JPH0753340B2 - 多刃工具の異常検出方法 - Google Patents
多刃工具の異常検出方法Info
- Publication number
- JPH0753340B2 JPH0753340B2 JP60031098A JP3109885A JPH0753340B2 JP H0753340 B2 JPH0753340 B2 JP H0753340B2 JP 60031098 A JP60031098 A JP 60031098A JP 3109885 A JP3109885 A JP 3109885A JP H0753340 B2 JPH0753340 B2 JP H0753340B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tool
- abnormality
- cutting force
- detected
- cutting
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
- G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
- G05B19/4065—Monitoring tool breakage, life or condition
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多刃工具たとえばフライス盤で使用されるフ
ライス工具の異常を検出する方法に関する。
ライス工具の異常を検出する方法に関する。
多種中少量生産のオートメーション化（FMS）や機械加
工の無人化が進む中で工具特に多刃工具の自動的異常監
視が主要な課題となっている。すなわち、これまでに旋
削やドリル加工などに関しては工具の自動的異常監視が
一部実用化されているもののフライス加工等の多刃工具
による加工に関しては有効な異常検出方法はいまだみい
だされていない。
工の無人化が進む中で工具特に多刃工具の自動的異常監
視が主要な課題となっている。すなわち、これまでに旋
削やドリル加工などに関しては工具の自動的異常監視が
一部実用化されているもののフライス加工等の多刃工具
による加工に関しては有効な異常検出方法はいまだみい
だされていない。
一般にフライス工具等の多刃工具は、断続的な切削を行
うこと、および切削状況（切削幅、切込量等）の変化が
著しい。このため従来の異常検出方法ではその異常を的
確に検出することができない。そこで従来からかかる多
刃工具の異常を精度よく検出しうる手段が望まれてい
た。
うこと、および切削状況（切削幅、切込量等）の変化が
著しい。このため従来の異常検出方法ではその異常を的
確に検出することができない。そこで従来からかかる多
刃工具の異常を精度よく検出しうる手段が望まれてい
た。
本発明は上記の問題点に鑑みなされたもので、フライス
工具等の多刃工具の異常を的確に検出することができる
多刃工具の異常検出方法を提供することを目的とする。
工具等の多刃工具の異常を的確に検出することができる
多刃工具の異常検出方法を提供することを目的とする。
本発明では、多刃工具の切削力変化パターンを検出する
とともに、検出した切削力変化パターンとこの切削力変
化パターンを所定周期だけ遅延させた遅延パターンとか
ら自己相関係数を算出し、この自己相関係数を予め設定
したしきい値と比較しこの比較結果に基づいて多刃工具
の異常を検出するようにしている。
とともに、検出した切削力変化パターンとこの切削力変
化パターンを所定周期だけ遅延させた遅延パターンとか
ら自己相関係数を算出し、この自己相関係数を予め設定
したしきい値と比較しこの比較結果に基づいて多刃工具
の異常を検出するようにしている。
以下、本発明の実施例を第１図乃至第５図の図面に基づ
き詳細に説明する。
き詳細に説明する。
第１図は、本発明に係る方法を実施するための装置の一
構成例を、第２図は第１図のフライス盤のＡ部分の拡大
断面図である。
構成例を、第２図は第１図のフライス盤のＡ部分の拡大
断面図である。
第１図に示すフライス盤10は、マシニングセンタ11とNC
コントローラ12とフライスカッタ13等からなっており、
前記フライスカッタ13は複数の切削刃（チップ）14を備
えた多刃工具であることから、第２図に示すように、フ
ライス盤の主軸15を回転させた場合、個々の刃14による
断続切削が行われる。それ故フライスカッタ13の切削力
は、切削中において周期的に変化し、この切削力の変化
は、前記主軸15にスラスト方向の変化として伝達され
る。
コントローラ12とフライスカッタ13等からなっており、
前記フライスカッタ13は複数の切削刃（チップ）14を備
えた多刃工具であることから、第２図に示すように、フ
ライス盤の主軸15を回転させた場合、個々の刃14による
断続切削が行われる。それ故フライスカッタ13の切削力
は、切削中において周期的に変化し、この切削力の変化
は、前記主軸15にスラスト方向の変化として伝達され
る。
この実施例では、前記主軸15のスラスト力を受けるベア
リング16と17の間にたとえば圧電式のスラストセンサ18
を介在させ、該センサ18によって前記切削力に対応した
スラスト力を電圧に変換している。
リング16と17の間にたとえば圧電式のスラストセンサ18
を介在させ、該センサ18によって前記切削力に対応した
スラスト力を電圧に変換している。
前記スラストセンサ18の出力電圧は、増幅器20によって
増幅され、かつ含有する高周波成分がローパスフィルタ
21によって、また直流成分がACカップリングコンデンサ
22によって各々除去される。この結果、前記コンデンサ
22からは、前記フライスカッタ13の切削力変化に対応し
た第３図（ａ）または第４図（ａ）に例示するような信
号ｘ（ｔ）が出力される。
増幅され、かつ含有する高周波成分がローパスフィルタ
21によって、また直流成分がACカップリングコンデンサ
22によって各々除去される。この結果、前記コンデンサ
22からは、前記フライスカッタ13の切削力変化に対応し
た第３図（ａ）または第４図（ａ）に例示するような信
号ｘ（ｔ）が出力される。
第３図（ａ）は前記フライスカッタ13の各刃が正常な場
合の信号波形を、また第４図（ａ）は前記各刃のうちの
１つの刃が欠損している場合の信号波形を各々示し、い
ずれも下記する加工条件でフライス加工を行った場合の
ものである。
合の信号波形を、また第４図（ａ）は前記各刃のうちの
１つの刃が欠損している場合の信号波形を各々示し、い
ずれも下記する加工条件でフライス加工を行った場合の
ものである。
機械：立型フライス盤 カッタ：外径125φ、刃数６、等分割、アキシアル
レーキ＋８°、ラジアルレーキ０°、アプローチアング
ル15° チップ：口12.7×T3.18、材種A30（P30相当） 被削材:S45C板材（400×300×50mm） 切削条件：回転数285rpm、送り513mm/min、切込み
量3mm、切削幅80mm、ダウンカット 前記コンデンサ22より出力される信号ｘ（ｔ）はまず遅
延回路23に入力する。この遅延回路23には前記NCコント
ロール12から主軸回転数Ｎを指示するＳコードと工具番
号ごとに登録してある刃数ｎを指示するＴコードとに基
づいて演算回路24で算出されたカッタ13の所定周期 （この例では35ms）が入力しており、信号ｘ（ｔ）をτ
だけ遅延させて第３図（ａ）および第４図（ａ）に示す
ような信号ｘ（ｔ−τ）として乗算回路25に出力され
る。この乗算回路には、別の前記コンデンサ22からの信
号ｘ（ｔ）が入力しており、前記遅延信号ｘ（ｔ−τ）
と乗算され信号ｘ（ｔ）ｘ（ｔ−τ）を算出する。この
信号ｘ（ｔ）ｘ（ｔ−τ）は、平均化回路26に入力し、
前記演算回路24の所定周期τごとに平均化され、自己相
関関数▲▼として出力する。
レーキ＋８°、ラジアルレーキ０°、アプローチアング
ル15° チップ：口12.7×T3.18、材種A30（P30相当） 被削材:S45C板材（400×300×50mm） 切削条件：回転数285rpm、送り513mm/min、切込み
量3mm、切削幅80mm、ダウンカット 前記コンデンサ22より出力される信号ｘ（ｔ）はまず遅
延回路23に入力する。この遅延回路23には前記NCコント
ロール12から主軸回転数Ｎを指示するＳコードと工具番
号ごとに登録してある刃数ｎを指示するＴコードとに基
づいて演算回路24で算出されたカッタ13の所定周期 （この例では35ms）が入力しており、信号ｘ（ｔ）をτ
だけ遅延させて第３図（ａ）および第４図（ａ）に示す
ような信号ｘ（ｔ−τ）として乗算回路25に出力され
る。この乗算回路には、別の前記コンデンサ22からの信
号ｘ（ｔ）が入力しており、前記遅延信号ｘ（ｔ−τ）
と乗算され信号ｘ（ｔ）ｘ（ｔ−τ）を算出する。この
信号ｘ（ｔ）ｘ（ｔ−τ）は、平均化回路26に入力し、
前記演算回路24の所定周期τごとに平均化され、自己相
関関数▲▼として出力する。
また前記コンデンサ22より出力する信号ｘ（ｔ）は別に
二重回路27に入力する。この二重回路27で信号ｘ（ｔ）
は二乗され、信号x2（ｔ）として平均化回路28に入力
し、前記演算回路24の所定周期τごとに平均化され、 として出力する。
二重回路27に入力する。この二重回路27で信号ｘ（ｔ）
は二乗され、信号x2（ｔ）として平均化回路28に入力
し、前記演算回路24の所定周期τごとに平均化され、 として出力する。
前記平均化回路26,28で平均化された値 は除算回路29に入力して除算され、正規化したＣ（τ）
／C0＝Ｒ（τ）の自己相関係数として出力する。この所
定周期τごとの自己相関係数Ｒ（τ）の値を比較する
と、正常の場合第３図（ｂ）の○印に示すように約0.
9、１つの刃が異常の場合第４図（ｂ）の○印に示すよ
うに約0.2とはっきりした差異が表われることがわか
る。そこで一連の加工動作の中でランダムに切削力のデ
ータをサンプリングし、自己相関係数を求め、そのバラ
ツキを表に示すと第５図のようになり自己相関係数の大
きさにより工具の正常、異常がはっきり分離できる。
／C0＝Ｒ（τ）の自己相関係数として出力する。この所
定周期τごとの自己相関係数Ｒ（τ）の値を比較する
と、正常の場合第３図（ｂ）の○印に示すように約0.
9、１つの刃が異常の場合第４図（ｂ）の○印に示すよ
うに約0.2とはっきりした差異が表われることがわか
る。そこで一連の加工動作の中でランダムに切削力のデ
ータをサンプリングし、自己相関係数を求め、そのバラ
ツキを表に示すと第５図のようになり自己相関係数の大
きさにより工具の正常、異常がはっきり分離できる。
よってこの自己相関係数を比較器30に入力し、コンソー
ル31から入力する予め設定したしきい値Ａこの場合例え
ば自己相関係数0.5と比較し、そのしきい値Ａより大き
い場合は正常とみなし切削動作および異常検出動作を続
行し、しきい値Ａより小さい場合は異常信号32をNCコン
トローラ12に出力しフライスカッタの送り停止や作業者
に異常を知らせる。
ル31から入力する予め設定したしきい値Ａこの場合例え
ば自己相関係数0.5と比較し、そのしきい値Ａより大き
い場合は正常とみなし切削動作および異常検出動作を続
行し、しきい値Ａより小さい場合は異常信号32をNCコン
トローラ12に出力しフライスカッタの送り停止や作業者
に異常を知らせる。
なお本発明は、不分割カッタへの応用も可能であり、例
えば前記等分割カッタと同じ条件で下記のカッタでフラ
イス加工を行う。
えば前記等分割カッタと同じ条件で下記のカッタでフラ
イス加工を行う。
カッタ：外径125φ、刃数６、不等分割、アキシアルレ
ーキ＋８°、ラジアルレーキ０°、アプローチアングル
15°分割角度（61°47′31″、58°05′09″、61°2
3′、13″、57°25′01″、59°46′48″、61°32′1
8″） 前記所定周期τごとの自己相関係数の値を比較すると、
正常の場合第３図（ｃ）に示すように約0.5、異常の場
合第４図（ｃ）に示すように約−0.1とそれぞれ等分割
カッタに比べると値は小さくなるものの差異は、はっき
りと表われる。よって本発明は、不等分割カッタに対し
ても適用できることがわかる。
ーキ＋８°、ラジアルレーキ０°、アプローチアングル
15°分割角度（61°47′31″、58°05′09″、61°2
3′、13″、57°25′01″、59°46′48″、61°32′1
8″） 前記所定周期τごとの自己相関係数の値を比較すると、
正常の場合第３図（ｃ）に示すように約0.5、異常の場
合第４図（ｃ）に示すように約−0.1とそれぞれ等分割
カッタに比べると値は小さくなるものの差異は、はっき
りと表われる。よって本発明は、不等分割カッタに対し
ても適用できることがわかる。
なお、本実施例では、前記主軸15に作用するスラスト力
から切削力の変化を検出しているが、カッタ13の送り方
向の切削力、送り直角方向の切削力、主軸トルク等を適
宜なセンサで検出するようにしてもよい。さらに、切削
中においては切削力に対応した振動や切削音が加工機械
の各所に発生するので、これらを振動センサやマイクロ
フォンで検出するようにしてもよい。
から切削力の変化を検出しているが、カッタ13の送り方
向の切削力、送り直角方向の切削力、主軸トルク等を適
宜なセンサで検出するようにしてもよい。さらに、切削
中においては切削力に対応した振動や切削音が加工機械
の各所に発生するので、これらを振動センサやマイクロ
フォンで検出するようにしてもよい。
もちろん本発明は、フライス盤だけでなく多刃工具を備
えた他の工作機械にも適用することができる。
えた他の工作機械にも適用することができる。
〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば多刃工具の切削力
変化パターンを検出するとともに、検出した切削力変化
パターンとこの切削力変化パターンを所定周期だけ遅延
させた遅延パターンとから自己相関係数を算出し、この
自己相関係数を予め設定したしきい値と比較しこの比較
結果に基づいて多刃工具の異常を検出するので、多刃工
具の異常を的確に精度よく検出できる。
変化パターンを検出するとともに、検出した切削力変化
パターンとこの切削力変化パターンを所定周期だけ遅延
させた遅延パターンとから自己相関係数を算出し、この
自己相関係数を予め設定したしきい値と比較しこの比較
結果に基づいて多刃工具の異常を検出するので、多刃工
具の異常を的確に精度よく検出できる。
第１図は本発明に係る方法を実施するための装置の一構
成例を示したブロック図、第２図は第１図に示したフラ
イス盤のＡ部分拡大断面図、第３図、第４図は工具正常
時および工具異常時のそれぞれの波形を示し、（ａ）は
切削力変化を例示した波形、（ｂ）は等分割カッタによ
る自己相関係数を示した波形、（ｃ）は不等分割カッタ
による自己相関係数を示した波形、第５図は工具正常時
と異常時の断続周期の自己相関係数の検出度数を示すグ
ラフである。 10…フライス盤、11…マシニングセンタ、12…NCコント
ローラ、13…フライスカッタ、14…チップ、15…主軸、
16,17…ベアリング、18…スラストセンサ、23…遅延回
路、24…演算回路、25…乗算回路、26,28…平均化回
路、27…二重回路、29…除算回路、30…比較器
成例を示したブロック図、第２図は第１図に示したフラ
イス盤のＡ部分拡大断面図、第３図、第４図は工具正常
時および工具異常時のそれぞれの波形を示し、（ａ）は
切削力変化を例示した波形、（ｂ）は等分割カッタによ
る自己相関係数を示した波形、（ｃ）は不等分割カッタ
による自己相関係数を示した波形、第５図は工具正常時
と異常時の断続周期の自己相関係数の検出度数を示すグ
ラフである。 10…フライス盤、11…マシニングセンタ、12…NCコント
ローラ、13…フライスカッタ、14…チップ、15…主軸、
16,17…ベアリング、18…スラストセンサ、23…遅延回
路、24…演算回路、25…乗算回路、26,28…平均化回
路、27…二重回路、29…除算回路、30…比較器
Claims (3)
- 【請求項１】多刃工具における切削力変化パターンを検
出するとともに、前記検出した切削力変化パターンとこ
の切削力変化パターンを所定周期だけ遅延させた遅延パ
ターンとから自己相関係数を算出し、この自己相関係数
を予め設定したしきい値と比較しこの比較結果に基づい
て前記多刃工具の異常を検出することを特徴とする多刃
工具の異常検出方法。 - 【請求項２】前記切削力変化パターンは多刃工具の主軸
に作用するスラスト力の変化から検出するようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の多刃工具の
異常検出方法。 - 【請求項３】前記多刃工具はフライス盤のフライス工具
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
多刃工具の異常検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60031098A JPH0753340B2 (ja) | 1985-02-19 | 1985-02-19 | 多刃工具の異常検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60031098A JPH0753340B2 (ja) | 1985-02-19 | 1985-02-19 | 多刃工具の異常検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61192449A JPS61192449A (ja) | 1986-08-27 |
| JPH0753340B2 true JPH0753340B2 (ja) | 1995-06-07 |
Family
ID=12321921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60031098A Expired - Lifetime JPH0753340B2 (ja) | 1985-02-19 | 1985-02-19 | 多刃工具の異常検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0753340B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0347748U (ja) * | 1989-09-13 | 1991-05-07 | ||
| JP2017030066A (ja) * | 2015-07-29 | 2017-02-09 | 株式会社Ihi | 切削工具の異常検出方法及び切削加工装置 |
| CN113732822A (zh) * | 2021-09-03 | 2021-12-03 | 清华大学 | 安装在主轴上的切削力检测装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5877432A (ja) * | 1981-09-18 | 1983-05-10 | Komatsu Ltd | 工作機械における工具の異常検出方法 |
| JPS5958365A (ja) * | 1982-09-28 | 1984-04-04 | Toshiba Corp | 非直線抵抗素子の劣化検出装置 |
-
1985
- 1985-02-19 JP JP60031098A patent/JPH0753340B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61192449A (ja) | 1986-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4724524A (en) | Vibration-sensing tool break and touch detector optimized for machining conditions | |
| JPH0257262B2 (ja) | ||
| EP0962281A3 (en) | Industrial machine having abnormal vibration detecting function | |
| JPS61195955U (ja) | ||
| Tlusty et al. | Sensing cutter breakage in milling | |
| JPH0753340B2 (ja) | 多刃工具の異常検出方法 | |
| Yee et al. | An On-Line Method of Determing Tool Wear by Time-Domain Analysis | |
| US4820092A (en) | Touch sensing method and apparatus | |
| JPH0460780B2 (ja) | ||
| JPS646899B2 (ja) | ||
| JPS59175941A (ja) | 多刃工具の異常検出方法および装置 | |
| JPH0661676B2 (ja) | 穴明工具の寿命検出装置 | |
| JPH0616981B2 (ja) | 工具欠損検出装置 | |
| JPS60131147A (ja) | 最適切削送り量制御方法 | |
| JPS62193751A (ja) | 多刃工具損傷検出装置 | |
| JPS61230845A (ja) | 多刃工具の異常検出方法 | |
| JPH11179636A (ja) | 工具の交換時期判定システム | |
| JPS6236826B2 (ja) | ||
| JPS62193750A (ja) | 多刃工具損傷検出装置 | |
| JPS6222742B2 (ja) | ||
| JPH074733B2 (ja) | 加工監視装置 | |
| SU806275A1 (ru) | Способ растачивани ступенчатыхОТВЕРСТий | |
| JPH0347810Y2 (ja) | ||
| JPS61142053A (ja) | 工具折損検出装置 | |
| JPH0248389B2 (ja) |