JP6545555B2 - Device and method for estimating remaining life of drill - Google Patents

Device and method for estimating remaining life of drill Download PDF

Info

Publication number
JP6545555B2
JP6545555B2 JP2015145158A JP2015145158A JP6545555B2 JP 6545555 B2 JP6545555 B2 JP 6545555B2 JP 2015145158 A JP2015145158 A JP 2015145158A JP 2015145158 A JP2015145158 A JP 2015145158A JP 6545555 B2 JP6545555 B2 JP 6545555B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow rate
coolant
drill
holes
remaining life
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.)
Active
Application number
JP2015145158A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017024120A (en
Inventor
知治 安藤
知治 安藤
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
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 filed Critical Okuma Corp
Priority to JP2015145158A priority Critical patent/JP6545555B2/en
Publication of JP2017024120A publication Critical patent/JP2017024120A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6545555B2 publication Critical patent/JP6545555B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、主軸に装着したドリルを回転させながらワークの穴加工を行う工作機械において、穴加工中にドリルの余寿命を推定する装置及び方法に関するものである。   The present invention relates to an apparatus and method for estimating the remaining life of a drill while drilling in a machine tool that drills a workpiece while rotating a drill attached to a spindle.

ドリルを回転させてワークに穴を開ける加工において、ドリルの損傷はワークを希望通りの径や深さに加工できないといった加工不具合を生じさせる。加えて、ドリルの損傷によりワークが除去できない状況でも、送り軸は動作し続けてドリルとワークが衝突と同じ状況になり、工具やワークだけでなく機械が損傷を受けることになる。そこで、ドリル加工の状態を最も表していると考えられる主軸モータの負荷を工作機械のNC装置のモニタに表示し、オペレータが切削状態の良否を判断したり、機械が主軸モータの負荷を監視して送り軸を停止するなどといったことが一般的に行われている。
特許文献1では、ドリルによる穴加工時の主軸モータの負荷電流を測定して、ドリル一回転毎のピーク値とボトム値の変化量の分散を計算し、所定のしきい値を3回連続して超えたピークが出現したとき、直ちに加工を停止する技術が示されている。特許文献2では、加工中または加工直後におけるドリルの刃部の温度から、加工によるドリルの刃部の温度上昇量を算出し、寿命予測のための基準値を比較してドリルの余寿命を予測する技術が示されている。
In the process of rotating the drill and making a hole in the work, the damage to the drill causes a processing failure such that the work can not be processed to the desired diameter and depth. In addition, even in situations where the workpiece can not be removed due to drill damage, the feed axis will continue to operate and the drill and workpiece will be in the same situation as a collision, damaging not only the tool or workpiece but also the machine. Therefore, the load of the spindle motor considered to be most representative of the drilling condition is displayed on the monitor of the NC device of the machine tool, the operator judges the quality of the cutting condition, and the machine monitors the load of the spindle motor. It is common practice to stop the feed shaft.
In Patent Document 1, the load current of a spindle motor at the time of drilling by a drill is measured, the variance of the peak value and the bottom value change amount per one rotation of the drill is calculated, and a predetermined threshold value is made three times continuously. A technique is disclosed to stop the processing immediately when an exceeded peak appears. In patent document 2, the temperature rise amount of the drill blade part by processing is calculated from the temperature of the drill blade part during processing or immediately after processing, the reference value for life prediction is compared, and the remaining life of a drill is predicted. Techniques are shown.

特開2011−20221号公報JP, 2011-20221, A 特開平6−709号公報JP 6-709 A

特許文献1では、主軸モータの負荷電流の10kHz以上の高周波数成分を、高周波電流センサで測定して、最大値と最小値を正確に検出する必要がある。このような高周波な信号を測定するためには、高サンプリングが可能なセンサだけでなく、測定した大容量のデータ保存のためのメモリと高速な計算処理能力をもつCPUを必要とし、システム構築のためのコストがかかる。
特許文献2は、ドリル刃部の温度測定を加工前と加工後に行っており、この測定時間のため加工時間が長くなってしまう。また、ドリル加工では高圧スルークーラントを使用することも多く、クーラントが加工室内でミスト状に充満し、非接触の温度計測が行えないケースもでてくる。
In Patent Document 1, it is necessary to measure a high frequency component of 10 kHz or more of a load current of a spindle motor with a high frequency current sensor to accurately detect the maximum value and the minimum value. In order to measure such high-frequency signals, not only sensors capable of high sampling, but also a memory for storing a large amount of measured data and a CPU with high-speed computational processing power are required. It costs money.
In patent document 2, the temperature measurement of the drill blade part is performed before and after processing, and the processing time becomes long because of this measurement time. Further, in the drilling process, a high pressure through coolant is often used, and in some cases, the coolant is filled in the form of mist in the processing chamber, and a non-contact temperature measurement can not be performed.

そこで、本発明は、ドリル加工で一般的に用いられるスルークーラントの流量を用いて、低コスト且つ短時間でドリルの余寿命を推定する装置及び方法を提供することを目的としたものである。   Then, this invention aims at providing the apparatus and method of estimating the remaining life of a drill in low cost and a short time using the flow volume of through coolant generally used by drilling.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、スルークーラントを吐出しながらドリルによる複数の穴加工を行う工作機械において、前記穴加工中に前記ドリルの余寿命を推定する装置であって、
前記ドリルへの前記スルークーラントの流量を検出する流量検出手段と、
前記穴加工が同一のドリル及び加工条件か否かを判断する加工条件判断手段と、
前記加工条件判断手段により前記穴加工が同一のドリル及び加工条件と判断された際に、前記流量検出手段によって検出される前記スルークーラントの流量を加工穴ごとに記録する記憶手段と、
前記記憶手段に記録された前記加工穴ごとの前記スルークーラントの流量から、各前記加工穴における前記スルークーラントの流量の時間変化を表す近似式を用いて各前記加工穴の加工時間内における前記スルークーラントの流量の最小値をそれぞれ算出し、各前記最小値と穴数との関係を推定する流量推定手段と、
前記流量推定手段で推定した各前記最小値前記穴数との関係から、前記記憶手段に予め設定した前記スルークーラントの流量の下限値に対応する前記穴数の限界値を導き出し、前記限界値を寿命として以後に加工可能な前記穴数を余寿命として算出する余寿命算出手段と、を備えることを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項の構成において、前記寿命となる前記限界値と、前記余寿命となる前記穴数とを表示する表示手段を備えたことを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項の構成において、前記表示手段には、前記流量検出手段で検出した前記スルークーラントの流量と、前記流量推定手段で推定した前記流量と前記穴数との関係と、前記スルークーラントの流量の下限値とをさらに表示することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項に記載の発明は、スルークーラントを吐出しながらドリルによる複数の穴加工を行う工作機械において、前記穴加工中に前記ドリルの余寿命を推定する方法であって、
前記ドリルへの前記スルークーラントの流量を検出する流量検出ステップと、
前記穴加工が同一のドリル及び加工条件か否かを判断する加工条件判断ステップと、
前記穴加工が同一のドリル及び加工条件と判断された際に、検出された前記スルークーラントの流量を加工穴ごとに記憶手段に記録する記録ステップと、
前記記憶手段に記録された前記加工穴ごとの前記スルークーラントの流量から、各前記加工穴における前記スルークーラントの流量の時間変化を表す近似式を用いて各前記加工穴の加工時間内における前記スルークーラントの流量の最小値をそれぞれ算出し、各前記最小値と穴数との関係を推定する流量推定ステップと、
推定した各前記最小値と前記穴数との関係から、前記記憶手段に予め設定した前記スルークーラントの流量の下限値に対応する前記穴数の限界値を導き出し、前記限界値を寿命として以後に加工可能な穴数を余寿命として算出する余寿命算出ステップと、を実行することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is an apparatus for estimating the remaining life of the drill during the drilling, in a machine tool which performs a plurality of drillings by the drill while discharging the through coolant. There,
Flow rate detection means for detecting the flow rate of the through coolant to the drill;
A processing condition determination unit that determines whether the drilling is the same drill and processing conditions;
A storage unit that records the flow rate of the through coolant detected by the flow rate detection unit for each processing hole when the drilling condition is determined by the processing condition determination unit as the same drill and processing condition;
From the flow rate of the through coolant for each of the machined holes recorded in the storage means, using the approximate expression representing the time change of the flow rate of the through coolant in each of the machined holes, the through in the machining time of each machined hole Flow rate estimation means for respectively calculating the minimum value of the coolant flow rate and estimating the relationship between each of the minimum value and the number of holes;
Wherein the relationship of each of said minimum value estimated by the flow rate estimation means and said number of holes, deriving a limit value of the number of holes corresponding to the lower limit of the flow rate of said through coolant previously set in the storage means, the limit value And a remaining life calculating means for calculating the number of holes which can be processed later as the remaining life as the remaining life.
The invention according to claim 2 is characterized in that, in the configuration according to claim 1 , a display means for displaying the limit value for the life and the number of holes for the remaining life is provided.
The invention according to claim 3 is the configuration according to claim 2 , wherein the display means includes the flow rate of the through coolant detected by the flow rate detection means, the flow rate estimated by the flow rate estimation means, and the number of holes. And the lower limit value of the flow rate of the through coolant.
In order to achieve the above object, the invention according to claim 4 is a method for estimating the remaining life of the drill during the drilling, in a machine tool which performs a plurality of drillings by the drill while discharging the through coolant. There,
A flow rate detection step of detecting a flow rate of the through coolant to the drill;
A processing condition determination step of determining whether or not the drilling is the same drill and processing condition;
A recording step of recording the detected flow rate of the through coolant in the storage means for each drilled hole when it is determined that the drilling is the same drill and machining condition;
From the flow rate of the through coolant for each of the machined holes recorded in the storage means, using the approximate expression representing the time change of the flow rate of the through coolant in each of the machined holes, the through in the machining time of each machined hole A flow rate estimation step of calculating the minimum value of the coolant flow rate and estimating the relationship between each of the minimum value and the number of holes;
From the relationship between each estimated minimum value and the number of holes, the limit value of the number of holes corresponding to the lower limit value of the flow rate of the through coolant preset in the storage means is derived, and the limit value is taken as the life thereafter. And a remaining life calculating step of calculating the number of holes that can be machined as the remaining life.

本発明によれば、スルークーラントの流量から、ドリルの余寿命を推定することができる。スルークーラントの流量は比較的変化が速い現象ではないため、高速なサンプリングの必要が無く、低コストでドリルの余寿命推定が可能となる。また、スルークーラントの流量の計測は加工中に可能であり、余寿命推定は短時間で行える。さらに、工具の溶着が激しい難削材の穴加工では、穴数が増すごとにスルークーラントの吐出口にも凝着し流量が減少していく。この場合、スルークーラントが行き届かずに加工不具合が生じる前にドリルの余寿命を判断し工具交換することで、加工不具合を防ぐことが可能となる。   According to the present invention, the remaining life of the drill can be estimated from the flow rate of the through coolant. Since the flow rate of the through coolant is not a phenomenon that changes relatively rapidly, it is possible to estimate the remaining life of the drill at low cost without the need for high-speed sampling. In addition, the flow rate of through coolant can be measured during processing, and the remaining life can be estimated in a short time. Furthermore, in the case of drilling holes in difficult-to-cut materials where welding of tools is severe, the flow rate is reduced by adhering to the through coolant discharge port as the number of holes increases. In this case, it is possible to prevent the processing failure by judging the remaining life of the drill and replacing the tool before the processing failure occurs because the through coolant does not reach.

工作機械のブロック構成図である。It is a block block diagram of a machine tool. 実際の穴加工におけるスルークーラントの圧力・流量・主軸負荷の変化を示す説明図である(加工条件1)。It is an explanatory view showing change of pressure, flow volume, and spindle load of through coolant in actual hole processing (processing condition 1). 実際の穴加工におけるスルークーラントの圧力・流量・主軸負荷の変化を示す説明図である(加工条件2)。It is an explanatory view showing change of pressure, flow volume, and spindle load of through coolant in actual hole processing (processing condition 2). スルークーラントの流量を用いたドリル余寿命の推定方法の説明図である。It is explanatory drawing of the estimation method of the drill remaining life which used the flow volume of through coolant. 1つの穴加工におけるスルークーラント最小流量の算出方法の説明図である。It is explanatory drawing of the calculation method of the through coolant minimum flow rate in one hole process. ドリル余寿命の推定方法のフローチャートである。It is a flowchart of the estimation method of drill remaining life. ドリリングサイクルのプログラム例の説明図である。It is explanatory drawing of the example program of a drilling cycle. ドリルモニタ画面の説明図である。It is explanatory drawing of a drill monitor screen.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、工作機械の一例を示すブロック構成図である。工作機械の主軸ハウジング1には、主軸モータ2で回転可能な主軸6が備えられ、主軸6の先端にはドリル3が取り付けられる。テーブル5の上にはワーク4が固定され、テーブル5を移動させることでドリル3とワーク4とを相対的に移動させてワーク4の加工が行われる。
一般的なドリル加工では、ドリル3に開けられた穴からクーラントを吐出して、穴から切粉を強制的に排出することで加工不具合を防ぐスルークーラントが使用される。特に、被削材が難削材の場合は、切粉の噛みによる加工不具合を防ぐため、より確実に切粉を切断して穴から排出できる高圧タイプのスルークーラントユニットが使用される。ここでは高圧スルークーラントユニット7が設けられ、高圧スルークーラントユニット7は、途中に流量センサ8と回転継手とを介して主軸6と接続されている。主軸6及びドリル3には、スルークーラントが流れる穴が設けられ、ドリル3の先端の吐出口から高圧のクーラントが吐出される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a machine tool. The spindle housing 1 of the machine tool is provided with a spindle 6 rotatable by the spindle motor 2, and a drill 3 is attached to the tip of the spindle 6. The work 4 is fixed on the table 5, and by moving the table 5, the drill 3 and the work 4 are relatively moved to process the work 4.
In general drilling, a coolant is discharged from a hole drilled in the drill 3 and a through coolant is used to prevent machining defects by forcibly discharging chips from the hole. In particular, in the case where the material to be cut is a hard-to-cut material, a high pressure type through coolant unit capable of more reliably cutting the chips and discharging them from the holes is used in order to prevent processing problems due to biting of the chips. Here, a high pressure through coolant unit 7 is provided, and the high pressure through coolant unit 7 is connected to the main shaft 6 halfway through a flow rate sensor 8 and a rotary joint. The main shaft 6 and the drill 3 are provided with holes through which the through coolant flows, and high-pressure coolant is discharged from the discharge port at the tip of the drill 3.

11は、工作機械を制御するNC装置で、NC装置11は、記憶されているNCプログラム12で機械を動作させてワーク4の加工を行うと共に、本発明のドリルの余寿命推定装置としての機能も備える。
NC装置11において、NCプログラム12は、プログラム解釈部13で実行処理が行われて機械制御命令が解釈され、主軸6やテーブル5の送り軸を制御する送り軸制御部15に対する目標位置指令および送り速度指令を関数発生部14に受け渡すとともに、主軸6を制御する主軸制御部16に対して回転速度の指令を出力する。
17は、流量検出手段としての流量検出部で、この流量検出部17には、流量センサ8からの検出信号が入力されて瞬時流量に変換される。
18は、加工条件判断手段としての加工条件判断部で、この加工条件判断部18は、関数発生部14から得られるNCプログラム12に複数穴のドリリングサイクルの指令が記述されているか否かの判断を行い、複数穴のドリリングサイクルの指令がある場合、穴加工時に流量検出部17からの流量とドリリングサイクルにおける各加工穴ごとに記録するよう記憶手段としての記憶部19へ指令が出される。
An NC apparatus 11 controls the machine tool. The NC apparatus 11 operates the machine with the stored NC program 12 to process the work 4 and functions as a remaining life estimation apparatus of the drill of the present invention. Also have.
In the NC apparatus 11, the NC program 12 is subjected to execution processing by the program interpretation unit 13 to interpret a machine control command, and target position command and feed to the feed axis control unit 15 controlling the feed axis of the spindle 6 and the table 5. While passing the speed command to the function generating unit 14, it outputs a rotation speed command to the spindle control unit 16 that controls the spindle 6.
Reference numeral 17 denotes a flow rate detection unit as a flow rate detection unit, and a detection signal from the flow rate sensor 8 is input to the flow rate detection unit 17 and converted into an instantaneous flow rate.
Reference numeral 18 denotes a processing condition determination unit as processing condition determination means. This processing condition determination unit 18 determines whether or not a drill cycle instruction for a plurality of holes is described in the NC program 12 obtained from the function generation unit 14 When there is a drill cycle command for a plurality of holes, a command is issued to the storage unit 19 as storage means to record the flow rate from the flow rate detection unit 17 and each machined hole in the drill cycle at the time of drilling.

20は、流量推定手段としての流量推定部で、この流量推定部20では、記録したドリリングサイクルの各加工穴ごとの流量を用いて、スルークーラントの流量とドリリングサイクルにおける穴数との関係を推測する。
21は、余寿命算出手段としての余寿命算出部で、この余寿命算出部21では、予め設定しておいた加工不具合が発生するクーラント流量の下限値と、流量推定部20で推測した流量と穴数との関係から不具合が生じる穴数の限界値(ドリル3の寿命)を推定し、使用したドリル3が以後穿孔可能な穴数(ドリル3の余寿命)を算出する。また、余寿命算出部21は、クーラント流量、推測した穴数と流量との関係、加工不具合が発生するクーラント流量の下限値、ドリル余寿命などを表示するドリルモニタ画面を作成して、NCプログラム12等を表示するための表示画面22に表示する。
Reference numeral 20 denotes a flow rate estimating unit as a flow rate estimating unit, and the flow rate estimating unit 20 estimates the relationship between the flow rate of the through coolant and the number of holes in the drilling cycle using the recorded flow rate of each drilling hole in the drilling cycle Do.
Reference numeral 21 denotes a remaining life calculating unit as a remaining life calculating unit. In the remaining life calculating unit 21, a lower limit value of a coolant flow rate at which a processing defect set in advance occurs and a flow rate estimated by the flow rate estimating unit 20 From the relationship with the number of holes, the limit value of the number of holes causing a defect (the life of the drill 3) is estimated, and the number of holes that the drill 3 can drill thereafter (remaining life of the drill 3) is calculated. Furthermore, the remaining life calculation unit 21 creates a drill monitor screen that displays the coolant flow rate, the relationship between the estimated number of holes and the flow rate, the lower limit value of the coolant flow rate at which processing problems occur, the drill remaining life, etc. It displays on the display screen 22 for displaying 12 grade | etc.,.

ここで、実際のドリル加工で生じるスルークーラントの圧力と流量及び主軸負荷を、図2、図3を用いて説明する。図2はハイス製ドリル(加工条件1)、図3は超硬製ドリル(加工条件2)で、それぞれ3穴のドリル加工を行った際の波形である。図2,3は、1回転あたりの送り量は同じで、超硬製ドリルの主軸回転速度はハイス製のそれの3倍で設定したため、加工時間は1/3となっている。
ドリルの寿命は開けた穴数と相関があると考えられ、寿命を推測するためには、穴数と相関のある情報が必要となる。スルークーラントの圧力は、穴数が増しても変化はないが、主軸負荷は、超硬製ドリルの場合、回転速度が高いこともあって穴数が増すにつれ主軸負荷が増加する。一方、ハイス製ドリルの場合、主軸負荷に変化は見られない。
スルークーラントの流量は、加工条件によらず穴数が増すに従って流量が減少していく。この理由は、ドリルのクーラント吐出穴に被削材が溶着し、吐出が妨げられるためと考えられる。スルークーラントの流量が十分でなければ、たとえ切れ刃の損傷がなくても、加工不具合を生じる可能性が高まるため、実質的なドリルの寿命とみなすことができる。
Here, the pressure and flow rate of the through coolant and spindle load generated in actual drilling will be described using FIGS. 2 and 3. FIG. 2 shows a waveform when drills of 3 holes are performed with a high-speed drill (processing condition 1) and FIG. 3 with a cemented carbide drill (processing condition 2). In FIGS. 2 and 3, since the feed amount per one rotation is the same and the spindle rotational speed of the cemented carbide drill is set to three times that of high-speed drill, the machining time is 1/3.
The life of the drill is considered to be correlated with the number of holes opened, and in order to estimate the life, information correlated with the number of holes is required. The pressure of the through coolant does not change even if the number of holes increases, but the spindle load, in the case of a carbide drill, may have a high rotational speed, and as the number of holes increases, the spindle load increases. On the other hand, in the case of a high-speed drill, no change in spindle load is observed.
The flow rate of the through coolant decreases as the number of holes increases regardless of the processing conditions. The reason is considered to be that the work material is welded to the coolant discharge hole of the drill and the discharge is hindered. If the flow rate of the through coolant is not sufficient, even if there is no damage to the cutting edge, the possibility of processing failure is increased, so it can be regarded as a substantial drill life.

図4のグラフは、縦軸がスルークーラントの流量で、横軸がドリリングサイクルにおける穴数を示したものである。図4を用いて、図1の余寿命算出部21のドリル余寿命の求め方を説明する。初めに、スルークーラントの流量と穴数との関係(図4のC)の求め方を説明する。スルークーラントの流量(図4のA)は穴が深くなるほど減少するが、1つの穴加工で流量の最も小さくなる値(図4のB)を採用する。そして図中のBから、例えば最小二乗法等を利用して流量と穴数との関係(図4のC)を算出する。求めたスルークーラントの流量と穴数との関係を示す直線と、加工不具合を生じる流量下限(図4のD)とが交わる穴数(限界値)を求め、この限界値をドリルの寿命とする。図4ではドリル寿命は7穴であり、すでに3穴開けている場合の余寿命は4穴となる。   In the graph of FIG. 4, the vertical axis represents the flow rate of the through coolant, and the horizontal axis represents the number of holes in the drilling cycle. The method of determining the remaining drill life of the remaining life calculation unit 21 of FIG. 1 will be described using FIG. 4. First, how to obtain the relationship between the flow rate of through coolant and the number of holes (C in FIG. 4) will be described. Although the through coolant flow rate (A in FIG. 4) decreases as the hole becomes deeper, the value (B in FIG. 4) at which the flow rate is the smallest in one hole machining is adopted. Then, from B in the figure, the relationship between the flow rate and the number of holes (C in FIG. 4) is calculated using, for example, the least squares method. Determine the number of holes (limit value) at which the straight line indicating the relationship between the flow rate of through coolant and the number of holes found and the flow rate lower limit (D in FIG. 4) causing machining defects intersect, and set this limit value as the drill life . In FIG. 4, the drill life is 7 holes, and the remaining life in the case where 3 holes are already drilled is 4 holes.

ここで、図5は、1つの穴加工の流量を表したグラフである。図5中のEのように切粉噛みこみにより瞬間的に流量が減少した場合や、図5中のFのようにドリリングサイクルのステップ送りによる流量の変動などがあり、流量が最も小さくなる値(図4のB)の選定を、単純に1つの穴加工における最小値とすることは難しい。そこで、1つの穴加工時の流量を近似式(ここでは近似曲線、図5のG)で表し、この近似式の最小値(図5のB)を最小値として採用する。   Here, FIG. 5 is a graph showing the flow rate of one hole processing. When the flow rate instantaneously decreases due to chipping as shown by E in FIG. 5 or fluctuation of the flow rate by step feeding of the drilling cycle as shown by F in FIG. It is difficult to simply select the selection of (B in FIG. 4) as the minimum value in one hole machining. Therefore, the flow rate at the time of one hole machining is represented by an approximation formula (here, an approximation curve, G in FIG. 5), and the minimum value (B in FIG. 5) of this approximation formula is adopted as the minimum value.

次に、ここまで説明したドリル余寿命推定方法をフローチャートにまとめたものが図6である。
まず、S11では、ドリリングサイクルかどうかを判断する(加工条件判断ステップ)。ここで、ドリリングサイクルのプログラム例を図7に示す。プログラムは、G81などのドリリングサイクルであることを示すコードで始まり送り速度と穴深さとが記述してある行と、次行の規則的な穴位置を示すBHCなどで始まる2行とから成る。本プログラム例は、円上に同じ加工条件で8点穴を開けるプログラムとなっている。NC装置11は、ドリリングサイクルを示すコードからドリル加工を実行しているかどうかを認知することができる。また、ドリリングサイクル中は同一の加工条件とみなすことができる。
S11の判別でドリリングサイクルであると判断されれば、次のS12では、ドリリングサイクル中の1つの穴加工中の流量を計測する(流量検出ステップ)。これにより、同じ条件のドリル加工の流量を計測することになる。
Next, FIG. 6 is a flowchart summarizing the drill residual life estimation method described so far.
First, in S11, it is determined whether it is a drilling cycle (processing condition determination step). Here, a program example of the drilling cycle is shown in FIG. The program is composed of a line beginning with a code indicating drilling cycle such as G81, in which a feed rate and a hole depth are described, and two lines beginning with BHC etc., which indicate a regular hole position in the next line. In this program example, an 8-point hole is drilled on a circle under the same processing conditions. The NC device 11 can recognize from the code indicating the drilling cycle whether drilling is being performed. Moreover, it can be regarded as the same processing conditions during the drilling cycle.
If it is determined in step S11 that the drilling cycle is performed, in the next step S12, the flow rate during drilling of one hole in the drilling cycle is measured (flow rate detection step). This will measure the flow rate of drilling under the same conditions.

そして、S13では、計測結果を記録して図5のGのように1つの穴加工中における流量変化の近似曲線を求め、その最小値を記憶部19に記録する(記録ステップ)。
次に、S14では、S13で記録した結果が2点以上の場合、流量と穴数とのデータから最小二乗法などの手法を用いて、図4のCのように流量と穴数との関係を示す近似直線を算出する(流量推定ステップ)。
次に、S15では、S14で求めた近似直線と、予め設定した流量の下限値との交点から、ドリルの寿命を算出し、算出された寿命に対して以後加工可能な穴数を残りの寿命として算出する(余寿命算出ステップ)。
そして、S16では、ドリル余寿命を表示画面22に表示する。ここまでのS11〜S16は、S17でドリリングサイクルが終了と判別されるまで繰り返し行われる。
Then, in S13, the measurement result is recorded to obtain an approximate curve of the flow rate change during one hole processing as shown in G of FIG. 5, and the minimum value is recorded in the storage unit 19 (recording step).
Next, in S14, when the result recorded in S13 is 2 points or more, the relationship between the flow rate and the number of holes as shown in C of FIG. 4 using the method of the least squares method from the data of the flow rate and the number of holes. Calculate an approximate straight line indicating the (flow rate estimation step).
Next, in S15, the life of the drill is calculated from the point of intersection of the approximate straight line obtained in S14 and the lower limit value of the flow rate set in advance, and the number of holes that can be machined thereafter is the remaining life for the calculated life. Calculated as (remaining life calculation step).
Then, at S16, the drill remaining life is displayed on the display screen 22. The above-described S11 to S16 are repeated until it is determined in S17 that the drilling cycle is completed.

図8に、表示画面22に表示されるドリルモニタ画面の一例を示す。ここではドリル寿命「7穴」と残り(余寿命)「4穴」とに加え、ドリリングサイクルの加工穴ごとの流量と、流量と穴数との関係の近似直線と、流量下限とがグラフ表示されている。   An example of the drill monitor screen displayed on the display screen 22 is shown in FIG. Here, in addition to the drill life "7 holes" and the remaining (remaining life) "4 holes", the flow rate for each drilled hole in the drilling cycle, the approximate straight line of the relationship between the flow rate and the number of holes, and the flow rate lower limit are displayed graphically It is done.

このように、上記形態のドリル余寿命推定装置及び方法によれば、スルークーラントの流量から、ドリル3の余寿命を推定することができる。スルークーラントの流量は比較的変化が速い現象ではないため、高速なサンプリングの必要が無く、低コストでドリル3の余寿命の推定が可能となる。また、スルークーラントの流量の計測は加工中に可能であり、余寿命推定は短時間で行える。さらに、工具の溶着が激しい難削材の穴加工では、穴数が増すごとにスルークーラントの吐出口にも凝着し流量が減少していく。この場合、スルークーラントが行き届かずに加工不具合が生じる前にドリル3の余寿命を判断し工具交換することで、加工不具合を防ぐことが可能となる。   As described above, according to the apparatus and method for estimating remaining drill life of the above embodiment, it is possible to estimate the remaining life of the drill 3 from the flow rate of the through coolant. Since the flow rate of the through coolant is not a phenomenon that changes relatively rapidly, it is possible to estimate the remaining life of the drill 3 at low cost without the need for high-speed sampling. In addition, the flow rate of through coolant can be measured during processing, and the remaining life can be estimated in a short time. Furthermore, in the case of drilling holes in difficult-to-cut materials where welding of tools is severe, the flow rate is reduced by adhering to the through coolant discharge port as the number of holes increases. In this case, it is possible to prevent the processing failure by judging the remaining life of the drill 3 and replacing the tool before the processing failure occurs because the through coolant does not reach.

なお、本発明に係るドリル余寿命推定装置及び方法は、上記実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。例えば、同一のドリルによる同じ加工条件かどうかを工具番号とドリリングサイクルで判断するのではなく、オペレータが同じ加工状況であると判断して図8の画面の「測定」ボタンを押下したタイミングでスルークーラント流量を記録して余寿命を表示するようにしてもよい。
また、ドリルの余寿命を予測するためのスルークーラント流量と穴数との関係は直線ではなく、曲線で近似してもよい。さらに、図8で示したドリルモニタ画面に、スルークーラントの流量だけでなく、スルークーラントの圧力や主軸負荷を併せて表示してもよい。
In addition, the drill remaining life estimation apparatus and method which concern on this invention are not limited at all to the aspect of the said embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably as needed. For example, instead of judging whether it is the same machining condition by the same drill or not with the tool number and the drilling cycle, the operator judges that the machining condition is the same and passes through at the timing when the “measurement” button on the screen of FIG. The coolant flow rate may be recorded to indicate the remaining life.
Further, the relationship between the through coolant flow rate and the number of holes for predicting the remaining life of the drill may be approximated not by a straight line but by a curve. Furthermore, not only the flow rate of the through coolant but also the pressure and the spindle load of the through coolant may be displayed together on the drill monitor screen shown in FIG. 8.

1・・主軸ハウジング、2・・主軸モータ、3・・ドリル、4・・ワーク、5・・テーブル、6・・主軸、7・・高圧スルークーラントユニット、8・・流量センサ、11・・NC装置、12・・NCプログラム、13・・プログラム解釈部、14・・関数発生部、15・・送り軸制御部、16・・主軸制御部、17・・流量検出部、18・・加工条件判断部、19・・記憶部、20・・流量推定部、21・・余寿命算出部、22・・表示画面。   1 · · Spindle housing · 2 · · Spindle motor · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · high pressure through coolant unit, 8 · · · Flow sensor, 11 · · NC Device 12, NC program 13, Program interpretation unit 14, Function generation unit 15, Feed axis control unit 16, Spindle control unit 17, Flow rate detection unit 18, Determination of processing conditions The unit 19 storage unit 20 flow rate estimation unit 21 remaining life calculation unit 22 display screen.

Claims (4)

スルークーラントを吐出しながらドリルによる複数の穴加工を行う工作機械において、前記穴加工中に前記ドリルの余寿命を推定する装置であって、
前記ドリルへの前記スルークーラントの流量を検出する流量検出手段と、
前記穴加工が同一のドリル及び加工条件か否かを判断する加工条件判断手段と、
前記加工条件判断手段により前記穴加工が同一のドリル及び加工条件と判断された際に、前記流量検出手段によって検出される前記スルークーラントの流量を加工穴ごとに記録する記憶手段と、
前記記憶手段に記録された前記加工穴ごとの前記スルークーラントの流量から、各前記加工穴における前記スルークーラントの流量の時間変化を表す近似式を用いて各前記加工穴の加工時間内における前記スルークーラントの流量の最小値をそれぞれ算出し、各前記最小値と穴数との関係を推定する流量推定手段と、
前記流量推定手段で推定した各前記最小値前記穴数との関係から、前記記憶手段に予め設定した前記スルークーラントの流量の下限値に対応する前記穴数の限界値を導き出し、前記限界値を寿命として以後に加工可能な前記穴数を余寿命として算出する余寿命算出手段と、
を備えることを特徴とするドリルの余寿命推定装置。
A machine tool for performing a plurality of drillings by a drill while discharging a through coolant, wherein the remaining life of the drilling is estimated during the drilling,
Flow rate detection means for detecting the flow rate of the through coolant to the drill;
A processing condition determination unit that determines whether the drilling is the same drill and processing conditions;
A storage unit that records the flow rate of the through coolant detected by the flow rate detection unit for each processing hole when the drilling condition is determined by the processing condition determination unit as the same drill and processing condition;
From the flow rate of the through coolant for each of the machined holes recorded in the storage means, using the approximate expression representing the time change of the flow rate of the through coolant in each of the machined holes, the through in the machining time of each machined hole Flow rate estimation means for respectively calculating the minimum value of the coolant flow rate and estimating the relationship between each of the minimum value and the number of holes;
Wherein the relationship of each of said minimum value estimated by the flow rate estimation means and said number of holes, deriving a limit value of the number of holes corresponding to the lower limit of the flow rate of said through coolant previously set in the storage means, the limit value Residual life calculating means for calculating the number of holes which can be processed later as the residual life,
An apparatus for estimating the remaining life of a drill comprising:
前記寿命となる前記限界値と、前記余寿命となる前記穴数とを表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項に記載のドリルの余寿命推定装置。 The apparatus for estimating the remaining life of a drill according to claim 1 , further comprising display means for displaying the limit value for the life and the number of holes for the remaining life. 前記表示手段には、前記流量検出手段で検出した前記スルークーラントの流量と、前記流量推定手段で推定した前記流量と前記穴数との関係と、前記スルークーラントの流量の下限値とをさらに表示することを特徴とする請求項に記載のドリルの余寿命推定装置。 The display means further displays the flow rate of the through coolant detected by the flow rate detecting means, the relationship between the flow rate and the number of holes estimated by the flow rate estimating means, and the lower limit value of the flow rate of the through coolant The remaining life estimating device of the drill according to claim 2 characterized by doing. スルークーラントを吐出しながらドリルによる複数の穴加工を行う工作機械において、前記穴加工中に前記ドリルの余寿命を推定する方法であって、
前記ドリルへの前記スルークーラントの流量を検出する流量検出ステップと、
前記穴加工が同一のドリル及び加工条件か否かを判断する加工条件判断ステップと、
前記穴加工が同一のドリル及び加工条件と判断された際に、検出された前記スルークーラントの流量を加工穴ごとに記憶手段に記録する記録ステップと、
前記記憶手段に記録された前記加工穴ごとの前記スルークーラントの流量から、各前記加工穴における前記スルークーラントの流量の時間変化を表す近似式を用いて各前記加工穴の加工時間内における前記スルークーラントの流量の最小値をそれぞれ算出し、各前記最小値と穴数との関係を推定する流量推定ステップと、
推定した各前記最小値と前記穴数との関係から、前記記憶手段に予め設定した前記スルークーラントの流量の下限値に対応する前記穴数の限界値を導き出し、前記限界値を寿命として以後に加工可能な穴数を余寿命として算出する余寿命算出ステップと、
を実行することを特徴とするドリルの余寿命推定方法。
A method for estimating the remaining life of the drill during the drilling, in a machine tool that performs a plurality of drillings with a drill while discharging the through coolant,
A flow rate detection step of detecting a flow rate of the through coolant to the drill;
A processing condition determination step of determining whether or not the drilling is the same drill and processing condition;
A recording step of recording the detected flow rate of the through coolant in the storage means for each drilled hole when it is determined that the drilling is the same drill and machining condition;
From the flow rate of the through coolant for each of the machined holes recorded in the storage means, using the approximate expression representing the time change of the flow rate of the through coolant in each of the machined holes, the through in the machining time of each machined hole A flow rate estimation step of calculating the minimum value of the coolant flow rate and estimating the relationship between each of the minimum value and the number of holes;
From the relationship between each estimated minimum value and the number of holes, the limit value of the number of holes corresponding to the lower limit value of the flow rate of the through coolant preset in the storage means is derived, and the limit value is taken as the life thereafter. Remaining life calculation step of calculating the number of holes that can be machined as the remaining life;
A method for estimating the remaining life of a drill characterized by performing.
JP2015145158A 2015-07-22 2015-07-22 Device and method for estimating remaining life of drill Active JP6545555B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015145158A JP6545555B2 (en) 2015-07-22 2015-07-22 Device and method for estimating remaining life of drill

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015145158A JP6545555B2 (en) 2015-07-22 2015-07-22 Device and method for estimating remaining life of drill

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017024120A JP2017024120A (en) 2017-02-02
JP6545555B2 true JP6545555B2 (en) 2019-07-17

Family

ID=57945305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015145158A Active JP6545555B2 (en) 2015-07-22 2015-07-22 Device and method for estimating remaining life of drill

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6545555B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107598675B (en) * 2017-06-21 2019-10-01 沈阳航空航天大学 A kind of drilling parameter optimization method based on hard alloy cutter tipping failure prediction
JP6546240B2 (en) * 2017-10-11 2019-07-17 ファナック株式会社 Bearing life prediction device
JP7067518B2 (en) * 2019-03-28 2022-05-16 ブラザー工業株式会社 Numerical control device and control method
CN117647392B (en) * 2024-01-30 2024-04-09 成都三一能源环保技术有限公司 Downhole drilling instrument scrapping monitoring and early warning system based on data analysis

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3095881B2 (en) * 1992-05-27 2000-10-10 オークマ株式会社 Tool life prediction device
JPH06198547A (en) * 1993-01-07 1994-07-19 Kubota Corp Fracture predicting method for rotary cutting tool
JPH1158113A (en) * 1997-08-15 1999-03-02 Yamazaki Mazak Corp Tool wear monitoring device
JP3883485B2 (en) * 2002-10-08 2007-02-21 ファナック株式会社 Tool breakage or prediction detection device
JP4517587B2 (en) * 2003-05-14 2010-08-04 ダイキン工業株式会社 Coolant pump device
JP2012106292A (en) * 2010-11-15 2012-06-07 Toyota Motor Corp Apparatus and method for feeding coolant

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017024120A (en) 2017-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2821870B1 (en) Setting method of revolutions per minute on real time of rotating cutting tool, and control device
JP6545555B2 (en) Device and method for estimating remaining life of drill
JP5536611B2 (en) Method and apparatus for monitoring machine tool, machine tool
US9760083B2 (en) Apparatus and method for detecting damage to tool in machine
US20140123740A1 (en) Working Abnormality Detecting Device and Working Abnormality Detecting Method for Machine Tool
JP5411055B2 (en) Tool life detection method and tool life detection device
JP5507409B2 (en) Method and apparatus for monitoring machine tool, machine tool
JP4919999B2 (en) Tool life detection method and tool life detection device
JP6722052B2 (en) Multi-blade tool abnormality detection method
JP2011020221A (en) Method for predicting life of rotary blade device
JP5089618B2 (en) Tool life detection method and tool life detection device
JP3446518B2 (en) Rotary tool abnormality detection method and device
JP3566014B2 (en) Processing equipment
JP2008087092A (en) Abnormality detecting device for tool
KR100548874B1 (en) Numerical control unit having function for detecting the nicked edge of tool
JP6466804B2 (en) Machine tool abnormality detection device and machine abnormality detection method
JP2010069540A (en) Abnormality detection device for drilling, machine tool equipped with the abnormality detection device, abnormality detection method
JP6808038B2 (en) Tool life detection device and tool life detection method
TW202019614A (en) Cutting tool service life estimation apparatus and method
JPH06170697A (en) Method and device for supervising overload of drill
JP6314885B2 (en) Damage prevention system, grinding wheel
JP2017030066A (en) Abnormality detection method of cutting tool and cutting processing device
JP2009502528A (en) Method and apparatus for measuring the shape of a chamfered cutting blade
JP2000158295A (en) Chip clogging detector for cutting tool for machine tool
JP2020151817A (en) Diagnostic device, diagnostic system, and diagnostic program

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180131

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20190214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20190219

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190419

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190528

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190619

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6545555

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150