JP2020027049A - 加工面品位の定量的評価方法 - Google Patents

加工面品位の定量的評価方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2020027049A
JP2020027049A JP2018152386A JP2018152386A JP2020027049A JP 2020027049 A JP2020027049 A JP 2020027049A JP 2018152386 A JP2018152386 A JP 2018152386A JP 2018152386 A JP2018152386 A JP 2018152386A JP 2020027049 A JP2020027049 A JP 2020027049A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
quality
cutter
quantitatively evaluating
machined surface
difference
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018152386A
Other languages
English (en)
Inventor
有里沙 関
Arisa Seki
有里沙 関
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Okuma Corp
Original Assignee
Okuma Corp
Okuma Machinery Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Okuma Corp, Okuma Machinery Works Ltd filed Critical Okuma Corp
Priority to JP2018152386A priority Critical patent/JP2020027049A/ja
Priority to DE102019121407.6A priority patent/DE102019121407A1/de
Priority to US16/536,420 priority patent/US20200050171A1/en
Priority to CN201910739464.7A priority patent/CN110823168A/zh
Publication of JP2020027049A publication Critical patent/JP2020027049A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/402—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by control arrangements for positioning, e.g. centring a tool relative to a hole in the workpiece, additional detection means to correct position
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/30—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D5/00—Planing or slotting machines cutting otherwise than by relative movement of the tool and workpiece in a straight line
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/20—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring contours or curvatures, e.g. determining profile
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/14—Fourier, Walsh or analogous domain transformations, e.g. Laplace, Hilbert, Karhunen-Loeve, transforms
    • G06F17/141—Discrete Fourier transforms
    • G06F17/142—Fast Fourier transforms, e.g. using a Cooley-Tukey type algorithm
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37582—Position, angle of workpiece surface

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Discrete Mathematics (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

【課題】加工面品位を定量的に評価することが可能で、安定的な評価が得られる加工面品位の定量的評価方法を提供する。【解決手段】加工パスにおける送り方向に並ぶカッターマークの位置を測定し、ピック方向に隣り合う加工パス上のカッターマークの位置の差を算出し、この差の標準偏差を用いることにより、面品位を定量的に評価する。【選択図】図１

Description

この発明は、機械加工が施された面品位の定量的評価方法に関し、特に、カッターマークを使用した面品位の定量的評価方法に関する。
例えば、プレス加工される製品の外観は、プレス金型の面粗さにより決まるため、金型製作における磨き工程は非常に重要である。しかし、磨き工程に費やす多くの時間やコストが、従来から問題とされてきた。さらに近年、例えば自動車ボディアウター用のプレス金型においては、 光の陰影を際立たせるキャラクターラインやその消え方までもが要求されるようになり、磨きが機械加工された金型の形状精度や意匠性を劣化させてしまうことが新たな課題となっている。そこで、磨き工程を削減・省略するために、大型プレス金型の機械加工において高い面品位が求められている。
なお、この発明で使用するカッターマークについては、特許文献１に、エンドミルで曲面を加工する場合にワークの加工面に生じるもので、このカッターマークを無くす制御が工夫されているとの記載がある。
特開２０１１−３９５８２号公報
加工面品位については、制御方法だけでなく、面品位の評価方法が問題となる。すなわち、面粗さや形状精度は、粗さ測定器や形状測定器により評価することが可能だが、最終的な判定は目視、すなわち、人の主観により判断されている。これは、“見た目”を定量的に評価することができないためである。さらに、これを判断する熟練者が減少していることや技能伝承の困難さがもう一つの問題になっている。
この発明の目的は、加工面品位を定量的に評価することが可能で、安定的な評価が得られる加工面品位の定量的評価方法を提供することにある。
この発明による加工面品位の定量的評価方法は、工作機械を用いて加工を行った際の面品位をカッターマークを使用して定量的に評価する方法であって、加工パスにおける送り方向に並ぶカッターマークの位置を測定し、ピック方向に隣り合う加工パス上のカッターマークの位置の差を算出し、この差の標準偏差を用いて面品位を評価することを特徴とするものである。
工作機械を用いて加工を行った際には、カッターマークができる。１つのカッターマークは、加工量が相対的に大きい中央部分と加工量が相対的に小さい周縁部分とからなり、このカッターマークが加工パスにおける送り方向とピック方向に並ぶ。このカッターマークを使用して、ピック方向に隣り合う加工パス上のカッターマークの位置の差を標準偏差を用いて算出し、位置の差のばらつきが小さければ面品位が良いと判定する。こうして、従来困難であった加工面品位の定量的評価について、安定的な評価を行うことが可能となる。
位置の測定は、例えば、加工パス上にあるカッターマークの適宜な位置の一点で求めることができ、また、複数の点に対するばらつきの平均として求めることができ、さらにまた、所定範囲の位相差の平均からばらつきを算出してもよい。
高速フーリエ変換を用いて各加工パスのカッターマーク位置の差を算出することが好ましい。
加工パスの断面データを加工パス毎に高速フーリエ変換すると、送り方向に隣り合うカッターマークのエッジ高さ（振幅）の位相が求まり、隣り合うパスのカッターマークの位相差が位置の差であるとすることで、特別なソフトを必要とせず加工面品位の定量的評価方法を実施することができる。
この発明の加工面品位の定量的評価方法によれば、従来困難であった加工面品位の定量的評価について、安定的な評価を行うことが可能となる。
図１は、この発明の加工面品位の定量的評価方法の手順を示す図である。 図２は、この発明の加工面品位の定量的評価方法が適用される加工面と加工パスを示す図である。 図３は、カッターマークのズレ量を説明する図である。 図４は、高面品位の例を示す図である。 図５は、低面品位の例を示す図である。
以下、図１から図５までを参照して、この発明の加工面品位の定量的評価方法の実施形態について説明する。
この発明の加工面品位の定量的評価方法は、従来は目視などで行われていた評価を定量的に評価することを可能としたもので、図１に示すように、加工面を測定し（ステップ１）、加工パス毎の断面座標データを高速フーリエ解析（ＦＦＴ）で解析し（ステップ２）、位相データのばらつきで評価する（ステップ３）点に特徴がある。
工作機械を用いて加工を行った場合、図２に示すように、加工量が相対的に大きい部分（色が濃い部分）とその周囲の加工量が相対的に小さい部分（色が薄い部分）とからなるカッターマークが送り方向およびピック方向に並ぶ。
ばらつきがない場合には、カッターマークが規則正しく並ぶ（例えば、同じ形状のものが送り方向にもピック方向ににも等しいピッチで並ぶ）はずであるが、実際に加工を行った場合、例えば、図３に示すように、隣り合う加工パス間で位相差が生じる。
この発明の加工面品位の定量的評価方法は、このカッターマークの位置を評価に使用するもので、ステップ１では、加工面の各加工パスにおいて、送り方向に並ぶカッターマークの中心位置で、断面曲線を測定する。
そして、ステップ２では、測定後、各加工パスの断面データを高速フーリエ変換(以下、ＦＦＴと称する)し、位相データに着目する。加工パス毎にＦＦＴすると(図２参照)、送り方向に隣り合うカッターマークのエッジ高さが振幅として現れる。この位相は、カッターマークのエッジ高さの位置を、すなわちカッターマークの配列を表す。
そして、ステップ３では、カッターマークの位置のズレ量(図３参照)を求めるため、隣り合うパスのカッターマークの位相差を算出し、標準偏差を用いて面品位を評価する。標準偏差は、以下の式１を用いて算出する。この数値が小さいほどばらつきが小さく、すなわちカッターマーク配列に均一性があり、高い面品位であることを示す。
Figure 2020027049
図４および図５に、高面品位および低面品位の例を示す。なお、図４および図５においては、加工量が連続量としてカラー表示可能なところをグレースケールで示している。
例えば、図４の左に示すように、隣り合うカッターマークで図の上下方向のずれがほとんどない場合、ばらつき４．１となり、ばらつき小＝均一性有り＝高面品位と判定される。
また、例えば、図４の右に示すように、隣り合うカッターマークで図の上下方向のずれがかなりあるものの、奇数列同士および偶数列同士では上下の差がほとんどなく、規則性を有している場合、ばらつき４．５となり、この場合も、ばらつき小＝均一性有り＝高面品位と判定される。
一方、図５に示すように、隣り合うカッターマークで図の上下方向のずれが大きく、かつ、規則性がない場合には、ばらつき４８．０となり、ばらつき大＝不均一＝低面品位と判定される。
こうして、カッターマークの配列をＦＦＴの位相グラフとして表すことで、加工面品位の定量的評価を行うことができる。
なお、位置の測定は、図に黒丸で示されている箇所に限定されるものではなく、また、１つのカッターマークにつき１点であってもよいし、複数の点に対するばらつきの平均として求めてもよく、さらにまた、所定範囲の位相差の平均からばらつきを算出してもよく、要するに、カッターマークを使用して、その位相差を求めることができればよい。

Claims (2)

  1. 工作機械を用いて加工を行った際の面品位をカッターマークを使用して定量的に評価する方法であって、
    加工パスにおける送り方向に並ぶカッターマークの位置を測定し、ピック方向に隣り合う加工パス上のカッターマークの位置の差を算出し、この差の標準偏差を用いて面品位を評価することを特徴とする加工面品位の定量的評価方法。
  2. 高速フーリエ変換を用いて各加工パスのカッターマーク位置を算出することを特徴とする請求項１の加工面品位の定量的評価方法。
JP2018152386A 2018-08-13 2018-08-13 加工面品位の定量的評価方法 Pending JP2020027049A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018152386A JP2020027049A (ja) 2018-08-13 2018-08-13 加工面品位の定量的評価方法
DE102019121407.6A DE102019121407A1 (de) 2018-08-13 2019-08-08 Verfahren zum quantitativen beurteilen einer qualität einer bearbeiteten oberfläche
US16/536,420 US20200050171A1 (en) 2018-08-13 2019-08-09 Method of quantitatively evaluating machined surface quality
CN201910739464.7A CN110823168A (zh) 2018-08-13 2019-08-12 加工面等级的定量评价方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018152386A JP2020027049A (ja) 2018-08-13 2018-08-13 加工面品位の定量的評価方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020027049A true JP2020027049A (ja) 2020-02-20

Family

ID=69186215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018152386A Pending JP2020027049A (ja) 2018-08-13 2018-08-13 加工面品位の定量的評価方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20200050171A1 (ja)
JP (1) JP2020027049A (ja)
CN (1) CN110823168A (ja)
DE (1) DE102019121407A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112857279B (zh) * 2021-01-13 2022-12-30 青岛高测科技股份有限公司 一种开方机加工质量综合评价方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20200050171A1 (en) 2020-02-13
CN110823168A (zh) 2020-02-21
DE102019121407A1 (de) 2020-02-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Loizou et al. Automated wear characterization for broaching tools based on machine vision systems
JP5435352B2 (ja) 板状材料の破断ひずみ特定方法
JP4282643B2 (ja) 歪評価装置及び歪評価方法
WO2016125797A1 (ja) 形状評価方法および形状評価装置
JP2021045771A (ja) 打ち抜き装置
Frącz et al. Aspects of verification and optimization of sheet metal numerical simulations process using the photogrammetric system
US20140090455A1 (en) Ding detection system
JP2020027049A (ja) 加工面品位の定量的評価方法
Mugendiran et al. Comparison of plastic strains on AA5052 by single point incremental forming process using digital image processing
JP6133915B2 (ja) ２次プレス加工性評価方法
JP2019150869A (ja) 調質圧延方法、調質圧延装置、鋼帯の製造方法
CN110108498B (zh) 一种冲压件成形性能与磷化的耦合关系获取方法
Baleani et al. Surface roughness measurements of turned parts through a vision-based measurement system: uncertainty analysis and performance comparison with state-of-the-art instruments
TWI663395B (zh) Steel strip crease detection method
JP7171535B2 (ja) 表面形状測定装置
CN109886949B (zh) 一种基于机器视觉的直齿圆柱齿轮多参数评定方法
JP2010271305A (ja) 金属板の面歪みの評価方法、金属板の面歪みの評価値演算装置及びプログラム
EP4249847A3 (de) Verfahren und computereinrichtung zum auswählen einer messreihenfolge für ein koordinatenmessgerät
Zhang et al. Test of Inclined Double Beads on Aluminum Sheets
CN105562357B (zh) 用于对金属管分类的方法
JP2020153850A (ja) 金属板の塑性ひずみ比の測定方法
JP5974400B2 (ja) 測定器の性能評価方法
JP2015518560A (ja) 画像処理による鍛造の期間における被加工物の測定のためのシステムおよび方法
JP2007133707A (ja) 加工品のねじれ角度演算プログラム、およびその方法
EP3998123A1 (en) Blank material production method, press-formed article production method, shape determination method, shape determination program, blank material production apparatus, and blank material