JP7046059B2 - 切れ刃の撓みの推定 - Google Patents
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Description
δ=kδε
比例定数kδは、工具バー110に力を印加することによって、および、結果として生じる撓みδを歪みゲージ130からの信号と比較することによって決定され得る。比例定数kδは、たとえば、切削工具100がターニングマシン200に装着された後に決定され得る。その理由は、定数kδが、どのように切削工具100が特定のターニングマシン200に装着されているかということに依存し得るからである。
Axref=g sin(φref-φ0)
Ayref=g cos(φref-φ0)
として表現され得、ここで、φ0は、切削工具100の中のチップ140の装着角度である。換言すれば、φ0は、加速度計x軸142と工具x軸144との間の角度である。これらの定義によって、工具軸線111は、マシン軸線と一致し、一方、半径方向146は、ここで、マイナスのx方向になっている。使用するときには、インサート121は、水平方向に関して方向φradに向いている。フラットベッド旋盤などのようなターニングマシンにおいて、φrad=0を有することが望ましいことが多いが、一方、他のターニングマシンでは、φrad=240度(または、4p/3ラジアン)を有することが望ましい可能性もある。
方法400は、軸線111に関して新しい回転配向に切削工具100を配置することによって継続することが可能である。これは、ターニングマシン200を提供するステップ410に対応している。
Arad=-Axcosφ0+Aysinφ0
Atan=-Axsinφ0-Aycosφ0
ここで、Axは、チップ140のx軸に沿った加速度であり(方向142に対応している)、Ayは、チップ140のy軸に沿った加速度である(方向141に対応している)。装着角度φ0が、キャリブレーション手順において決定されているので、式
が、切削工具100の回転配向φradを見出すために使用され得る。半径方向の切れ刃121の撓みは、対応する加速度Arad、および、その方向に測定された歪みに基づいて推定され得る。同様に、接線方向の切削ヘッド121の撓みは、対応する加速度Atan、および、その方向に測定された歪みに基づいて推定され得る。
Claims (13)
- ターニングにおいて使用するための切削工具(100)であって、前記切削工具は、
工具バー(110)と、
切削ヘッド(120)と、
歪みゲージ(131、133)と、
加速度計(140)と
を含み、
前記切削ヘッドは、前記工具バーに位置付けされており、切れ刃(121)を有しており、前記歪みゲージは、前記工具バーにおける歪みを測定するように配置されており、前記加速度計は、前記工具バーまたは前記切削ヘッドにおける加速度を測定するように配置されており、前記加速度計は、前記歪みゲージよりも前記切れ刃の近くに配置されており、
前記工具バーは、前記工具バーに沿った特定の場所(114)において、より低い値とより高い値との間で移行する剛性を有しており、前記歪みゲージ(131、133)から前記切れ刃への距離(D3)が、前記歪みゲージから前記特定の場所への距離(D4)よりも大きくなっている、切削工具(100)。 - 前記工具バーの軸線方向に沿った前記工具バーの特定の部分(112、113)は、最大の歪みを受けやすく、前記歪みゲージは、前記特定の部分に配置されている、請求項1に記載の切削工具。
- 前記切削工具は、ターニングマシン(200)に前記切削工具を装着するためのマシンインターフェース(150)及び第2の歪みゲージ(130)をさらに含み、前記第2の歪みゲージ(130)から前記切れ刃への距離(D1)が、前記第2の歪みゲージから前記マシンインターフェースへの距離(D2)よりも大きくなっている、請求項1または2に記載の切削工具。
- 前記切削工具は、ターニングマシン(200)に前記切削工具を装着するためのマシンインターフェース(150)を含み、前記加速度計から前記マシンインターフェースへの距離(D5)が、前記加速度計から前記切れ刃への距離(D6)よりも大きくなっている、請求項1から3のいずれか一項に記載の切削工具。
- 前記加速度計から前記マシンインターフェースへの前記距離は、前記加速度計から前記切れ刃への前記距離の少なくとも4倍の長さになっており、前記第2の歪みゲージ(130)から前記切れ刃への距離(D1)は、前記第2の歪みゲージから前記マシンインターフェースへの距離(D2)の少なくとも4倍の大きさになっている、請求項3を引用する請求項4に記載の切削工具。
- 前記歪みゲージは、ワークピースに対する半径方向の前記工具バーの曲げを示す歪みを測定するように適合されており、または、前記ワークピースに対する接線方向の前記工具バーの曲げを示す歪みを測定するように適合されている、請求項1から5のいずれか一項に記載の切削工具。
- 前記切削工具は、
それぞれの方向の前記工具バーの曲げを示す、前記工具バーにおける歪みを測定するように配置されている歪みゲージ(130、132)と、
それぞれの方向(141、142)の前記工具バーまたは前記切削ヘッドにおける加速度を測定するように配置されている加速度計(140)であって、前記加速度計は、前記歪みゲージよりも前記切れ刃の近くに配置されている、加速度計(140)と
を含む、請求項1から6のいずれか一項に記載の切削工具。 - 請求項1から7のいずれか一項に記載の切削工具を含むターニングマシン(200)。
- 前記歪みゲージおよび前記加速度計からの出力に基づいて、前記切れ刃の変位を推定するように構成されている処理セクション(210)を含む、請求項8に記載のターニングマシン。
- 切削ヘッド(120)の切れ刃(121)の変位を推定するための方法(400)であって、前記方法は、
切削工具(100)を含むターニングマシン(200)を提供すること(410)であって、前記切削工具は、工具バー(110)および前記切削ヘッド(120)を含み、前記切削ヘッドは、前記工具バーに位置付けされている、前記ターニングマシン(200)を提供すること(410)と、
ターニングの間に、前記工具バーにおける歪みを測定すること(420)と、
ターニングの間に、前記工具バーまたは前記切削ヘッドにおける加速度を測定すること(430)と、
測定された前記歪みおよび測定された前記加速度に基づいて、前記切れ刃の変位を推定すること(440)と
を含み、
前記変位を推定することは、
測定された前記歪みに基づいて、第1の周波数範囲における前記切れ刃の変位を推定することであって、前記第1の周波数範囲は、静的な変位、および、第1の周波数(f1)までの周波数を有する振動を含む、前記切れ刃の変位を推定することと、
測定された前記加速度に基づいて、第2の周波数範囲における前記切れ刃の変位を推定することであって、前記第2の周波数範囲は、前記第1の周波数と少なくとも同程度の高さの第2の周波数(f2)を上回る周波数を有する振動を含む、前記切れ刃の変位を推定することと
を含む、方法。 - 前記切れ刃から前記歪みが測定される位置への距離(D1)は、前記切れ刃から前記加速度が測定される位置への距離(D6)よりも長くなっている、請求項10に記載の方法。
- 前記変位を推定することは、
測定された前記歪みおよび測定された前記加速度に基づいて、第3の周波数範囲における変位を推定することであって、前記第3の周波数範囲は、前記第1の周波数と前記第2の周波数との間の周波数を有する振動を含む、前記第3の周波数範囲における変位を推定すること
を含む、請求項10に記載の方法。 - 前記方法は、
ターニングの前に前記切削工具における加速度を測定することと、
ターニングの前に測定された前記加速度に基づいて、前記切削工具の回転角度を推定することと
をさらに含み、
少なくとも1つの加速度計(140)は、ターニングの前およびターニングの間の両方における加速度を測定するために用いられる、請求項10から12のいずれか一項に記載の方法。
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