JPH04315555A

JPH04315555A - 寿命グラフによる工具寿命管理方法

Info

Publication number: JPH04315555A
Application number: JP8237291A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Terajima; 寺嶋　厚
Original assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Current assignee: Hitachi Seiki Co Ltd
Priority date: 1991-04-15
Filing date: 1991-04-15
Publication date: 1992-11-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特にＣＲＴ装置等の
グラフィック表示機能を具備した制御装置において、切
削負荷状態の推移を表示した寿命グラフを用いて工具の
寿命を管理する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械の安全並びに効率的な運転を行
うために切削加工中の異常を検出して早期に警告するこ
とが行われ、その方法として主軸モータの切削負荷値を
検出し監視する方法がある。例えば、主軸や送り軸の駆
動モータから切削中の切削負荷値として電流値を検出し
て切削異常を検出する場合、一度、教示切削を行い、そ
の時の高周波ノイズ成分を除いた切削負荷検出データか
ら、（ａ）切削負荷検出データの最大値を基準値として
設定する、あるいは（ｂ）切削負荷検出データの連続Ｎ
回平均値を算出し、その平均値のうちの最大値を基準値
として求め、この基準値を基にした制限設定値と実切削
データを比較して切削異常の監視を行っていた。また、
工具摩耗は、工具の摩耗が切削負荷の直流成分上昇と負
荷変動の上昇として検出される。そのため、（ｃ）検出
データをフィルタリングした直流成分の変化を比較して
検出する、あるいは（ｄ）検出データを比較し、比較条
件に時間要素を入れて直流成分の上昇を検出する等の方
法で検出処理が行われている。更に、切削中の工具摩耗
や折損等の異常を検出する手段として、（１）　主軸モ
ータや送り軸モータの駆動時の電力を検出する、（２）
　固体材料の塑性変形や破壊にて発生するＡＥ信号を検
出する、（３）　トルクセンサーによるトルクを検出す
る等がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来は切削
時に検出した切削負荷値を単に表示することは行われて
いた。しかし、切削負荷値の単なる表示や、基準値との
比較では工具の使用を開始してからの工具の切削負荷状
態の推移や、使用工具の寿命時間上の現在の位置がわか
らないという問題があった。また、切削負荷値の表示に
基づき、工具の摩耗状態を判断しようとしても、寿命を
判断するためのモデルグラフである負荷の寿命グラフが
ないので工具の寿命の判定を行うことができず、工具も
ドリル、タップ、エンドミル、そしてフライス等と多種
多様なので、各工具の適切な判定値を一律には設定でき
ないという問題もあった。更に、１回の切削データでは
その工具の負荷データがどの様に変化してきたかどうか
を知ることができず、実際には切削を繰り返して行い、
工具の切削データをチェックして判定値を最適に設定し
なければならず、データを収集するだけでも人がつきき
りとなり、切削負荷状態を監視するためには、大変な工
数が掛かるという問題があった。以上から、この発明は
工具の使用を開始してからの切削負荷の推移を負荷グラ
フにて表示可能とすることにより、工具摩耗の状態が現
在どの状態にあるのかを監視できる寿命グラフによる工
具寿命管理方法を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、この発明は、工具毎にワークの加工を行い、工具の
切削負荷データを求める手段と、工具毎の寿命時間を予
め設定し記憶する手段と、前記工具の切削負荷データを
求める手段により一定時間毎に求めた切削負荷データの
点列を寿命データグラフとして順次記憶する手段と、実
際の切削時に、工具の使用時間により寿命設定値からみ
て該当する前記記憶位置を計算し、検出した切削負荷デ
ータを算出した記憶位置に記憶する手段と、前記寿命グ
ラフデータをＣＲＴ上にグラフィックに表示する手段と
を有するように構成される。

【０００５】

【作用】この発明においては、工具毎に予め寿命時間を
設定し記憶する。寿命時間の所定時間間隔毎にワークを
加工した時の切削負荷データを求め、寿命グラフデータ
として記憶する。ＮＣプログラムにより工具が指定され
ると、この工具の寿命グラフデータが自動的に呼び出さ
れ、ＣＲＴ上にグラフィックに表示され、寿命時間のう
ちの既に消費された時間と、所定の時間間隔毎の切削負
荷の値が表示される。これにより工具毎の切削負荷の推
移を監視するとともに、工具の切削負荷データを分析す
ることができる。また、以上の構成により切削負荷から
の工具摩耗判定ができる。更に、この発明によれば正確
な工具摩耗判定値を決定できる。

【０００６】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づいて
詳しく説明する。図１はこの発明を実施するＮＣ装置の
ブロック図である。１は検出部であり、主軸モータＭ１
　や送り軸モータＭ２　からモータ負荷を検出する。２
は検出部１で検出した電気信号を増幅する増幅部、３は
電気的ノイズを除去するフィルター部、４はアナログ入
力信号をデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換部である。なお、具体的な制御判断処理はこのデジタル化されたデ
ータで行われる。８は工具寿命設定値や使用値を記憶す
るエリアであり、工具毎に工具寿命設定値が、例えば、
工具Ａの寿命は１００ｍｉｎ、工具Ｂの寿命は８０ｍｉ
ｎのように設定値が工具毎に設定され、また工具の使用
値が、例えば、工具Ａや工具Ｂが未使用でなければ、使
用した累積時間を工具毎に記憶する。なお、この使用値
が工具寿命設定値に近づけば、工具寿命に近いことを意
味する。９は個別寿命データ読出部、１０は記憶位置演
算部であり、この記憶位置演算部１０では個別寿命デー
タ読出部９にて読み出した個別寿命データを所定時間間
隔で配分し、その結果を寿命グラフデータ記憶部７に記
憶する。５は切削データ記憶部で、切削中でゲートされ
た切削負荷検出データを記憶する。６は切削値演算部で
ある。この切削値演算部６において、記憶位置演算部１
０により配分された時間間隔毎に、前記切削データ記憶
部５で記憶された切削負荷データを切削負荷値として順
次演算し、演算した切削負荷値をそれぞれ寿命グラフデ
ータ記憶部７に登録する。なお、切削負荷データによる
切削負荷の監視では、最初にワークの加工を行い、工具
の切削負荷データを収集する。例えば、工具寿命設定値
・使用値記憶エリア８より工具Ａの工具寿命設定値を個
別寿命データ読出部９により読み出し、読み出した個別
寿命データの演算を行う。すなわち、工具寿命時間を所
定時間にて分割し、ワークの加工の際に分割された１ポ
イント毎の切削負荷データを切削値演算部６により収集
し、各ポイント毎のワークの切削負荷データの点列の位
置を記憶位置演算部１０にて演算処理し、寿命グラフの
データとして寿命グラフデータ記憶部７に記憶する。１
２はグラフィック処理部、１１はＣＲＴであり、寿命グ
ラフデータ記憶部７に記憶されたデータは、グラフィッ
ク処理部１２で処理されグラフ化されて、ＣＲＴ１１に
表示される。

【０００７】次に、図２のフローチャートに沿ってこの
発明の処理を説明する。なお、最初にワークの加工を行
い、工具の切削負荷データを収集し、各工具の負荷デー
タから各工具に対応する摩耗判断値および折損判定値を
決定し、実切削では判定値と切削負荷データを監視して
、摩耗や折損の検出をおこなうものとする。また、工具
寿命設定値・使用値記憶エリア８には工具毎に設定値・
使用値が記憶されているものとする。

【０００８】処理の起動により、システムは所定のＮＣ
加工プログラムにより工具選択の指令を読み込み（ステ
ップ１１）、指令された工具の工具情報を読み出す。す
なわち、指令工具の工具寿命設定値および使用値を工具
寿命設定値・使用値記憶エリア８より個別寿命データ読
出部９により読み出す（ステップ１２）。ついで、読み
出された工具情報内に寿命グラフが存在するかどうかを
判断し（ステップ１３）、寿命グラフが存在しなければ
、寿命グラフデータ作成処理を行う（ステップ１４）。すなわち、工具Ａの寿命が１００ｍｉｎであれば、この
１００ｍｉｎを例えば、２００ポイントに分割し、ワー
ク加工の際に、分割された１ポイント、０．５ｍｉｎ毎
に切削値演算部６によって切削負荷検出データを収集し
て各ポイント毎のワークの切削負荷検出データの点列と
してその位置を記憶位置演算部１０にて演算処理し、図
３（ａ）に示す寿命グラフのデータとして寿命グラフデ
ータ記憶部７へ記憶する。なお、通常、切削負荷（ある
いは摩耗）は初期において、急カーブ（カーブＦ）を描
いて増加した後、横ばいの定常カーブ（カーブＳ）が続
き、寿命間際に急カーブ（カーブＧ）を描いて増加する
という、図３（ａ）に示すような寿命グラフになる。

【０００９】ステップ１３において、寿命グラフが存在
すれば、工具の寿命使用値より寿命グラフデータ記憶部
７における位置を計算し（ステップ１５）、その位置に
おける切削負荷データを検出部１により検出する（ステ
ップ１６）。ついで、検出した切削負荷データを切削値
演算部６によりステップ１５にて算出した寿命グラフ記
憶位置のデータとして寿命グラフデータ記憶部７に記憶
する（ステップ１７）。寿命グラフデータ記憶部７に記
憶されたデータはＣＲＴ１１の画面にグラフィック処理
部１２によって処理されて、図３（ｂ）に示すようにグ
ラフィック表示される。ついで、システムは所定のＮＣ
加工プログラムより切削終了かどうかを判断し（ステッ
プ１８）、終了でなければ、ステップ１５からの処理を
繰り返す。一方、切削終了であれば、この発明の処理を
終了する。作業者は、表示された寿命グラフを参照して
、現在使用している工具の切削負荷に異常がないかどう
かをチェックするとともに、使用工具の現在位置（初期
位置Ｐ１　か、定常位置Ｐ２　か、寿命間際Ｐ３　か）
を確認することにより、使用工具の管理を行うことがで
きる。

【００１０】

【発明の効果】以上この発明によれば、工具毎にワーク
の加工を行い、工具の切削負荷データを寿命設定値の所
定時間間隔毎に求める手段と、求めた切削負荷データの
点列を所定時間間隔の記憶位置毎に寿命グラフデータと
して記憶する手段と、実際の切削時に、工具の使用時間
により寿命設定値からみて該当する前記記憶位置を計算
し、検出した切削負荷データを算出した記憶位置のデー
タとして記憶する手段と、前記寿命グラフデータをＣＲ
Ｔ上に表示する際に、現在加工中の切削負荷データを前
記記憶位置に表示する手段とを有するように構成したこ
とにより、工具の切削負荷の推移を監視するとともに、
工具の切削負荷データを分析することができる。また、
以上の構成により切削負荷からの工具摩耗判定が可能と
なる。更に、正確な工具摩耗判定値を決定することもで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明を実施するＮＣ装置のブロック図であ
る。

【図２】この発明の教示切削処理のフローチャートであ
る。

【図３】この発明の寿命グラフの説明図である。

【符号の説明】

１　　　　　　　　検出部２　　　　　　　　増幅部３　　　　　　　　フィルター部４　　　　　　　　Ａ／Ｄ変換部５　　　　　　　　切削データ記憶部６　　　　　　　　切削値演算部７　　　　　　　　寿命グラフデータ記憶部８　　　　
　　　　工具寿命設定値・使用値記憶エリア９　　　　
　　　　個別寿命データ読出部１０　　　　　　　　記
憶位置演算部１１　　　　　　　　ＣＲＴ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　工具毎にワークの加工を行い、工具の
切削負荷データを求める手段と、工具毎の寿命時間を予
め設定し記憶する手段と、前記工具の切削負荷データを
求める手段により一定時間毎に求めた切削負荷データの
点列を寿命データグラフとして順次記憶する手段と、実
際の切削時に、工具の使用時間により寿命設定値からみ
て該当する前記記憶位置を計算し、検出した切削負荷デ
ータを算出した記憶位置に記憶する手段と、前記寿命グ
ラフデータをＣＲＴ上にグラフィックに表示する手段と
を有することを特徴とする寿命グラフによる工具寿命管
理方法。