JPH10109204A - 切削工具 - Google Patents
切削工具Info
- Publication number
- JPH10109204A JPH10109204A JP28038096A JP28038096A JPH10109204A JP H10109204 A JPH10109204 A JP H10109204A JP 28038096 A JP28038096 A JP 28038096A JP 28038096 A JP28038096 A JP 28038096A JP H10109204 A JPH10109204 A JP H10109204A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cutting
- cutting tool
- acceleration sensor
- vibration
- tool
- 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.)
- Pending
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- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 切削工具の切削振動を検出するセンサーと切
くずとの間で発生する接触音・切くず巻きつきによる異
常音をなくし、伝播減衰も少なくして切削振動を正確に
且つ感度よく検出できるセンサー付切削工具を提供す
る。 【解決手段】 切削工具本体１ａの内部に取付穴１ｄを
設け、同取付穴の穴内面に切削方向の振動を感知するＸ
方向加速度センサー２と工具送り方向加速度センサー３
とを設ける。
くずとの間で発生する接触音・切くず巻きつきによる異
常音をなくし、伝播減衰も少なくして切削振動を正確に
且つ感度よく検出できるセンサー付切削工具を提供す
る。 【解決手段】 切削工具本体１ａの内部に取付穴１ｄを
設け、同取付穴の穴内面に切削方向の振動を感知するＸ
方向加速度センサー２と工具送り方向加速度センサー３
とを設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属，非金属を切
削加工するレース，フライス，マシニング等の切削加工
機に使用する切削工具であって、切削状態検知および工
具状態判定を行うことができるようにした工具に関す
る。
削加工するレース，フライス，マシニング等の切削加工
機に使用する切削工具であって、切削状態検知および工
具状態判定を行うことができるようにした工具に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】およそ２０年前に音波を利用した診断装
置が各技術範囲で研究開発が行われていた。その当時の
技術では２つの異なる状態の判断をやることが盛んに行
われていた。例えば、ビル外壁に超音波を照射し、外壁
欠陥の有無を調査する等の簡単な診断システム等の開発
である。前述の技術を応用して、ＡＥ波形を収集し、Ａ
Ｅ音波についてＦＥＴ解析を行いパワースペクトラムに
よる状態判定装置に関わる発表がなされている。特に工
具診断に関してはＡＥ波形による状態判定が有効である
とされ（特開平６−２６２４９３号公報）、工具寿命判
定・自動交換（特開平１−２３４１３７号公報）に記載
されているような方法を用い、診断装置を開発してい
る。そこで用いられる検出端は、加速度・ＡＥ・超音波
センサーであるが、従来では、工具、被加工物もしくは
工作テーブル等にネジ止め、貼付、マグネット（特開平
１−２３４１３７号公報）等の方法を用いて固定してい
る。これらの方法では、センサーに到達するまでに伝播
減衰があり、純な切削情報を得ることが不可能となる、
さらに、センサー本体に切りくず等の接触がある場合、
切りくず接触音に影響され切削音自体を収録することが
不可能な場合も発生していた。
置が各技術範囲で研究開発が行われていた。その当時の
技術では２つの異なる状態の判断をやることが盛んに行
われていた。例えば、ビル外壁に超音波を照射し、外壁
欠陥の有無を調査する等の簡単な診断システム等の開発
である。前述の技術を応用して、ＡＥ波形を収集し、Ａ
Ｅ音波についてＦＥＴ解析を行いパワースペクトラムに
よる状態判定装置に関わる発表がなされている。特に工
具診断に関してはＡＥ波形による状態判定が有効である
とされ（特開平６−２６２４９３号公報）、工具寿命判
定・自動交換（特開平１−２３４１３７号公報）に記載
されているような方法を用い、診断装置を開発してい
る。そこで用いられる検出端は、加速度・ＡＥ・超音波
センサーであるが、従来では、工具、被加工物もしくは
工作テーブル等にネジ止め、貼付、マグネット（特開平
１−２３４１３７号公報）等の方法を用いて固定してい
る。これらの方法では、センサーに到達するまでに伝播
減衰があり、純な切削情報を得ることが不可能となる、
さらに、センサー本体に切りくず等の接触がある場合、
切りくず接触音に影響され切削音自体を収録することが
不可能な場合も発生していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、従来のこれらの問題点を解消し、センサー
と切りくずとの接触音・切りくずの巻きつきによる異常
音をなくし、しかも伝播減衰も少なくして工具の切削状
態を正確に且つ感度よく検出できる切削工具を提供する
ことにある。
する課題は、従来のこれらの問題点を解消し、センサー
と切りくずとの接触音・切りくずの巻きつきによる異常
音をなくし、しかも伝播減衰も少なくして工具の切削状
態を正確に且つ感度よく検出できる切削工具を提供する
ことにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決した本
発明の構成は、 １） 切削工具本体の内部に、切削工具本体に生じる切
削方向と工具送り方向の振動を感知する少なく２個以上
の加速度センサーを設けたことを特徴とする切削工具 ２） 切削工具本体の工具ホルダー側の端面から工具刃
部の先端方向に向けて形成された取付穴の内部壁面に加
速度センサーを取付けた前記１）記載の切削工具にあ
る。
発明の構成は、 １） 切削工具本体の内部に、切削工具本体に生じる切
削方向と工具送り方向の振動を感知する少なく２個以上
の加速度センサーを設けたことを特徴とする切削工具 ２） 切削工具本体の工具ホルダー側の端面から工具刃
部の先端方向に向けて形成された取付穴の内部壁面に加
速度センサーを取付けた前記１）記載の切削工具にあ
る。
【０００５】
【作用】本発明の切削工具では、加速度センサーは切削
工具本体の内部に内蔵させたことによって、センサーが
切削工具本体の外周に露出することがなく、切くずはセ
ンサーと接触せず、切くずの接触音のノイズの発生がな
い。又切くずがセンサーに巻きついて異常音を発生する
こともない。更にセンサーは加工物・切りくずと接触す
ることがないので加工物・センサーが損傷することがな
く使用できる。又、工具に発生する振動音は工具本体を
伝播し、その内部のセンサーに伝えられるので減衰少な
くなり、加速度センサーの精度・感度は外周に取付けら
れるセンサーに比べて高くなる。
工具本体の内部に内蔵させたことによって、センサーが
切削工具本体の外周に露出することがなく、切くずはセ
ンサーと接触せず、切くずの接触音のノイズの発生がな
い。又切くずがセンサーに巻きついて異常音を発生する
こともない。更にセンサーは加工物・切りくずと接触す
ることがないので加工物・センサーが損傷することがな
く使用できる。又、工具に発生する振動音は工具本体を
伝播し、その内部のセンサーに伝えられるので減衰少な
くなり、加速度センサーの精度・感度は外周に取付けら
れるセンサーに比べて高くなる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の加速度センサーを取付け
るための切削工具本体内部の取付穴、空間は放電加工機
にて高精度に穿孔される必要がある。取付穴、空間の形
状は四角柱状で、切削方向と工具送り方向と直交する内
壁面を形成させるようにして、直交する二つの内壁面に
加速度センサーを取付けることが好ましい。
るための切削工具本体内部の取付穴、空間は放電加工機
にて高精度に穿孔される必要がある。取付穴、空間の形
状は四角柱状で、切削方向と工具送り方向と直交する内
壁面を形成させるようにして、直交する二つの内壁面に
加速度センサーを取付けることが好ましい。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は実施例の正面図、図２は実施例の側面図、
図３は実施例の使用状態を示す説明図、図４は実施例の
使用状態を示す説明図、図５は実施例の加速度センサー
の信号処理回路を示す回路ブロック図である。図中、１
は実施例の切削工具、１ａは同切削工具１の切削工具本
体、１ｂは切削工具本体１ａの先端に取付けたチップ、
１ｃは切削工具１のホルダー側端部、１ｄはホルダー側
端部１ｃで開口し切削工具本体１ａ内に深く形成された
断面正方形の取付穴、２は切削方向（Ｘ方向）の２０〜
２０，０００Ｈｚの周波数（音波域）の振動を検出する
３ｍｖ／ｇ（０．３３ｍｖ／ｍ／ｓ2）の感度のＸ方向
加速度センサー、３は切削方向と直交する工具送り方向
（Ｚ方向）の上記同じ周波数の振動に対して上記Ｘ方向
加速度センサー２と同じ感度を有するＺ方向加速度セン
サーであり、Ｘ方向加速度センサー２及びＺ方向加速度
センサー３は取付穴１ｃの内壁面に接合されている。２
ａはＸ方向加速度センサー２の信号線、３ａはＺ方向加
速度センサー３の信号線、４は軸状の被加工物、５は切
削加工機、６は同切削加工機の主軸、７は主軸駆動用モ
ータ、８は駆動ベルト、９は被加工物４のセンター押、
１０はＮＣ装置、１１は工具台、１２は振動収録装置、
１３は波形解析装置である。又１２ａ増巾器、１２ｂは
ＡＤ変換器、１２ｃは測定データの表示装置、１３ａは
波形メモリ、１３ｂはＡＲパラメータメモリ、１３ｃは
状態診断するプログラムを作動させるＣＰＵ、１３ｄは
演算装置、１３ｅは診断データを記憶する状態メモリ
ー、１３ｆは出力装置である。本実施例では、切削工具
１の先端のチップ１ｂは主軸６に取付けられ、回転する
軸状の被加工物４に押し当てられて被加工物４の外周を
所定形状・寸法に切削する。切削工具１は工具台１１に
取付けられ、ＮＣ装置１０の制御で被加工物４の中心に
向う半径方向、被加工物４の長手方向（軸方向）のＺ方
向、上下方向のＹ方向の三方向の位置・送りがなされ
る。本実施例のＸ方向加速度センサー２及びＺ方向加速
度センサー３はホルダー側端部１ｃで開口される取付穴
１ｄの内部に取付けられていて、切削くずがセンサーに
触れることがないので、抵触音・巻き付き異常音の振動
を発生して拾うことがない。又振動源であるチップ１ｂ
に近い位置に各センサーが内蔵されることでよくこのチ
ップ１ｂの振動源の発生振動を感度よく検出できる。し
かも外部に露出していないので加工機のチップ１ｄの切
削部分以外の音波・振動音等のノイズを拾うことなく切
削振動（音波）のみを検知でき、高精度で分析し易いデ
ータを得る。Ｘ方向及びＺ方向加速度センサー２，３の
アナログ信号は信号線２ａ，３ｂを介して振動収録装置
１２の増巾器１２ａに入力して増巾され、ＡＤ変換器１
２ｂでデジタル信号に変換され、波形解析装置１３の波
形メモリ１３ａに入力される。一方増巾されたアナログ
信号はその表示装置１２ｃでその波形が出力される。波
形解析装置１３では内形メモリ１３ａに記憶された振動
計測データをＡＲ・パラメータメモリ１３ｂのＡＲパラ
メータのデータを用いてＡＲモデル診断法によって状態
（工具ビビリ、送り量超過、切込量超過、切削速度超
過、チップ損傷等）を判定する。これらは演算装置１３
ｄ、ＣＰＵ１３ｃ、状態メモリー１３ｅを用いて計算さ
れ、その結果を記憶する。又出力装置１３ｆに出力す
る。尚、本発明によって出力する信号の処理は本実施例
のものに限るものではない。
する。図１は実施例の正面図、図２は実施例の側面図、
図３は実施例の使用状態を示す説明図、図４は実施例の
使用状態を示す説明図、図５は実施例の加速度センサー
の信号処理回路を示す回路ブロック図である。図中、１
は実施例の切削工具、１ａは同切削工具１の切削工具本
体、１ｂは切削工具本体１ａの先端に取付けたチップ、
１ｃは切削工具１のホルダー側端部、１ｄはホルダー側
端部１ｃで開口し切削工具本体１ａ内に深く形成された
断面正方形の取付穴、２は切削方向（Ｘ方向）の２０〜
２０，０００Ｈｚの周波数（音波域）の振動を検出する
３ｍｖ／ｇ（０．３３ｍｖ／ｍ／ｓ2）の感度のＸ方向
加速度センサー、３は切削方向と直交する工具送り方向
（Ｚ方向）の上記同じ周波数の振動に対して上記Ｘ方向
加速度センサー２と同じ感度を有するＺ方向加速度セン
サーであり、Ｘ方向加速度センサー２及びＺ方向加速度
センサー３は取付穴１ｃの内壁面に接合されている。２
ａはＸ方向加速度センサー２の信号線、３ａはＺ方向加
速度センサー３の信号線、４は軸状の被加工物、５は切
削加工機、６は同切削加工機の主軸、７は主軸駆動用モ
ータ、８は駆動ベルト、９は被加工物４のセンター押、
１０はＮＣ装置、１１は工具台、１２は振動収録装置、
１３は波形解析装置である。又１２ａ増巾器、１２ｂは
ＡＤ変換器、１２ｃは測定データの表示装置、１３ａは
波形メモリ、１３ｂはＡＲパラメータメモリ、１３ｃは
状態診断するプログラムを作動させるＣＰＵ、１３ｄは
演算装置、１３ｅは診断データを記憶する状態メモリ
ー、１３ｆは出力装置である。本実施例では、切削工具
１の先端のチップ１ｂは主軸６に取付けられ、回転する
軸状の被加工物４に押し当てられて被加工物４の外周を
所定形状・寸法に切削する。切削工具１は工具台１１に
取付けられ、ＮＣ装置１０の制御で被加工物４の中心に
向う半径方向、被加工物４の長手方向（軸方向）のＺ方
向、上下方向のＹ方向の三方向の位置・送りがなされ
る。本実施例のＸ方向加速度センサー２及びＺ方向加速
度センサー３はホルダー側端部１ｃで開口される取付穴
１ｄの内部に取付けられていて、切削くずがセンサーに
触れることがないので、抵触音・巻き付き異常音の振動
を発生して拾うことがない。又振動源であるチップ１ｂ
に近い位置に各センサーが内蔵されることでよくこのチ
ップ１ｂの振動源の発生振動を感度よく検出できる。し
かも外部に露出していないので加工機のチップ１ｄの切
削部分以外の音波・振動音等のノイズを拾うことなく切
削振動（音波）のみを検知でき、高精度で分析し易いデ
ータを得る。Ｘ方向及びＺ方向加速度センサー２，３の
アナログ信号は信号線２ａ，３ｂを介して振動収録装置
１２の増巾器１２ａに入力して増巾され、ＡＤ変換器１
２ｂでデジタル信号に変換され、波形解析装置１３の波
形メモリ１３ａに入力される。一方増巾されたアナログ
信号はその表示装置１２ｃでその波形が出力される。波
形解析装置１３では内形メモリ１３ａに記憶された振動
計測データをＡＲ・パラメータメモリ１３ｂのＡＲパラ
メータのデータを用いてＡＲモデル診断法によって状態
（工具ビビリ、送り量超過、切込量超過、切削速度超
過、チップ損傷等）を判定する。これらは演算装置１３
ｄ、ＣＰＵ１３ｃ、状態メモリー１３ｅを用いて計算さ
れ、その結果を記憶する。又出力装置１３ｆに出力す
る。尚、本発明によって出力する信号の処理は本実施例
のものに限るものではない。
【０００８】
【発明の効果】以上の様に、本発明によれば振動を感知
する加速度センサーは、切削工具本体内部に設けている
ので、切くず、切粉、油と抵触することがなく、これら
の抵触音・巻きつき音の発生がなく、ノイズの少ない振
動検出を可能とする。又、センサーが切くず、切粉、油
で損傷劣化することがない。更にセンサーはチップに近
い位置にあって感度よく振動音を収録できる。特にセン
サーの取付穴がホルダー側で開口する中空の穴の場合は
信号線の取り出しも容易となり、センサーの露出が少な
くできる。
する加速度センサーは、切削工具本体内部に設けている
ので、切くず、切粉、油と抵触することがなく、これら
の抵触音・巻きつき音の発生がなく、ノイズの少ない振
動検出を可能とする。又、センサーが切くず、切粉、油
で損傷劣化することがない。更にセンサーはチップに近
い位置にあって感度よく振動音を収録できる。特にセン
サーの取付穴がホルダー側で開口する中空の穴の場合は
信号線の取り出しも容易となり、センサーの露出が少な
くできる。
【図１】実施例の正面図である。
【図２】実施例の側面図である。
【図３】実施例の使用状態を示す説明図である。
【図４】実施例の使用状態を示す説明図である。
【図５】実施例の加速度センサーの信号処理回路を示す
回路ブロック図である。
回路ブロック図である。
１ 切削工具 １ａ 切削工具本体 １ｂ チップ １ｃ ホルダー側端部 １ｄ 取付穴 ２ Ｘ方向加速度センサー ２ａ 信号線 ３ Ｚ方向加速度センサー ３ａ 信号線 ４ 被加工物 ５ 切削加工機 ６ 主軸 ７ 主軸駆動用モータ ８ 駆動ベルト ９ センター押 １０ ＮＣ装置 １１ 工具台 １２ 振動収録装置 １２ａ 増巾器 １２ｂ ＡＤ変換器 １２ｃ 表示装置 １３ 波形解折装置 １３ａ 波形メモリ １３ｂ ＡＲ・パラメータメモリ １３ｃ ＣＰＵ １３ｄ 演算装置 １３ｅ 状態メモリー １３ｆ 出力装置
フロントページの続き (72)発明者 豊田 利夫 北九州市若松区高須東３−11−１ (72)発明者 村岡 俊夫 北九州市八幡西区千代ヶ崎１丁目７−19 (72)発明者 牛尾 雅樹 福岡市東区香椎駅東１丁目６−10 ディア ス香椎Ｄ−203号 (72)発明者 鈴木 祐介 福岡市西区愛宕１丁目14−35 株式会社昭 和電気研究所内 (72)発明者 尾上 満志 北九州市小倉南区石田南２丁目４番１号 株式会社▼たか▲城精機製作所内
Claims (2)
- 【請求項１】 切削工具本体の内部に、切削工具本体に
生じる切削方向と工具送り方向の振動を感知する少なく
２個以上の加速度センサーを設けたことを特徴とする切
削工具。 - 【請求項２】 切削工具本体の工具ホルダー側の端面か
ら工具刃部の先端方向に向けて形成された取付穴の内部
壁面に加速度センサーを取付けた請求項１記載の切削工
具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28038096A JPH10109204A (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 切削工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28038096A JPH10109204A (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 切削工具 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10109204A true JPH10109204A (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=17624220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28038096A Pending JPH10109204A (ja) | 1996-09-30 | 1996-09-30 | 切削工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10109204A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009142950A (ja) * | 2007-12-14 | 2009-07-02 | Tohoku Techno Arch Co Ltd | 加工装置 |
| JP2011000697A (ja) * | 2009-06-16 | 2011-01-06 | Ind Technol Res Inst | 加工機械主軸の探知装置の給電構造 |
| WO2017002762A1 (ja) * | 2015-06-27 | 2017-01-05 | 株式会社山本金属製作所 | リアルタイム状況検知用のセンサ付き回転加工工具 |
| EP3292930A1 (en) * | 2016-09-09 | 2018-03-14 | Sandvik Intellectual Property AB | Estimation of deflection of a cutting edge |
| TWI630057B (zh) * | 2017-06-16 | 2018-07-21 | 主力欣企業股份有限公司 | 智能感應刀具結構 |
| JP2019530584A (ja) * | 2016-09-09 | 2019-10-24 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | 切削工具の配向の推定 |
-
1996
- 1996-09-30 JP JP28038096A patent/JPH10109204A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009142950A (ja) * | 2007-12-14 | 2009-07-02 | Tohoku Techno Arch Co Ltd | 加工装置 |
| JP2011000697A (ja) * | 2009-06-16 | 2011-01-06 | Ind Technol Res Inst | 加工機械主軸の探知装置の給電構造 |
| WO2017002762A1 (ja) * | 2015-06-27 | 2017-01-05 | 株式会社山本金属製作所 | リアルタイム状況検知用のセンサ付き回転加工工具 |
| EP3292930A1 (en) * | 2016-09-09 | 2018-03-14 | Sandvik Intellectual Property AB | Estimation of deflection of a cutting edge |
| WO2018046304A1 (en) * | 2016-09-09 | 2018-03-15 | Sandvik Intellectual Property Ab | Estimation of deflection of a cutting edge |
| JP2019530584A (ja) * | 2016-09-09 | 2019-10-24 | サンドビック インテレクチュアル プロパティー アクティエボラーグ | 切削工具の配向の推定 |
| US11285543B2 (en) | 2016-09-09 | 2022-03-29 | Sandvik Intellectual Property Ab | Estimation of deflection of a cutting edge |
| TWI630057B (zh) * | 2017-06-16 | 2018-07-21 | 主力欣企業股份有限公司 | 智能感應刀具結構 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20041217 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050221 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20050422 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20050621 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |