CN111215966A - 刀具寿命估测装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种刀具寿命估测方法，应用于刀具寿命估测装置，刀具寿命估测方法包含：在加工刀具机的切削状态中，侦测并撷取加工刀具机中包含刀具坐标、转速以及进给率的运作参数；计算累计切削时间；根据刀具坐标，计算切削圆周路径；根据工件材质，产生工件硬度系数；根据进给率以及工件材质，产生进给系数；以及将累计切削时间、切削圆周路径、转速、工件硬度系数以及进给系数相乘，以产生刀具损耗累计值，并通过该刀具损耗累计值计算一刀具剩余寿命。本发明的刀具寿命估测装置及方法考虑进给系数与工件材质的影响，有效地估测刀具的寿命。

Description

刀具寿命估测装置及方法

技术领域

本发明是有关于一种寿命估测技术，且特别是有关于一种刀具寿命估测装置及方法。

背景技术

在机械设备中，故障的原因有超过六成是由于机台动件的零组件磨耗所造成。其中，工具机中的刀具，更是影响加工品质最关键的因素。一旦刀具的寿命将尽，将使加工的品质下降。因此，判断刀具的磨损状况并估计剩余的寿命，以在造成品质下降前及时更换，将能大幅提升产品的良率。

因此，如何设计一个新的刀具寿命估测装置及方法，以解决上述的缺失，乃为此一业界亟待解决的问题。

发明内容

发明内容旨在提供本揭示内容的简化摘要，以使阅读者对本揭示内容具备基本的理解。此发明内容并非本揭示内容的完整概述，且其用意并非在指出本发明实施例的重要/关键元件或界定本发明的范围。

本发明内容的一目的是在提供一种刀具寿命估测装置及方法，考虑进给系数与工件材质的影响，有效地估测刀具的寿命，借以改善先前技术的问题。

为达上述目的，本发明内容的一技术态样是关于一种刀具寿命估测装置，包含：侦测模块、记忆体以及处理器。侦测模块配置以侦测加工刀具机的多个运作参数，其中运作参数包含刀具坐标、转速以及进给率。记忆体配置以储存多个计算机可执行指令。处理器电性耦接于记忆体，并配置以撷取并执行计算机可执行指令，以执行刀具寿命估测方法，刀具寿命估测方法包含：在加工刀具机的切削状态中，侦测并撷取运作参数；计算累计切削时间；根据刀具坐标，计算切削圆周路径；根据工件材质，产生工件硬度系数；根据进给率以及工件材质，产生进给系数；以及将累计切削时间、切削圆周路径、转速、工件硬度系数以及进给系数相乘，以产生刀具损耗累计值，并通过该刀具损耗累计值计算一刀具剩余寿命。

于一实施例中，记忆体更配置以储存刀具寿命数据库，工件硬度系数是根据工件材质于刀具寿命数据库查表产生，且进给系数是根据进给率以及工件材质于刀具寿命数据库查表产生。

于一实施例中，刀具寿命估测方法还包含：自刀具寿命数据库撷取总刀具寿命；以及将总刀具寿命减去刀具损耗累计值，以计算刀具剩余寿命。

于一实施例中，刀具寿命估测方法还包含：判断加工刀具机的主轴负载是否超过门槛值；以及当主轴负载是否超过门槛值时，判断加工刀具机位于切削状态。

于一实施例中，刀具坐标为加工刀具机的刀具相对工件中心点的坐标。

为达上述目的，本发明内容的另一技术态样是关于一种刀具寿命估测方法，应用于刀具寿命估测装置，刀具寿命估测方法包含：在加工刀具机的切削状态中，侦测并撷取加工刀具机的多个运作参数，其中运作参数包含刀具坐标、转速以及进给率；计算累计切削时间；根据刀具坐标，计算切削圆周路径；根据工件材质，产生工件硬度系数；根据进给率以及工件材质，产生进给系数；以及将累计切削时间、切削圆周路径、转速、工件硬度系数以及进给系数相乘，以产生刀具损耗累计值，并通过该刀具损耗累计值计算一刀具剩余寿命。

于一实施例中，记忆体更配置以储存刀具寿命数据库，工件硬度系数是根据工件材质于刀具寿命数据库查表产生，且进给系数是根据进给率以及工件材质于刀具寿命数据库查表产生。

于一实施例中，刀具寿命估测方法还包含：自刀具寿命数据库撷取总刀具寿命；以及将总刀具寿命减去刀具损耗累计值，以计算刀具剩余寿命。

于一实施例中，刀具寿命估测方法还包含：判断加工刀具机的主轴负载是否超过门槛值；以及当主轴负载是否超过门槛值时，判断加工刀具机位于切削状态。

于一实施例中，刀具坐标为加工刀具机的刀具相对工件中心点的坐标。

刀具寿命估测装置可根据加工刀具机的切削时间、切削距离、转速，并考虑工件材质的硬度以及进给率，更精确地估测刀具的耗损寿命，进一步可了解刀具的耗损状况，以更有效地使用刀具并提升加工品质。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1为本发明一实施例中，一种刀具寿命估测装置的方块图；以及

图2为本发明一实施例中，刀具寿命估测方法的流程图。

具体实施方式

请参照图1。图1为本发明一实施例中，一种刀具寿命估测装置10的方块图。刀具寿命估测装置10电性耦接于加工刀具机12，以对加工刀具机12中的刀具寿命进行估测，并可根据估测结果调整加工刀具机12的运作。举例而言，当刀具寿命剩下一定量时，加工刀具机12可根据刀具的寿命调整运作的速度或改变工件的材质，以在维持品质的情形下，使刀具可以更有效地利用。

刀具寿命估测装置10包含侦测模块100、记忆体102以及处理器104。

侦测模块100配置以侦测加工刀具机12的多个运作参数101。于一实施例中，侦测模块100可为包含多个侦测单元(未绘示)的复合式侦测模块，例如但不限于坐标位置侦测单元、速度侦测单元等，以分别侦测不同类型的运作参数101。

于一实施例中，记忆体102可为例如，但不限于光盘、随机存取记忆体(randomaccess memory；RAM)、只读记忆体(read only memory；ROM)、软盘、硬盘或光学磁盘片。记忆体102配置以储存多个计算机可执行指令103。

处理器104电性耦接于记忆体102。于一实施例中，处理器104配置以撷取并执行计算机可执行指令103，并据以执行刀具寿命估测装置10的功能。

更详细地说，处理器104通过侦测模块100接收加工刀具机12的运作参数101，以对运作参数101进行处理后予以估测刀具寿命，进一步根据估测的结果调整加工刀具机12的运作。于一实施例中，处理器104可利用侦测模块100与加工刀具机12间的通讯接口(未绘示)接收运作参数101。

请参照图2。刀具寿命估测装置10的详细功能将在后续段落搭配图1及图2进行说明。

图2为本发明一实施例中，刀具寿命估测方法200的流程图。刀具寿命估

测方法200可应用于图1的刀具寿命估测装置10中。

刀具寿命估测方法200包含下列步骤(应了解到，在本实施方式中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行)。

于步骤201，在加工刀具机12的切削状态中，由处理器104侦测并撷取运作参数101。

于一实施例中，加工刀具机12是否位于切削状态，是依据加工刀具机12的主轴负载是否超过门槛值来判断。于一实施例中，主轴负载实际上是侦测模块100所侦测的运作参数101其中之一。

其中，主轴负载是用以旋转刀具的主轴的负载量，可用以判断加工刀具机12是否位于切削状态。更详细的说，当主轴负载大于一门槛值时，即可判断加工刀具机12位于切削状态。

进一步地，在确定加工刀具机12位于切削状态后，处理器104可透过侦测模块100侦测并撷取运作参数101。其中，运作参数101包含例如，但不限于刀具坐标、转速以及进给率。

于一实施例中，刀具坐标为加工刀具机12中的刀具相对工件中心点的坐标。透过刀具坐标可得知刀具进行切削动作的位置以及路径。转速为刀具的旋转速度，其单位可为例如，但不限于每分钟回转数(revolution(s)per minute；RPM)。进给率则为刀具依预设的路径逐步向前切削的速度，其单位可为例如，但不限于毫米/分(mm/min)。

于步骤202，由处理器104计算累计切削时间。

于步骤203，由处理器104根据刀具坐标，计算切削圆周路径。

于一实施例中，由于刀具坐标可反映出加工刀具机12中的刀具相对工件中心点的坐标，因此可以得知下刀处与中心点的距离，进一步可据以算出切削圆周路径。

于步骤204，由处理器104根据工件材质，产生工件硬度系数HB。

于一实施例中，记忆体102更配置以储存刀具寿命数据库105。工件硬度系数HB是由处理器104根据工件材质于刀具寿命数据库105查表产生。

于一实施例中，工件材质可通过例如，但不限于刀具寿命估测装置10还包含的输入模块(未绘示)接收使用者的输入而获得。而刀具寿命数据库105可储存有工件材质与工件硬度系数的对应表。举例而言，当工件材质为软钢时，工件硬度系数可为1.5，而材质为青铜时，工件硬度系数可为2。

于步骤205，处理器104根据进给率以及工件材质，产生进给系数FB。

于一实施例中，进给系数FB是由由处理器104根据工件材质以及进给率于刀具寿命数据库105查表产生。

于一实施例中，刀具寿命数据库105可储存有工件材质和进给率与进给系数FB的对应表。举例而言，当工件材质为软钢，且进给率为每分钟1000毫米时，进给系数FB将为0.5。而工件材质为软钢，且进给率为每分钟2000毫米时，进给系数FB将为1。

于步骤206，处理器104将累计切削时间、切削圆周路径、转速、工件硬度系数HB以及进给系数FB相乘，以产生刀具损耗累计值107。

于一实施例中，处理器104更可自刀具寿命数据库105撷取总刀具寿命(未绘示)，并将总刀具寿命减去刀具损耗累计值107，以计算刀具剩余寿命。

因此，本发明的刀具寿命估测装置10可根据加工刀具机12的切削时间、切削距离、转速，并考虑工件材质的硬度以及进给率，更精确地估测刀具的耗损寿命，进一步可了解刀具的耗损状况，以更有效地使用刀具并提升加工品质。

虽然上文实施方式中揭露了本发明的具体实施例，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不悖离本发明的原理与精神的情形下，当可对其进行各种更动与修饰，因此本发明的保护范围当以附随权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种刀具寿命估测装置，其特征在于，包含：

一侦测模块，配置以侦测一加工刀具机的多个运作参数，其中所述多个运作参数包含一刀具坐标、一转速以及一进给率；

一记忆体，配置以储存多个计算机可执行指令；以及

一处理器，电性耦接于该记忆体，并配置以撷取并执行所述多个计算机可执行指令，以执行一刀具寿命估测方法，该刀具寿命估测方法包含：

在该加工刀具机的一切削状态中，侦测并撷取所述多个运作参数；

计算一累计切削时间；

根据该刀具坐标，计算一切削圆周路径；

根据一工件材质，产生一工件硬度系数；

根据该进给率以及该工件材质，产生一进给系数；以及

将该累计切削时间、该切削圆周路径、该转速、该工件硬度系数以及该进给系数相乘，以产生一刀具损耗累计值，并通过该刀具损耗累计值计算一刀具剩余寿命。

2.根据权利要求1所述的刀具寿命估测装置，其特征在于，该记忆体更配置以储存一刀具寿命数据库，该工件硬度系数是根据该工件材质于该刀具寿命数据库查表产生，且该进给系数是根据该进给率以及该工件材质于该刀具寿命数据库查表产生。

3.根据权利要求2所述的刀具寿命估测装置，其特征在于，该刀具寿命估测方法还包含：

自该刀具寿命数据库撷取一总刀具寿命；以及

将该总刀具寿命减去该刀具损耗累计值，以计算该刀具剩余寿命。

4.根据权利要求1所述的刀具寿命估测装置，其特征在于，该刀具寿命估测方法还包含：

判断该加工刀具机的一主轴负载是否超过一门槛值；以及

当该主轴负载是否超过该门槛值时，判断该加工刀具机位于该切削状态。

5.根据权利要求1所述的刀具寿命估测装置，其特征在于，该刀具坐标为该加工刀具机的一刀具相对一工件中心点的坐标。

6.一种刀具寿命估测方法，其特征在于，应用于一刀具寿命估测装置，该刀具寿命估测方法包含：

在一加工刀具机的一切削状态中，侦测并撷取该加工刀具机的多个运作参数，其中所述多个运作参数包含一刀具坐标、一转速以及一进给率；

计算一累计切削时间；

根据该刀具坐标，计算一切削圆周路径；

根据一工件材质，产生一工件硬度系数；

根据该进给率以及该工件材质，产生一进给系数；以及

将该累计切削时间、该切削圆周路径、该转速、该工件硬度系数以及该进给系数相乘，以产生一刀具损耗累计值，并通过该刀具损耗累计值计算一刀具剩余寿命。

7.根据权利要求6所述的刀具寿命估测方法，其特征在于，该工件硬度系数是根据该工件材质于一刀具寿命数据库查表产生，且该进给系数是根据该进给率以及该工件材质于该刀具寿命数据库查表产生。

8.根据权利要求7所述的刀具寿命估测方法，其特征在于，该刀具寿命估测方法还包含：

自该刀具寿命数据库撷取一总刀具寿命；以及

将该总刀具寿命减去该刀具损耗累计值，以计算该刀具剩余寿命。

9.根据权利要求6所述的刀具寿命估测方法，其特征在于，该刀具寿命估测方法还包含：

判断该加工刀具机的一主轴负载是否超过一门槛值；以及

当该主轴负载是否超过该门槛值时，判断该加工刀具机位于该切削状态。

10.根据权利要求8所述的刀具寿命估测方法，其特征在于，该刀具坐标为该加工刀具机的一刀具相对一工件中心点的坐标。

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