JP2017226027A - Method for detection of abnormality in multi-edged tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は多刃工具の異常検知方法に係り、特に、MT(マハラノビス・田口)法を使用する多刃工具の異常検知方法に関する。 The present invention relates to a multi-blade tool abnormality detection method, and more particularly, to a multi-blade tool abnormality detection method using the MT (Mahalanobis Taguchi) method.
従来、一般的に、切削加工における工具(刃具)の寿命を判断して交換のタイミングを決めるのは作業者の経験や加工回数によるものが多い。また、チッピング等の異常検知システムでは、加工中に測定したデータを用いるが、データの絶対値や総和等、単変量での解析が行われている。例えば、切削抵抗等の加工時の状態を測定して工具寿命を診断する切削加工方法が知られている(特許文献1参照)。 Conventionally, in general, the life of a tool (cutting tool) in cutting processing is generally determined and the replacement timing is determined based on the experience of the operator and the number of processing. Further, in an anomaly detection system such as chipping, data measured during machining is used, but analysis with univariate values such as absolute values and sums of data is performed. For example, a cutting method for diagnosing a tool life by measuring a cutting state such as a cutting force is known (see Patent Document 1).
特許文献1に記載された切削加工方法は、アコースティックエミッション(AE)と切削抵抗の測定を行いながら加工を行う。そして、AE信号の振幅分布解析と切削抵抗の1/fβ揺らぎ解析により、工具寿命を診断する。
The cutting method described in
しかしながら、作業者が加工回数等から工具寿命を判断すると、作業者によって刃具交換タイミングが異なるので、加工不良の発生を制御できない。また、単変量でのデータ監視では、閾値を設定することが難しいので、グレーゾーンが広い。また、バイトやドリル等の単刃工具では、刃具の摩耗やチッピングによって、切削抵抗等の加工時の状態が変動しやすいが、多刃工具では解析しにくいという問題があった。 However, when the operator determines the tool life from the number of machining operations and the like, the timing for exchanging the cutting tool differs depending on the operator, and therefore the occurrence of machining defects cannot be controlled. In addition, since it is difficult to set a threshold in univariate data monitoring, the gray zone is wide. Further, in a single blade tool such as a cutting tool or a drill, the state during processing such as cutting resistance is likely to change due to wear or chipping of the cutting tool, but there is a problem that it is difficult to analyze with a multi-blade tool.
本発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、多刃工具の異常を検知して刃具の交換時期基準を判定することができる異常検知方法を提供することを課題とする。 This invention is made in view of such a background, and makes it a subject to provide the abnormality detection method which can detect the abnormality of a multiblade tool and can determine the replacement | exchange time reference | standard of a blade tool.
前記課題を解決するため、本発明は、工作機械による切削加工における多刃工具の異常検知方法であって、前記切削加工の開始初期の加工データ項目を使用してMT(マハラノビス・田口)法における単位空間を設定するステップと、前記単位空間における単位空間マハラノビス距離を求めるステップと、前記切削加工中における加工データ項目を使用して加工時マハラノビス距離を求めるステップと、前記単位空間マハラノビス距離と前記加工時マハラノビス距離とを対比して前記多刃工具の異常を判定するステップと、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention is a method for detecting an abnormality of a multi-blade tool in a cutting process by a machine tool, in the MT (Mahalanobis Taguchi) method using a processing data item at the start of the cutting process. A step of setting a unit space; a step of obtaining a unit space Mahalanobis distance in the unit space; a step of obtaining a Mahalanobis distance during machining using a machining data item during the cutting; and the unit space Mahalanobis distance and the machining Comparing the time Mahalanobis distance to determine abnormality of the multi-blade tool.
本発明は、切削加工中における多数の加工データ項目をMT法で解析する多変量解析であるので、単変量での監視よりも複雑な加工の監視が可能になる。解析結果は、前記単位空間マハラノビス距離と前記加工時マハラノビス距離とを対比して求める。これにより、マハラノビス距離に対する閾値を設定して、この閾値を超えるかどうかで多刃工具の異常を判断することができる。 Since the present invention is a multivariate analysis in which a large number of machining data items during cutting are analyzed by the MT method, it is possible to monitor the machining more complicated than the monitoring by the univariate. The analysis result is obtained by comparing the unit space Mahalanobis distance with the machining Mahalanobis distance. Thereby, the threshold value with respect to the Mahalanobis distance is set, and abnormality of the multi-blade tool can be determined based on whether or not this threshold value is exceeded.
本発明は、多刃工具の異常を検知して刃具の交換時期基準を判定することができる。このため、加工不良の発生を抑制することができる。また、加工時における多刃工具の異常を判定することができるので、無駄なく、工具寿命を使い切ることができる。このようにして、本発明は、作業者の人的経験に頼らないで、加工刃の逃げ面摩耗とチッピングの異常を識別して、異常の原因まで特定する異常検知システムを構築することができる。 The present invention can detect an abnormality of a multi-blade tool and determine a blade replacement timing standard. For this reason, generation | occurrence | production of a process defect can be suppressed. Moreover, since the abnormality of the multi-blade tool at the time of processing can be determined, the tool life can be used up without waste. In this manner, the present invention can construct an abnormality detection system that identifies the flank wear and chipping abnormality of the machining blade and identifies the cause of the abnormality without depending on the human experience of the operator. .
本発明の第1の実施形態に係る多刃工具の異常検知方法について、適宜図1から図4を参照しながら詳細に説明する。切削加工を行う工作機械として横形のマシニングセンタ(不図示)を使用する。多刃工具は、図1に示すように、ドリルのように加工刃が1本に連続していない複数の加工刃11を有する工具である。多刃工具としてフライス1を使用する。
The abnormality detection method for a multi-blade tool according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4 as appropriate. A horizontal machining center (not shown) is used as a machine tool for cutting. As shown in FIG. 1, the multi-blade tool is a tool having a plurality of
第1の実施形態に係る多刃工具の異常検知方法では、図2に示すように、切削加工における主として加工刃11の逃げ面11aに生じる逃げ面摩耗量δを基準としてフライス1(図1参照)の異常を判定する。逃げ面11aは、ワークWの加工面に対して逃げ角βをなす面である。
In the multi-blade tool abnormality detection method according to the first embodiment, as shown in FIG. 2, the milling cutter 1 (see FIG. 1) is based on the flank wear amount δ generated mainly on the
切削加工は、図1に示すように、ワークWに対して、加工のパス(送り動作)を横引き(X軸方向)のみとする。X軸方向(送り方向)へ1パス(1回の送り動作)削るごとにZ軸方向(加工刃11を切り込む方向)へフライス1を0.3mm(切り込み量)ずつ切り込む。切削加工における加工条件は、横形のマシニングセンタの主軸10の回転数(フライス1の回転数)が875(/min)、送り速度が1050(mm/min)である。フライス1の加工刃11(チップ)の数は、6本である。
In the cutting process, as shown in FIG. 1, the machining path (feeding operation) is only laterally drawn (X-axis direction) with respect to the workpiece W. Every time one pass (one feed operation) is cut in the X-axis direction (feed direction), the
なお、本実施形態においては、加工テーブル2を固定した状態でフライス1をX軸方向へ移動させるが、フライス1を固定した状態で加工テーブル2をX軸方向へ移動させる場合であっても同様である。
In the present embodiment, the
なお、本実施形態では、工作機械を横形のマシニングセンタとしたが、これに限定されるものではなく、立形のマシニングセンタであってもよいし、ボーリング加工機等の種々の工作機械に適用することができる。また、多刃工具は、フライス1に限定されるものではなく、複数の加工刃11(チップ)を有するものであればよく、エンドミルであっても適用することができる。
In this embodiment, the machine tool is a horizontal machining center. However, the machine tool is not limited to this, and may be a vertical machining center or applied to various machine tools such as a boring machine. Can do. Further, the multi-blade tool is not limited to the
本実施形態に係るフライスの異常検知方法は、図3に示すように、単位空間を設定するステップと、単位空間マハラノビス距離を求めるステップと、加工時マハラノビス距離を求めるステップと、フライス1の加工刃11の異常を判定するステップと、を備えている。
As shown in FIG. 3, the milling abnormality detection method according to the present embodiment includes a step of setting a unit space, a step of obtaining a unit space Mahalanobis distance, a step of obtaining a Mahalanobis distance during processing, and a machining blade of the
<単位空間を設定するステップ>
単位空間を設定するステップは、切削加工の開始初期の加工データ項目を使用してMT(マハラノビス・田口)法における単位空間を設定する。切削加工の開始初期の加工データ項目を使用することで、加工刃11が交換直後の新品の状態であるから、正常な切削状態における加工データを取得することができる。
本実施形態では、「切削加工の開始初期」として、100パスまでの加工データを単位空間とした。
<Step for setting unit space>
In the step of setting the unit space, the unit space in the MT (Mahalanobis / Taguchi) method is set using the machining data item at the beginning of the cutting process. By using the machining data item at the beginning of cutting, the
In the present embodiment, machining data up to 100 passes is defined as a unit space as “the initial stage of cutting”.
<加工データ項目>
第1の実施形態に係る逃げ面摩耗量δ(図2参照)を基準としてフライス1の異常を判定する場合には、次のような加工データ項目をMT法における特徴量とするのが好適である。
逃げ面摩耗量δを判定するために好適な加工データ項目は、切削加工を行うマシニングセンタ(不図示。以下、単に「マシニングセンタ」という。)における主軸トルク指令値、X軸トルク指令値、Y軸トルク指令値、Z軸トルク指令値、X軸方向振動振幅、Y軸方向振動振幅、Z軸方向振動振幅のそれぞれの和、並びにそれぞれの標準偏差をMT法における特徴量とする。
<Processing data item>
When determining the abnormality of the
Machining data items suitable for determining the flank wear amount δ are spindle torque command value, X-axis torque command value, and Y-axis torque in a machining center (not shown; hereinafter simply referred to as “machining center”) that performs cutting. The command value, the Z-axis torque command value, the X-axis direction vibration amplitude, the Y-axis direction vibration amplitude, the sum of the Z-axis direction vibration amplitude, and the respective standard deviations are used as feature quantities in the MT method.
ここで、本発明における工作機械は、主軸10(図1参照)に沿う方向をZ軸方向、Z軸方向に直交する方向において、相互に直交する方向をそれぞれX軸方向、Y軸方向という。 Here, in the machine tool according to the present invention, the direction along the main shaft 10 (see FIG. 1) is referred to as the Z-axis direction, and the direction orthogonal to the Z-axis direction is referred to as the X-axis direction and Y-axis direction, respectively.
加工データは、マシニングセンタ(不図示)に設置した種々のセンサから取得したデータを用いる。加工データは、各パス(図1参照)において、例えば1ミリ秒ごとに取得する。
例えば、加工データ項目のうち主軸トルク指令値の和を特徴量の1つとする場合には、1ミリ秒ごとに取得した主軸トルク指令値の和を求める。また、加工データ項目のうち主軸トルク指令値の標準偏差を特徴量の1つとする場合には、一例として1ミリ秒ごとに取得した主軸トルク指令値の標準偏差を求める。
As processing data, data acquired from various sensors installed in a machining center (not shown) is used. The processing data is acquired, for example, every 1 millisecond in each pass (see FIG. 1).
For example, when the sum of the spindle torque command values is one of the feature values in the machining data item, the sum of the spindle torque command values acquired every 1 millisecond is obtained. Further, when the standard deviation of the spindle torque command value is one of the feature values in the machining data item, the standard deviation of the spindle torque command value acquired every 1 millisecond is obtained as an example.
特徴量は、種々のセンサ(不図示)から取得した種々のデータ(加工データ項目)の中から特徴を表現できるものを抽出して選択する。マシニングセンタ(不図示)には、コラム、主軸ヘッド、加工テーブル等(不図示)にひずみゲージ等の種々のセンサを装着して加工データを検出する。 The feature amount is selected by extracting from the various data (processed data items) acquired from various sensors (not shown) what can express the feature. A machining center (not shown) detects various machining data by attaching various sensors such as strain gauges to a column, a spindle head, a machining table (not shown) and the like.
主軸トルク指令値は、主軸サーボモータ(不図示)に与えるトルクの指令値である。主軸トルク指令値は、切削加工時の負荷(切削抵抗)の変動に応じて変動する変化量であり、この変化量を1ミリ秒ごとに取得する。 The spindle torque command value is a torque command value applied to a spindle servomotor (not shown). The spindle torque command value is a change amount that fluctuates in accordance with a change in load (cutting resistance) during cutting, and this change amount is acquired every 1 millisecond.
X軸トルク指令値は、マシニングセンタの主軸ヘッド(不図示)をX軸方向(左右方向)へ移動させるサーボモータに与えるトルク(N・m)の指令値である。X軸トルク指令値は、切削加工時の負荷(切削抵抗)の変動に応じて変動する変化量であり、この変化量を1ミリ秒ごとに取得する。Y軸トルク指令値、およびZ軸トルク指令値は、移動方向が異なるがX軸トルク指令値と同様であるので詳細な説明は省略する。 The X-axis torque command value is a command value of torque (N · m) to be applied to the servo motor that moves the spindle head (not shown) of the machining center in the X-axis direction (left-right direction). The X-axis torque command value is a change amount that fluctuates according to a change in load (cutting resistance) at the time of cutting, and the change amount is acquired every 1 millisecond. The Y-axis torque command value and the Z-axis torque command value are the same as the X-axis torque command value although the movement directions are different, and thus detailed description thereof is omitted.
なお、本実施形態においては、加工テーブル2(図1参照)を固定した状態でマシニングセンタの主軸ヘッド(不図示)をX軸方向へ移動させる例について説明するが、主軸ヘッド(不図示)を固定した状態で加工テーブル2をX軸方向へ移動させる場合であっても同様である。 In this embodiment, an example in which the spindle head (not shown) of the machining center is moved in the X-axis direction while the machining table 2 (see FIG. 1) is fixed will be described. However, the spindle head (not shown) is fixed. The same applies to the case where the machining table 2 is moved in the X-axis direction in this state.
X軸方向振動振幅は、主軸ヘッド(不図示)または加工テーブル2(図1参照)をX軸方向(左右方向)へ移動させる場合に、主軸ヘッド(不図示)または加工テーブル2(図1参照)に発生する振動振幅(μm)である。Y軸方向振動振幅、およびZ軸方向振動振幅は、振動の方向が異なるがX軸方向振動振幅と同様であるので詳細な説明は省略する。 The X-axis direction vibration amplitude is determined when the spindle head (not shown) or the machining table 2 (see FIG. 1) is moved in the X-axis direction (left-right direction). ) Vibration amplitude (μm). The Y-axis direction vibration amplitude and the Z-axis direction vibration amplitude are the same as the X-axis direction vibration amplitude although the direction of vibration is different, and detailed description thereof will be omitted.
なお、横形のマシニングセンタ(不図示)は、主軸ヘッドをX軸方向(左右方向)、Y軸方向(上下方向)に移動させ、加工テーブル2をZ軸方向(前後方向)へ移動させる移動機構を備えているが、これに限定されるものではなく、種々の軸構成を採用することができる。例えば、主軸ヘッドをX軸方向(左右方向)、Y軸方向(上下方向)、およびZ軸方向(前後方向)へ移動させるものであってもよい。 The horizontal machining center (not shown) has a moving mechanism that moves the spindle head in the X-axis direction (left-right direction) and Y-axis direction (up-down direction) and moves the machining table 2 in the Z-axis direction (front-back direction). However, the present invention is not limited to this, and various shaft configurations can be adopted. For example, the spindle head may be moved in the X-axis direction (left-right direction), the Y-axis direction (up-down direction), and the Z-axis direction (front-back direction).
<単位空間マハラノビス距離を求めるステップ>
単位空間マハラノビス距離を求めるステップは、MT法におけるマハラノビス距離を求める規定に則して行うため、詳細な説明は省略する。図3に示すように、単位空間マハラノビス距離は、1前後の値となる。
<Step of finding unit space Mahalanobis distance>
Since the step of obtaining the unit space Mahalanobis distance is performed in accordance with the rules for obtaining the Mahalanobis distance in the MT method, detailed description thereof is omitted. As shown in FIG. 3, the unit space Mahalanobis distance is a value around one.
<加工時マハラノビス距離を求めるステップ>
加工時マハラノビス距離を求めるステップは、切削加工中における加工データ項目を使用して加工時マハラノビス距離を求める。切削加工中における加工データ項目は、単位空間を設定するステップで使用した同じ加工データ項目における特徴量を使用する。
<Step of obtaining Mahalanobis distance during processing>
The step of obtaining the machining Mahalanobis distance obtains the machining Mahalanobis distance using the machining data item during the machining. The machining data item during cutting uses the feature quantity in the same machining data item used in the step of setting the unit space.
加工時マハラノビス距離を求めるステップは、MT法におけるマハラノビス距離を求める規定に則して行うため、詳細な説明は省略する。
図3に示すように、加工時マハラノビス距離(縦軸)は、100から800パス(横軸)まででは、1〜10000程度の値となる。加工時マハラノビス距離は、100〜200パスぐらいまでは単位空間と同程度で安定して推移する。200〜300パスぐらいまでは少し急激に立ち上がる傾向を示す。300〜800パスまでは、加工回数(パス数)に比例して緩やかに増大する。
Since the step of obtaining the Mahalanobis distance at the time of processing is performed in accordance with the rules for obtaining the Mahalanobis distance in the MT method, detailed description thereof is omitted.
As shown in FIG. 3, the processing Mahalanobis distance (vertical axis) is a value of about 1 to 10000 in the range of 100 to 800 passes (horizontal axis). The Mahalanobis distance at the time of processing is stable at the same level as the unit space up to about 100 to 200 passes. Up to about 200 to 300 passes shows a tendency to rise a little abruptly. From 300 to 800 passes, it gradually increases in proportion to the number of machining operations (pass number).
加工時マハラノビス距離は、フライス1による切削加工における逃げ面摩耗量δ(図2参照)に対応している。
図4に示すように、加工時マハラノビス距離(図3参照)と同様に、逃げ面摩耗量δ(mm)は、100〜200パスぐらいまでは緩やかに増大しながら推移する。200〜300パスぐらいまでは少し急激に立ち上がる傾向を示す。300〜800パスまでは、加工回数(パス数)に比例して緩やかに増大する。
The Mahalanobis distance during processing corresponds to the flank wear amount δ (see FIG. 2) in the cutting with the
As shown in FIG. 4, similarly to the machining Mahalanobis distance (see FIG. 3), the flank wear amount δ (mm) changes while gradually increasing up to about 100 to 200 passes. Up to about 200 to 300 passes shows a tendency to rise a little abruptly. From 300 to 800 passes, it gradually increases in proportion to the number of machining operations (pass number).
このようにして、MT法における特徴量を適切に選択することで、加工時マハラノビス距離(図3参照)は、実際のフライス1(図1参照)による切削加工における刃先の逃げ面摩耗量δ(図2参照)に対応させることができる。種々の実験の結果、切削条件が異なる場合でも同様に両者を対応させることができる。 In this way, by appropriately selecting the feature quantity in the MT method, the Mahalanobis distance during machining (see FIG. 3) can be calculated as the flank wear amount δ (of the cutting edge in cutting with the actual milling machine 1 (see FIG. 1). (See FIG. 2). As a result of various experiments, even when cutting conditions are different, it is possible to make them correspond in the same manner.
<多刃工具の異常を判定するステップ>
フライス1(図1参照)の異常を判定するステップについて、図3を参照しながら説明する。異常を判定するステップでは、図3に示すように、単位空間マハラノビス距離と加工時マハラノビス距離とを対比してフライス1の異常を判定する。
<Step of judging abnormality of multi-blade tool>
Steps for determining an abnormality of the milling cutter 1 (see FIG. 1) will be described with reference to FIG. In the step of judging the abnormality, as shown in FIG. 3, the abnormality of the
具体的には、加工時マハラビノス距離に対して、予め加工目的や切削条件等に応じて所定の閾値、例えば、8000(縦軸)のように判定基準を設定しておくことで、フライス1の加工刃11(図1参照)の交換時期を客観的に定めることができる。加工時マハラビノス距離が8000に到達した時の加工回数は、本実施形態では700パスである。
Specifically, by setting a criterion such as 8000 (vertical axis) in advance with respect to the maharabinos distance at the time of machining in accordance with the machining purpose and cutting conditions, the
続いて、本発明の第2の実施形態に係る多刃工具の異常検知方法について説明する。第2の実施形態に係る多刃工具の異常検知方法では、逃げ面摩耗量δ(図2参照)およびチッピング(刃先の欠け)の両方を識別してフライス1(図1参照)の異常を判定する。
逃げ面摩耗量とチッピングとを切り分けてフライス1の異常を判定する場合には、次のような加工データ項目をMT法における特徴量とするのが好適である。
Then, the abnormality detection method of the multiblade tool which concerns on the 2nd Embodiment of this invention is demonstrated. In the abnormality detection method for a multi-blade tool according to the second embodiment, both the flank wear amount δ (see FIG. 2) and chipping (chip chipping) are identified to determine the abnormality of the milling cutter 1 (see FIG. 1). To do.
When the flank wear amount and the chipping are separated to determine the abnormality of the
第2の実施形態に係る加工データ項目は、マシニングセンタ(不図示)における主軸トルク指令値、およびZ軸方向振動振幅のそれぞれの和と、主軸トルク指令値、X軸方向振動振幅、およびY軸方向振動振幅のそれぞれの平均値と、Y軸方向振動数、およびZ軸方向振動数のそれぞれの刃数分の1の分数調波と、Z軸方向振動数の刃数倍の高調波と、X軸方向振動(波形)、および主軸ヘッドのZ軸方向振動のそれぞれに対するMT法における存在量と、X軸方向ひずみ(波形)、およびY軸方向ひずみのそれぞれに対するMT法における変化量と、をMT法における特徴量とする。 The machining data items according to the second embodiment are the sum of the spindle torque command value and the Z-axis direction vibration amplitude in the machining center (not shown), the spindle torque command value, the X-axis direction vibration amplitude, and the Y-axis direction. The respective average values of the vibration amplitude, the subharmonic of the Y-axis direction frequency and the Z-axis direction frequency, and the harmonics of the number of blades times the Z-axis direction frequency, X The amount of existence in the MT method for each of the axial vibration (waveform) and the Z-axis direction vibration of the spindle head and the amount of change in the MT method for each of the X-axis direction strain (waveform) and the Y-axis direction strain It is a feature value in the law.
主軸トルク指令値、およびZ軸方向振動振幅のそれぞれの和は、前記した第1の実施形態内容と同様である。
主軸トルク指定値の平均値は、主軸トルク指定値の和を1ミリ秒ごとに取得したデータの総数で割った値である。X軸方向振動振幅、およびY軸方向振動振幅のそれぞれの平均値は、平均値の求め方は主軸トルク指定値の平均値と同様である。
The sum of the spindle torque command value and the Z-axis direction vibration amplitude is the same as in the first embodiment.
The average value of the spindle torque designation value is a value obtained by dividing the sum of the spindle torque designation values by the total number of data acquired every 1 millisecond. The respective average values of the X-axis direction vibration amplitude and the Y-axis direction vibration amplitude are obtained in the same manner as the average value of the spindle torque designation values.
Y軸方向振動数の刃数(6本)分の1の分数調波は、主軸ヘッド(不図示)または加工テーブル2(図1参照)のY軸方向(前後方向)における1回の振動波形を1/6にしたものである。
Y軸方向振動数は、主軸ヘッド(不図示)または加工テーブル2(図1参照)をY軸方向へ移動させる場合に発生する振動数(周波数)である。Z軸方向振動数は、振動の方向が異なるがY軸方向振動数と同様である。
The fractional harmonic of 1 / (6 blades) of the Y-axis direction frequency is a single vibration waveform in the Y-axis direction (front-rear direction) of the spindle head (not shown) or the machining table 2 (see FIG. 1). Is 1/6.
The Y-axis direction frequency is a frequency (frequency) generated when the spindle head (not shown) or the machining table 2 (see FIG. 1) is moved in the Y-axis direction. The Z-axis direction frequency is the same as the Y-axis direction frequency although the direction of vibration is different.
Z軸方向振動数の刃数倍の高調波は、主軸ヘッド(不図示)または加工テーブル2(図1参照)のZ軸方向(上下方向)における刃数倍(本実施形態では6倍)の高調波である。 The higher harmonics than the number of teeth in the Z-axis direction frequency is the number of teeth in the Z-axis direction (vertical direction) of the spindle head (not shown) or the machining table 2 (see FIG. 1) (6 times in this embodiment). It is a harmonic.
MT法における存在量は、MT法における存在量を求める規定に則して定義される。X軸方向振動に対するMT法における存在量は、主軸ヘッド(不図示)または加工テーブル2(図1参照)のX軸方向(左右方向)におけるX軸方向振動の波形を基準にして定められる。Z軸方向振動に対するMT法における存在量についても同様である。 The abundance in the MT method is defined in accordance with the rules for obtaining the abundance in the MT method. The abundance in the MT method with respect to the X-axis direction vibration is determined based on the X-axis direction vibration waveform in the X-axis direction (left-right direction) of the spindle head (not shown) or the machining table 2 (see FIG. 1). The same applies to the abundance in the MT method for vibration in the Z-axis direction.
MT法における変化量は、MT法における変化量を求める規定に則して定義される。
X軸方向ひずみに対するMT法における変化量は、主軸ヘッド(不図示)または加工テーブル2(図1参照)のX軸方向(左右方向)におけるひずみの波形を基準にして定められる。Y軸方向ひずみに対するMT法における変化量についても同様である。
The amount of change in the MT method is defined in accordance with the rules for obtaining the amount of change in the MT method.
The amount of change in the MT method with respect to strain in the X-axis direction is determined based on the strain waveform in the X-axis direction (left-right direction) of the spindle head (not shown) or the machining table 2 (see FIG. 1). The same applies to the amount of change in the MT method for strain in the Y-axis direction.
第2の実施形態に係る加工時マハラノビス距離について、図5を参照しながら説明する。図5は、加工回数(パス数)と加工時マハラビノス距離との関係を示すグラフであり、逃げ面摩耗量が識別可能であることを示し、(b)はチッピングが識別可能であることを示す。 The processing Mahalanobis distance according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the number of machining operations (the number of passes) and the maharabinos distance during machining, showing that the flank wear amount can be identified, and (b) showing that chipping can be identified. .
また、図5(b)は、チッピングを再現するために、新品の加工刃11にチッピングを発生させたものと、図5(a)で示した830パスまで切削加工を行った加工刃11にチッピングを発生させたものとを使用して加工時マハラノビス距離を求めたものである。
チッピングを発生させた加工刃11(図1参照)では、6本の加工刃11のうちの1本にチッピングを発生させた。
Further, FIG. 5B shows a case in which chipping is generated on a
In the
逃げ面摩耗量に対応する加工時マハラノビス距離は、図5(a)に示すように、100から800パス(横軸)まででは、1〜110000程度の値となる。加工時マハラノビス距離は、100〜200パスぐらいまでは単位空間と同程度で安定して推移するが、200〜110000パスまでは、加工回数(パス数)に比例して増大する。 The machining Mahalanobis distance corresponding to the flank wear amount is a value of about 1 to 110000 for 100 to 800 passes (horizontal axis) as shown in FIG. The Mahalanobis distance at the time of processing changes stably in the same degree as the unit space up to about 100 to 200 passes, but increases in proportion to the number of processing (number of passes) up to 200 to 110000 passes.
チッピングに対応する加工時マハラノビス距離は、図5(b)に示すように、新品の加工刃11にチッピングを発生させたもの(新品の加工刃+チッピング)では、マハラノビス距離が2000であるから、図5(a)に示す単位空間よりも2000程度も上方に表示される。
As shown in FIG. 5 (b), the Mahalanobis distance during machining corresponding to chipping is 2000 when the
830パスまで切削加工を行った加工刃11にチッピングを発生させたもの(使用済みの加工刃+チッピング)では、マハラノビス距離が180000程度であるから、図5(a)に示す830パスまで切削加工を行ったチッピングのないもの(使用済みの加工刃でチッピングなし)よりも70000程度も上方に表示される。
In the case where chipping is generated on the
したがって、逃げ面摩耗量に対応する加工時マハラノビス距離に対して、所定の距離だけ上方に離隔する位置に加工時マハラノビス距離が表示された場合には、チッピングが発生したことを検知することができる。例えば、逃げ面摩耗量に対応する加工時マハラノビス距離よりも所定の閾値だけ大きいマハラノビス距離が表示された場合には、チッピングが発生したことを判定することができる。 Therefore, when the machining Mahalanobis distance is displayed at a position separated upward by a predetermined distance with respect to the machining Mahalanobis distance corresponding to the flank wear amount, it is possible to detect that chipping has occurred. . For example, if a Mahalanobis distance that is larger than the Mahalanobis distance during processing corresponding to the flank wear amount by a predetermined threshold is displayed, it can be determined that chipping has occurred.
以上より、逃げ面摩耗量およびチッピングの両方を判定する場合に特化した加工データ項目を特徴量として選択してマハラノビス距離を求めることで、チッピングの方が逃げ面摩耗量よりも上方に表示される。このため、逃げ面摩耗量とチッピングとを切り分けてフライス1の異常を判定することができる。
また、6本の加工刃11のうちの1本にチッピングが発生したときに、フライス1の異常を判定することができるため、加工不良の発生を未然に予測して早期に対応することができる。
From the above, chipping is displayed above the flank wear amount by selecting the machining data item specialized for judging both the flank wear amount and chipping as the feature amount and obtaining the Mahalanobis distance. The For this reason, the abnormality of the
Further, when chipping occurs in one of the six
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した各実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、前記実施形態に係る異常検知方法では、工作機械がX軸、Y軸、Z軸の3軸で構成したが、これに限定されるものではなく、2軸であってもよく、4軸以上であっても同様に適用することができる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to above-mentioned each embodiment, It can change suitably and can implement.
For example, in the abnormality detection method according to the above-described embodiment, the machine tool is configured with three axes, that is, the X axis, the Y axis, and the Z axis. Even if it is above, it is applicable similarly.
1 フライス(多刃工具)
2 加工テーブル
10 主軸
11 加工刃
11a 逃げ面
W ワーク
1 Milling (multi-blade tool)
2 Machining table 10
Claims (3)
前記切削加工の開始初期の加工データ項目を使用してMT(マハラノビス・田口)法における単位空間を設定するステップと、
前記単位空間における単位空間マハラノビス距離を求めるステップと、
前記切削加工中における加工データ項目を使用して加工時マハラノビス距離を求めるステップと、
前記単位空間マハラノビス距離と前記加工時マハラノビス距離とを対比して前記多刃工具の異常を判定するステップと、
を備えることを特徴とする異常検知方法。 An abnormality detection method for a multi-blade tool having a predetermined number of blades in cutting by a machine tool,
Setting a unit space in the MT (Mahalanobis / Taguchi) method using the machining data items at the beginning of the cutting process;
Obtaining a unit space Mahalanobis distance in the unit space;
Obtaining a Mahalanobis distance during processing using the processing data item during the cutting;
Determining the abnormality of the multi-blade tool by comparing the unit space Mahalanobis distance and the machining Mahalanobis distance;
An abnormality detection method comprising:
前記主軸に沿う方向をZ軸方向とし、Z軸方向に直交する方向であって、かつ相互に直交する方向をそれぞれX軸方向、Y軸方向とした場合において、
前記加工データ項目は、前記工作機械における主軸トルク指令値、X軸トルク指令値、Y軸トルク指令値、Z軸トルク指令値、X軸方向振動振幅、Y軸方向振動振幅、Z軸方向振動振幅のそれぞれの和、並びにそれぞれの標準偏差をMT法における特徴量としたこと、
を特徴とする請求項1に記載の異常検知方法。 The machine tool includes a spindle that rotates the multi-blade tool,
When the direction along the main axis is the Z-axis direction, the direction orthogonal to the Z-axis direction, and the directions orthogonal to each other are the X-axis direction and the Y-axis direction,
The machining data items are a spindle torque command value, an X-axis torque command value, a Y-axis torque command value, a Z-axis torque command value, an X-axis direction vibration amplitude, a Y-axis direction vibration amplitude, and a Z-axis direction vibration amplitude in the machine tool. The sum of each and each standard deviation as feature quantities in the MT method,
The abnormality detection method according to claim 1.
前記主軸に沿う方向をZ軸方向とし、Z軸方向に直交する方向であって、かつ相互に直交する方向をそれぞれX軸方向、Y軸方向とした場合において、
前記加工データ項目は、前記工作機械における主軸トルク指令値、およびZ軸方向振動振幅のそれぞれの和と、
前記工作機械における主軸トルク指令値、X軸方向振動振幅、およびY軸方向振動振幅のそれぞれの平均値と、
Y軸方向振動数、およびZ軸方向振動数のそれぞれの前記刃数分の1の分数調波と、
Z軸方向振動数の前記刃数倍の高調波と、
X軸方向振動、および主軸ヘッドのZ軸方向振動のそれぞれに対するMT法における存在量と、
前記工作機械におけるX軸方向ひずみ、およびY軸方向ひずみのそれぞれに対するMT法における変化量と、
をMT法における特徴量としたこと、
を特徴とする請求項1に記載の異常検知方法。 The machine tool includes a spindle that rotates the multi-blade tool,
When the direction along the main axis is the Z-axis direction, the direction orthogonal to the Z-axis direction, and the directions orthogonal to each other are the X-axis direction and the Y-axis direction,
The machining data items are the sum of the spindle torque command value and the Z-axis direction vibration amplitude in the machine tool,
Average values of spindle torque command values, X-axis direction vibration amplitudes, and Y-axis direction vibration amplitudes in the machine tool;
A subharmonic of the number of blades of the Y-axis direction frequency and the Z-axis direction frequency, respectively;
Harmonics of the number of blades times the frequency in the Z-axis direction;
Abundance in MT method for each of X-axis direction vibration and Z-axis direction vibration of the spindle head;
The amount of change in the MT method for each of the X-axis direction strain and the Y-axis direction strain in the machine tool,
Is defined as a feature value in the MT method,
The abnormality detection method according to claim 1.
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