送り速度係数kを徐々に小さな値にしていく。ま
た、主軸電流値cが下限値より小さい場合は、切削負荷
が小さいのであるから、主軸電流値cが下限値よりも大
きくなるまで送り速度係数kを徐々に大きな値にしてい
く。
The cutting process usually starts with blank cutting. Therefore, the feed speed controller 28 compares the AE sensor output value b with a predetermined idle cutting determination value equal to or higher than a predetermined noise level in the initial state. Since the initial blank cutting is performed, the AE sensor output value b is smaller than the blank cutting determination value, and the blank cutting is identified. Then, the feed rate coefficient k corresponding to the time of blank cutting is called. The feed rate coefficient k in the case of dry cutting is, for example, a value of 1.0 or more, which is 2.0 (the maximum speed coefficient). The feed speed coefficient k is input to the NC controller 32 via the machine controller 30 and is multiplied by the feed command value included in the NC program to obtain the feed speed instruction value v. That is, a value twice the feed command value is the feed speed instruction value v
Is supplied to the feed motor servo unit 34, and the feed motor 20 feeds the table 12 at a speed twice the feed command value.
Next, when the AE sensor output value b exceeds the predetermined idle cutting determination value and it is detected that the actual cutting has started, the object of comparison performed by the feed controller 28 is changed. That is, when the cutting at that time is rough cutting, the cutting load at that time is detected by the spindle current value c, and a signal that the feed speed becomes an appropriate speed is output. That is, when the spindle current value c is larger than the predetermined upper limit value, the cutting load is high, so the feed rate coefficient k is gradually decreased until the spindle current value c becomes smaller than the upper limit value. When the spindle current value c is smaller than the lower limit value, the cutting load is small. Therefore, the feed rate coefficient k is gradually increased until the spindle current value c becomes larger than the lower limit value.

このようにして、荒切削の実切削時には主軸電流値cを
利用して、送り速度が制御され、常に最適の負荷で切削
が行なわれる。なお、送り速度係数kは通常0.5〜2.0の
範囲で変更を行い、それ以上の変更は行なわないように
なっている。これは、大幅な変更が切削加工の他の要素
(刃具の摩耗・欠損、切削面精度・粗度)に、悪影響を
及ぼさないようにとの配慮からである。例えば送り速度
が余り速いと負荷が急激に高くなった時、制御遅れによ
って刃具の損傷が起きる場合がある。このような場合、
最高速度を刃具の強度、制御遅れ時間に対応して設定し
ておけば、刃具の損傷を防止できる。次に、AEセンサ出
力値bが所定の空切削判定値を下回った時は、空切削に
移行したことが識別され、送り速度コントローラ28から
は空切削時の送り速度係数kである2.0(最高速度係
数)が出力され、送り速度がこれに対応する高速とされ
る。
In this way, at the time of actual cutting of rough cutting, the feed rate is controlled using the spindle current value c, and cutting is always performed with an optimum load. The feed rate coefficient k is normally changed within the range of 0.5 to 2.0 and is not changed any more. This is because a large change does not adversely affect other elements of cutting (cutting tool wear / damage, cutting surface accuracy / roughness). For example, if the feed rate is too fast and the load suddenly increases, the cutting delay may cause damage to the cutting tool. In such cases,
If the maximum speed is set according to the strength of the cutting tool and the control delay time, damage to the cutting tool can be prevented. Next, when the AE sensor output value b falls below a predetermined blank cutting determination value, it is identified that the blank cutting has been performed, and the feed speed controller 28 determines that the feed speed coefficient k during the blank cutting is 2.0 (maximum). The speed coefficient) is output, and the feed speed is set to the corresponding high speed.

また仕上げ切削ときには、実切削時の切削負荷の検出に
もAEセンサ出力値bが利用される。つまり、仕上げ切削
時は、切込み量が微小であり、切削負荷が比較的小さ
い。このため、主軸電流は切削負荷に十分応答せず、こ
れを切削負荷の検出手段として利用することができな
い。そして、AEセンサ出力値bは仕上げ切削時のような
負荷の小さいときには、上記第4図及び第5図に示した
ように、切削負荷に対し良い応答を示すからである。こ
の制御の方法は、主軸電流の場合と同様である。つま
り、あらかじめ記憶されている仕上げ切削時における上
限値及び下限値とAEセンサ出力値bを比較し、上限値を
越えた場合には送り速度係数kを上げ、下限値を下回っ
た場合には送り速度係数kを下げる。
During finish cutting, the AE sensor output value b is also used to detect the cutting load during actual cutting. That is, at the time of finish cutting, the depth of cut is minute and the cutting load is relatively small. Therefore, the spindle current does not sufficiently respond to the cutting load and cannot be used as a cutting load detecting means. The AE sensor output value b shows a good response to the cutting load when the load is small as in the finish cutting, as shown in FIGS. 4 and 5. The control method is the same as in the case of the spindle current. That is, the AE sensor output value b is compared with the upper limit value and lower limit value for finish cutting that are stored in advance. If the upper limit value is exceeded, the feed speed coefficient k is increased, and if the lower limit value is exceeded, the feed rate coefficient k is increased. Lower the speed coefficient k.

次に、第6図に基づいて特定形状の被切削材を用いて実
際に切削加工を行った場合の動作を説明する。第6図A
に、この加工に使用した被切削材10の形状が示されてい
る。このように、3段の階段状の形状をしており、段差
はそれぞれ0.4mmである。刃具は直径10mmのボールエン
ドミルで、第1段に対する切込み量0.4mm、送り速度指
令値200mm/minで図面の左方向から右方向に水平に相対
的に移動する。このため、切込み量は0.4、0.8、1.2、
0.8、0.4mmの順で変化する。空切削時にはAEセンサ出力
値bは空切削、実切削の識別をする空切削判定値より十
分低く、空切削であることが識別される。このため、送
り速度係数kはその最高値2.0に設定され、送り速度指
示値vは送り速度指令値の2倍の速度に設定される。次
に、AEセンサ出力値bから実切削に入ったことが識別さ
れると送り速度係数kは一旦1.0に設定され、NCプログ
ラムに折込まれた送り速度指令値で切削が行われるよう
にする。その後、AEセンサ出力値bが下限値を下回って
いる場合、送り速度係数kは上昇し、この例では1段目
の切削においては実切削時の最高値である1.5まで上昇
される。そして、この速度で2段目の切削に入る。する
と負荷が上がるため、AEセンサ出力値bは上限値を越
え、送り速度計数は0.9程度まで減少される。そして、A
Eセンサ出力値bは設定値の上限値と下限値の間にな
る。次に、刃具が3段目に入ると、AEセンサ出力値bが
再度上限値を越えるため、送り速度係数kは減少され
る。そして、最低値である0.5に設定される。刃具がさ
らに移動し負荷が徐々に上昇した場合にも、送り速度制
御が負荷に追従して同様に行なわれる。
Next, the operation in the case where the cutting is actually performed using the material to be cut having the specific shape will be described with reference to FIG. Fig. 6A
The shape of the work material 10 used for this processing is shown in FIG. In this way, it has a three-stepped shape, and the steps are 0.4 mm each. The cutting tool is a ball end mill with a diameter of 10 mm, which moves horizontally from left to right in the drawing with a depth of cut of 0.4 mm and a feed rate command value of 200 mm / min. Therefore, the depth of cut is 0.4, 0.8, 1.2,
It changes in the order of 0.8 and 0.4 mm. At the time of idle cutting, the AE sensor output value b is sufficiently lower than the idle cutting determination value for distinguishing between idle cutting and actual cutting, and it is identified as idle cutting. Therefore, the feed rate coefficient k is set to its maximum value of 2.0, and the feed rate instruction value v is set to a rate twice the feed rate command value. Next, when it is determined from the AE sensor output value b that actual cutting has started, the feed rate coefficient k is once set to 1.0, and cutting is performed with the feed rate command value inserted in the NC program. After that, when the AE sensor output value b is below the lower limit value, the feed rate coefficient k increases, and in this example, in the first step cutting, it increases to the maximum value of 1.5 during actual cutting. Then, the second stage cutting is started at this speed. Then, because the load increases, the AE sensor output value b exceeds the upper limit value, and the feed rate count is reduced to about 0.9. And A
The E sensor output value b is between the upper limit value and the lower limit value of the set value. Next, when the cutting tool enters the third step, the AE sensor output value b again exceeds the upper limit value, and the feed rate coefficient k is reduced. Then, it is set to the minimum value of 0.5. Even when the cutting tool further moves and the load gradually increases, the feed rate control is similarly performed following the load.

また、送り速度コントローラによって実切削であること
が識別されている場合、この実切削時間をタイマ(図示
せず)でカウントするようになっている。そして、この
時間は刃具ごとに積算される。刃具ごとの耐用時間は分
かっているため、この実切削時間がこの耐用時間に達し
た場合には、マシンコントローラ30よりATC(Automatic
Tool Changer)に指令が発せられ、刃具の交換が自動
的に行なわれる。
Further, when the feed rate controller identifies that the cutting is actual cutting, this actual cutting time is counted by a timer (not shown). Then, this time is accumulated for each cutting tool. Since the service life of each cutting tool is known, if the actual cutting time reaches this service life, the machine controller 30 will send ATC (Automatic
Tool Changer) is issued a command to automatically replace the cutting tool.

この実施例の装置によれば、次のような効果が得られ
る。
According to the device of this embodiment, the following effects can be obtained.

空切削、実切削の識別を行い、空切削時には送り速度
が最高速度に設定されるので、空切削時送り時間の短縮
ができる。
The feed rate is set to the maximum speed during idle cutting, and the feed time during idle cutting can be shortened.

実切削時においては、刃具情報によって荒切削と仕上
げ切削との識別が行なわれる。そして、荒切削時には主
軸電流値の大小によって送り速度が制御され、AEセンサ
出力値によって送り速度が制御される。このため、荒切
削、仕上げ切削の混在するプレス金型などの切削におい
ても常に的確な送り速度制御が行える。
At the time of actual cutting, rough cutting and finish cutting are discriminated by cutting tool information. Then, during rough cutting, the feed rate is controlled by the magnitude of the spindle current value, and the feed rate is controlled by the AE sensor output value. Therefore, accurate feed rate control can always be performed even in cutting with a press die or the like in which rough cutting and finish cutting are mixed.

AEセンサの検出値をバンドパスフィルタによって、特
定周波数帯域のものとするので、切削負荷に応じた信号
を安定して取出すことができる。
Since the detection value of the AE sensor is in the specific frequency band by the bandpass filter, the signal according to the cutting load can be stably extracted.

このバンドパスフィルタによって取出す周波数帯域
は、被切削材の種類によって変更するようにしたので、
常に最適な切削が行える。
The frequency band extracted by this bandpass filter is changed according to the type of material to be cut.
You can always perform optimal cutting.

[発明の効果] 以上のように、この発明の切削加工機械における送り速
度制御装置によれば、荒切削、仕上げ切削の混在するプ
レス金型に切削加工においても実切削に刃具の負荷に応
じた最適な送り速度にでき、空切削時には所定の高速度
にできるので、切削加工機械の長時間連続無人運転が効
率的に行えるという効果が得られる。
[Advantages of the Invention] As described above, according to the feed rate control device in the cutting machine of the present invention, the actual cutting is performed according to the load of the cutting tool even in the cutting work on the press die in which rough cutting and finish cutting are mixed. Since the optimum feed speed can be achieved and the predetermined high speed can be achieved during idle cutting, the effect of efficiently performing long-term continuous unmanned operation of the cutting machine can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、この発明に係る切削加工機械の送り速度制御
装置の一例のシステムの概要を示す全体構成図、 第2図はAEセンサ出力値の周波数特性を示す波形図、 第3図はAEプロセッサの内容を示す構成図、 第4図は被切削材切削時におけるAEセンサ出力値及び主
軸電流値の一例を示す波形図、 第5図は切り込み量及び送り速度に対するAEセンサの出
力値を示した特性図、 第6図は切削加工時の被切削材の形状、AEセンサ出力値
及び送り速度を示した説明図である。 10……被切削材、12……テーブル、14……刃具、18……
主軸モータ、20……送りモータ、22……AEセンサ、24…
…主軸電流センサ、26……AEプロセッサ、28……送り速
度コントローラ、30……マシンコントローラ、32……NC
コントローラ、34……送りモータサーボユニット。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an outline of a system of an example of a feed rate control device for a cutting machine according to the present invention, FIG. 2 is a waveform diagram showing frequency characteristics of AE sensor output values, and FIG. Fig. 4 is a block diagram showing the contents of the processor, Fig. 4 is a waveform diagram showing an example of the AE sensor output value and spindle current value when cutting the workpiece, and Fig. 5 shows the AE sensor output value with respect to the cutting depth and feed rate. FIG. 6 is an explanatory diagram showing the shape of the material to be cut, the AE sensor output value, and the feed rate during cutting. 10 …… Material to be cut, 12 …… Table, 14 …… Cutting tool, 18 ……
Spindle motor, 20 ... Feed motor, 22 ... AE sensor, 24 ...
… Spindle current sensor, 26 …… AE processor, 28 …… Feed speed controller, 30 …… Machine controller, 32 …… NC
Controller, 34 ... Feed motor servo unit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被切削材を刃具によって荒切削及び仕上げ
切削する切削加工機械において、 被切削材と刃具とを相対的に移動させる送り装置と、 上記刃具を回転させる主軸モータの電流値である主軸電
流値を検出する主軸電流センサと、 上記切削加工機械に取付けられたAEセンサと、 このAEセンサによって得られた検出値から所定の周波数
帯域の信号であるAEセンサ出力値を取出すバンドパスフ
ィルタと、 このAEセンサ出力値と主軸電流値の両方が入力され、空
切削と実切削の識別にはAEセンサ出力値を用い、実切削
時における荒切削時の送り速度制御には主軸電流値を用
い、実切削時における仕上げ切削時にはAEセンサ出力値
を用いて上記送り装置を制御する送り速度コントローラ
と、 を有することを特徴とする切削加工機械における送り速
度制御装置。
1. A cutting machine for rough-cutting and finish-cutting a material to be cut by a cutting tool, which is a current value of a feed device for relatively moving the material to be cut and a spindle motor for rotating the cutting tool. A spindle current sensor that detects the spindle current value, an AE sensor attached to the cutting machine, and a bandpass filter that extracts the AE sensor output value that is a signal in a predetermined frequency band from the detection value obtained by this AE sensor. Both the AE sensor output value and the spindle current value are input.The AE sensor output value is used to distinguish between blank cutting and actual cutting, and the spindle current value is used for feed speed control during rough cutting during actual cutting. And a feed speed controller for controlling the above-mentioned feeding device by using the output value of the AE sensor during the finish cutting in the actual cutting, and the feed speed in the cutting machine. The control device.
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