DE112020004994T5 - Process and system for monitoring the processing status of a working machine - Google Patents
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Abstract
Es gibt einen Schritt zur Detektion von Bearbeitungsschwingungen bei einer Bearbeitung, einen Schritt zum Erhalten einer Bearbeitungsfrequenz durch eine Analyse der Bearbeitungsschwingungen mittels Fourierreihenentwicklung, einen Schritt zur Aufteilung der Bearbeitungsfrequenz in eine Werkzeugdurchgangsfrequenz und eine Restfrequenz, und einen Schritt zur Überwachung des Bearbeitungszustands durch eine Vergleichsanzeige der Werkzeugdurchgangsfrequenz und der Restfrequenz.There is a step of detecting machining vibration in machining, a step of obtaining a machining frequency by analyzing machining vibration by Fourier series expansion, a step of dividing the machining frequency into a tool pass frequency and a residual frequency, and a step of monitoring the machining state by a comparison display of the tool pass frequency and the residual frequency.
Description
[Technisches Gebiet][Technical Field]
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Überwachung des Bearbeitungszustands einer Arbeitsmaschine, um bei der Ausführung einer Bearbeitungsverarbeitung an einem Werkstück durch ein rotierendes Werkzeug den Bearbeitungszustand des Werkstücks zu überwachen.The present invention relates to a method and system for monitoring the machining state of a working machine for monitoring the machining state of the workpiece when machining processing is performed on a workpiece by a rotating tool.
[Hintergrundtechnologie][background technology]
Im Allgemeinen werden zur Ausführung einer Bearbeitungsverarbeitung an einem Werkstück durch ein Bearbeitungswerkzeug verschiedene Werkzeugmaschinen verwendet. Beispielsweise handelt es sich bei einer Bohrbearbeitung um die Bearbeitung einer hochpräzisen Bohrung an einer bestimmten Position mit dem Schneidkantendurchmesser eines Bohrwerkzeugs, an dem ein Schneidwerkzeug (Schneidkante) zum Ausbohren vorgesehen ist, wobei das Bohrwerkzeug an einer Rotationshauptwelle (Spindel) einer Werkzeugmaschine angebracht ist, und das Bohrwerkzeug, während es sich mit hoher Geschwindigkeit dreht, sukzessive an einem vorgebohrten Loch entlang geführt wird.In general, various machine tools are used to perform machining processing on a workpiece by a machining tool. For example, drilling machining is machining a high-precision hole at a specified position with the cutting edge diameter of a boring tool on which a cutting tool (cutting edge) for boring is provided, the boring tool being attached to a rotary main shaft (spindle) of a machine tool, and the drilling tool, while rotating at high speed, is successively guided along a pre-drilled hole.
Bei dieser Art von Arbeitsmaschine entstehen aufgrund des Schnittwiderstands leicht Verbiegungen an der Rotationshauptwelle, dem Bearbeitungswerkzeug oder dem Werkstück. Durch diese Verbiegungen werden Schwingungen beim Bearbeitungswerkzeug und Werkstück hervorgerufen, wobei diese Schwingungen bei der Bearbeitung als Rattern (einschließlich dem so genannten regenerativen Rattern) auftreten können. Insbesondere bei der Bearbeitung einer Gießform mit einem sehr langen Werkzeug oder der effizienten Bearbeitung von schwer zerspanbarem Material ist die Unterdrückung oder Vermeidung von Rattern ein großes Problem.In this type of work machine, the rotary main shaft, the machining tool or the workpiece are easily deflected due to the cutting resistance. This bending causes vibrations in the machining tool and workpiece, and these vibrations can appear as chatter (including so-called regenerative chatter) during machining. In particular, when machining a mold with a very long tool or efficiently machining a hard-to-machine material, suppressing or avoiding chatter is a big problem.
Hierzu sind beispielsweise ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Unterdrücken von Rattern einer Arbeitsmaschine bekannt, welche in dem Patentdokument 1 offenbart sind. Dieses Verfahren zum Unterdrücken von Rattern weist einen Schritt, in dem Schwingungen detektiert werden, die zu Beginn einer Rotation des Bearbeitungswerkzeugs oder des Werkstücks auftreten, einen Schritt, in dem die Schwingungen der Maschinenhauptwelle im Leerlauf als Schwellenwert eingestellt werden, einen Schritt, in dem beurteilt wird, ob Bearbeitungsschwingungen der Maschinenhauptwelle, die bei der Bearbeitung detektiert werden, den Schwellenwert überschreiten, und einen Schritt auf, in dem, wenn beurteilt wurde, dass die Bearbeitungsschwingungen den Schwellenwert überschreiten, die Bearbeitungsschwingungen mittels einer Fourierreihenentwicklung analysiert werden, und die Drehzahl der Maschinenhauptwelle anhand der Rechenformel der Frequenz × 60 ÷ Anzahl der Schneiden (oder deren Vielfaches) angepasst wird.For example, a method and an apparatus for suppressing chattering of a working machine disclosed in
Dadurch werden ab dem Beginn der Rotation Schwingungen detektiert und mittels der Fourierreihenentwicklung analysiert. Die Berechnung bei der Fourierreihenentwicklung ist einfach und eine prompte Verarbeitung möglich, sodass die Schnelligkeit positiv verbessert wird, und bereits bevor sich ein Rattern tatsächlich entwickelt hat, Ratterschwingungen prädiktiert werden können. Infolgedessen kann ein regeneratives Rattern, dessen Schwingungen sich mit dem Beginn der Rotation von Null ausgehend entwickeln, schnellstmöglich im Stadium einer Prädiktion erkannt werden. Daher kann die Drehzahl der Maschinenhauptwelle eingestellt werden, bevor eine Beeinflussung durch ein tatsächliches Rattern auftritt, und die zuverlässige Unterdrückung der Entstehung eines regenerativen Ratterns ermöglicht werden.As a result, vibrations are detected from the beginning of the rotation and analyzed using the Fourier series development. The calculation in the Fourier series expansion is simple and prompt processing is possible, so that the speed is positively improved and chatter vibrations can be predicted before chatter has actually developed. As a result, regenerative chatter whose oscillations develop from zero with the start of rotation can be detected as soon as possible at the stage of prediction. Therefore, the rotational speed of the engine main shaft can be adjusted before being affected by an actual chatter, and it is possible to reliably suppress the generation of a regenerative chatter.
[Dokumente des Standes der Technik][Prior Art Documents]
[Patentdokument][patent document]
[Patentdokument 1][Patent Document 1]
Patent Nr.
[Übersicht über die Erfindung][Outline of the Invention]
[Durch die Erfindung zu lösende Aufgabe][Problem to be solved by the invention]
Die vorliegende Erfindung erfolgte mit Bezug auf den vorstehenden technischen Gedanken und macht es sich zur Aufgabe, ein Verfahren und ein System zur Überwachung des Bearbeitungszustands einer Arbeitsmaschine bereitzustellen, bei welchen durch einfache Schritte und einen einfachen Aufbau verschiedene Bearbeitungszustände mit hoher Präzision und effizient erkannt werden können.The present invention has been made with reference to the above technical idea and has as an object to provide a method and a system for monitoring the machining state of a working machine, in which various machining states can be recognized with high precision and efficiently through simple steps and a simple structure .
[Mittel zum Lösen der Aufgabe][means for solving the task]
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Überwachung des Bearbeitungszustands einer Arbeitsmaschine, um bei der Ausführung einer Bearbeitungsverarbeitung an einem Werkstück durch ein rotierendes Werkzeug den Bearbeitungszustand des Werkstücks zu überwachen.The present invention relates to a method and system for monitoring the machining state of a working machine for monitoring the machining state of the workpiece when machining processing is performed on a workpiece by a rotating tool.
Dieses Verfahren zur Überwachung des Bearbeitungszustands weist einen Schritt zur Detektion von Bearbeitungsschwingungen bei einer Bearbeitung durch ein rotierendes Werkzeug, einen Schritt zum Erhalten einer Bearbeitungsfrequenz (Frequenz der Bearbeitungsschwingungen, die bei einer Bearbeitung entstehen) durch eine Analyse der Bearbeitungsschwingungen mittels Fourierreihenentwicklung, einen Schritt, in dem die Bearbeitungsfrequenz in eine Werkzeugdurchgangsfrequenz (TPF) (Tool-Passing-Frequency), wobei es sich um die Summe aus einer Grundwelle berechnet aus Hauptwellendrehzahl × Anzahl der Schneiden ÷ 60 und deren Harmonischen (ganzzahliges Vielfaches der betreffenden Grundwelle) handelt, und Restfrequenzen (NON-TPF) nach Abzug der Werkzeugdurchgangsfrequenz von der gesamten Bearbeitungsfrequenz unterteilt wird, und einen Schritt zur Überwachung des Bearbeitungszustands eines Werkstücks durch eine Vergleichsanzeige der Werkzeugdurchgangsfrequenz und der Restfrequenzen auf.This method for monitoring the machining status has a step for detecting machining vibrations during machining by a rotating tool, a Step of obtaining a machining frequency (frequency of machining vibrations generated during machining) by analysis of machining vibrations using Fourier series expansion, a step of converting the machining frequency into a tool passing frequency (TPF) (Tool Passing Frequency), which is the Sum of a fundamental calculated from main shaft speed × number of cutting edges ÷ 60 and their harmonics (integer multiple of the relevant fundamental), and residual frequencies (NON-TPF) after subtracting the tool pass frequency from the total machining frequency, and a step for monitoring the machining status of a workpiece through a comparative display of the tool pass frequency and the residual frequencies.
Ferner umfasst das System zur Überwachung des Bearbeitungszustandes einen Schwingungen-Detektionsmechanismus zum Detektieren von Bearbeitungsschwingungen bei einer Bearbeitung durch ein rotierendes Werkzeug, einen Rechenmechanismus zum Erhalten einer Bearbeitungsfrequenz (Frequenz der Bearbeitungsschwingungen, die bei einer Bearbeitung entstehen) durch eine Analyse der Bearbeitungsschwingungen mittels Fourierreihenentwicklung, einen Frequenzteilermechanismus, durch den die Bearbeitungsfrequenz in eine Werkzeugdurchgangsfrequenz (TPF) (Tool-Passing-Frequency), wobei es sich um die Summe aus einer Grundwelle berechnet aus Hauptwellendrehzahl × Anzahl der Schneiden ÷ 60 und deren Harmonischen (ganzzahliges Vielfaches der betreffenden Grundwelle) handelt, und Restfrequenzen (NON-TPF) nach Abzug der Werkzeugdurchgangsfrequenz von der gesamten Bearbeitungsfrequenz unterteilt wird, und einen Frequenz-Vergleichsanzeigemechanismus zur Überwachung des Bearbeitungszustands eines Werkstücks durch eine Vergleichsanzeige der Werkzeugdurchgangsfrequenz und der Restfrequenzen.Further, the system for monitoring the machining status includes a vibration detection mechanism for detecting machining vibrations when machining by a rotating tool, a computing mechanism for obtaining a machining frequency (frequency of machining vibrations that arise during machining) by analyzing the machining vibrations using Fourier series expansion, a Frequency divider mechanism by which the machining frequency is converted into a tool passing frequency (TPF) (Tool-Passing-Frequency), which is the sum of a fundamental calculated from main shaft speed × number of cutting edges ÷ 60 and their harmonics (integer multiple of the relevant fundamental), and residual frequencies (NON-TPF) after subtracting the tool pass frequency from the total machining frequency, and a frequency comparison display mechanism for monitoring the machining status of a workpiece a comparison display of the tool pass frequency and the residual frequencies.
[Wirkungen der Erfindung][Effects of the invention]
Bei dem Verfahren und System zur Überwachung des Bearbeitungszustandes einer Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei der Ausführung einer Bearbeitungsverarbeitung eines Werkstücks mittels eines rotierenden Werkzeugs die Bearbeitungsfrequenz (Frequenz der Bearbeitungsschwingungen) in zwei Teile, nämlich eine Werkzeugdurchgangsfrequenz (TPF) und sonstige Restfrequenzen (NON-TPF) unterteilt, wobei nur durch die Vergleichsanzeige der Werkzeugdurchgangsfrequenz und der Restfrequenzen verschiedene Bearbeitungszustände des Werkstücks überwacht werden können.In the method and system for monitoring the machining state of a working machine according to the present invention, when machining processing is performed on a workpiece by a rotating tool, the machining frequency (frequency of machining vibration) is divided into two parts, namely, a tool pass frequency (TPF) and other residual frequencies (NON- TPF), whereby different machining statuses of the workpiece can be monitored only through the comparison display of the tool passage frequency and the residual frequencies.
Darüber hinaus kann nur mittels der TPF-Schwingungen und NON-TPF-Schwingungen der Hauptwellendrehzahl und der Anzahl der Schneiden als zwei Parameter die Qualität einer umfassenden Bearbeitung beurteilt werden, wobei eine Differenzierung der Qualität des Bearbeitungszustands mit hoher Präzision und effizient ausgeführt werden kann.In addition, only by using the TPF vibration and NON-TPF vibration of the main shaft rotation speed and the number of cutting edges as two parameters, the quality of comprehensive machining can be judged, and differentiation of the quality of the machining state can be carried out with high precision and efficiently.
Figurenlistecharacter list
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[
1 ]1 ist eine schematische erläuternde Ansicht einer Werkzeugmaschine, auf die das System zur Überwachung des Bearbeitungszustands einer Werkzeugmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wird.[1 ]1 12 is a schematic explanatory view of a machine tool to which the machining state monitoring system of a machine tool according to a first embodiment of the present invention is applied. -
[
2 ]2 ist eine erläuternde Ansicht eines das System zur Überwachung des Bearbeitungszustands bildenden Controllers.[2 ]2 Fig. 14 is an explanatory view of a controller constituting the machining state monitoring system. -
[
3 ]3 ist eine erläuternde Ansicht einer das System zur Überwachung des Bearbeitungszustands bildenden Anzeigeeinheit.[3 ]3 Fig. 12 is an explanatory view of a display unit constituting the machining status monitoring system. -
[
4 ]4 ist eine erläuternde Ansicht eines Vergleichs zwischen dem Fall, dass die Qualität des Schnittzustands durch den Stromwert einer Schneidlast angezeigt wird, und dem Fall, dass die Qualität des Schnittzustands durch die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angezeigt wird.[4 ]4 14 is an explanatory view of a comparison between the case where the quality of the cutting state is indicated by the current value of a cutting load and the case where the quality of the cutting state is indicated by the second embodiment of the present invention. -
[
5 ]5 ist eine erläuternde Ansicht, die ein Frequenzspektrum bei Bearbeitungsschwingungen der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.[5 ]5 14 is an explanatory view showing a frequency spectrum in machining vibrations of the third embodiment of the present invention.
[Formen zur Ausführung der Erfindung][Forms for carrying out the invention]
Wie in
Die Werkzeugmaschine 12 umfasst eine Spindel (Hauptwelle) 18, die in einem Gehäuse 14 über ein Lager 16 drehbar vorgesehen ist, und einen Werkzeughalter (rotierendes Werkzeug) 20, der lösbar an der Spindel 18 angebracht ist. Am vorderen Ende des Werkzeughalters 20 ist ein Schneidwerkzeug 22 montiert. Auf einem Arbeitstisch 24 liegt ein Werkstück W.The
Das System 10 zur Überwachung des Bearbeitungszustands umfasst zur Detektion von Schwingungen der Spindel 18 im Leerlauf und Schwingungen, die bei Beginn einer Bearbeitung durch das Schneidwerkzeug 22 entstehen, zumindest entweder einen Beschleunigungssensor (Schwingungen-Detektionsmechanismus) 26, der an eine Seitensektion des Gehäuses 14 montiert wird, oder ein Mikrofon (Schwingungen-Detektionsmechanismus) 28, das Schwingungsgeräusche durch Schallwellen erwirbt. Der Beschleunigungssensor 26 und (oder) das Mikrofon 28 wird an dem Controller 30 angeschlossen, und der Controller 30 wird an ein Werkzeugmaschinen-Steuerpult 32 angeschlossen. Das Werkzeugmaschinen-Steuerpult 32 dient zur Steuerung der Werkzeugmaschine 12 und ist an ein Steuerbedienungspult 34 angeschlossen.The
Wie in
An die Recheneinheit 38 wird eine Eingabe-Einstellungseinheit 40 zum Eingeben der Drehzahl der Spindel 18, der Anzahl der Schneiden, Eigenfrequenz usw. des Schneidwerkzeugs 22 usw. angeschlossen. Bei der Eingabe-Einstellungseinheit 40 sind ein Schwellenwert zur Überwachung oder Erkennungsbeurteilung, eine Verarbeitungsreihenfolge von Signalen beim Entstehen von Schwingungen, die den Schwellenwert überschreiten, usw. einstellbar. An der Eingabe-Einstellungseinheit 40 wird bei Bedarf ein(e) Wiederholungszähler(schaltung) 42 vorgesehen.An
An der Recheneinheit 38 sind eine Bearbeitungszustand-Beurteilungseinheit 44 und eine Ein-/Ausgabeeinheit 46 zur Ausgabe eines Signals, das einer im Folgenden erläuterten Rechenbeurteilungsverarbeitung unterzogen wurde. Informationen einer Hauptwellendrehzahl RPM und der verwendeten Werkzeugnummer werden von dem Werkzeugmaschinen-Steuerpult 32 über die Ein-/Ausgabeeinheit 46 in die Recheneinheit 38 übernommen und können jederzeit von einem NC-Programm ausgelesen werden. Wird eine makroskopische Überwachung durchgeführt, kann als Schwellenwert auch gesondert nur die Anzahl der Werkzeugschneiden und ein numerischer Wert des Wiederholungszählers 42 eingegeben werden.On the
Mit der Recheneinheit 38 ist eine Anzeigeeinheit 48 verbunden, die ein Rechenergebnis, ein Detektionsergebnis usw. auf einem Bildschirm anzeigt. Aktualisierte Daten werden normalerweise pro Sekunde von der Recheneinheit 38 an die Bearbeitungszustand-Beurteilungseinheit 44 gesendet.A
Wie in
Das Gesamtleistung-Anzeigefenster 51 ist eine Überwachungseinheit der Schwingungsmenge, die durch eine nicht dargestellte Messbeginntaste des Controllers 30 oder ein Signal von einem Gerät eingeschaltet (ON) wird. Das Gesamtleistung-Anzeigefenster 51 zeigt eine Gesamtleistung (G2) der sich zusammen mit der Bearbeitung ändernden Schwingungen an, wobei die Größe der Schwingungsmenge in dem jeweiligen Zeitrahmen als Gesamtleistung erfolgt, die Echtzeitigkeit aufweist.The total
Bei dem Gesamtleistung-Anzeigefenster 51 stellt die Längsachse die Summe der quadrierten Werte der Beschleunigung und die Querachse stellt den Zeitverlauf (Sekunde) dar. Bei dem Gesamtleistung-Anzeigefenster 51 werden bei Bedarf ein Prädiktions-Schwellenwert 61, der die Prädiktion anzeigt, dass die Gesamtleistung in einen Warnbereich eintritt, und ein Alarm-Schwellenwert 62 eingestellt, der anzeigt, dass die Gesamtleistung abnormal angestiegen ist.In the case of the total
Das Frequenzspektrum-Anzeigefenster 52 zeigt das durch Fourier-Transformation der Bearbeitungsschwingungen erhaltene Frequenzspektrum an. In dem Frequenzspektrum-Anzeigefenster 52 stellt die Längsachse die Beschleunigung (G oder m/s2) und die Querachse stellt die durch Fourier-Transformation berechnete Frequenz (Hz) dar. Der Anzeigebereich der Spektrum-Querachse wird vorab zwischen 10 Hz bis 10.000 Hz selektiv eingestellt, wobei im Allgemeinen 10 Hz bis 2.000 Hz, 10 Hz bis 2.500 Hz oder 10 Hz bis 4.000 Hz usw. ausgewählt werden, die einen guten Bearbeitungszustand ausdrücken. Die Anzeige der Längsachse ist eine automatische Verstärkungsformel.The frequency
Bei dem Frequenzspektrum-Anzeigefenster 52 werden bei Bedarf ein Alarm-Schwellenwert 63 und eine Schwellenwertlinie 69 eines Beschränkungsbereichs eingestellt. Die Schwellenwertlinie 69 kann für ein spezielles Frequenzband eingestellt werden, wobei bei der Einstellung des Schwellenwerts dieses Frequenzbandes die Einstellung der Höhe dieses Frequenzbandbereichs auf einem gesonderten Eingabe-Einstellungsbildschirm (nicht dargestellt) erfolgen kann.In the frequency
Das TPF-Schwingung-Anzeigefenster 53 zeigt die Werkzeugdurchgangsfrequenz (Tool-Passing-Frequency) (im Folgenden TPF) in dem Frequenzspektrum an, das in dem Frequenzspektrum-Anzeigefenster 52 angezeigt wurde. TPF ist dabei die Summe einer durch Hauptwellendrehzahl × Anzahl der Schneiden ÷ 60 berechneten Grundwelle und deren Harmonischen (ganzzahliges Vielfaches der betreffenden Grundwelle). In dem TPF-Schwingung-Anzeigefenster 53 stellt die Längsachse die Beschleunigung (G oder m/s2) und die Querachse stellt die Frequenz (Hz) dar. Bei dem TPF-Schwingung-Anzeigefenster 53 wird bei Bedarf ein Alarm-Schwellenwert 64 eingestellt.The LPF
Das NON-TPF-Schwingung-Anzeigefenster 54 zeigt die Restfrequenzen (im Folgenden NON-TPF) in dem Frequenzspektrum nach Beseitigung der TPF an, das in dem Frequenzspektrum-Anzeigefenster 52 angezeigt wurde. In dem NON-TPF-Schwingung-Anzeigefenster 54 stellt die Längsachse die Beschleunigung (G oder m/s2) und die Querachse stellt die Frequenz (Hz) dar. Bei dem NON-TPF-Schwingung-Anzeigefenster 54 werden bei Bedarf ein Alarm-Schwellenwert 65 und eine Schwellenwertlinie 68 eines Beschränkungsbereichs eingestellt. Die Schwellenwertlinie 68 kann ebenso wie die Schwellenwertlinie 69 für ein spezielles Frequenzband eingestellt werden, wobei bei der Einstellung des Schwellenwerts dieses Frequenzbandes die Einstellung der Höhe dieses Frequenzbandbereichs auf einem gesonderten Eingabe-Einstellungsbildschirm (nicht dargestellt) erfolgen kann.The NON-LPF
Das Änderungen-Anzeigefenster 55 fungiert als Frequenz-Vergleichsanzeigemechanismus zur Überwachung des Bearbeitungszustands des Werkstücks W durch eine Vergleichsanzeige der TPF und NON-TPF. In dem Änderungen-Anzeigefenster 55 wird eine Änderungsgröße des relativen Verhältnisses zwischen der Gesamtmenge der in dem TPF-Schwingung-Anzeigefenster 53 angezeigten TPF und der Gesamtmenge der in dem NON-TPF-Schwingung-Anzeigefenster 54 angezeigten NON-TPF (Gesamtmenge der NON-TPF/Gesamtmenge der TPF) als Punktgrafik chronologisch (pro Sekunde) angezeigt. Bei dieser Punktgrafik zeigen niedrige numerische Werte eine gute Zerspanung an, während hohe numerische Werte eine Verschlechterung der Bearbeitbarkeit und das Auftreten eines Ratterns anzeigen.The
In dem Änderungen-Anzeigefenster 55 werden bei Bedarf ein Prädiktions-Schwellenwert 66 zur Beurteilung, ob ein Prädiktionsstadium zur Qualitätsbeurteilung der Bearbeitung eingetreten ist, und zumindest entweder ein oberer Schwellenwert 67a oder ein unterer Schwellenwert 67b eingestellt, um zu differenzieren, ob eine Bearbeitungsabnormalität aufgetreten ist. Für die Eingabe der Schwellenwerte wird ein separater Eingabebildschirm (nicht dargestellt) verwendet, wobei dieser Eingabebildschirm durch die Bedienung der Bildschirmwahltaste 57 angezeigt wird.In the
Im Folgenden wird das Verfahren zur Überwachung des Bearbeitungszustands mittels des Systems 10 zur Überwachung des Bearbeitungszustands mit diesem Aufbau erläutert.Next, the method of monitoring the machining state by the machining
Wie in
Durch den Controller 30 werden vor Beginn der maschinellen Bearbeitung die Schwingungen der Spindel 18 im Leerlauf mittels des Beschleunigungssensors 26 und (oder) des Mikrofons 28 erworben und dieser Wert als zulässiger Wert (Schwellenwert) eingestellt. Dann werden die Schwingungen der Spindel 18 über die Verstärker- und Filterschaltung 36 in die Recheneinheit 38 importiert. Überschreitet die importierte Schwingung den zulässigen Wert, beurteilt die Recheneinheit 38, dass die maschinelle Bearbeitung begonnen hat. Das heißt, die Recheneinheit 38 fungiert als Bearbeitungsbeginn-Detektionsmechanismus zum Detektieren, dass mit der Bearbeitung des Werkstücks W begonnen wurde. Der Bearbeitungsbeginn-Detektionsmechanismus kann auch ein Mechanismus sein, der detektiert, dass ab dem Rotationsbeginn der Spindel 18 eine bestimmte Zeit vergangen ist, oder ein Mechanismus, der detektiert, dass die Führungsstrecke der Spindel 18 eine bestimmte Strecke erreicht hat.The
Als Nächstes unterzieht die Recheneinheit 38 die Bearbeitungsschwingungen, die über eine Verstärker- und Filterschaltung 36 importiert wurden, einer rechnerischen Analyse mittels Fourier-Transformation (Fourierreihenentwicklung). Konkret werden die Schwingungen pro Zeit f(t)Next, the
durch f(t)=Z(ajcos2πJt+bjsin2πJt) ausgedrückt. Dabei ist aj ein Fourier-Koeffizient der harmonischen Kosinus-Komponente der Frequenz J und bj ist ein Fourier-Koeffizient der harmonischen Sinus-Komponente der Frequenz J.expressed by f(t)=Z(a j cos2πJt+b j sin2πJt). where a j is a Fourier coefficient of the harmonic cosine component of frequency J and b j is a Fourier coefficient of the harmonic sine component of frequency J.
Die Fourier-Koeffizienten bezüglich der Frequenz J werden einer Fourierreihenentwicklung auf der Grundlage von aj = 1/2T∫f(t)cos(2πJt)dt und bj = 1/2T∫f(t)sin(2πJt)dt unterzogen. Das Integrationsintervall ist 0 bis T, und dieses Integrationsintervall T ist ein ganzzahliges Vielfaches der Periode 1/J. Hierbei wird eine Schwingungsfrequenz von beispielsweise 10 Hz bis 10.000 Hz durch eine tatsächliche Bearbeitung erzielt.The Fourier coefficients related to the frequency J are subjected to a Fourier series expansion based on a j = 1/2T∫f(t)cos(2πJt)dt and b j = 1/2T∫f(t)sin(2πJt)dt. The integration interval is 0 to T, and this integration interval T is an integer multiple of the
Wie in
Konkret wird in dem Gesamtleistung-Anzeigefenster 51 die Größe der Schwingungsmenge, die sich zusammen mit der Bearbeitung in dem jeweiligen Zeitrahmen ändert, als Gesamtleistung (G2) dargestellt, die Echtzeitigkeit aufweist. Hierbei zeigt die Längsachse die aus dem Quadrat der Beschleunigung erzielte Gesamtleistung (G2) an, wobei das Zu-/Abnahme-Verhältnis der Menge der Bearbeitungsschwingungen durch eine große Änderungsgröße ausgedrückt wird. Das heißt, kleine Schwingungen werden kleiner und große Schwingungen größer dargestellt.Concretely, in the cumulative
Außerdem handelt es sich bei dem in dem Gesamtleistung-Anzeigefenster 51 angezeigten Wert um einen Wert des Quadrats der Wellenform der Beschleunigungsamplitude integriert durch die Zeitachseneinheit (normalerweise 1 Sekunde) und beinhaltet sämtliche erworbenen Frequenzen. Daher kann die gesamte Leistungsenergie unterschieden werden, die mittels des Frequenzspektrums nur schwer zu unterscheiden ist, wobei eine sensible Anzeige der Zu-/Abnahme des Schneidwiderstands, der Zu-/Abnahme von Hochfrequenzschwingungen usw. ermöglicht wird.In addition, the value displayed in the total
In dem Frequenzspektrum-Anzeigefenster 52 wird das durch Fourier-Transformation der Bearbeitungsschwingungen erhaltene Frequenzspektrum angezeigt. Dann werden in dem TPF-Schwingung-Anzeigefenster 53 nur die TPF in dem Frequenzspektrum angezeigt, das in dem Frequenzspektrum-Anzeigefenster 52 angezeigt wird, während in dem NON-TPF-Schwingung-Anzeigefenster 54 die NON-TPF in dem Frequenzspektrum nach Beseitigung der TPF angezeigt werden.In the frequency
Als Nächstes wird in dem Änderungen-Anzeigefenster 55 eine Änderungsgröße des relativen Verhältnisses zwischen der Gesamtmenge der in dem TPF-Schwingung-Anzeigefenster 53 angezeigten TPF und der Gesamtmenge der in dem NON-TPF-Schwingung-Anzeigefenster 54 angezeigten NON-TPF (Gesamtmenge der NON-TPF/Gesamtmenge der TPF) als Punktgrafik chronologisch (pro Sekunde) angezeigt. Bei dem Änderungen-Anzeigefenster 55 zeigen niedrige numerische Werte der Punktgrafik eine gute Zerspanung an, während hohe numerische Werte eine Verschlechterung der Bearbeitbarkeit und die Entstehung eines Ratterns anzeigen.Next, in the
Hierdurch wird bei der ersten Ausführungsform die Wirkung erzielt, dass durch eine Überwachung der Änderungsmenge des oberen und unteren Teils im Änderungen-Anzeigefenster 55 die Qualität des Schnittzustands makroskopisch auf einen Blick erkannt werden kann. Das heißt, es kann nur mittels der TPF-Schwingungen und NON-TPF-Schwingungen mit den zwei Parametern der Hauptwellendrehzahl und der Anzahl der Schneiden die Qualität einer umfassenden Bearbeitung unterschieden werden, wobei durch eine einfache Steuerung die Qualitätsbeurteilung des Bearbeitungszustands mit hoher Präzision und effizient ausgeführt werden kann.Thereby, in the first embodiment, there is an effect that by monitoring the amount of change of the upper and lower parts in the
Im Allgemeinen wird bei einer Massenproduktionsbearbeitung von Bauteilen in einer Produktionsfabrik eine Automatisierung angestrebt, um qualitativ hochwertige Ware in großer Menge effizient zu erzeugen. Dabei kann durch die erste Ausführungsform eine Massenproduktion von minderwertiger Ware unterdrückt werden. Da nur durch einen Vergleich von zwei Werten der TPF-Schwingungen und der NON-TPF-Schwingungen aufgrund der Frequenz der Bearbeitungsschwingungen eine makroskopische Beurteilung erfolgt, sind zahlreiche Detektionsbedingungen, wie das Einstellen von Schwellenwerten usw. unnötig, und es können zahlreiche Abnormalitäten einfach erkannt werden.In general, in a mass production processing of components in a production factory, automation is sought in order to efficiently produce high-quality goods in a large quantity. Here, mass production of inferior goods can be suppressed by the first embodiment. Since macroscopic judgment is made only by comparing two values of the LPF vibration and the NON-TPF vibration based on the frequency of the machining vibration, various detection conditions such as setting threshold values, etc. are unnecessary and various abnormalities can be easily detected .
Ferner wird in dem Änderungen-Anzeigefenster 55 der Prädiktions-Schwellenwert 66 eingestellt. Steigt das Änderungsverhältnis von Gesamtmenge der NON-TPF/Gesamtmenge der TPF an und übersteigt den Prädiktions-Schwellenwert 66, wird daher beurteilt, dass ein Prädiktionsstadium zur Qualitätsbeurteilung eingetreten ist, sodass z. B. die Aufmerksamkeit des Bedieners der Maschine usw. erregt werden kann.Furthermore, the prediction threshold value 66 is set in the changes display
Außerdem wird in dem Änderungen-Anzeigefenster 55 zumindest der obere Schwellenwert 67a vorgesehen. Steigt das Änderungsverhältnis von Gesamtmenge der NON-TPF/Gesamtmenge der TPF abnormal an und übersteigt den oberen Schwellenwert 67a, wird dadurch ein Alarmsignal an den gesonderten Wiederholungszähler 42 gesendet. Wird durch den Wiederholungszähler 42 eine Signaleingabe größer oder gleich dem eingestellten integrierten Wert erkannt, wird auf der Anzeigeeinheit 48 des Controllers 30 ein Makro-Alarm-Signal angezeigt und über die Ein-/Ausgabeeinheit 46 nach außen ausgegeben.In addition, at least the
Da für ein Signal, das den Alarm-Schwellenwert übersteigt, der Wiederholungszähler 42 vorgesehen ist und einen integrierten Wert pro Zeiteinheit zählt, kann bei einem momentanen Rauschen usw. kein abnormaler Alarm beurteilt werden. Wird jedoch der Wiederholungszählerwert auf 1 eingestellt, erfolgt die Ausgabe einer Abnormalitätsbeurteilung beim Entstehen einer einmaligen Überschreitung des Alarm-Schwellenwerts.For a signal exceeding the alarm threshold value, since the
Außerdem wird in dem Änderungen-Anzeigefenster 55 zumindest der untere Schwellenwert 67b vorgesehen. Wenn das Änderungsverhältnis von Gesamtmenge der NON-TPF/Gesamtmenge der TPF abnormal sinkt und den unteren Schwellenwert 67b unterschreitet, wird infolgedessen ein Alarmsignal an den gesonderten Wiederholungszähler 42 gesendet.In addition, at least the
Bei der ersten Ausführungsform kann, wie vorstehend ausgeführt, durch das Änderungsverhältnis von Gesamtmenge der NON-TPF/Gesamtmenge der TPF, das in dem Änderungen-Anzeigefenster 55 angezeigt wird, eine makroskopische Überwachung des Bearbeitungszustands durchgeführt werden. Überdies kann durch eine Kombination der Änderung des Änderungen-Anzeigefensters 55 mit den Änderungen, die in dem Gesamtleistung-Anzeigefenster 51, dem Frequenzspektrum-Anzeigefenster 52, dem TPF-Schwingung-Anzeigefenster 53 oder dem NON-TPF-Schwingung-Anzeigefenster 54 angezeigt werden, präziser und detaillierter der Bearbeitungszustand (Schnittzustand, Abnormalitätszustand usw.) erfasst werden.In the first embodiment, as stated above, by the change ratio of the total amount of NON-TPF/total amount of TPF displayed in the
Beispielsweise kann es vorkommen, dass in dem Änderungen-Anzeigefenster 55 das Änderungsverhältnis von Gesamtmenge der NON-TPF/Gesamtmenge der TPF ansteigt, und die Anzahl der Überschreitungen der in einem hochfrequenten Schwingungsbandbereich eingestellten Schwellenwertlinie 68 eines Beschränkungsbereichs in dem NON-TPF-Schwingung-Anzeigefenster 54 zunimmt. Dies weist auf eine Zunahme hochfrequenter Komponenten aufgrund einer Abnutzung des Schneidwerkzeugs 22 hin, und kann für ein Alarmsignal zum Austauschen des Werkzeugs genutzt werden.For example, it may happen that in the
Außerdem wird für den Fall, dass in dem Änderungen-Anzeigefenster 55 die Größe des Änderungsverhältnisses von Gesamtmenge der NON-TPF/Gesamtmenge der TPF abnormal groß geworden ist, eine Bearbeitungsabnormalität angenommen, und für den Fall, dass insgesamt in dem NON-TPF-Schwingung-Anzeigefenster 54 auffallende Spitzenschwingungen (den Alarm-Schwellenwert 65 überschreitende Schwingungen) auftreten, das Entstehen eines regenerativen Ratterns detektiert.In addition, in the case that in the
Außerdem wird ferner für den Fall, dass in dem Änderungen-Anzeigefenster 55 die Größe des Änderungsverhältnisses von Gesamtmenge der NON-TPF/Gesamtmenge der TPF abnormal klein geworden ist, und insgesamt in dem TPF-Schwingung-Anzeigefenster 53 Spitzen hoch aufsteigen (den Alarm-Schwellenwert 64 überschreitende Schwingung), das Entstehen eines fremderregten Ratterns detektiert. Andererseits besteht die hohe Wahrscheinlichkeit eines Bruchs des Schneidwerkzeugs 22, wenn in dem Änderungen-Anzeigefenster 55 die Größe des Änderungsverhältnisses von Gesamtmenge der NON-TPF/Gesamtmenge der TPF abnormal groß geworden ist, und insgesamt in dem Frequenzspektrum-Anzeigefenster 52 kein Signal einer Schwellenwert-Überschreitung der auf einen Niederfrequenzbereich eingestellten Schwellenwertlinie 69 eines Beschränkungsbereichs ausgegeben wird.Furthermore, in the case that in the
Hierbei handelt es sich um eine Zerspanung eines Aluminiummaterials (Werkstück W) mit einem Schaftfräser (Schneidwerkzeug 22) mit 4 Schneiden, 16 φ bei einem Bearbeitungszentrum (Werkzeugmaschine 12). Die Bearbeitungsbedingungen lauten Drehgeschwindigkeit N = 6200 mim-1, Vorschubgeschwindigkeit f = 0,1 mm/Schneide, Seitenflächenbearbeitung Ar = 0,5 mm. In
Konkret zeigt ein Anzeigefenster 71 die Gesamtleistung während der Bearbeitung an. Ein Anzeigefenster 72 zeigt die Stromlastmenge der Hauptwelle während der Bearbeitung an, wobei die Längsachse die Größe der Stromlast zeigt, während die Querachse den chronologischen Verlauf zeigt. In einem Anzeigefenster 73 einer zweiten Ausführungsform wird das Frequenzspektrum der Schwingungen unterteilt in TPF-Schwingungen 73a und NON-TPF-Schwingungen 73b in einem integrierten Anzeigeformat dargestellt. Der Abschnitt einer dunklen Farbe in der ersten Hälfte stellt die TPF-Schwingungen 73a dar, und der Abschnitt einer hellen Farbe in der zweiten Hälfte stellt die NON-TPF-Schwingungen 73b dar. Hierbei sollten die TPF-Schwingungen 73a und die NON-TPF-Schwingungen 73b in unterschiedlichen Farben oder eine unterschiedliche Farbtiefe eingestellt werden. Ein Anzeigefenster 74 zeigt den Zustand der Änderung von Gesamtmenge der NON-TPF/Gesamtmenge der TPF.Concretely, a
Die spanende Bearbeitung beginnt nach 7,4 Sekunden, und nach einer Rattern-Prädiktionsspanne ab 11,3 Sekunden, entsteht von 11,7 Sekunden bis 13,4 Sekunden ein regeneratives Rattern. In dem Anzeigefenster 71 wird durch die Anzeige der Gesamtleistung eine auffallende chronologische Änderung der Größe der Schneidschwingungen angezeigt. In der ersten Hälfte der Bearbeitung (ab dem Beginn der Bearbeitung bis 11,3 Sekunden) erfolgt eine Bearbeitung ohne Rattern, während in der zweiten Hälfte der Bearbeitung (von 11,7 Sekunden bis 13,4 Sekunden) ein Rattern auftritt. Dabei zeigt sich eine große Differenz zwischen der Schwingungsgröße der ersten Hälfte und der Schwingungsgröße der zweiten Hälfte.Machining starts at 7.4 seconds, and after a chatter prediction range from 11.3 seconds, regenerative chatter arises from 11.7 seconds to 13.4 seconds. A striking chronological change in the magnitude of the cutting vibrations is indicated in the
Bei dem Anzeigefenster 72, das die Stromlastgröße der Hauptwelle während der Bearbeitung zeigt, verändert sich die Schneidlast ab Beginn der Bearbeitung bis zum Schluss kaum. Daher können verschiedene Bearbeitungszustände wie die Qualität usw. der Bearbeitung nicht gut unterschieden werden.In the display window 72 showing the current load magnitude of the main shaft during machining, the cutting load hardly changes from the start of machining to the end. Therefore, various processing states such as the quality, etc. of processing cannot be distinguished well.
Demgegenüber werden bei dem Anzeigefenster 73 in der ersten Hälfte der Bearbeitung TPF-Schwingungen 73a als dunkler Abschnitt angezeigt, während in der zweiten Hälfte der Bearbeitung NON-TPF-Schwingungen 73b als heller Abschnitt angezeigt werden. Infolgedessen können anhand dieser Anzeige der spanende Bearbeitungsbereich (TPF-Schwingungen 73a) der ersten Hälfte ohne Rattern und der Zustand der zweiten Hälfte, in der ein Rattern auftritt (NON-TPF-Schwingungen 73b), klar unterschieden werden.On the other hand, in the display window 73, in the first half of the processing, LPF vibrations 73a are displayed as a dark portion, while in the second half of processing,
Außerdem wird in dem Anzeigefenster 74 der Zustand der Änderung von Gesamtmenge der NON-TPF/Gesamtmenge der TPF angezeigt. Anhand dieser Anzeige können die chronologischen Änderungen des Bearbeitungszustands leicht unterschieden werden, wobei in der ersten Hälfte der Bearbeitung ein guter Bearbeitungszustand eines niedrigen numerischen Werts angezeigt wird, während in der zweiten Hälfte der Bearbeitung angezeigt wird, dass der numerische Wert größer wird und ein Übergang von einem schlechten Zustand zu einem Rattern erfolgt.Also, in the
Das Anzeigefenster 82 extrahiert aus den Schwingungen des Frequenzspektrums, das im Anzeigefenster 81 angezeigt wurde, nur die Grundwelle und die Harmonischen (TPF1, TPF2 und TPF3) (TPF-Schwingungen) und zeigt diese an. Das Anzeigefenster 83 extrahiert aus den Schwingungen des Anzeigefensters 81, aus denen die Grundwelle und die Harmonischen (TPF1, TPF2 und TPF3) beseitigt wurden, nur die NON-TPF-Schwingungen und zeigt diese an.The
Werden das Anzeigefenster 82 und das Anzeigefenster 83 verglichen, wird deutlich, dass die TPF-Schwingungen, die in dem Anzeigefenster 82 angezeigt werden, größer sind als die NON-TPF-Schwingungen, die in dem Anzeigefenster 83 angezeigt werden. Infolgedessen wird eine normale Verarbeitung differenziert.Comparing the
In
Werden das Anzeigefenster 85 und das Anzeigefenster 86 verglichen, wird deutlich, dass die NON TPF-Schwingungen, die in dem Anzeigefenster 86 angezeigt werden, größer sind als die TPF-Schwingungen, die in dem Anzeigefenster 85 angezeigt werden. Dadurch wird differenziert, dass es sich um eine abnormale Bearbeitung handelt, bei der regeneratives Rattern aufgetreten ist.Comparing
Infolgedessen kann dadurch, dass die Bearbeitungsschwingungen in zwei Teile, nämlich TPF-Schwingungen und NON-TPF-Schwingungen unterteilt und die Unterschiede zwischen diesen festgestellt werden, der Schnittzustand korrekt differenziert werden. Ebenso wie bei dem Anzeigefenster 73 in
[Industrielles Anwendungsgebiet][Industrial Application]
Bei dem Verfahren und System zur Überwachung des Bearbeitungszustandes einer Arbeitsmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei der Ausführung einer Bearbeitungsverarbeitung eines Werkstücks mittels eines rotierenden Werkzeugs die Bearbeitungsfrequenz in Werkzeugdurchgangsfrequenz (TPF) und Restfrequenzen (NON-TPF) unterteilt, wobei nur durch die Vergleichsanzeige der Werkzeugdurchgangsfrequenz und der Restfrequenzen verschiedene Bearbeitungszustände des Werkstücks überwacht werden können.In the method and system for monitoring the machining status of a working machine according to the present invention, when machining processing is performed on a workpiece by a rotary tool, the machining frequency is divided into tool pass frequency (TPF) and residual frequencies (NON-TPF), only by the comparison display of tool pass frequency and the residual frequencies, various machining states of the workpiece can be monitored.
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- System zur Überwachung eines BearbeitungszustandsSystem for monitoring a processing status
- 1212
- Werkzeugmaschinemachine tool
- 1414
- GehäuseHousing
- 1818
- Spindelspindle
- 2020
- Werkzeughaltertool holder
- 2222
- Schneidwerkzeugcutting tool
- 2626
- Beschleunigungssensoraccelerometer
- 2828
- Mikrofonmicrophone
- 3030
- Controllercontrollers
- 3232
- Werkzeugmaschinen-SteuerpultMachine Tool Control Panel
- 3434
- Steuerbedienungspultcontrol panel
- 3838
- Recheneinheitunit of account
- 4040
- Eingabe-Einstellungseinheitinput setting unit
- 4444
- Bearbeitungszustand-BeurteilungseinheitMachining condition judging unit
- 4646
- Ein-/Ausgabeeinheitinput/output unit
- 4848
- Anzeigeeinheitdisplay unit
- 5151
- Gesamtleistung-AnzeigefensterOverall performance display window
- 5252
- Frequenzspektrum-AnzeigefensterFrequency spectrum display window
- 5353
- TPF-Schwingung-AnzeigefensterTPF vibration display window
- 5454
- NON-TPF-Schwingung-AnzeigefensterNON-TPF vibration display window
- 5555
- Änderungen-AnzeigefensterChanges display window
- 71-74, 81-8671-74, 81-86
- Anzeigefensterdisplay window
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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