JPH05169354A - 回転多刃切削工具における切れ刃の寿命検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 交換可能な複数の切れ刃を有するフライスカ
ッターなどの回転多刃切削工具において、磨耗・損傷に
よる切れ刃の寿命を確実に検出する。 【構成】 各切れ刃の近傍のホルダ部の部位にＡＥセン
サをそれぞれ取り付ける。磨耗あるいは損傷が生じた場
合には、各ＡＥセンサからのセンサ信号の波形パターン
同士の相関が無くなる。これにより、各ＡＥセンサから
のセンサ信号の波形パターン同士の相関の有無を判定す
ることにより、切れ刃の寿命判定のためのしきい値を用
いることなく、切れ刃の寿命を確実に検出することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、切れ刃としての複数
のスローアウェイ型チップを有するフライスカッターな
どの回転多刃切削工具において、磨耗・損傷による切れ
刃の寿命を確実に検出するようにした、回転多刃切削工
具における切れ刃の寿命検出方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、切削工具は、切削加工中
に強い外力を受けることから、その切れ刃の摩耗あるい
は損傷（欠損）によってその使用限界である寿命に至る
ことになる。一方、切削加工においては、加工による被
削材の変形や切れ刃と被削材との摩擦などによって超音
波振動の一種であるアコースティックエミッション（以
下、単にＡＥという。）によるＡＥ信号が発生するこ
と、また、切れ刃の損傷によってもＡＥ信号が発生する
ことが知られている。このＡＥを利用して切れ刃の寿命
を検出（検知）する方法が提案されている。

【０００３】図６は、切削工具におけるＡＥを利用した
切れ刃の従来の寿命検出方法の一例を説明するための図
である。この例は、旋盤による旋削加工において、バイ
トホルダ部51に取り付けられた切れ刃としてのスローア
ウェイ型チップ52の寿命検出を行う場合についてのもの
である。

【０００４】この従来の方法では、寿命判定装置54によ
り、バイトホルダ部51に取り付けられたＡＥセンサ53か
らの信号を増幅したのちノイズ除去処理を施し、このＡ
Ｅ信号と予め設定されたしきい値とを比較し、ＡＥ信号
がしきい値を超えた場合にスローアウェイ型チップ52が
磨耗・損傷による寿命に達したと判定するようにしてい
る。

【０００５】また、上記ＡＥセンサ53に代えて切れ刃の
磨耗・損傷に関する状態を間接的にに知るためのセンサ
としての切削動力計をバイトホルダ部51に取り付け、切
削動力計からの信号をしきい値とを比較することによ
り、スローアウェイ型チップ52の磨耗・損傷による寿命
を検出するようにした方法も知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、切削工具に
おける切れ刃の寿命は、種々の要因によって影響される
ものである。例えば、切削条件（送り、切り込み、切削
速度）、被削材の材質、切れ刃の材質のうちのひとつで
も変化すれば、切れ刃がその寿命に至る過程は異なった
ものとなる。そこで、上記従来の方法においては、加工
時の個々の条件によって切れ刃の寿命を判定するための
しきい値を変える必要がある。また、ＡＥセンサや切削
動力計からの信号は、切削条件などが同一であっても切
削加工毎の再現性にばらつきがある。このため、上記従
来の方法では、切れ刃の寿命を判定するためのしきい値
の設定が容易でなく、切れ刃の寿命を確実に検出できな
いことがあるという問題点が生じている。

【０００７】この発明は、上記のような事情に鑑みてな
されたものであって、交換可能な複数の切れ刃を有する
フライスカッターなどの回転多刃切削工具における切れ
刃の寿命を確実に検出することができる、回転多刃切削
工具における切れ刃の寿命検出方法の提供をその目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明による回転多刃切削工具における切れ刃
の寿命検出方法は、ホルダ部に交換可能に取り付けられ
た複数個の切れ刃を有する回転多刃切削工具における切
れ刃の寿命を検出する方法であって、各切れ刃の近傍の
ホルダ部の部位にそれぞれ、切れ刃の磨耗・損傷に関す
る状態を間接的に示す信号を出力するセンサを取り付
け、これらのセンサからの各センサ信号の波形パターン
同士の相関の有無を判定することにより、回転多刃切削
工具の切れ刃の寿命を検出することを特徴とするもので
ある。

【０００９】

【作用】この発明による回転多刃切削工具における切れ
刃の寿命検出方法においては、回転多刃切削工具の各切
れ刃が同一条件のもとで使用されているので、磨耗ある
いは損傷が生じた場合には、各切れ刃の近傍にそれぞれ
取り付けられた、切れ刃の磨耗・損傷に関する状態を間
接的に示す信号を出力するセンサ（例えばＡＥセンサ）
からのセンサ信号の波形パターン同士の相関が無くな
る。したがって、上記各センサからのセンサ信号の波形
パターン同士の相関の有無を判定することにより、切れ
刃の寿命判定のために従来のような不確実性のあるしき
い値を用いることなく、切れ刃の寿命を確実に検出する
ことができる。

【００１０】

【実施例】以下、実施例に基づいてこの発明を説明す
る。図１はこの発明による方法を実施するための装置の
全体構成の概略説明図、図２は図１に示すフライス切削
工具のホルダ部に取り付けられるＡＥセンサの様子を示
す図、図３は、図１に示すフライス切削工具のホルダ部
に取り付けられる、ＡＥセンサ、増幅器、変調器及びＦ
Ｍ送信機の関係を説明するための図である。

【００１１】図１において、１は工作機械、２は工作機
械１の主軸に取り付けられる後述する回転多刃切削工具
としてのフライス切削工具、Ｍは工作機械１のベッドに
セットされる被削材である。

【００１２】フライス切削工具２のホルダ部３には、図
２に示すように、4a〜4hで示される切れ刃としてのスロ
ーアウェイ型チップが取り付けられている。そして、ス
ローアウェイ型チップ4a〜4hの近傍のホルダ部３の部位
に、ＡＥセンサ5a〜5hがそれぞれ取り付けられている。

【００１３】また、図２では図示省略してあるが、図３
に示すように、ホルダ部３には、ＡＥセンサ5a〜5hから
のＡＥ信号を増幅するための増幅器６と、増幅後のＡＥ
信号をそれぞれ区別して送信するために各ＡＥセンサ5a
〜5hからのＡＥ信号毎に異なる周波数帯域でもってＦＭ
変調するための変調器７と、変調器７からのＡＥ信号Ｆ
Ｍ波を送信するためのＦＭ送信機８とが内蔵されてい
る。

【００１４】さらに、図１に示すように、工作機械１の
近くには、ＦＭ送信機８からのＡＥ信号ＦＭ波を受信す
るための多チャンネル型の受信機９と、受信機９により
受信されたＡＥ信号ＦＭ波を復調して各ＡＥセンサ5a〜
5hからのＡＥ信号として取り出す復調器10と、寿命判定
部11及び表示部12とを備えている。なお、復調後のＡＥ
信号に対して一般的に施されるフルター処理、検波処理
を行う部分については図示省略している。

【００１５】寿命判定部11、この実施例ではパーソナル
・コンピュータにより構成されており、後述するように
各ＡＥセンサ5a〜5hからのＡＥ信号についての波形パタ
ーンの相関の有無を判定処理し、磨耗・損傷による寿命
が検出されたスローアウェイ型チップがあると、その旨
を示す信号を表示部12へ出力するものである。

【００１６】次に、上記のように構成される装置を用い
て行うこの発明による切れ刃の寿命検出方法について以
下に説明する。図４はフライス切削工具における磨耗の
程度が少ないときの２つのスローアウェイ型チップにつ
いてのＡＥ信号の波形を示す図、図５はフライス切削工
具における磨耗が進行して寿命に近づいたときの２つの
スローアウェイ型チップについてのＡＥ信号の波形を示
す図である。

【００１７】寿命判定部11では、フライス切削工具２の
１回転毎にその回転における各ＡＥセンサ5a〜5hからの
ＡＥ信号についての波形パターンの相関の有無を判定す
る。この場合、この実施例では、８個の切れ刃としての
スローアウェイ型チップ4a〜4hを隣合う２個のスローア
ウェイ型チップを１組とする４つの組に分け、４組のス
ローアウェイ型チップ毎の磨耗・損傷による寿命をそれ
ぞれ検出するようにしている。例えば、加工を開始して
間もないときに得られる２つのスローアウェイ型チップ
4a，4bに対応するＡＥセンサ5a，5bからのＡＥ信号のレ
ベル変化を示す波形パターンは、図４に示すように、同
一条件のもとで使用されているので、強い相関（類似
性）がある。

【００１８】そして、時間の経過とともに磨耗が進行し
たり、損傷が生じたりすると、図５に示すように、ＡＥ
センサ5a，5bからのＡＥ信号の波形パターンに相関がな
くなる。これにより、スローアウェイ型チップ4a，4bの
磨耗・損傷による寿命を検出することができる。他のス
ローアウェイ型チップについても同様にしてその寿命を
検出することができる。なお、１回転におけるＡＥ信号
の波形パターンの相関の有無は、文字認識などで用いら
れるパターン認識手段を採用すればよい。

【００１９】このように、フライス切削工具の切れ刃と
しての各スローアウェイ型チップが同一条件のもとで使
用されているので、磨耗あるいは損傷が生じた場合に
は、スローアウェイ型チップの近傍に取り付けられた各
ＡＥセンサからのＡＥ信号の波形パターン同士の相関が
無くなることから、各ＡＥセンサからのＡＥ信号の波形
パターン同士の相関の有無を判定することにより、寿命
判定のために従来のような不確実性のあるしきい値を用
いることなく、フライス切削工具のスローアウェイ型チ
ップの寿命を確実に検出することができる。

【００２０】なお、この発明による方法は、上記実施例
では回転多刃切削工具としてフライス切削工具について
例示したが、これに限らず、エンドミル切削工具などに
も適用可能である。また、切れ刃の磨耗・損傷に関する
状態を間接的に示す信号を出力するセンサとしてＡＥセ
ンサについて例示したが、これに限らず、切削動力計を
用いるようにしてもよい。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように、この発明による回転
多刃切削工具における切れ刃の寿命検出方法によると、
ホルダ部に交換可能に取り付けられた複数個の切れ刃を
有する回転多刃切削工具において、各切れ刃の近傍のホ
ルダ部の部位にそれぞれ、切れ刃の磨耗・損傷に関する
状態を間接的に示す信号を出力するセンサを取り付け、
これらのセンサからの各センサ信号の波形パターン同士
の相関の有無を判定することにより、回転多刃切削工具
の切れ刃の磨耗・損傷による寿命を検出するようにした
ものであるから、切れ刃の寿命判定のために従来のよう
な不確実性のあるしきい値を用いることなく、切れ刃の
寿命を確実に検出することができ、切削加工の自動化に
寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による方法を実施するための装置の全
体構成の概略説明図である。

【図２】図１に示すフライス切削工具のホルダ部に取り
付けられるＡＥセンサの様子を示す図である。

【図３】図１に示すフライス切削工具のホルダ部に取り
付けられる、ＡＥセンサ、増幅器、変調器及びＦＭ送信
機の関係を説明するための図である。

【図４】フライス切削工具における磨耗の程度が少ない
ときの２つのスローアウェイ型チップについてのＡＥ信
号の波形を示す図である。

【図５】フライス切削工具における磨耗が進行して寿命
に近づいたときの２つのスローアウェイ型チップについ
てのＡＥ信号の波形を示す図である。

【図６】切削工具におけるＡＥを利用した切れ刃の従来
の寿命検出方法の一例を説明するための図である。

【符号の説明】

１…工作機械 ２…フライス切削工具 ３…ホルダ部
4a〜4h…スローアウェイ型チップ 5a〜5h…ＡＥセン
サ ６…増幅器 ７…変調器 ８…ＦＭ送信機 ９…受信機 10…復調器 11…寿命判定部 12…表示部
Ｍ…被削材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ホルダ部に交換可能に取り付けられた複
   数個の切れ刃を有する回転多刃切削工具における切れ刃
   の寿命を検出する方法であって、各切れ刃の近傍のホル
   ダ部の部位にそれぞれ、切れ刃の磨耗・損傷に関する状
   態を間接的に示す信号を出力するセンサを取り付け、こ
   れらのセンサからの各センサ信号の波形パターン同士の
   相関の有無を判定することにより、回転多刃切削工具の
   切れ刃の寿命を検出することを特徴とする回転多刃切削
   工具における切れ刃の寿命検出方法。