JP6314885B2 - Damage prevention system, grinding wheel - Google Patents

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Description

この発明は、複数枚の焼結砥粒層チップを有する砥石(以下、多層砥石)により、砥粒層チップより強度が高い素材を研削加工する際に、砥石の破損や摩耗による加工異常を検知し、加工を停止または補正することが可能な破損防止システムに関するものである。   This invention uses a grindstone having a plurality of sintered abrasive layer chips (hereinafter referred to as a multi-layer grindstone) to detect abnormalities in processing due to breakage or wear of the grindstone when grinding a material having a higher strength than the abrasive layer chips In addition, the present invention relates to a breakage prevention system capable of stopping or correcting machining.

研削加工では、砥石を使用し被加工物を加工する。加工中の被加工物の大規模破損防止対策としては主軸のモータ電流の切削負荷を計測、閾値を超えた際に工具異常を検出するシステムがある(例えば、特許文献1参照)。   In grinding, a workpiece is processed using a grindstone. As a measure for preventing large-scale breakage of a workpiece being machined, there is a system that measures a cutting load of a motor current of a spindle and detects a tool abnormality when a threshold value is exceeded (for example, see Patent Document 1).

また、砥石は加工中に摩耗するため、ドレス直後の砥石面とワーク加工毎の砥石摩耗量を比較、位置補正を実施する砥石摩耗補正装置がある(例えば、特許文献2参照)。   Further, since the grindstone wears during processing, there is a grindstone wear correction device that compares the grindstone surface immediately after dressing with the grindstone wear amount for each workpiece processing and performs position correction (see, for example, Patent Document 2).

特開2003−326438号公報JP 2003-326438 A 特開昭51−140294号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-140294

しかしながら、研削加工時に使用する多層砥石は、加工異常が発生した際に瞬時に砥粒層チップ全てが破損する場合が多い。この際、砥粒層チップの強度が素材よりも低いため、破損しても切削負荷に顕著な変化が認められず、また素材との接触がなくなるため切削負荷は初期値まで低下するが、従来からの上限閾値による工具異常判断では切削負荷の低下による加工異常が検出されないという課題があった。そのため、加工異常が検出されるタイミングは多層砥石の台金が被加工物と接触した時であり、製品が破損した後となるという課題があった。   However, the multi-layered grindstone used at the time of grinding often breaks all the abrasive layer chips instantaneously when a processing abnormality occurs. At this time, since the strength of the abrasive layer chip is lower than that of the material, no significant change in the cutting load is observed even if it breaks, and the cutting load decreases to the initial value because there is no contact with the material, In the tool abnormality judgment based on the upper limit threshold value, there is a problem that the machining abnormality due to the reduction of the cutting load is not detected. Therefore, the timing at which the machining abnormality is detected is when the base of the multilayer grindstone comes into contact with the workpiece, and there is a problem that the product is damaged.

また、多層砥石を用いた長時間の連続加工では、累積加工体積の増加に伴い、2次曲線的に砥石摩耗量が増加するため、一回の加工では要求寸法精度を満足できず、追加工が必要となる。長時間の加工の場合、偏摩耗等により砥石の摩耗量を正確に計測することは困難であるという課題があった。   In continuous machining for a long time using a multi-layered grinding wheel, the amount of grinding wheel wear increases in a quadratic curve as the cumulative machining volume increases. Is required. In the case of long-time processing, there is a problem that it is difficult to accurately measure the wear amount of the grindstone due to uneven wear or the like.

この発明は、上記課題を解決するためのもので、加工異常を判断する項目として、加工時の加工反力値および主軸電流値の単位時間当たりの上昇量および各加工工程による予測加工負荷を設定することで、製品破損前に加工異常の検出を可能とすることを目的とする。   This invention is for solving the above-mentioned problems, and as an item for judging a machining abnormality, an increase amount per unit time of a machining reaction force value and a spindle current value during machining and a predicted machining load due to each machining process are set. By doing so, it is aimed to enable detection of processing abnormality before product breakage.

この発明に係る破損防止システムは、先端に砥石を具え、被加工物を切削加工する工具を軸中心に回転させるモータに流れる電流値を測定する電流計測装置と、切削加工中に前記被加工物にかかる加工反力を計測する加工反力計測装置と、切削パラメータを入力し、切削加工中の単位時間当たりの切削量を算出する切削シミュレーションと、前記電流計測装置が出力する電流値と、前記加工反力計測装置が出力する加工反力と、前記切削シミュレーションが出力する切削シミュレーションの結果を入力し、前記切削加工の加工異常の有無を検知する信号処理装置とを備える破損防止システムであって、前記砥石は、被加工物を加工する砥粒層チップと、前記砥粒層チップを固定する台金を備え、前記台金の底面で前記砥粒層チップの内側には、前記砥粒層チップより粒径が小さい砥粒、あるいは、前記砥粒層チップより砥粒密度が大きい砥粒が付されている。

The breakage prevention system according to the present invention includes a current measuring device for measuring a current value flowing in a motor having a grindstone at a tip and rotating a tool for cutting a workpiece about an axis, and the workpiece during cutting. A machining reaction force measuring device for measuring a machining reaction force applied to the cutting force, a cutting simulation for inputting a cutting parameter and calculating a cutting amount per unit time during cutting, a current value output by the current measuring device, a processing reaction force of the processing reaction force measuring device outputs, enter the result of the cutting simulation the cutting simulation output, a damage prevention system comprising a signal processor for detecting the presence or absence of abnormal working of the cutting The grindstone includes an abrasive layer chip for processing a workpiece, and a base metal for fixing the abrasive layer chip, and on the inner surface of the abrasive layer chip at the bottom surface of the base metal. The abrasive grain layer chip than the particle size is small abrasive, or the abrasive grain layer chip than abrasive density is large abrasive grains are attached.

この発明に係る破損防止システムによれば、被加工物である製品が破損する前に、研削加工の異常を検出することが可能となり、製品の破損を防止することができる。   According to the breakage prevention system according to the present invention, it is possible to detect an abnormality in grinding before the product that is the workpiece is broken, and the breakage of the product can be prevented.

この発明の実施の形態1に係る破損防止システムの構成図である。It is a block diagram of the damage prevention system which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る破損防止システムの動作を説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining operation | movement of the damage prevention system which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係る切削シミュレーションの概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline | summary of the cutting simulation which concerns on Embodiment 1 of this invention. (a)この発明の実施の形態1に係る破損防止システムの加工異常時のモニタリング値の変動を説明する図である。(b)切削シミュレーションによる加工負荷の経時変動を示した図である。(A) It is a figure explaining the fluctuation | variation of the monitoring value at the time of the process abnormality of the damage prevention system which concerns on Embodiment 1 of this invention. (B) It is the figure which showed the time-dependent fluctuation | variation of the processing load by cutting simulation. この発明の実施の形態2に係る破損防止用砥石の概要を説明する図である。It is a figure explaining the outline | summary of the grindstone for damage prevention which concerns on Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態3に係る破損防止システムのThe damage prevention system according to Embodiment 3 of the present invention この発明の実施の形態3に係る破損防止システムの砥石摩耗自動補正を説明するフローチャート図である。It is a flowchart figure explaining the grindstone wear automatic correction | amendment of the breakage prevention system which concerns on Embodiment 3 of this invention.

実施の形態1.
図1は実施の形態1に係る破損防止システムの概要図である。図2はシステム動作時のフローチャートである。図4は過去異常時の主軸モータおよび加工反力値の変化を示す図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a schematic diagram of a damage prevention system according to the first embodiment. FIG. 2 is a flowchart during system operation. FIG. 4 is a diagram illustrating changes in the spindle motor and the machining reaction force value in the past abnormality.

図1において、加工工具4はホルダ5に取り付けられた後、切削加工を行う主軸6に取りつけられる。この主軸6は主軸モータ7により駆動、回転する。加工機テーブル1には加工反力検出テーブル2が設置されており、被加工物3は加工反力テーブル2に設置される。加工工具4は回転しながら被加工物3を加工するものである。
破損防止システム8は、主軸モータ7に流れる電流値を測定する電流計測装置9と、加工中に製品にかかる負荷を計測する加工反力計測装置10と、電流計測装置9や加工反力計測装置10からの出力値と、設定した単位時間あたりの数値上昇量もしくはNC(numerically controlled)プログラムの加工時と無負荷時を区別可能な手段(以下、切削シミュレーション)12との加工比較により、加工停止信号を出力する信号処理装置11で構成されている。
さらに、加工停止信号を受信して加工工具4および加工機テーブル1を停止するNC装置13を備える。
In FIG. 1, after the processing tool 4 is attached to a holder 5, it is attached to a spindle 6 that performs cutting. The main shaft 6 is driven and rotated by a main shaft motor 7. A processing reaction force detection table 2 is installed on the processing machine table 1, and a workpiece 3 is installed on the processing reaction force table 2. The processing tool 4 processes the workpiece 3 while rotating.
The breakage prevention system 8 includes a current measuring device 9 that measures a current value flowing through the spindle motor 7, a machining reaction force measuring device 10 that measures a load applied to a product during machining, a current measuring device 9 and a machining reaction force measuring device. Machining is stopped by comparing the output value from 10 with the means of numerical value increase per set unit time or NC (numerically controlled) program that can distinguish between machining and no load (hereinafter referred to as cutting simulation) 12 The signal processing apparatus 11 outputs a signal.
Furthermore, an NC device 13 that receives the machining stop signal and stops the machining tool 4 and the machining table 1 is provided.

次に、図2のフローチャートを用いて破損防止システムの動作について説明する。   Next, the operation of the damage prevention system will be described using the flowchart of FIG.

まず、加工開始前に破損防止システムに、加工異常発生有無を判断するための閾値を設定する。閾値は(1)加工時の主軸電流値および加工反力値(以下、モニタリング値)の上限値、(2)単位時間当たりのモニタリング値の上昇量、(3)空運転時のモニタリング値の初期値である。(1)の上限値および(2)単位時間当たりの上昇量については事前の加工実験などにより得られた実験値または過去の加工異常時の実績値を設定する。また、(3)モニタリング初期値については、加工実施前に空運転を実施、出力された値を用いる。   First, a threshold for determining whether or not processing abnormality has occurred is set in the damage prevention system before starting processing. The threshold values are: (1) Upper limit of spindle current value and machining reaction force value (hereinafter referred to as monitoring value) during machining, (2) Increase in monitoring value per unit time, (3) Initial monitoring value during idle operation Value. For the upper limit of (1) and (2) the amount of increase per unit time, an experimental value obtained by a prior machining experiment or a past actual value at the time of machining abnormality is set. Moreover, (3) About the monitoring initial value, the value which carried out the idle driving | running | working before processing and was output is used.

加工開始後、電流計測装置9と加工反力計測装置10によって計測された値をシステム上で記録する(S101)と同時に、閾値として設定したモニタリング値の上限値との比較を実施する(S102)。
リアルタイムのモニタリング値(計測値)が閾値(上限値)未満である場合は、加工を継続する(S103)。
一方、加工を継続し、リアルタイムのモニタリング値(計測値)が閾値(上限値)以上となった場合に、加工異常と判断し、信号処理装置11から加工停止の信号をNC装置13に出力し、NC装置13は加工工具4および加工機テーブル1の加工動作を停止する(S104)。
After starting the processing, the values measured by the current measuring device 9 and the processing reaction force measuring device 10 are recorded on the system (S101), and at the same time, compared with the upper limit value of the monitoring value set as the threshold value (S102). .
If the real-time monitoring value (measurement value) is less than the threshold value (upper limit value), the processing is continued (S103).
On the other hand, if the processing is continued and the real-time monitoring value (measurement value) is equal to or greater than the threshold value (upper limit value), it is determined that the processing is abnormal, and the signal processing device 11 outputs a processing stop signal to the NC device 13. The NC device 13 stops the processing operation of the processing tool 4 and the processing machine table 1 (S104).

また、破損防止システム上においてリアルタイムのモニタリング値から単位時間あたりのモニタリング値上昇量を算出し、加工前に設定した閾値と比較する(S105)。
算出した上昇量(算出値)が予め定めた閾値未満である場合は、加工を継続する(S106)。
一方、算出した上昇量(算出値)が閾値以上となった場合に、加工異常と判断し、信号処理装置11から加工停止の信号をNC装置13に出力し、NC装置13は加工工具4および加工機テーブル1の加工動作を停止する(S104)。
Further, the amount of increase in the monitoring value per unit time is calculated from the real-time monitoring value on the damage prevention system, and compared with the threshold value set before processing (S105).
If the calculated amount of increase (calculated value) is less than a predetermined threshold, processing is continued (S106).
On the other hand, when the calculated amount of increase (calculated value) is equal to or greater than the threshold value, it is determined that the machining is abnormal, and a machining stop signal is output from the signal processing device 11 to the NC device 13. The processing operation of the processing machine table 1 is stopped (S104).

また、切削シミュレーション12を加工開始と同時にスタートする(S107)。破損防止システムは加工開始時の初期値とリアルタイムでのモニタリング値、そして切削シミュレーション12による加工負荷との比較を実施する(S108)。   Further, the cutting simulation 12 is started simultaneously with the start of machining (S107). The damage prevention system compares the initial value at the start of machining, the monitoring value in real time, and the machining load by the cutting simulation 12 (S108).

図3は、実施の形態1に係る切削シミュレーション12の概要を説明する図である。
切削シミュレーション12は、図3に示すように、加工するモデルと作成した加工プログラムを入力する(S201)ことで、加工プログラム内に設定されている軸切込み量、半径切込み量、送り速度から加工時の単位時間当たりの切削量を算出・出力するものである(S202、S203)。
FIG. 3 is a diagram illustrating an outline of the cutting simulation 12 according to the first embodiment.
As shown in FIG. 3, the cutting simulation 12 inputs a model to be machined and a machining program that has been created (S201), so that the machining depth can be calculated from the cutting depth, radius cutting depth, and feed rate set in the machining program. The amount of cutting per unit time is calculated and output (S202, S203).

この切削シミュレーション12から出力された挙動とリアルタイムでのモニタリング値の挙動を比較する(S108)。
図4は、実施の形態1に係る破損防止システムの加工異常時のモニタリング値の変動を説明する図である。
図4において、上段のグラフ(a)は、電流計測装置9や加工反力計測装置10が出力する加工反力(加工負荷)のリアルタイムでのモニタリング値を示した一例であり、下段のグラフ(b)は、切削シミュレーション12による加工時間に対する加工負荷の変動をシミュレーションした結果の一例である。
The behavior output from the cutting simulation 12 is compared with the behavior of the monitoring value in real time (S108).
FIG. 4 is a diagram for explaining the variation of the monitoring value when the breakage prevention system according to the first embodiment is abnormal in machining.
In FIG. 4, the upper graph (a) is an example showing real-time monitoring values of the machining reaction force (machining load) output from the current measuring device 9 and the machining reaction force measuring device 10, and the lower graph ( b) is an example of the result of simulating the variation of the machining load with respect to the machining time by the cutting simulation 12.

図4(a)に示したリアルタイムのモニタリング値の例が示すように、電流計測装置9や加工反力計測装置10によるモニタリング値は、加工開始直後に上昇した後はほぼ一定の値を示す。
その後加工を継続し、砥粒層チップが破壊されるに至ると、砥粒層チップの強度が素材よりも低いため、破損しても切削負荷に顕著な変化が認められず、また素材との接触がなくなるため切削負荷は初期値まで低下する。その後、しばらくの間、素材との接触がない時間が続いた後、多層砥石の台金が被加工物と接触し、モニタリング値は急激に上昇する。
As shown in the example of the real-time monitoring value shown in FIG. 4A, the monitoring values obtained by the current measuring device 9 and the processing reaction force measuring device 10 show a substantially constant value after increasing immediately after the start of processing.
After that, when processing is continued and the abrasive layer chip is destroyed, the strength of the abrasive layer chip is lower than that of the material. Since the contact is lost, the cutting load is reduced to the initial value. After that, after a period of no contact with the material for a while, the base of the multilayer grindstone comes into contact with the workpiece, and the monitoring value increases rapidly.

本実施の形態に係る破損防止システムでは、信号処理装置11は、図4(a)の計測器によるリアルタイムのモニタリング値と、図4(b)の切削シミュレーション12による加工時間に対する加工負荷の変動とを比較し、差分を検出する。そして、その差分が所定の閾値より大きくなる、すなわち、モニタリング値が切削シミュレーションの値よりも小さくなる時間が所定の時間継続したときに、切削シミュレーションとの不一致が生じたとして、加工異常と判断し、信号処理装置11から加工停止の信号をNC装置13に出力し、NC装置13は加工工具4および加工機テーブル1の加工動作を停止する(S104)。
図4(a)の例では、シミュレーションとの差を検出し、当該差が所定の時間継続したAの矢印のタイミングで加工異常と判断し、信号処理装置11から加工停止の信号をNC装置13に出力し、NC装置13は加工工具4および加工機テーブル1の加工動作を停止する(S104)。
In the breakage prevention system according to the present embodiment, the signal processing device 11 includes a real-time monitoring value by the measuring instrument in FIG. 4A and a variation in machining load with respect to the machining time by the cutting simulation 12 in FIG. And detect the difference. Then, when the difference becomes larger than a predetermined threshold value, that is, when the monitoring value becomes smaller than the cutting simulation value for a predetermined time, it is determined that a mismatch with the cutting simulation has occurred, and it is determined as a machining abnormality. Then, a signal to stop processing is output from the signal processing device 11 to the NC device 13, and the NC device 13 stops the processing operation of the processing tool 4 and the processing machine table 1 (S104).
In the example of FIG. 4 (a), a difference from the simulation is detected, it is determined that the difference is a machining abnormality at the timing indicated by an arrow A for a predetermined time, and a machining stop signal is sent from the signal processing unit 11 to the NC unit 13. The NC device 13 stops the machining operation of the machining tool 4 and the machining machine table 1 (S104).

なお、差分が所定の閾値より大きくなる、すなわち、モニタリング値が切削シミュレーションの値よりも小さくなった瞬間に加工動作を停止することも可能であるが、モニタリング値のばらつきを検出して誤停止する場合もある。そのため、本実施の形態では、モニタリング値が切削シミュレーションの値よりも小さくなる時間が所定の時間継続したときに、切削シミュレーションとの不一致が生じたとして、加工異常と判断している。   In addition, it is possible to stop the machining operation at the moment when the difference becomes larger than a predetermined threshold value, that is, the monitoring value becomes smaller than the value of the cutting simulation. In some cases. For this reason, in the present embodiment, when a time during which the monitoring value is smaller than the value of the cutting simulation continues for a predetermined time, it is determined that a mismatch with the cutting simulation has occurred and it is determined that the machining is abnormal.

シミュレーションでの加工負荷との比較(S108)により、一致と判断される場合は加工異常は無いとして加工を継続する(S109)。   If it is determined that the values match by comparison with the machining load in the simulation (S108), the machining is continued assuming that there is no machining abnormality (S109).

このように本実施の形態に係る破損防止システム8は、主軸モータ7に流れる電流値を測定する電流計測装置9と、加工中に製品にかかる負荷を計測する加工反力計測装置10と、加工するモデルと作成した加工プログラムを入力することで、加工プログラム内に設定されている軸切込み量、半径切込み量、送り速度から加工時の単位時間当たりの切削量を算出・出力する切削シミュレーション12と、これらの電流計測装置9と加工反力計測装置10と切削シミュレーション12から信号を入力して加工異常の有無を判断する信号処理装置11を備える。
信号処理装置11はリアルタイムのモニタリング値、すなわち、電流計測装置9が出力する加工時の主軸電流値および加工反力計測装置10が出力する加工反力値を予め定めた各々の上限閾値と比較し、上限閾値未満のときは加工を継続し、上限閾値以上となったときは加工異常が発生したと判断して、加工を停止する。
また、信号処理装置11は、リアルタイムのモニタリング値、すなわち、電流計測装置9が出力する加工時の主軸電流値および加工反力計測装置10が出力する加工反力値の単位時間当たりの上昇量を算出し、各々の上昇量のいずれも、予め定めた閾値未満のときは加工を継続し、閾値以上となったときは加工異常が発生したと判断して、加工を停止する。
また、信号処理装置11は切削シミュレーション12が出力する加工負荷と、リアルタイムのモニタリング値、すなわち、電流計測装置9が出力する加工時の主軸電流値および加工反力計測装置10が出力する加工反力値を、加工開始時間から比較し、シミュレーションとの差異を検出する。具体的には、モニタリング値が切削シミュレーションの値よりも小さくなるか否かを検出する。そして、信号処理装置11は、モニタリング値が切削シミュレーションの値よりも小さくなる時間が所定の時間継続したときに、切削シミュレーションとの不一致が生じたとして、加工異常が発生したと判断して、加工を停止する。
As described above, the breakage prevention system 8 according to the present embodiment includes a current measurement device 9 that measures the value of the current flowing through the spindle motor 7, a machining reaction force measurement device 10 that measures the load applied to the product during machining, A cutting simulation 12 for calculating and outputting a cutting amount per unit time during machining from a shaft cutting amount, a radius cutting amount, and a feed rate set in the machining program by inputting the model to be created and the created machining program; The signal processing device 11 includes a signal processing device 11 that inputs signals from the current measuring device 9, the machining reaction force measuring device 10, and the cutting simulation 12 to determine whether there is a machining abnormality.
The signal processing device 11 compares the real-time monitoring values, that is, the spindle current value at the time of machining output from the current measuring device 9 and the machining reaction force value output from the machining reaction force measuring device 10 with predetermined upper limit threshold values. If it is less than the upper threshold, the machining is continued, and if the upper threshold is exceeded, it is determined that a machining abnormality has occurred, and the machining is stopped.
Further, the signal processing device 11 calculates the real-time monitoring value, that is, the amount of increase per unit time of the spindle current value during machining output from the current measuring device 9 and the machining reaction force value output from the machining reaction force measuring device 10. If any of the calculated amounts of increase is less than a predetermined threshold value, the machining is continued, and if it exceeds the threshold value, it is determined that a machining abnormality has occurred, and the machining is stopped.
Further, the signal processing device 11 outputs a machining load output by the cutting simulation 12 and a real-time monitoring value, that is, a spindle current value during machining output by the current measuring device 9 and a machining reaction force output by the machining reaction force measuring device 10. The value is compared from the machining start time, and a difference from the simulation is detected. Specifically, it is detected whether the monitoring value is smaller than the value of the cutting simulation. Then, the signal processing device 11 determines that a machining abnormality has occurred when a time when the monitoring value is smaller than the value of the cutting simulation continues for a predetermined time, and that a mismatch with the cutting simulation has occurred, the machining is performed. To stop.

このように、本実施の形態に係る破損防止システムの信号処理装置11は上記3つの処理を同時並行して処理し、いずれかが規定を外れる場合は加工異常が発生したと判断して加工を停止するようにしたので、装置の加工異常の有無をより正確に、かつリアルタイムに判断して、被加工物を破損することを防止できる。   As described above, the signal processing device 11 of the breakage prevention system according to the present embodiment processes the above three processes in parallel, and if any of them is out of regulation, it is determined that a processing abnormality has occurred and the processing is performed. Since the operation is stopped, it is possible to more accurately determine in real time whether or not there is a processing abnormality in the apparatus and prevent the workpiece from being damaged.

実施の形態2.
実施の形態1に係る破損防止システムでは、装置の加工異常の未然防止を検出できるようなシステムを構築しているが、被加工物の素材の形状や使用する加工工具によっては予測することが難しくなる場合もあり得る。そこで本実施の形態では、破損防止をより確実に行うことができる砥石について説明する。
Embodiment 2. FIG.
In the breakage prevention system according to the first embodiment, a system that can detect the prevention of machining abnormality of the apparatus is constructed, but it is difficult to predict depending on the shape of the material of the workpiece and the machining tool to be used. It can be. Therefore, in this embodiment, a grindstone that can more reliably prevent damage will be described.

図5は、本実施の形態に係る破損防止用砥石の概要を説明する図である。
図5において、破損防止用砥石40は被加工物を加工するための砥粒層チップ401と、砥粒層チップを固定するための台金402と、台金402の底面部に形成された砥粒403と、結合層404から構成される。
FIG. 5 is a diagram for explaining the outline of the breakage preventing grindstone according to the present embodiment.
In FIG. 5, the breakage preventing grindstone 40 includes an abrasive layer chip 401 for processing a workpiece, a base metal 402 for fixing the abrasive layer chip, and an abrasive formed on the bottom surface of the base metal 402. It is composed of grains 403 and a bonding layer 404.

砥粒403および結合層404からなる砥粒層410は、被加工物を加工する用途ではなく、砥粒層チップが破損あるいは台金と被加工物が接触した場合に、モニタリング値を上昇させ異常を検出する目的のものである。
砥粒403は、砥粒層チップ401よりも粒径を小さく、もしくは砥粒層410中の砥粒密度を大きくすることで平均砥粒間隔を小さくし、砥粒1粒あたりの加工応力を増加させず、加工総負荷のみ大きくなるようにすることで、モニタリング値を通常加工時よりも増加するようにさせる。
The abrasive grain layer 410 composed of the abrasive grains 403 and the bonding layer 404 is not used for processing a workpiece, but abnormally increases the monitoring value when the abrasive grain tip breaks or the base metal and the workpiece contact each other. Is for the purpose of detecting.
The abrasive grains 403 have a smaller particle diameter than the abrasive grain layer chip 401 or a larger abrasive grain density in the abrasive grain layer 410 to reduce the average abrasive grain spacing and increase the processing stress per abrasive grain. Without increasing the total machining load, the monitoring value is increased from that during normal machining.

このように、実施の形態2に係る破損防止システムでは、砥石として破損防止用砥石40を用いるようにした。
破損防止用砥石40は、被加工物を加工するための砥粒層チップ401と、砥粒層チップを固定するための台金402と、台金402の底面部に形成された砥粒403と、結合層404から構成され、台金402の端部に設けられた砥粒層チップ401の内側の台金402底面部分に、砥粒403および結合層404からなる砥粒層410を設けた。
砥粒403は、砥粒層チップ401よりも粒径を小さく、もしくは砥粒層410中の砥粒密度を大きくすることで平均砥粒間隔を小さくする。これにより、砥粒1粒あたりの加工応力を増加させず、加工総負荷のみ大きくすることができる。
Thus, in the breakage prevention system according to Embodiment 2, the breakage prevention grindstone 40 is used as the grindstone.
The breakage preventing grindstone 40 includes an abrasive layer chip 401 for processing a workpiece, a base metal 402 for fixing the abrasive layer chip, and abrasive grains 403 formed on the bottom surface of the base metal 402. The abrasive layer 410 composed of the abrasive grains 403 and the bonding layer 404 is provided on the bottom surface portion of the base metal 402 inside the abrasive layer chip 401, which is composed of the binding layer 404 and provided at the end of the base metal 402.
The abrasive grain 403 has a smaller particle diameter than the abrasive grain layer chip 401 or increases the abrasive grain density in the abrasive grain layer 410 to reduce the average abrasive grain interval. Thereby, only the total processing load can be increased without increasing the processing stress per one abrasive grain.

この破損防止用砥石40を用いることにより、被加工物の素材の形状や使用する加工工具によって被加工物の破損防止を予測することが難しい場合で、加工異常が発生した際に瞬時に砥粒層チップ401の全てが破損した場合であっても、台金402の底面部に形成された砥粒403と結合層404からなる砥粒層410が被加工物に当たり、しばらくの間は加工を継続するので、従来のように、被加工物である製品が破損することを防止することができる。   By using this breakage prevention grindstone 40, when it is difficult to predict the breakage of the workpiece due to the shape of the workpiece material or the processing tool used, the abrasive grains instantly when a machining abnormality occurs. Even when all of the layer chips 401 are damaged, the abrasive grain layer 410 composed of the abrasive grains 403 and the bonding layer 404 formed on the bottom surface portion of the base metal 402 hits the workpiece, and the processing is continued for a while. Therefore, it is possible to prevent the product that is the workpiece from being damaged as in the prior art.

実施の形態3.
実施の形態1、2では、砥粒層チップ401の全てが破損した場合において、被加工物である製品が破損することを防止する破損防止システムについて説明したが、実施の形態3では、工具が摩耗することによる製品不良の対策について説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, the breakage prevention system for preventing the product as a workpiece from being damaged when all of the abrasive layer chips 401 are damaged has been described. In the third embodiment, the tool is used. A countermeasure for product defects due to wear will be described.

図6は、実施の形態3に係る破損防止システムにおいて、工具が摩耗していた場合の信号出力タイミングについて説明する図である。図7は、実施の形態3に係る破損防止システムの砥石摩耗自動補正を説明するフローチャート図である。   FIG. 6 is a diagram illustrating signal output timing when the tool is worn in the breakage prevention system according to the third embodiment. FIG. 7 is a flowchart for explaining automatic grinding wheel wear correction of the breakage prevention system according to the third embodiment.

以下、図1の破損防止システムの構成において、図6、図7で説明するように工具が垂直方向に進む場合の加工を例として、本破損防止システムの動作を説明する。   In the following, the operation of the breakage prevention system will be described by taking as an example the processing when the tool advances in the vertical direction as described in FIGS. 6 and 7 in the configuration of the breakage prevention system of FIG.

まず、図6(a)に示すように、加工工具4はNC装置13の指示により、加工面から距離Xだけ離れた所定の位置から被加工物3の加工を開始する。この際、リアルタイムのモニタリング値の計測を実施し、初期値からの上昇量を算出する(図7のS301)。そして、上昇量が一定の値に達した時点を加工工具4と被加工物3が接触した瞬間として信号処理装置11からNC装置13に信号を出力する(S302)。   First, as shown in FIG. 6A, the machining tool 4 starts machining the workpiece 3 from a predetermined position separated by a distance X from the machining surface in accordance with an instruction from the NC device 13. At this time, a real-time monitoring value is measured, and the amount of increase from the initial value is calculated (S301 in FIG. 7). Then, a signal is output from the signal processing device 11 to the NC device 13 as the moment when the machining tool 4 and the workpiece 3 come into contact with each other when the rising amount reaches a certain value (S302).

NC装置13は信号処理装置11からの信号を受信した時点での被加工物3表面からの切込み量を記録する。工具摩耗が無い場合は、信号を受信した時点での切込み量はゼロであるが、摩耗が生じていた場合、図6(b)に示すように加工開始の時点で加工工具4は被加工物3から距離X’だけ離れていることになる。
そのため、加工工具4と被加工物3が接触した時には既に(X’-X)分だけ切り込んでいることになる。ここで記録される切込み量(X’-X)は砥石摩耗によって狙いの加工が出来なかった量であり、砥石の摩耗量に等しい。このようにして、信号を受信した時点での切込み量(摩耗量)をNC装置で算出することができる(S303)。
The NC device 13 records the cutting amount from the surface of the workpiece 3 at the time when the signal from the signal processing device 11 is received. When there is no tool wear, the depth of cut at the time of receiving the signal is zero, but when wear has occurred, the work tool 4 is processed at the start of machining as shown in FIG. 6B. 3 away from 3 by a distance X ′.
Therefore, when the processing tool 4 and the workpiece 3 come into contact with each other, the cutting has already been performed by (X′−X). The amount of cut (X′−X) recorded here is the amount that could not be targeted by grinding wheel wear, and is equal to the wear amount of the grinding wheel. In this way, the cutting amount (wear amount) at the time of receiving the signal can be calculated by the NC device (S303).

なお、切込み量はNC装置13にて記録している、プログラム上の接触タイミングと実際の接触によって信号が出力された時点までの加工時間および送り速度から算出することができる。   Note that the cutting depth can be calculated from the contact timing on the program recorded in the NC device 13 and the machining time and feed speed until the signal is output by the actual contact.

前工程の加工完了(S304)後、次工程の加工にて加工工具4が被加工物3に切り込む前に、NC処理装置13上で算出した摩耗量分に対して工具長および工具径補正を実施し、加工を実施することで、大幅に寸法不良が発生することを防止することが可能となる(S305)。   After the completion of the previous process (S304), before the machining tool 4 cuts into the workpiece 3 in the next process, the tool length and the tool diameter are corrected for the wear amount calculated on the NC processing unit 13. By carrying out and processing, it becomes possible to prevent the occurrence of significant dimensional defects (S305).

このように、本実施の形態に係る破損防止システムによれば、砥石の摩耗量を正確に算出することができ、算出した摩耗量に対して工具長および工具径を補正することができるので、加工後の寸法不良の発生を抑えることができる。   Thus, according to the damage prevention system according to the present embodiment, the wear amount of the grindstone can be accurately calculated, and the tool length and the tool diameter can be corrected with respect to the calculated wear amount. Occurrence of dimensional defects after processing can be suppressed.

1 加工機テーブル、2 加工反力テーブル、3 被加工物、4 加工工具、5 ホルダ、6 主軸、7 主軸モータ、8 製品不良防止システム、9 電流計測装置、10 加工反力計測装置、11 信号処理装置、12 切削シミュレーション(NCプログラムの加工時と無負荷時を区別可能な手段)、13 NC装置、40 破損防止用砥石、401 砥粒層チップ、402 台金、403 砥粒、404 結合層、410 砥粒層 1 processing machine table, 2 processing reaction force table, 3 work piece, 4 processing tool, 5 holder, 6 spindle, 7 spindle motor, 8 product defect prevention system, 9 current measuring device, 10 processing reaction force measuring device, 11 signal Processing device, 12 Cutting simulation (means capable of distinguishing between NC program processing and no load), 13 NC device, 40 Grinding stone for preventing damage, 401 Abrasive layer chip, 402 Base metal, 403 Abrasive, 404 Bonded layer 410 Abrasive layer

Claims (2)

先端に砥石を具え、被加工物を切削加工する工具を軸中心に回転させるモータに流れる電流値を測定する電流計測装置と、
切削加工中に前記被加工物にかかる加工反力を計測する加工反力計測装置と、
切削パラメータを入力し、切削加工中の単位時間当たりの切削量を算出する切削シミュレーションと、
前記電流計測装置が出力する電流値と、前記加工反力計測装置が出力する加工反力と、
前記切削シミュレーションが出力する切削シミュレーションの結果を入力し、前記切削加工の加工異常の有無を検知する信号処理装置と、
を備える破損防止システムであって、
前記砥石は、被加工物を加工する砥粒層チップと、前記砥粒層チップを固定する台金を備え、
前記台金の底面で前記砥粒層チップの内側には、前記砥粒層チップより粒径が小さい砥粒、あるいは、前記砥粒層チップより砥粒密度が大きい砥粒が付されていることを特徴とする破損防止システム。
A current measuring device for measuring a current value flowing in a motor having a grindstone at a tip and rotating a tool for cutting a workpiece around an axis;
A machining reaction force measuring device for measuring a machining reaction force applied to the workpiece during cutting;
Cutting simulation that inputs cutting parameters and calculates the amount of cutting per unit time during cutting,
The current value output by the current measuring device, the processing reaction force output by the processing reaction force measuring device,
A signal processing device that inputs a result of a cutting simulation output by the cutting simulation and detects the presence or absence of a processing abnormality in the cutting process;
A damage prevention system comprising :
The grindstone includes an abrasive layer chip for processing a workpiece, and a base metal for fixing the abrasive layer chip,
Abrasive grains having a grain size smaller than that of the abrasive grain layer chip or abrasive grains having a grain density larger than that of the abrasive grain layer chip are attached to the inside of the abrasive grain layer chip at the bottom surface of the base metal. Damage prevention system characterized by.
被加工物を加工する砥粒層チップと、前記砥粒層チップを固定する台金からなる砥石であって、
前記台金の底面で前記砥粒層チップの内側には、前記砥粒層チップより粒径が小さい砥粒、あるいは、前記砥粒層チップより砥粒密度が大きい砥粒が付されていることを特徴とする砥石。
A grindstone chip composed of an abrasive layer chip for processing a workpiece and a base metal for fixing the abrasive layer chip,
Abrasive grains having a grain size smaller than that of the abrasive grain layer chip or abrasive grains having a grain density larger than that of the abrasive grain layer chip are attached to the inside of the abrasive grain layer chip at the bottom surface of the base metal. A whetstone characterized by
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