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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung für ein abgestuftes Werkzeug, die die Werkzeuglebensdauer eines abgestuften Werkzeugs, das auf mehrstufige Weise mit mehreren ersetzbaren Klingen oder Einsätzen versehen ist, managt.
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Beschreibung des verwandten Gebiets
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Bisher werden in einer Bearbeitungsmaschine, die durch ein Bearbeitungsprogramm einer numerischen Steuervorrichtung oder dergleichen gesteuert wird, verschiedene Bearbeitungsprozesse durch ein Mehrschneidkantenwerkzeug ausgeführt, das mit mehreren Klingen versehen ist. Im Vergleich zu einem Einzelschneidkantenwerkzeug verringert das Mehrschneidkantenwerkzeug das Problem des Klingenersatzes und wird somit gegenwärtig umfassend verwendet. Währenddessen ist in dem Mehrschneidkantenwerkzeug die Häufigkeit der Verwendung für jede Klinge in Übereinstimmung mit den Bearbeitungstypen verschieden, so dass Techniken zum Managen der Werkzeuglebensdauer für jede Klinge vorgeschlagen worden sind.
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Zum Beispiel schlägt die
japanische Offenlegungsschrift Nr. 7-314290 eine Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung vor, die enthält: ein Speichermittel, um eine Werkzeuglebensdauer für jede Klinge eines Mehrschneidkantenwerkzeugs im Voraus einzustellen und zu speichern und eine aufsummierte Verwendungszeit bis zur Gegenwart für jede Klinge zu aktualisieren und zu speichern; ein Mittel zum Berechnen der verbleibenden Werkzeuglebensdauer, um für jede Klinge auf der Grundlage der Werkzeuglebensdauerdaten und der aufsummierten Verwendungszeitdaten eine verbleibende Werkzeuglebensdauer zu berechnen, wenn ein Bearbeitungsarbeitsbefehl ausgegeben wird; und ein Bestimmungsmittel zum: Vergleichen einer Verwendungszeit in dieser Arbeit in Übereinstimmung mit dem Bearbeitungsarbeitsbefehl mit der verbleibenden Lebensdauer für jede Klinge; Bearbeiten eines Werkstücks, falls die Verwendungszeit dieser Arbeit die verbleibende Werkzeuglebensdauer für alle Klingen nicht übersteigt und Aktualisieren der aufsummierten Verwendungszeit mit der Verwendungszeit in dieser Arbeit; und Bestimmen, dass das Mehrschneidkantenwerkzeug zu einem Ende der Werkzeuglebensdauer kommt, falls die Verwendungszeit in dieser Arbeit die verbleibende Werkzeuglebensdauer für wenigstens eine Klinge übersteigt.
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Obwohl die japanische
japanische Offenlegungsschrift Nr. 7-314290 eine Erfindung vorschlägt, die auf das mit den mehreren Klingen versehene Mehrschneidkantenwerkzeug gerichtet ist, ist angenommen, dass zur Zeit der Bearbeitung irgendeine der Schneidkanten verwendet wird, und ist nicht angenommen, dass die mehreren Schneidkanten zur selben Zeit verwendet sind. Somit wird die aufsummierte Schneidzeit einer Bearbeitungsmaschine, die durch eine NC-Vorrichtung gezählt wird, sowohl beim Anfang als auch beim Ende der Verwendung jeder Klinge erfasst, wobei die Differenz dazwischen lediglich als die Verwendungszeit der Klinge bestimmt wird.
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Wie in 8 dargestellt ist, enthalten währenddessen Mehrschneidkantenwerkzeuge ein abgestuftes Werkzeug, das auf mehrstufige Weise mit mehreren Klingen versehen ist, wobei das abgestufte Werkzeug verwendet wird, um in einem Werkstück eine Bohrung mit konzentrischen Stufen mit verschiedenen Durchmessern zu erzeugen. Das abgestufte Werkzeug weist einen Vorteil auf, dass für die Bearbeitung nicht jedes Mal Werkzeuge mit verschiedenen Durchmessern aufgerufen zu werden brauchen und dass die Bearbeitungszeit somit verkürzt werden kann.
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Wenn durch das abgestufte Werkzeug eine abgestufte Bohrung gebildet wird, wird die Bearbeitung von einer Klinge am vorderen Ende begonnen, werden aufeinanderfolgend nachfolgende Klingen verwendet, während die abgestufte Bohrung tiefer wird, und werden schließlich mehrere Klingen oder alle Klingen gleichzeitig verwendet. Somit weisen herkömmliche Werkzeuglebensdauer-Managementtechniken einschließlich der
japanischen Offenlegungsschrift Nr. 7-314290 ein Problem auf, dass die Werkzeuglebensdauer jeder für das abgestufte Werkzeug vorgesehenen Klinge nicht einzeln gemanagt werden kann.
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Darüber hinaus ändert sich die Positionsbeziehung zwischen den für das abgestufte Werkzeug vorgesehenen Klingen nicht, so dass es ausreicht, die Klinge am vorderen Ende als einen Bearbeitungsbefehlspunkt einzustellen, der in einem Bearbeitungsprogramm einer numerischen Steuervorrichtung bestimmt wird. Erstens wird der Schneidanfangszeitpunkt für jede Klinge selbst in dem Bearbeitungsprogramm nicht eingestellt und kann nicht bekannt sein.
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Ferner kann in den letzten Jahren trotz der Tatsache, dass die Klingen des abgestuften Werkzeugs ersetzbar sind, wie oben beschrieben ein Werkzeuglebensdauermanagement für jede Klinge gegenwärtig nicht erzielt werden. Somit werden, wenn die am häufigsten verwendete Klinge am vorderen Ende zum Ende ihrer Werkzeuglebensdauer kommt, sicherheitshalber sogar die noch verwendbaren nachfolgenden Klingen ersetzt. Dementsprechend besteht ein Problem, dass unnötige Kosten und Arbeit auftreten.
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Die vorliegende Erfindung, die gemacht wurde, um die oben erwähnten Probleme zu lösen, hat eine Aufgabe, eine Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung für ein abgestuftes Werkzeug zu schaffen, die die Werkzeuglebensdauer jeder für das abgestufte Werkzeug vorgesehenen Klinge geeignet managen kann und die Kosten und die Arbeit für den Klingenersatz verringern kann.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung für ein abgestuftes Werkzeug in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung managt eine Werkzeuglebensdauer des abgestuften Werkzeugs, das auf mehrstufige Weise mit mehreren ersetzbaren Klingen versehen ist, und enthält: eine Klingendaten-Speichereinheit, die für jede der mehreren Klingen einen Schwellenwert, der eine Werkzeuglebensdauer der Klinge betrifft, einen Bewertungswert, der einen aktuellen Grad der Verwendung der Klinge angibt, und eine Ebenenentfernung von einer Klinge am vorderen Ende speichert; eine Einheit zur Erfassung des aufsummierten Bearbeitungszählwerts, die aufsummierte Bearbeitungszählwerte einer Bearbeitungsmaschine vor und nach der Bearbeitung durch das abgestufte Werkzeug erfasst; eine Bewertungswert-Aktualisierungseinheit, die den Bewertungswert jeder Klinge auf der Grundlage der aufsummierten Bearbeitungszählwerte, des Bewertungswerts und der Ebenenentfernung aktualisiert; und eine Bewertungswert-Bestimmungseinheit, die bestimmt, ob der aktualisierte Bewertungswert den Schwellenwert erreicht.
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Darüber hinaus kann die Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ferner enthalten: eine Einheit zur Verarbeitung eines ersten Schwellenwerts, die irgendeines der Folgenden ausführt, wenn der Bewertungswert einen ersten Schwellenwert erreicht: einen Warnungsausgabeprozess zum Ausgeben einer Warnung zur Aufforderung zum Ersetzen der dem Bewertungswert entsprechenden Klinge; und einen Lebensdauerendprozess zum Verhindern der Bearbeitung durch die Bearbeitungsmaschine und/oder zum automatischen Ersetzen der dem Bewertungswert entsprechenden Klinge durch eine Reserveklinge; und eine Einheit zur Verarbeitung des zweiten Schwellenwerts, die den anderen des Warnungsausgabeprozesses und des Lebensdauerendprozesses ausführt, wenn der Bewertungswert einen zweiten Schwellenwert erreicht, der auf der Grundlage des ersten Schwellenwerts eingestellt wird.
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Ferner kann die Bewertungswert-Aktualisierungseinheit in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung den Bewertungswert in Übereinstimmung mit dem folgenden Ausdruck (1) berechnen: En = E0 + a·(C2 – C1)·(Lmax – Ln)/(Lmax), (1) wobei
- En:
- der Bearbeitungswert einer Klinge der n-ten Stufe,
- E0:
- der Bearbeitungswert vor der Aktualisierung,
- a:
- ein Bewertungsfaktor,
- C1:
- der aufsummierte Bearbeitungszählwert vor der Bearbeitung,
- C2:
- der aufsummierte Bearbeitungszählwert nach der Bearbeitung,
- Lmax:
- eine maximale Bearbeitungsentfernung,
- Ln:
- die Ebenenentfernung der Klinge der n-ten Stufe ist.
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Darüber hinaus kann die Bewertungswert-Aktualisierungseinheit in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Vorschubgeschwindigkeit zur Zeit der Bearbeitung durch das abgestufte Werkzeug erfassen und den Bewertungswert in Übereinstimmung mit dem folgenden Ausdruck (2) berechnen: En = E0 + a·[(C2 – C1) – (Ln/V)], (2) wobei
- En:
- der Bewertungswert einer Klinge der n-ten Stufe,
- E0:
- der Bewertungswert vor der Aktualisierung,
- a:
- ein Bewertungsfaktor,
- C1:
- der aufsummierte Bearbeitungszählwert vor der Bearbeitung,
- C2:
- der aufsummierte Bearbeitungszählwert nach der Bearbeitung,
- Ln:
- die Ebenenentfernung der Klinge der n-ten Stufe,
- V:
- die Vorschubgeschwindigkeit ist.
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Ferner kann die Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ferner enthalten: eine Eingabebildschirm-Anzeigeeinheit, die auf dem Anzeigemittel interaktiv einen Eingabebildschirm zur Erfassung von Daten, die zum Managen der Werkzeuglebensdauer des abgestuften Werkzeugs verwendet werden, anzeigt; eine Klingendaten-Erfassungseinheit, die die in den Eingabebildschirm eingegebene Ebenenentfernung erfasst und die erfassten Klingendaten in der Klingendaten-Speichereinheit speichert; und eine Klingendaten-Anzeigeeinheit, die die erfassten Klingendaten auf dem Anzeigemittel anzeigt.
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Darüber hinaus kann der Schwellenwert oder der Bewertungswert, der für jede der mehreren Klingen vorgesehen ist, in Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung auf einen Wert eingestellt sein, der umgekehrt proportional zu einer Entfernung von einem axialen Kern des abgestuften Werkzeugs zu der Klinge ist.
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In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Werkzeuglebensdauer jeder für das abgestufte Werkzeug vorgesehenen Klinge geeignet zu managen und die Kosten und die Arbeit für den Klingenersatz zu verringern.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Blockschaltplan, der eine Ausführungsform einer Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung für ein abgestuftes Werkzeug in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung darstellt;
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2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel für Klingendaten in der vorliegenden Ausführungsform darstellt;
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3 ist ein schematisches Diagramm, das ein abgestuftes Werkzeug der vorliegenden Ausführungsform darstellt;
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4 ist ein Beispiel eines Bildschirms zum Registrieren von Werkzeugdaten, die jedem Magazin zugeordnet sind, in dem ein Werkzeug gelagert ist, in der vorliegenden Ausführungsform;
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5 ist ein Beispiel eines Bildschirms zum Registrieren jeder Dateneinheit, die ein Werkzeug betrifft, in der vorliegenden Ausführungsform;
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6 ist ein Beispiel eines Bildschirms zum Registrieren der Klingendaten in der vorliegenden Ausführungsform;
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7 ist ein Ablaufplan, der eine Operation einer Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung für ein abgestuftes Werkzeug in der vorliegenden Ausführungsform darstellt; und
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8 ist ein schematisches Diagramm, das ein allgemeines abgestuftes Werkzeug und eine abgestufte Bohrung darstellt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden ist anhand der Zeichnungen eine Ausführungsform einer Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung für ein abgestuftes Werkzeug in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es wird angemerkt, dass ein abgestuftes Werkzeug 10 in der vorliegenden Erfindung ein Konzept ist, das alle Werkzeugtypen enthält, die auf mehrstufige Weise mit mehreren ersetzbaren Klingen oder Einsätzen versehen sind.
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Eine Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung 1 für ein abgestuftes Werkzeug der vorliegenden Ausführungsform ist durch eine numerische Steuervorrichtung wie etwa eine computergestützte numerische Steuervorrichtung (CNC-Vorrichtung) konfiguriert. Wie in 1 dargestellt ist, enthält die Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung 1 hauptsächlich: ein Anzeigemittel 2 zum Anzeigen verschiedener Bildschirme; ein Speichermittel 3 zum Speichern eines Werkzeuglebensdauer-Managementprogramms 1a der vorliegenden Ausführungsform und von Klingendaten; und ein Computermittel 4 zum Ausführen verschiedener Computerprozesse und zum Fungieren als jeder später zu beschreibende Bestandteil. Darüber hinaus werden eine Bearbeitungsmaschine 5, die durch die Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung 1 gesteuert wird, und eine Einrichtstation 6 zum Ersetzen von Werkzeugen in der Bearbeitungsmaschine 5 geschaffen. Im Folgenden ist jede Konfiguration ausführlich beschrieben.
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Das Anzeigemittel 2 ist durch eine Flüssigkristallanzeige und dergleichen konfiguriert und zeigt einen interaktiven Eingabebildschirm, einen Browser-Bildschirm registrierter Klingendaten und andere solche später zu beschreibenden Bildschirme an.
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Das Speichermittel 3 speichert verschiedene Dateneinheiten und fungiert als ein Bearbeitungsbereich, wenn das Computermittel 4 einen Computerprozess ausführt. Wie sie in 1 dargestellt ist, ist das Speichermittel 3 in der vorliegenden Ausführungsform durch eine Festplatte, durch einen Nur-Lese-Speicher (ROM), durch einen Schreib-Lese-Speicher (RAM), durch einen Flash-Speicher und dergleichen konfiguriert und enthält es eine Programmspeichereinheit 31 und eine Klingendaten-Speichereinheit 32.
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Das Werkzeuglebensdauer-Managementprogramm 1a zum Steuern der Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform ist in der Programmspeichereinheit 31 installiert. Das Computermittel 4 führt dann das Werkzeuglebensdauer-Managementprogramm 1a aus, um dadurch zu veranlassen, dass ein Computer als die Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung 1 als jeder später zu beschreibende Bestandteil fungiert. Es wird angemerkt, dass das Werkzeuglebensdauer-Managementprogramm 1a in der vorliegenden Ausführungsform durch Hinzufügen einer Werkzeuglebensdauer-Managementfunktion in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zu einem in einer allgemeinen numerischen Steuervorrichtung verwendeten Bearbeitungsprogramm konfiguriert ist.
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Darüber hinaus ist die Nutzungsform des Werkzeuglebensdauer-Managementprogramms 1a nicht auf die oben erwähnte Konfiguration beschrankt. Zum Beispiel kann das Werkzeuglebensdauer-Managementprogramm 1a in einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium wie etwa einer CD-ROM und einer DVD-ROM gespeichert sein und dadurch ausgeführt werden, dass es direkt von dem Aufzeichnungsmedium ausgelesen wird. Alternativ kann das Werkzeuglebensdauer-Managementprogramm 1a über ein Anwendungsdienstanbietersystem (ASP-System) oder über ein Cloud-Computersystem von einem externen Server oder dergleichen genutzt werden.
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Die Klingendaten-Speichereinheit 32 speichert Daten, die jede der mehreren für das abgestufte Werkzeug 10 vorgesehenen Klingen betreffen. Wie in 2 dargestellt ist, speichert die Klingendaten-Speichereinheit 32 in der vorliegenden Ausführungsform in Zuordnung zu jeder der mehreren Klingen: eine Klingen-ID zum Identifizieren der Klinge; einen Werkzeuglängen-Korrekturwert zum Bestimmen einer Klinge am vorderen Ende; Schwellenwerte (einen ersten Schwellenwert und einen zweiten Schwellenwert), die die Werkzeuglebensdauer der Klinge betreffen; einen Bewertungswert, der den aktuellen Verwendungsgrad der Klinge angibt; und eine Ebenenentfernung von der Klinge am vorderen Ende.
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Es wird angemerkt, dass die vorliegende Ausführungsform, wie in 3 dargestellt ist, das abgestufte Werkzeug 10 mit drei Stufen verwendet, an dem in dieser Reihenfolge eine ersetzbare Klinge B1, eine ersetzbare Klinge B2 und eine ersetzbare Klinge B3 vorgesehen sind, wobei sie aber nicht auf diese Konfiguration beschrankt ist. Das heißt, das abgestufte Werkzeug 10 kann zwei Stufen aufweisen und kann vier oder mehr Stufen aufweisen, solange das abgestufte Werkzeug 10 auf mehrstufige Weise mit mehreren ersetzbaren Klingen versehen ist.
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Die Klingen-ID wird zum Identifizieren jeder Klinge verwendet und entspricht in der vorliegenden Ausführungsform jeder Stufennummer des abgestuften Werkzeugs 10. Das heißt, die Klingen-ID der Klinge der ersten Stufe ist auf 1 eingestellt, die Klingen-ID der Klinge der zweiten Stufe ist auf 2 eingestellt und die Klingen-ID der Klinge der dritten Stufe ist auf 3 eingestellt. Der Werkzeuglängen-Korrekturwert wird zum Bestimmen eines Bearbeitungsbefehls-Punkts für das abgestufte Werkzeug 10 verwendet. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Klinge am vorderen Ende, die für die erste Stufe vorgesehen ist, als der Bearbeitungsbefehlspunkt eingestellt, so dass die Entfernung in XYZ-Richtung von dem Ursprung des abgestuften Werkzeugs 10 zu der Klinge am vorderen Ende wie in 3 dargestellt ausgerichtet ist.
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Der erste Schwellenwert und der zweite Schwellenwert sind Schwellenwerte, die die Werkzeuglebensdauer jeder Klinge betreffen. In der vorliegenden Ausführungsform sind als der erste Schwellenwert Warnwerte W1 bis W3 gespeichert, die den Zeitpunkt zum Ausgeben einer Warnung zur Aufforderung zum Klingenersatz definieren. Darüber hinaus sind die Werkzeuglebensdauerwerte A1 bis A3, die den Zeitpunkt zum Verhindern der Bearbeitung durch die Bearbeitungsmaschine 5 und/oder den Zeitpunkt zum automatischen Ersetzen der Klinge durch eine Reserveklinge definieren, als der zweite Schwellenwert gespeichert.
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Es wird angemerkt, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Beziehung ”der zweite Schwellenwert – der erste Schwellenwert + ein vorgegebener Wert” im Voraus definiert ist und dass somit der zweite Schwellenwert auf der Grundlage des ersten Schwellenwerts durch Registrieren nur des ersten Schwellenwerts automatisch eingestellt wird. Nicht auf diese Konfiguration beschrankt können der erste Schwellenwert und der zweite Schwellenwert unabhängig voneinander registrierbar sein. Alternativ können die Warnwerte als der zweite Schwellenwert gespeichert sein und können die Werkzeuglebensdauerwerte als der erste Schwellenwert gespeichert sein.
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Die Bewertungswerte E1 bis E3 sind Werte, die den aktuellen Grad der Verwendung jeder Klinge angeben. In der vorliegenden Ausführungsform werden die auf der Grundlage der Bearbeitungszeit und der Anzahlen der Bearbeitung als aufsummierte Bearbeitungszählwerte, die von der Bearbeitungsmaschine 5 erhalten werden, berechneten Bewertungswerte wie später beschrieben gespeichert. Die Ebenenentfernungen L1 bis L3 sind Daten, die die Entfernung von der Klinge am vorderen Ende angeben und sind für jede Klinge gespeichert. Somit ist die Ebenenentfernung der Klinge am vorderen Ende (der Klingen-ID = 1) auf 0 eingestellt.
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Das Computermittel 4 führt auf der Grundlage verschiedener in dem Speichermittel 3 gespeicherter Dateneinheiten verschiedene Computerprozesse aus. Wie in 1 dargestellt ist, ist das Computermittel 4 in der vorliegenden Ausführungsform durch eine Zentraleinheit (CPU) und dergleichen konfiguriert und führt es das in dem Speichermittel 3 installierte Werkzeuglebensdauer-Managementprogramm 1a aus, um dadurch zu veranlassen, dass die Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung 1 als eine Eingabebildschirm-Anzeigeeinheit 41, als eine Klingendaten-Erfassungseinheit 42, als eine Klingendaten-Anzeigeeinheit 43, als eine numerische Steuereinheit 44, als eine Einheit 45 zur Erfassung des aufsummierten Bearbeitungszählwerts, als eine Bewertungswert-Aktualisierungseinheit 46, als eine Bewertungswert-Bestimmungseinheit 47, als eine Verarbeitungseinheit 48 des ersten Schwellenwerts und als eine Verarbeitungseinheit 49 des Schwellenwerts fungiert. Im Folgenden ist jede Bestandteileinheit ausführlicher beschrieben.
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Die Eingabebildschirm-Anzeigeeinheit 41 zeigt auf dem Anzeigemittel 2 interaktiv einen Eingabebildschirm an, um Daten zu erfassen, die zum Managen der Werkzeuglebensdauer des abgestuften Werkzeugs 10 verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform zeigt die Eingabebildschirm-Anzeigeeinheit 41 an: einen in 4 dargestellten Eingabebildschirm zum Registrieren von Werkzeugdaten, die jedem Magazin (die Kapseln 1 bis 10), in dem ein Werkzeug gelagert ist, zugeordnet sind; einen wie in 5 dargestellten Eingabebildschirm zum Registrieren jeder Dateneinheit, die ein Werkzeug betrifft; und einen wie in 6 dargestellten Eingabebildschirm zum Registrieren der oben beschriebenen Klingendaten. Darüber hinaus werden zur Zeit des Eingebens verschiedener Dateneinheiten an einen Nutzer Zeichen- oder Sprachnachrichten wie etwa: ”Bitte geben sie die Stufenanzahl des abgestuften Werkzeugs ein”, und: ”Bitte geben sie die Ebenentfernung von der Klinge am vorderen Ende ein”, ausgegeben, wodurch ein interaktives Eingabeverfahren angenommen wird.
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Die Klingendaten-Erfassungseinheit 42 erfasst verschiedene Dateneinheiten, die in die Eingabebildschirme eingegeben werden, und speichert die erfassten Daten in der Klingendaten-Speichereinheit 32. In der vorliegenden Ausführungsform erfasst die Klingendaten-Erfassungseinheit 42 über die Eingabebildschirme die Ebenentfernung, den Werkzeuglängen-Korrekturwert und dergleichen und speichert sie die erfassten Daten in der Klingendaten-Speichereinheit 32.
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Die Klingendaten-Anzeigeeinheit 43 zeigt die erfassten Klingendaten auf dem Anzeigemittel 2 an. Wie in 4 bis 6 dargestellt ist, zeigt die Klingendaten-Anzeigeeinheit 43 genauer eine Liste von Dateneinheiten, die jedes Werkzeug betreffen, und eine Liste von Dateneinheiten über jede für das abgestufte Werkzeug 10 vorgesehene Klinge an und ermöglicht sie, dass der Nutzer die angezeigten Listen durchsucht.
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Die numerische Steuereinheit 44 führt verschiedene numerische Steuerprozesse aus, die durch ein allgemeines Bearbeitungsprogramm ausgeführt werden. Genauer enthalten Beispiele dafür einen Werkzeugaufrufbefehl, einen Werkzeugersetzungsbefehl, einen Befehl zum Aufrufen des nächsten Werkzeugs, einen Werkzeuglängen-Korrekturwert-Einlesebefehl, einen Positionierungsbefehl (Annähern, Austreten) und einen Bearbeitungsbefehl.
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Die Einheit 45 zur Erfassung des aufsummierten Bearbeitungszählwerts erfasst aufsummierte Bearbeitungszählwerte der Bearbeitungsmaschine 5 vor und nach der Bearbeitung durch das abgestufte Werkzeug 10. In der vorliegenden Erfindung ist der aufsummierte Bearbeitungszählwert ein Konzept, das alle Arten eines aufsummierten Werts, die parallel mit der Bearbeitung durch das abgestufte Werkzeug 10 gezählt werden, wie etwa die aufsummierte Bearbeitungszeit, die für die Bearbeitungsmaschine 5 gezählt wird, und die aufsummierte Anzahl der Bearbeitungen, die für jeden Block des Bearbeitungsprogramms gezählt wird, enthält.
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Die Bewertungswert-Aktualisierungseinheit 46 aktualisiert auf der Grundlage der aufsummierten Bearbeitungszählwerte, des Bewertungswerts und der Ebenenentfernung den Bewertungswert jeder Klinge. In der vorliegenden Ausführungsform berechnet die Bearbeitungswert-Aktualisierungseinheit 46 den Bearbeitungswert in Übereinstimmung mit dem folgenden Ausdruck (1), der einen Zählwert (C2 – C1) enthält, der einem Betrag entspricht, der während der Bearbeitung durch das abgestufte Werkzeug 10 erhöht wird. En = E0 + a·(C2 – C1)·(Lmax – Ln)/(Lmax),(1) wobei
- En:
- der Bearbeitungswert einer Klinge der n-ten Stufe,
- E0:
- der Bearbeitungswert vor der Aktualisierung,
- a:
- ein Bewertungsfaktor,
- C1:
- der aufsummierte Bearbeitungszählwert vor der Bearbeitung,
- C2:
- der aufsummierte Bearbeitungszählwert nach der Bearbeitung,
- Lmax:
- eine maximale Bearbeitungsentfernung,
- Ln:
- die Ebenenentfernung der Klinge der n-ten Stufe ist.
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Alternativ kann die Bewertungswert-Aktualisierungseinheit 46 in der vorliegenden Ausführungsform von dem Werkzeuglebensdauer-Managementprogramm 1a eine Vorschubgeschwindigkeit zur Zeit der Bearbeitung durch das abgestufte Werkzeug 10 erfassen und den Bewertungswert in Übereinstimmung mit dem folgenden Ausdruck (2) berechnen, der den Zählwert (C2 – C1) enthält, der dem Betrag entspricht, der während der Bearbeitung durch das abgestufte Werkzeug 10 erhöht wird. En = E0 + a·[(C2 – C1) – (Ln/V)], (2) wobei
- En:
- der Bewertungswert einer Klinge der n-ten Stufe,
- E0:
- der Bewertungswert vor der Aktualisierung,
- a:
- ein Bewertungsfaktor,
- C1:
- der aufsummierte Bearbeitungszählwert vor der Bearbeitung,
- C2:
- der aufsummierte Bearbeitungszählwert nach der Bearbeitung,
- Ln:
- die Ebenenentfernung der Klinge der n-ten Stufe,
- V:
- die Vorschubgeschwindigkeit ist.
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Es wird angemerkt, dass die maximale Bearbeitungsentfernung in dem obigen Ausdruck (1) ein Wert ist, der die Bewegungsentfernung zur Zeit der Bearbeitung durch ein vorgegebenes abgestuftes Werkzeug 10 angibt. Die maximale Bearbeitungsentfernung kann auf der Grundlage der Bewegungsentfernung zur Zeit der Bearbeitung, die für das Werkzeuglebensdauer-Managementprogramm 1a eingestellt ist, durch den Nutzer im Voraus eingestellt werden. Alternativ kann die Bewertungswert-Aktualisierungseinheit 46 die Vorschubgeschwindigkeit zur Zeit der Bearbeitung durch das abgestufte Werkzeug 10 von dem Werkzeuglebensdauer-Managementprogramm 1a erfassen und die maximale Bearbeitungsentfernung durch Multiplizieren der Vorschubgeschwindigkeit mit einer Differenz der aufsummierten Bearbeitungszeit berechnen.
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Darüber hinaus wird der Bewertungsfaktor in jedem der obigen Ausdrücke (1) und (2) soweit erforderlich in Abhängigkeit von Bearbeitungsbedingungen wie etwa dem Material des Werkstücks und der Vorschubgeschwindigkeit berechnet. Dies ist so, da die Werkzeuglebensdauer eines Werkzeugs in Abhängigkeit von dem Material eines Werkstücks, von der Vorschubgeschwindigkeit und dergleichen stark verschieden ist, selbst wenn die Schneidzeit dieselbe ist. Zum Beispiel kann ein durch das Material eines Werkstücks bestimmter Materialfaktor auf einen höheren Wert eingestellt werden, während die Härte des Materials höher wird, während er auf einen niedrigeren Wert eingestellt wird, während seine Härte niedriger wird, wobei der so eingestellte Materialfaktor in einer vorgegebenen Tabelle im Voraus vorbereitet werden kann.
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Die Bearbeitungswert-Bestimmungseinheit 47 bestimmt, ob der durch die Bewertungswert-Aktualisierungseinheit 46 aktualisierte Bewertungswert einen Schwellenwert erreicht. In der vorliegenden Ausführungsform sind wie oben beschrieben der erste Schwellenwert als ein ”Warnwert” und der zweite Schwellenwert als ein ”Werkzeuglebensdauerwert” eingestellt, wobei der ”Warnwert” den Zeitpunkt des Ausgebens einer Warnung zur Aufforderung zum Klingenersatz definiert, wobei der ”Werkzeuglebensdauerwert” den Zeitpunkt zum Verhindern der Bearbeitung durch die Bearbeitungsmaschine 5 und/oder den Zeitpunkt zum automatischen Ersetzen der Klinge durch eine Reserveklinge definiert.
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Dementsprechend vergleicht die Bewertungswert-Bestimmungseinheit 47 den durch die Bewertungswert-Aktualisierungseinheit 46 aktualisierten Bewertungswert mit dem Warnwert und mit dem in der Klingendaten-Speichereinheit 32 registrierten Werkzeuglebensdauerwert. Daraufhin bestimmt die Bewertungswert-Bestimmungseinheit 47, ob der Bewertungswert den Warnwert erreicht, und bestimmt sie, ob der Bewertungswert den Werkzeuglebensdauerwert erreicht.
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Wenn der Bewertungswert den Warnwert (den ersten Schwellenwert) erreicht, führt die Einheit 48 zur Verarbeitung des ersten Schwellenwerts einen Warnungsausgabeprozess zum Ausgeben einer Warnung zur Aufforderung zum Ersatz der Klinge, die dem Bewertungswert entspricht, aus. Genauer enthält der Warnungsausgabeprozess das Ausgeben eines Befehlssignals zum Anzeigen eines Warnbildschirms auf dem Anzeigemittel 2 oder zum Ausgeben eines Warnalarms von einem Lautsprecher (nicht dargestellt) oder dergleichen.
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Wenn der Bewertungswert den Werkzeuglebensdauerwert (zweiten Schwellenwert) erreicht, führt die Einheit 49 zur Verarbeitung des zweiten Schwellenwerts einen Lebensdauerendprozess aus. Genauer enthält der Lebensdauerendprozess das Ausgeben eines Befehlssignals zum Verhindern der Bearbeitung durch die Bearbeitungsmaschine 5 und/oder zum automatischen Ersetzen der Klinge, die dem Bewertungswert entspricht, durch eine Reserveersatzklinge.
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Es wird angemerkt, dass die oben erwähnten Prozesse, die durch die Einheit 48 zur Verarbeitung des ersten Schwellenwerts bzw. durch die Einheit 49 zur Verarbeitung des zweiten Schwellenwerts ausgeführt werden, einander ersetzen, falls der Werkzeuglebensdauerwert als der erste Schwellenwert gespeichert ist, während der Warnwert als der zweite Schwellenwert gespeichert ist. Das heißt, die Einheit 48 zur Verarbeitung des ersten Schwellenwerts und die Einheit 49 zur Verarbeitung des zweiten Schwellenwerts führen den Warnungsausgabeprozess und den Lebensdauerendprozess oder den anderen davon aus.
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Die Bearbeitungsmaschine 5 ist eine Maschine wie etwa eine Drehbank, eine Bohrmaschine, eine Aufbohrmaschine, eine Fräsmaschine, eine Verzahnungsmaschine und eine Schleifmaschine, um Metall, Holz, Stein, Harz und andere Materialien einer Bearbeitung wie etwa Schneiden, Bohren, Schleifen, Polieren, Walzen, Schmieden und Biegen auszusetzen. Die Bearbeitungsmaschine 5 enthält ein Magazin (nicht dargestellt) zum Anbringen des abgestuften Werkzeugs 10 oder anderer Werkzeuge.
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Die Einrichtstation 6 ersetzt das an dem Magazin der Bearbeitungsmaschine 5 angebrachte Werkzeug. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Werkzeug, das mit der gegebenen Klinge versehen ist, aus dem Magazin der Bearbeitungsmaschine 5 zu der Einrichtstation 6 transportiert und gelöst, falls eine gegebene Klinge das Ende ihrer Werkzeuglebensdauer erreicht. Nachdem die gegebene Klinge durch eine neue Klinge ersetzt worden ist, wird das Werkzeug an der Einrichtstation 6 angebracht und zu dem Magazin transportiert. Darüber hinaus wird der Bewertungswert der neuen Klinge nach dem Ersatz auf null eingestellt und in der Klingendaten-Speichereinheit 32 initialisiert.
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Nachfolgend sind Tätigkeiten der Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung 1 für das abgestufte Werkzeug, des Werkzeuglebensdauer-Managementprogramms 1a und eines Werkzeuglebensdauer-Managementverfahrens der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
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Falls die Werkzeuglebensdauer des abgestuften Werkzeugs 10 in Übereinstimmung mit dem durch die Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung 1 für das abgestufte Werkzeug und durch das Werkzeuglebensdauer-Managementprogramm 1a der vorliegenden Ausführungsform implementierten Werkzeuglebensdauer-Managementverfahren gemanagt wird, werden zuerst verschiedene Dateneinheiten im Voraus registriert. Zur Zeit des Registrierens der Daten zeigt die Eingabebildschirm-Anzeigeeinheit 41 auf dem Anzeigemittel 2 interaktiv den Eingabebildschirm zur Erfassung von Daten, die zum Managen der Werkzeuglebensdauer des abgestuften Werkzeugs 10 verwendet werden, an. Dies ermöglicht, dass ein Nutzer die notwendigen Daten selbst dann leicht und unverzüglich eingibt, wenn er nicht vertraut damit ist, wie die Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung 1 arbeitet.
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Die verschiedenen Dateneinheiten, die durch den Nutzer in den Eingabebildschirm eingegeben werden, werden durch die Klingendaten-Erfassungseinheit 42 erfasst und in der Klingendaten-Speichereinheit 32 registriert. Darüber hinaus werden die verschiedenen registrierten Klingendateneinheiten wie in 4 bis 6 dargestellt durch die Klingendaten-Anzeigeeinheit 43 auf dem Anzeigemittel 2 angezeigt. Dies ermöglicht, dass der Nutzer die registrierten Klingendaten jederzeit prüft oder durchsucht.
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Wie in 7 dargestellt ist, gibt die numerische Steuereinheit 44 nachfolgend beim Anfang der Bearbeitung durch die Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung 1 für das abgestufte Werkzeug der vorliegenden Ausführungsform einen Werkzeugersetzungsbefehl aus (Schritt S1). Im Ergebnis wird das abgestufte Werkzeug 10 oder werden andere Werkzeuge an dem Magazin der Bearbeitungsmaschine 5 angebracht.
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Falls das angebrachte Werkzeug nicht das abgestufte Werkzeug 10 ist (Schritt S2: nein), veranlasst die numerische Steuereinheit 44, dass die Bearbeitungsmaschine 5 einen normalen Bearbeitungsprozess ausführt (Schritt S15). Andernfalls erfasst die Einheit 45 zur Erfassung des aufsummierten Bearbeitungszählwerts den aufsummierten Bearbeitungszählwert der Bearbeitungsmaschine 5 (Schritt S3), falls das angebrachte Werkzeug das abgestufte Werkzeug 10 ist (Schritt S2: ja). Im Ergebnis wird vor dem Anfang der Bearbeitung durch das abgestufte Werkzeug 10 der aufsummierte Bearbeitungszählwert erhalten.
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Nachfolgend führt die numerische Steuereinheit 44 ähnlich anderen Werkzeugen das Positionieren des abgestuften Werkzeugs 10 (Schritt S4), die Bearbeitung durch das abgestufte Werkzeug 10 (Schritt S5) und das Zurückziehen des abgestuften Werkzeugs 10 (Schritt S6) aus. Im Ergebnis wird in einem Werkstück eine solche abgestufte Bohrung, wie sie in 8 dargestellt ist, gebildet.
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Am Ende der Bearbeitung durch das abgestufte Werkzeug 10 erfasst die Einheit 45 zur Erfassung des aufsummierten Bearbeitungszählwerts den aufsummierten Bearbeitungszählwert der Bearbeitungsmaschine 5 erneut (Schritt S7). Im Ergebnis wird der aufsummierte Bearbeitungszählwert nach dem Ende der Bearbeitung durch das abgestufte Werkzeug 10 erhalten. Somit wird die Differenz des aufsummierten Bearbeitungszählwerts zwischen vor und nach der Bearbeitung berechnet, wodurch der Zählwert (C2 – C1), der dem während der Bearbeitung durch das abgestufte Werkzeug 10 erhöhten Betrag entspricht, erhalten wird.
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Nachfolgend aktualisiert die Bewertungswert-Aktualisierungseinheit 46 unter Verwendung des obigen Ausdrucks (1) oder des obigen Ausdrucks (2) den Bewertungswert jeder Klinge (Schritt S8). In Ansprechen darauf bestimmt die Bewertungswert-Bestimmungseinheit 47, ob der aktualisierte Bewertungswert den Warnwert erreicht (Schritt S9). Falls der Bewertungswert im Ergebnis der Bestimmung kleiner als der Warnwert ist (Schritt S9: nein), geht die Verarbeitung direkt zu dem später zu beschreibenden Schritt S13 über. Andererseits bestimmt die Bewertungswert-Bestimmungseinheit 47, ob der Bewertungswert ebenfalls den Werkzeuglebensdauerwert erreicht (Schritt S10), falls der Bewertungswert gleich oder größer dem Warnwert ist (Schritt S9: ja).
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Falls der Bewertungswert im Ergebnis der Bestimmung kleiner als der Werkzeuglebensdauerwert ist (Schritt S10: nein), gibt die Einheit 48 zur Verarbeitung des ersten Schwellenwerts eine Warnung zur Aufforderung zum Ersatz der dem Bewertungswert entsprechenden Klinge aus (Schritt S14). Dies ermöglicht, dass der Nutzer weiß, dass die Klinge bald an ihr Werkzeuglebensdauerende gelangt, und im Voraus eine Reserveersatzklinge vorbereitet oder die Klinge rechtzeitig im Voraus durch eine neue Klinge ersetzt.
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Andererseits verhindert die Einheit 49 zur Verarbeitung des zweiten Schwellenwerts die Bearbeitung durch die Bearbeitungsmaschine 5 und/oder ersetzt sie automatisch die dem Bewertungswert entsprechende Klinge durch eine Reserveersatzklinge (Schritt S11), falls der Bewertungswert gleich oder größer dem Werkzeuglebensdauerwert ist (Schritt S10: ja). Im Ergebnis kann verhindert werden, dass die Klinge, die an das Ende ihrer Werkzeuglebensdauer gelangt ist, fehlerhaft für die Bearbeitung verwendet wird, und wird sie automatisch durch eine neue Klinge ersetzt. Darüber hinaus wird der Bewertungswert der neuen Klinge nach dem Ersetzen in der Klingendatenspeichereinheit 32 initialisiert (Schritt S12).
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Danach werden die oben erwähnten Schritte wiederholt, bis jede Bearbeitung abgeschlossen ist (Schritt S13). Ähnlich geht die Verarbeitung nach dem Schritt S14 (Warnungsausgabeprozess) und nach dem Schritt S15 (normaler Prozess) ebenfalls zu Schritt S13 über und werden die oben erwähnten Schritte wiederholt, bis jede Bearbeitung abgeschlossen ist.
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Die wie oben beschrieben konfigurierte vorliegende Ausführungsform erzeugt die folgenden Wirkungen.
- 1. Die Werkzeuglebensdauer jeder für das abgestufte Werkzeug 10 vorgesehenen Klinge kann geeignet gemanagt werden und die Kosten und die Arbeit für den Klingenersatz können verringert werden.
- 2. Da die Werkzeuglebensdauer jeder Klinge einzeln gemanagt werden kann, kann verhindert werden, dass eine Klinge fehlerhaft über ihre Werkzeuglebensdauer hinaus verwendet wird und kann die Bearbeitungsqualität aufrechterhalten werden.
- 3. Die zum Managen der Werkzeuglebensdauer des abgestuften Werkzeugs 10 verwendeten Daten können über eine interaktive Nutzerschnittstelle leicht und unverzüglich eingegeben werden.
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Es wird angemerkt, dass die Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung 1 für das abgestufte Werkzeug in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung nicht auf die oben erwähnte Ausführungsform beschränkt ist und nach Bedarf geändert werden kann.
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Zum Beispiel wird die Entfernung von dem axialen Kern des abgestuften Werkzeugs 10 zu jeder Klinge in der vorliegenden Ausführungsform zur Zeit des Einstellens der Schwellenwerte wie etwa des Warnwerts und des Werkzeuglebensdauerwerts und des Bewertungsfaktors nicht betrachtet. Allerdings wird der Grad des Abriebs höher, während die Entfernung von dem axialen Kern größer wird, selbst wenn die Klingen denselben aufsummierten Verarbeitungszählwert aufweisen. Somit können die Schwellenwerte oder der Bewertungsfaktor, die für jede der mehreren Klingen vorgesehen sind, auf einen Wert eingestellt werden, der umgekehrt proportional zu der Entfernung von dem axialen Kern des abgestuften Werkzeugs 10 zu der Klinge ist. Bei dieser Konfiguration kann die Werkzeuglebensdauer der Klinge mit höherer Genauigkeit gemanagt werden.
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Darüber hinaus besitzt die Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung 1 für das abgestufte Werkzeug in der vorliegenden Ausführungsform eine Doppelunktion als die numerische Steuervorrichtung, wobei die vorliegende Erfindung aber nicht auf diese Konfiguration beschrankt ist. Das heißt, die Werkzeuglebensdauer-Managementvorrichtung 1 für das abgestufte Werkzeug und die numerische Steuervorrichtung können unabhängig voneinander vorgesehen sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 7-314290 [0003, 0004, 0006]
