JPS6114838A - 切削工具の磨耗監視方法およびその装置 - Google Patents
切削工具の磨耗監視方法およびその装置Info
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- JPS6114838A JPS6114838A JP60132878A JP13287885A JPS6114838A JP S6114838 A JPS6114838 A JP S6114838A JP 60132878 A JP60132878 A JP 60132878A JP 13287885 A JP13287885 A JP 13287885A JP S6114838 A JPS6114838 A JP S6114838A
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- cutting tool
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- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- B23B49/00—Measuring or gauging equipment on boring machines for positioning or guiding the drill; Devices for indicating failure of drills during boring; Centering devices for holes to be bored
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
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- B23Q17/09—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
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- G—PHYSICS
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- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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- G05B2219/37252—Life of tool, service life, decay, wear estimation
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- Drilling And Boring (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、切削工具の磨耗監視方法およびその装置に関
する。
する。
金属材料の切削作業上、工具の磨耗の有無は重要である
。工具が磨耗している場合には１表面仕上げの不良１寸
法の許容公差外れ、または、工具の破損による損傷が生
じ、被加工材はスクラップ処理しなければならな（・こ
とになる。このため。
。工具が磨耗している場合には１表面仕上げの不良１寸
法の許容公差外れ、または、工具の破損による損傷が生
じ、被加工材はスクラップ処理しなければならな（・こ
とになる。このため。
機械加工を行７疋う場合、寿命のはるか以前の時点で切
削工具を交換するのが一般的な方法であり。
削工具を交換するのが一般的な方法であり。
その結果、工具をその寿命が尽きる時点まで完全に利用
することができない。このため、切削作業中、工具の磨
耗量の有効な測定方法が必要となっている。現在、満足
し得る結果の得られる工具の磨耗検知技術は開発されて
いない。
することができない。このため、切削作業中、工具の磨
耗量の有効な測定方法が必要となっている。現在、満足
し得る結果の得られる工具の磨耗検知技術は開発されて
いない。
（従来の技術および発明が解決しようとする問題）
切削工具の磨耗を監視するため開発され、および開発中
の技術は、切削加工中に生ずる磨耗および故障の基本的
特徴および現象を基にしたものである。大略、次の３つ
の明白な故障メカニズムを摘出することができる。
の技術は、切削加工中に生ずる磨耗および故障の基本的
特徴および現象を基にしたものである。大略、次の３つ
の明白な故障メカニズムを摘出することができる。
１過度の温度上昇に起因する全体的な塑性変形、２、異
常に太き（・切削力に起因する疲労、６粘着、研摩、電
解成形および原子拡散工程中に生ずる段階的磨耗、 ある状態下で生ずる磨耗および故障のメカニズムは、切
削力、温度および工具と被加工材の特質（例：組成、粒
子構造、表面組成）如何によって決捷る、摩耗および故
障のメカニズムは様々であるため、各種の試験および監
視方法が開発されている。
常に太き（・切削力に起因する疲労、６粘着、研摩、電
解成形および原子拡散工程中に生ずる段階的磨耗、 ある状態下で生ずる磨耗および故障のメカニズムは、切
削力、温度および工具と被加工材の特質（例：組成、粒
子構造、表面組成）如何によって決捷る、摩耗および故
障のメカニズムは様々であるため、各種の試験および監
視方法が開発されている。
上記方法の１つとして、切削工具または被加工材の寸法
上の変化を測定する方法がある。この種の方法には、機
械的な計測、輪郭トレーサー、計量、超音波、光学的比
較器および放射性トレーサーが含まれる、放射性トレー
サ一方法を除いて、上記方法は全て、故障に至る過程を
誤検知することが多いオフライン測定方法によるもので
ある。
上の変化を測定する方法がある。この種の方法には、機
械的な計測、輪郭トレーサー、計量、超音波、光学的比
較器および放射性トレーサーが含まれる、放射性トレー
サ一方法を除いて、上記方法は全て、故障に至る過程を
誤検知することが多いオフライン測定方法によるもので
ある。
また、放射性トレーサ一方法は効率的でなく且っ゛危険
を伴なう。
を伴なう。
切削力と工具の磨耗間の関係について、過去２５年間、
盛んに研究されてきたが、一般的な相関関係は（・１だ
明確にされて℃・な℃・。例えば、フランクが徐々に磨
耗した場合、切削力は増大するが、クレータが徐々に磨
耗すると、逆の影響が生ずる。
盛んに研究されてきたが、一般的な相関関係は（・１だ
明確にされて℃・な℃・。例えば、フランクが徐々に磨
耗した場合、切削力は増大するが、クレータが徐々に磨
耗すると、逆の影響が生ずる。
切削力は、また、材料の硬度、切削深さおよび切削速度
如何によって決捷る。上記測定方法は実施が困難であり
、ひずみ計または動力計を慎重に設置しなければならな
（・。ある機械の場合、設計段階で、変換器を機械に組
込まなければならないことも多い。
如何によって決捷る。上記測定方法は実施が困難であり
、ひずみ計または動力計を慎重に設置しなければならな
（・。ある機械の場合、設計段階で、変換器を機械に組
込まなければならないことも多い。
新設または既存の機械何れの場合にも、スピンドル設計
は送りモータの消費電力を測定することは容易に行ない
得る。この測定方法によって、金属の切削量をリアルタ
イム処理し７、最適状態にすることは可能だが、重大な
不利益を伴なう、磨耗が生じても、消費電力は極く僅か
しか変化せず、このため、より顕著な手段（例えば、モ
ータの全体的消費電力）によって磨耗を検知しなければ
ならない。上記方法は、磨耗に関係のな（・因子に目鋭
感である。工具が徐々に磨耗すると、電力消費量が増大
するカー、高温による工具の塑性変形によっては、電力
消費量は減少する。
は送りモータの消費電力を測定することは容易に行ない
得る。この測定方法によって、金属の切削量をリアルタ
イム処理し７、最適状態にすることは可能だが、重大な
不利益を伴なう、磨耗が生じても、消費電力は極く僅か
しか変化せず、このため、より顕著な手段（例えば、モ
ータの全体的消費電力）によって磨耗を検知しなければ
ならない。上記方法は、磨耗に関係のな（・因子に目鋭
感である。工具が徐々に磨耗すると、電力消費量が増大
するカー、高温による工具の塑性変形によっては、電力
消費量は減少する。
工具全体の温度は、埋込式熱電対重たは赤外線を利用す
る方法で測定することができろ。赤外線による測定方法
は、機械製造工場では達成困難な極めて清浄な環境を必
要とし、また、埋込式熱電対は、機械のスピンドル設計
を大幅に手直ししなければならない。磨耗に起因する工
具の温度上昇は極く僅かであり、また騒音の発生も少な
℃゛。
る方法で測定することができろ。赤外線による測定方法
は、機械製造工場では達成困難な極めて清浄な環境を必
要とし、また、埋込式熱電対は、機械のスピンドル設計
を大幅に手直ししなければならない。磨耗に起因する工
具の温度上昇は極く僅かであり、また騒音の発生も少な
℃゛。
現在、振動および騒音分析は、回転機械およびセラミッ
クスの亀裂伝播の研究に応用して優れた効果が得られた
ため、盛んに研究さ」ｔて（・ろ分野である。上記分析
結果は、特定の据付は状況における極めて学術的なもの
で、一般に応用することは困難であり、また、測定方法
も実施が困難で、コストも嵩み、利用し得ないものであ
る。故に、これ壇で、長年に亘り様々な方法が試みられ
てきたが、工具の過度の磨耗および故障、あるし・はそ
の何れか一方を予知する上でほとんど効果はなかった。
クスの亀裂伝播の研究に応用して優れた効果が得られた
ため、盛んに研究さ」ｔて（・ろ分野である。上記分析
結果は、特定の据付は状況における極めて学術的なもの
で、一般に応用することは困難であり、また、測定方法
も実施が困難で、コストも嵩み、利用し得ないものであ
る。故に、これ壇で、長年に亘り様々な方法が試みられ
てきたが、工具の過度の磨耗および故障、あるし・はそ
の何れか一方を予知する上でほとんど効果はなかった。
本発明は、上記従来の技術による問題点を解決し、有効
な工具の磨耗監視方法を提供するものである。
な工具の磨耗監視方法を提供するものである。
（問題点を解決するための手段）
本発明は、被加工材の切削加工中に生ずる短絡電流、開
放電圧および電力、ある（・はその何れかを基にして、
回転切削工具の磨耗を監視する新規な方法を提供するこ
とを目的としている。工具の磨耗に伴なって、発生電流
、電圧、または電力は、徐々に増大し、全体として急激
に増大した場合には、過度の磨耗に起因して、工具が故
障したことを示す。
放電圧および電力、ある（・はその何れかを基にして、
回転切削工具の磨耗を監視する新規な方法を提供するこ
とを目的としている。工具の磨耗に伴なって、発生電流
、電圧、または電力は、徐々に増大し、全体として急激
に増大した場合には、過度の磨耗に起因して、工具が故
障したことを示す。
本発明は、また、穴あけ、フライス削り、その他の旋削
加工中の工具の磨耗を監視する装置を提供することを目
的としている。この場合、工具から、被加工材の測定回
路入力側１での経路の電気抵抗は、それ以外の電気経路
の抵抗より大幅に小さくすることを要する。工作機械の
種類如何によつて、工具および被加工材の双方とも絶縁
するか、または、何れも絶縁しないか、あるいはその片
方のみを絶縁する。工具には、非回転式接点を利用し、
電気抵抗を小さくすることができる。
加工中の工具の磨耗を監視する装置を提供することを目
的としている。この場合、工具から、被加工材の測定回
路入力側１での経路の電気抵抗は、それ以外の電気経路
の抵抗より大幅に小さくすることを要する。工作機械の
種類如何によつて、工具および被加工材の双方とも絶縁
するか、または、何れも絶縁しないか、あるいはその片
方のみを絶縁する。工具には、非回転式接点を利用し、
電気抵抗を小さくすることができる。
本発明のもう１つの目的は、組立ておよび操作とも簡単
で、効率的、経済的且つ容易に使用可能な構造を提供し
、以下の詳細な説明から明らかになる上記目的、利点お
よび機能を実現することである。
で、効率的、経済的且つ容易に使用可能な構造を提供し
、以下の詳細な説明から明らかになる上記目的、利点お
よび機能を実現することである。
（実施例）
本発明の実施態様を示す添付図面を参照しながら、本発
明について以下、より詳細に説明する。
明について以下、より詳細に説明する。
第１図は、被加工材の穴あけ用工作機械１ｏを示したも
のである。第１図で、工作機械１０は、モータ（図示せ
ず）で回転可能な回転コレット１３を内蔵するヘッド１
２を備えている。コレットインサート、即ち、ドリルホ
ルダ１４は、収縮プラスチック管を備え、ドリルホルダ
とコレット１３間を絶縁している。コレットには、止め
ねじ１５および絶縁体１６が取付けてあり、ホルダをさ
らニ強固に固着している。ドリル１７は、ホルダの下端
の盲溝１８内に嵌入され、工作機械で回転可能なように
、止めねじ２１によって保持されている。コレット１３
の端部とホルダの７ヨルダ部２６間には絶縁座金２２が
設けてあり、ホルダ１４を包囲している。
のである。第１図で、工作機械１０は、モータ（図示せ
ず）で回転可能な回転コレット１３を内蔵するヘッド１
２を備えている。コレットインサート、即ち、ドリルホ
ルダ１４は、収縮プラスチック管を備え、ドリルホルダ
とコレット１３間を絶縁している。コレットには、止め
ねじ１５および絶縁体１６が取付けてあり、ホルダをさ
らニ強固に固着している。ドリル１７は、ホルダの下端
の盲溝１８内に嵌入され、工作機械で回転可能なように
、止めねじ２１によって保持されている。コレット１３
の端部とホルダの７ヨルダ部２６間には絶縁座金２２が
設けてあり、ホルダ１４を包囲している。
ヘッド１２には、プラットフォーム２４が取付けてあり
、該プラットフォーム２４には、絶縁体２５によって、
プラットフォーム２４から絶縁された下垂ブラケット２
６が固着しである。該ブラケット２６の水平アーム２７
は、ホルダ１４の軸心捷で横方向に伸長し、また、ドリ
ルホルダの貫通する穴２８を備えている。環状のフェノ
ール系ブラシホルダ２９が止めねじろ１によって、水平
アーム２７Ｖｃ固着されている。該ブラシホルダ２９は
、水平アームの穴２８と横方向に心合せした中央穴３２
を備えている。ブラシホルダ２９は、円周上に間隔を置
いて形成され、軸方向に伸長する複数の溝６ろを備えて
いる。該溝３６の各々は、ドリルホルダ１４の下部と電
気接触するブラシ組立体ろ４を嵌入させている。各溝ろ
ろの外側６５は、拡大螺刻部分としてあり、ナイロンブ
ラシ止めねじ３６が嵌入される。リード線ろ７が各ねじ
６６の中央穴３８を貫通し、ブラシ組立体６４の外端に
接続さ」ｔている。各リード線の他端は、ブラシコネク
タリング６９内部に達している。
、該プラットフォーム２４には、絶縁体２５によって、
プラットフォーム２４から絶縁された下垂ブラケット２
６が固着しである。該ブラケット２６の水平アーム２７
は、ホルダ１４の軸心捷で横方向に伸長し、また、ドリ
ルホルダの貫通する穴２８を備えている。環状のフェノ
ール系ブラシホルダ２９が止めねじろ１によって、水平
アーム２７Ｖｃ固着されている。該ブラシホルダ２９は
、水平アームの穴２８と横方向に心合せした中央穴３２
を備えている。ブラシホルダ２９は、円周上に間隔を置
いて形成され、軸方向に伸長する複数の溝６ろを備えて
いる。該溝３６の各々は、ドリルホルダ１４の下部と電
気接触するブラシ組立体ろ４を嵌入させている。各溝ろ
ろの外側６５は、拡大螺刻部分としてあり、ナイロンブ
ラシ止めねじ３６が嵌入される。リード線ろ７が各ねじ
６６の中央穴３８を貫通し、ブラシ組立体６４の外端に
接続さ」ｔている。各リード線の他端は、ブラシコネク
タリング６９内部に達している。
コネクタリング６９は、全て、リード線４１に接続され
、第２ リ−）’線４２は被加工材に接続しである。該
リード線４１および４２は、電圧、電流および電力、あ
るいはその何れかを測定可能な回路を備えた適当な測定
装置４３ＶＣ接続されている。該測定装置Ａ６は、発生
信号に基づく故障予知機能も備えている。リード線Ａ１
．４２を接続した測定装置４５は、発生電流、電圧およ
び電力、あるいはその何れかの値を示す表示ダイヤル５
１を備え、捷だ、信号がリード線５６．５４を経て、表
示手段５５に達し、工具が故障の虞れある状態となった
ことを示す電流値を調整する為めのノブ５２が設けであ
る。表示手段５５は、機械の操作者に対し、可聴信号を
出すスピーカーとして示してあろが、信号ランプのよう
な可視信号を出すものであってもよ℃・。別の方法とし
て、測定装置４６の発生信号に基づし・て、操作者が介
入することなく、工具の作動を自動的に停止するように
することもできろ。
、第２ リ−）’線４２は被加工材に接続しである。該
リード線４１および４２は、電圧、電流および電力、あ
るいはその何れかを測定可能な回路を備えた適当な測定
装置４３ＶＣ接続されている。該測定装置Ａ６は、発生
信号に基づく故障予知機能も備えている。リード線Ａ１
．４２を接続した測定装置４５は、発生電流、電圧およ
び電力、あるいはその何れかの値を示す表示ダイヤル５
１を備え、捷だ、信号がリード線５６．５４を経て、表
示手段５５に達し、工具が故障の虞れある状態となった
ことを示す電流値を調整する為めのノブ５２が設けであ
る。表示手段５５は、機械の操作者に対し、可聴信号を
出すスピーカーとして示してあろが、信号ランプのよう
な可視信号を出すものであってもよ℃・。別の方法とし
て、測定装置４６の発生信号に基づし・て、操作者が介
入することなく、工具の作動を自動的に停止するように
することもできろ。
故障予知機能を備えるためには、機械加工時間の監視手
段を測定装置４３に設ける必要があろう。
段を測定装置４３に設ける必要があろう。
電流および電圧、あるいはその一方の値の辿１定方法も
重要である。工具の全切刃が均−ｖｃ磨耗する場合には
、電流および電圧、あるいはその一方の値は、その平均
値を測定すれば十分である。しかし、全切刃の磨耗が均
一でない場合には、平均値の測定だけでは十分でなく、
各切刃の発生する電圧および電流値、あるいはその一方
を測定しなければならな（・。これは、切刃の回転周波
数と同期化させた急速データ収集によって可能となる。
重要である。工具の全切刃が均−ｖｃ磨耗する場合には
、電流および電圧、あるいはその一方の値は、その平均
値を測定すれば十分である。しかし、全切刃の磨耗が均
一でない場合には、平均値の測定だけでは十分でなく、
各切刃の発生する電圧および電流値、あるいはその一方
を測定しなければならな（・。これは、切刃の回転周波
数と同期化させた急速データ収集によって可能となる。
容易な別の方法は、−組の非同期化測定値を急速に収集
することである。この場合、ある測定値は、複数の切刃
のものである一方、ある測定値は単一の切刃の発生する
値となる。磨耗程度が進むと、発生電圧および電流が増
大するため、−胡の測定値中の最大値は、最もひどく磨
耗した切刃の発生する値となる。
することである。この場合、ある測定値は、複数の切刃
のものである一方、ある測定値は単一の切刃の発生する
値となる。磨耗程度が進むと、発生電圧および電流が増
大するため、−胡の測定値中の最大値は、最もひどく磨
耗した切刃の発生する値となる。
工具１７および被加工材１１は、絶縁を必要とするもの
として図示したが、重要なことは、工具１７から被加工
材の測定回路入力側に達する経路の電気抵抗値が他の電
気経路の抵抗値よりも小さくすることである（例えば、
１００倍以上）、工種機械の種類、特に、スピンドル軸
受の電気抵抗値如何によって、工具および被加工材共絶
縁するか、または何れも絶縁しなし・が、ある（・は何
れが一方のみを絶縁しなければならない。勿論、何れも
絶縁しな℃・で済むのが一番望寸い・。
として図示したが、重要なことは、工具１７から被加工
材の測定回路入力側に達する経路の電気抵抗値が他の電
気経路の抵抗値よりも小さくすることである（例えば、
１００倍以上）、工種機械の種類、特に、スピンドル軸
受の電気抵抗値如何によって、工具および被加工材共絶
縁するか、または何れも絶縁しなし・が、ある（・は何
れが一方のみを絶縁しなければならない。勿論、何れも
絶縁しな℃・で済むのが一番望寸い・。
工具塘たけ、工具ホルダの回転接点の電気抵抗値は小さ
く、捷た。工具および工具ホルダ装置の剛性が雌とんと
損われないように設計することを要する。複数のブラシ
を非回転リングまたはボルダ内に取付けた状態を図示し
たが、水銀スリップリング、または、他の適当な構造の
ものも使用可能である。
く、捷た。工具および工具ホルダ装置の剛性が雌とんと
損われないように設計することを要する。複数のブラシ
を非回転リングまたはボルダ内に取付けた状態を図示し
たが、水銀スリップリング、または、他の適当な構造の
ものも使用可能である。
穴あけ作業の性能曲線が第２図に示してあり、この曲線
は、０１工具鋼被加工材の乾燥穴あけ作業中、高速度鋼
バイトであけた穴の数に’ｌし、発生電流値をプロット
したものである。曲線４５は、最初、急峻な勾配線Ａを
描き、次いで、領域Ｂ内で全体として、平準化し、工具
の故障近くの点で急峻な勾配線Ｃとなる。ドリルは０．
２５インチバイトを備え、該バイトは回転速度ｊ１５０
ｒｐｍ、１回転の送り量０．００６インチ、および穴あ
け深さ０６７５インチで操作した、故障発生時点の電流
値は、上記図の領域Ｂにおける平均電流値の５０乃至１
００％増である。
は、０１工具鋼被加工材の乾燥穴あけ作業中、高速度鋼
バイトであけた穴の数に’ｌし、発生電流値をプロット
したものである。曲線４５は、最初、急峻な勾配線Ａを
描き、次いで、領域Ｂ内で全体として、平準化し、工具
の故障近くの点で急峻な勾配線Ｃとなる。ドリルは０．
２５インチバイトを備え、該バイトは回転速度ｊ１５０
ｒｐｍ、１回転の送り量０．００６インチ、および穴あ
け深さ０６７５インチで操作した、故障発生時点の電流
値は、上記図の領域Ｂにおける平均電流値の５０乃至１
００％増である。
第６図は、酸化被覆高速度鋼バイトを使用して０１工具
鋼被加工材の乾燥穴あけ作業を行なった際の曲線を示し
たものである。前と同様に、最初、曲線４６Ｆｉ急峻な
勾配線を描き、その後、略模線Ｂ′となり、最後に急峻
な勾配線Ｃ′を描いて、故障に至る。酸化被覆工具鋼バ
イトを使用して、鋼の乾燥穴あけ作業を行なった場合、
および、ステンレス鋼を穴あけした場合にも、同様の結
果であった。
鋼被加工材の乾燥穴あけ作業を行なった際の曲線を示し
たものである。前と同様に、最初、曲線４６Ｆｉ急峻な
勾配線を描き、その後、略模線Ｂ′となり、最後に急峻
な勾配線Ｃ′を描いて、故障に至る。酸化被覆工具鋼バ
イトを使用して、鋼の乾燥穴あけ作業を行なった場合、
および、ステンレス鋼を穴あけした場合にも、同様の結
果であった。
第４図は、０．７５インチ高速度工具鋼バイトを使用し
、回転速度ａｏｏｒｐａ、穴の深さ０３７５インチおよ
び１回転の送り量を０．００３インチの状態で、０１工
具鋼被加工材の大径の穴あけ作業を行なった場合の曲線
を示したものである。この場合も、前と同様、最初、曲
線４７Ｆｉ、急峻な勾配線にを描き、次いで、横方向に
階段状の領域Ｂを形成し、最後に、急峻な勾配線σを描
いて、工具故障の近似状態に至る。
、回転速度ａｏｏｒｐａ、穴の深さ０３７５インチおよ
び１回転の送り量を０．００３インチの状態で、０１工
具鋼被加工材の大径の穴あけ作業を行なった場合の曲線
を示したものである。この場合も、前と同様、最初、曲
線４７Ｆｉ、急峻な勾配線にを描き、次いで、横方向に
階段状の領域Ｂを形成し、最後に、急峻な勾配線σを描
いて、工具故障の近似状態に至る。
第５図は、深穴あけ作業時、一定の深さに穴あけした穴
の数に対し、発生電流値をプロットした曲線を示したも
のである。０２５インチの酸化被覆工具バイトを回転速
度ａｏｏｒｐａ、 １回転の送りｉｏ、ｏｏろインチ
として、０１工具鋼被加工材上に回転させ、深さ２．０
インチの穴あけ作業を行なった。曲線４日の最初の勾配
線Ａ′および最後の勾配線Ｃ′は、浅い穴の場合はど急
峻ではないが、最後の勾配線から、工具の故障を予知す
ることができる。
の数に対し、発生電流値をプロットした曲線を示したも
のである。０２５インチの酸化被覆工具バイトを回転速
度ａｏｏｒｐａ、 １回転の送りｉｏ、ｏｏろインチ
として、０１工具鋼被加工材上に回転させ、深さ２．０
インチの穴あけ作業を行なった。曲線４日の最初の勾配
線Ａ′および最後の勾配線Ｃ′は、浅い穴の場合はど急
峻ではないが、最後の勾配線から、工具の故障を予知す
ることができる。
上記図は全て、電流の変化を示す勾配線によって、終局
工具故障を検知するためのものであるが、電流、電圧ま
たは電力の測定値を基準値と比較することによって、一
定程度の磨耗を検知することもできる。さらに、測定信
号と機械加工時間を相関させた基準方程式を用℃・ろこ
とにより、電流、電圧または電力の測定値を基にして、
工具の残存寿命を予知することもできろ。上記方程式は
、一般に、 ｔ であり、ここで、■は電流測定値、■は電圧測定値、Ｐ
は電力測定値、１は電気的変数の測定時におけろ機械加
工時間、を故障は、工具故障の予知時間、ａおよびｂは
、機械加工作業の種類如何によって決捷る定数である。
工具故障を検知するためのものであるが、電流、電圧ま
たは電力の測定値を基準値と比較することによって、一
定程度の磨耗を検知することもできる。さらに、測定信
号と機械加工時間を相関させた基準方程式を用℃・ろこ
とにより、電流、電圧または電力の測定値を基にして、
工具の残存寿命を予知することもできろ。上記方程式は
、一般に、 ｔ であり、ここで、■は電流測定値、■は電圧測定値、Ｐ
は電力測定値、１は電気的変数の測定時におけろ機械加
工時間、を故障は、工具故障の予知時間、ａおよびｂは
、機械加工作業の種類如何によって決捷る定数である。
第６図は、０２５インチ高速度工具鋼カッターまたはバ
イトを使用し、回転速度６ＱｎｒＩＩＩ、毎分当りの送
り量０５インチ、切削深さり、０３インチにて、０１工
具鋼被加工材をフライス加工した場合の特性曲線４９を
示したものである。発生電流は次の一般的な方程式から
求めろことができるので、曲線５０は曲線４９上と重な
り合った。
イトを使用し、回転速度６ＱｎｒＩＩＩ、毎分当りの送
り量０５インチ、切削深さり、０３インチにて、０１工
具鋼被加工材をフライス加工した場合の特性曲線４９を
示したものである。発生電流は次の一般的な方程式から
求めろことができるので、曲線５０は曲線４９上と重な
り合った。
１ ＝、ａ予想（ｂ□）
１故障
上記方程式は、工具の故障を予知する第１の方程式をさ
らに一般化したものである。曲線４９Ｖｉ、上記方程式
で求めた曲線に沿い、工具の磨耗が甚しくなり、工具の
故障間近になると、大きく変化する。
らに一般化したものである。曲線４９Ｖｉ、上記方程式
で求めた曲線に沿い、工具の磨耗が甚しくなり、工具の
故障間近になると、大きく変化する。
第７図は、フライス作業の経過時間ＶＣ対し、電圧をプ
ロットした場合の同様の曲線５６を示したものである。
ロットした場合の同様の曲線５６を示したものである。
該曲線５６は、第６図の曲線４９と略対応する。
同様にして、金属切削中に発生する直流電流値を測定す
ることにより、旋削作業時の工具故障も予知することが
できる。乾燥切削工具ばかりでなく、潤滑切削工具の故
障監視も可能である。
ることにより、旋削作業時の工具故障も予知することが
できる。乾燥切削工具ばかりでなく、潤滑切削工具の故
障監視も可能である。
第１図は、穴あけ用工作機械に適用した切削工具の磨耗
監視装置の略断面図。第２図は、乾燥高速度工具鋼バイ
トによる穴あけ数に対し、発生電流をプロットしたグラ
フ。第ろ図は、乾燥酸化被覆高速度鋼バイトを使用した
第２図と同様のグラフ。第４図は、大径の穴あけ作業時
における第２図と同様のグラフ。第５図は、深穴あけ作
業時における第２図と同様のグラフ。第６図は、エン）
゛ミル削り時における工具のフライス加工時間ニ幻し、
平均電流値をプロットしたグラフ。第７図は、フライス
加工時間ＶＣ対し、平均電圧値をプロットした第６図と
同様のグラフである。
監視装置の略断面図。第２図は、乾燥高速度工具鋼バイ
トによる穴あけ数に対し、発生電流をプロットしたグラ
フ。第ろ図は、乾燥酸化被覆高速度鋼バイトを使用した
第２図と同様のグラフ。第４図は、大径の穴あけ作業時
における第２図と同様のグラフ。第５図は、深穴あけ作
業時における第２図と同様のグラフ。第６図は、エン）
゛ミル削り時における工具のフライス加工時間ニ幻し、
平均電流値をプロットしたグラフ。第７図は、フライス
加工時間ＶＣ対し、平均電圧値をプロットした第６図と
同様のグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）切削作業中、被加工材（１１）に作用する切削工具
（１７）の発生する短絡電流、開放電圧または電力を監
視する段階と、および発生電流、電圧または電力を比較
する段階と、および切削材に対する前記電流、電圧また
は電力の勾配線の急峻な増加を探知し、工具故障を予知
する段階とを備えることを特徴とする切削工具の磨耗お
よび早期故障の監視方法。 ２）切削工具をその回転機械から絶縁する段階を備える
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した切削
工具の磨耗監視方法。 ３）工具の切削寿命中の平均電流に対し、５０乃至１０
０％増の電流発生時が、工具の故障発生時であるように
したことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した
切削工具の磨耗監視方法。 ４）切削作業時の機械加工時間を監視し、工具の磨耗の
予知機能を得る段階を備えることを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載した切削工具の磨耗監視方法。 ５）次の方程式に従つて、前記工具の故障を予知するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載した切削工
具の磨耗監視方法。 ｔ故障＝ｂｔ／Ｌｎ（ＩまたはＶまたはＰ）−Ｌｎ（ａ
）ここで、 ｔ故障は、工具が故障するまでの時間（秒）、ｔは、工
具の切削作業の経過時間（秒）、 Ｉは、測定電流値（ｕＡ）、 Ｖは、測定電圧値（ｕＶ）、 Ｐは、測定電力値（ｕＷ）、 ａおよびｂは機械加工の種類如何によつて決まる定数で
ある。 ６）軸回転用の機械（１０）と、前記機械により回転さ
れるコレット（１３）と、前記コレット内に固着した工
具ホルダ（１４）と、前記工具ホルダ内に固着した回転
工具バイト（１７）と、前記工具バイトが貫通伸長する
中央穴（３２）を有する非回転ホルダ（２９）と、およ
び、前記ホルダに接触する手段と前記被加工材に接触す
る手段間に設けられ、前記被加工材上に作用する前記工
具バイトの金属切削時に発生する電流、電圧または電力
を測定する回路（４１、４２）とを備えることを特徴と
する切削工具の磨耗監視装置。 ７）工具ホルダ用の前記接触手段が複数のブラシ組立体
（３４）を備え、前記ブラシ組立体が前記ホルダ内に保
持され且つ発生電流の測定手段（５１）を有する回路と
接触するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第
６項に記載した切削工具の磨耗監視装置。 ８）前記ホルダ（１４）がブラケット（２６、２７）上
に取付けられ且つ前記ブラケットから絶縁され、前記ブ
ラケットが前記機械（１０）に取付けられ且つ前記機械
（１０）から絶縁されるようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第７項に記載した切削工具の磨耗監視装置
。 ９）前記被加工材（１１）が接地されていることを特徴
とする特許請求の範囲第８項に記載した切削工具の磨耗
監視装置。 １０）前記被加工材（１１）が前記機械から絶縁されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第８項に記載した
切削工具の磨耗監視装置。 １１）前記工具バイトがドリル（１７）であることを特
徴とする特許請求の範囲第７項に記載した切削工具の磨
耗監視装置。 １２）前記工具バイトがエンドミルであることを特徴と
する特許請求の範囲第７項に記載した工具の磨耗監視装
置。 １３）工具（１７）から測定回路（４１、４２）および
被加工材（１１）に達する経路の電気抵抗がその他の電
気経路の電気抵抗より小さいことを特徴とする特許請求
の範囲第６項に記載した切削工具の磨耗監視装置。 １４）前記機械が金属被加工材を旋削することを特徴と
する切削工具の磨耗監視装置。 １５）前記回路が前記ブラシ組立体（３４）からのリー
ド線（４１）と、前記被加工材からのリード線（４２）
と、および前記リード線（４１、４２）に接続した測定
装置（４３）とを備えることを特徴とする特許請求の範
囲第７項に記載した切削工具の磨耗監視装置。 １６）切削工具（１７）と、被加工材（１１）と、切削
工具回転用機械（１０）と、切削工具（１７）および前
記被加工材に接続され、前記被加工材に作用する前記切
削工具の金属切削時に発生する電流を測定する回路手段
（４１、４２）とを備えることを特徴とする切削工具の
磨耗監視装置。 １７）回路手段が、発生電流値の所定値超過時を表示す
る手段を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１６
項に記載した切削工具の磨耗監視装置。 １８）回路手段が、予定の電流値を調整する手段を備え
ることを特徴とする特許請求の範囲第１７項に記載した
工具の磨耗監視装置。 １９）前記回路手段が、工具の切削作業中、所定の時間
経過時に発生する電流に基づいて、工具故障時を予見す
る手段を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１６
項に記載した工具の磨耗監視装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US62183484A | 1984-06-18 | 1984-06-18 | |
| US621834 | 1984-06-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6114838A true JPS6114838A (ja) | 1986-01-23 |
Family
ID=24491831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60132878A Pending JPS6114838A (ja) | 1984-06-18 | 1985-06-18 | 切削工具の磨耗監視方法およびその装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0165745A3 (ja) |
| JP (1) | JPS6114838A (ja) |
| CA (1) | CA1243744A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014148228A1 (ja) * | 2013-03-22 | 2014-09-25 | 日立工機株式会社 | 電池パック及び電気機器 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2733064B1 (fr) * | 1995-04-14 | 1997-05-30 | Dufour Francois Et Fils | Procede et dispositif de controle d'usinage sur machine-outil |
| DE19518354C2 (de) * | 1995-05-19 | 1997-02-27 | Pallmann Kg Maschf | Verfahren und Vorrichtung zum automatischen Auswechseln von kranzförmigen Zerkleinerungswerkzeugen an Zerkleinerungsmaschinen, insbesondere von Messerkränzen für Holzzerspanmaschinen |
| WO2020075191A1 (en) * | 2018-10-12 | 2020-04-16 | Tata Consultancy Services Limited | Method and system for monitoring tool wear to estimate rul of tool in machining |
| CN109443151A (zh) * | 2018-12-30 | 2019-03-08 | 天门进保(天津)科技股份有限公司 | 刀具手动测量机构 |
| CN109900598B (zh) * | 2019-03-04 | 2023-11-14 | 莆田学院 | 一种温度压力可控的扩散实验装置 |
| DE102019112999A1 (de) * | 2019-05-16 | 2020-11-19 | C. & E. Fein Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Kernbohrmaschine sowie Kernbohrmaschine und Kernbohrkrone zur Durchführung des Verfahrens |
| TWI687277B (zh) * | 2019-05-24 | 2020-03-11 | 國立虎尾科技大學 | 刀具磨耗預測方法 |
| CN112345220B (zh) * | 2020-11-03 | 2023-07-07 | 深圳市宏达瑞精密五金有限公司 | 一种内部可视化的断刀检测仪 |
| CN115415594A (zh) * | 2020-11-13 | 2022-12-02 | 郭贵鑫 | 一种刀具磨损检测装置 |
| CN114559297B (zh) * | 2020-11-27 | 2023-09-19 | 财团法人工业技术研究院 | 刀具状态评估系统及方法 |
| CN114102259B (zh) * | 2021-11-23 | 2022-11-01 | 华中科技大学 | 一种金属基复合材料微细切削刀具与磨损监测方法 |
| CN114227381B (zh) * | 2021-12-24 | 2023-04-18 | 浙江大学台州研究院 | 机床刀具磨损检测方法 |
| CN115507809B (zh) * | 2022-09-18 | 2023-06-06 | 南京中科煜宸激光技术有限公司 | 刮刀变形监测系统、增材制造打印设备与方法 |
| CN117470699B (zh) * | 2023-12-28 | 2024-02-23 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 一种土石料起动剪应力测试试验装置及方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DD46935B (ja) * | ||||
| US3809870A (en) * | 1972-06-08 | 1974-05-07 | Gleason Works | Method and apparatus for monitoring condition of cutting blades |
| GB1380008A (en) * | 1972-08-04 | 1975-01-08 | Production Eng Res | Apparatus for monitoring the operation of a machine tool |
| US4090403A (en) * | 1975-11-21 | 1978-05-23 | Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. | Apparatus for judging the useful life of tools |
| US4351029A (en) * | 1979-12-05 | 1982-09-21 | Westinghouse Electric Corp. | Tool life monitoring and tracking apparatus |
| US4442494A (en) * | 1981-11-18 | 1984-04-10 | Westinghouse Electric Corp. | Tool wear and tool failure monitor system |
-
1985
- 1985-05-28 CA CA000482592A patent/CA1243744A/en not_active Expired
- 1985-06-06 EP EP85304025A patent/EP0165745A3/en not_active Withdrawn
- 1985-06-18 JP JP60132878A patent/JPS6114838A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2014148228A1 (ja) * | 2013-03-22 | 2014-09-25 | 日立工機株式会社 | 電池パック及び電気機器 |
| JPWO2014148228A1 (ja) * | 2013-03-22 | 2017-02-16 | 日立工機株式会社 | 電池パック及び電気機器 |
| US9893343B2 (en) | 2013-03-22 | 2018-02-13 | Hitachi Koki Co., Ltd. | Battery pack and electric device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA1243744A (en) | 1988-10-25 |
| EP0165745A2 (en) | 1985-12-27 |
| EP0165745A3 (en) | 1987-08-05 |
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