JPS6236826B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6236826B2
JPS6236826B2 JP14651979A JP14651979A JPS6236826B2 JP S6236826 B2 JPS6236826 B2 JP S6236826B2 JP 14651979 A JP14651979 A JP 14651979A JP 14651979 A JP14651979 A JP 14651979A JP S6236826 B2 JPS6236826 B2 JP S6236826B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
value
detector
comparator
outputs
tool
Prior art date
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Expired
Application number
JP14651979A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS5676361A (en
Inventor
Yoshiaki Saijo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP14651979A priority Critical patent/JPS5676361A/en
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Publication of JPS6236826B2 publication Critical patent/JPS6236826B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, 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
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09Arrangements 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
    • B23Q17/0904Arrangements 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 before or after machining
    • B23Q17/0919Arrangements for measuring or adjusting cutting-tool geometry in presetting devices
    • B23Q17/0947Monitoring devices for measuring cutting angles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、工具破損検出器に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to tool breakage detectors.

従来の工具破損検出器は、工作機械に取付けた
振動検出器によりその工作機械の振動を検出し、
工具破損のときの大きな振動を検出することによ
り工具の破損を検知していた。
Conventional tool breakage detectors detect machine tool vibration using a vibration detector attached to the machine tool.
Tool breakage was detected by detecting large vibrations when the tool broke.

しかしながら、単に工作機械の振動の大きさだ
けを監視していると、工具破損以外に発生する主
軸の回転停止や刃物台の回動などによる振動と工
具破損に起因する別異な振動との区別がつきにく
い。そのため、主軸の回転停止や刃物台の回動な
どによる振動の影響を少なくするには、検出レベ
ルを高くして高振動のみを検出することで達成で
きる。しかしその反面、低レベルの振動が検出で
きず、工具破損の検出率が低下するという欠点が
ある。また、一方レベル値を低くおさえると、工
具破損以外で発生するノイズを検出してしまい、
加工停止を指令する信号が頻繁に出て作業能率が
低下する。
However, simply monitoring the magnitude of machine tool vibration makes it difficult to distinguish between vibrations caused by spindle rotation stoppage and turret rotation that occur in addition to tool breakage, and vibrations caused by tool breakage. Hard to reach. Therefore, in order to reduce the influence of vibrations caused by stopping the rotation of the spindle or rotating the turret, this can be achieved by increasing the detection level and detecting only high vibrations. However, on the other hand, it has the disadvantage that low-level vibrations cannot be detected, which reduces the detection rate of tool breakage. On the other hand, if the level value is kept low, noise caused by causes other than tool breakage will be detected.
Signals to stop machining are issued frequently, reducing work efficiency.

本発明は、以上の欠点にもとずいてなされたも
ので、旋削加工中に生じる異常振動を検出器で電
気信号として検出するとともに、主軸の回転周期
を検出し、これらの検出値により工具破損を検出
するようにした工具破損検出装置を得るにある。
The present invention has been made based on the above-mentioned drawbacks, and uses a detector to detect abnormal vibrations that occur during turning as an electric signal, as well as detect the rotation period of the spindle, and use these detected values to detect tool damage. An object of the present invention is to obtain a tool breakage detection device that detects tool breakage.

以下に図面を参照して本発明の一実施例につい
て説明する。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図において、振動検出器1は旋盤または切
削工具に固着されて、旋削加工中に発生する振動
を電気信号として検出するたとえば圧電素子から
なる検出器である。上記振動検出器1にはこの検
出器から出力された電気信号を増幅する増幅回路
2が接続されている。上記増幅回路2には整流平
滑回路3が接続され、この回路で増幅された電気
信号を整流平滑する。上記整流平滑回路3には第
1の比較器4が接続されている。上記第1の比較
器4は、上記整流平滑回路3より入力された電気
信号が設定値Aと比較され、平滑信号が設定値A
より大きくなつた場合に、1パルスが次のパルス
間隔検出器5へ出力する。上記パルス間隔検出器
5は、上記第1の比較器より出力されるパルス間
隔を検出するもので、減算器6が接続されてい
る。一方、主軸回転周期検出器7は、たとえばエ
ンコーダなどからなり、主軸の回転周期を検出
し、上記減算器6へ出力する。上記減算器6は、
上記パルス間隔検出器からのパルス間隔値と上記
回転周期検出器7からの主軸回転の周期値との差
を算出して、その算出した値の絶対値を第2の比
較器8へ出力する。上記第2の比較器8は、上記
減算器6から出力された絶対値をこの第2の比較
器に設定された設定値Bと比較して、絶対値が設
定値より小さいと制御信号Cを出力する。
In FIG. 1, a vibration detector 1 is a detector made of, for example, a piezoelectric element, which is fixed to a lathe or a cutting tool and detects vibrations generated during turning as an electric signal. The vibration detector 1 is connected to an amplification circuit 2 that amplifies the electrical signal output from the vibration detector. A rectifying and smoothing circuit 3 is connected to the amplifying circuit 2, and rectifies and smoothes the amplified electrical signal by this circuit. A first comparator 4 is connected to the rectifying and smoothing circuit 3. The first comparator 4 compares the electrical signal input from the rectifying and smoothing circuit 3 with a set value A, and outputs a smoothed signal as the set value A.
When it becomes larger, one pulse is output to the next pulse interval detector 5. The pulse interval detector 5 detects the pulse interval output from the first comparator, and is connected to a subtracter 6. On the other hand, the main shaft rotation period detector 7 includes, for example, an encoder, detects the rotation period of the main shaft, and outputs it to the subtracter 6. The subtracter 6 is
The difference between the pulse interval value from the pulse interval detector and the period value of the spindle rotation from the rotation period detector 7 is calculated, and the absolute value of the calculated value is output to the second comparator 8. The second comparator 8 compares the absolute value output from the subtracter 6 with a set value B set in the second comparator, and outputs a control signal C if the absolute value is smaller than the set value. Output.

つぎに、上記構成の工具破損検出装置の作用に
ついて説明する。
Next, the operation of the tool breakage detection device having the above configuration will be explained.

振動検出器1は、旋削加工によつて発生する異
常振動を電気信号として検出し、この電気信号を
増幅器2で増幅する。上記増幅器2で増幅された
電気信号は整流平滑回路3で整流平滑して第1の
比較器4に入力する。上記第1の比較器4に入力
された平滑信号は設定値Aと比較され、この設定
値Aより入力した信号が大きくなると1パルス出
力する。ここで、切削工具が破損した状態で加工
し続けた場合の整流平滑回路3からの出力を、た
とえば記録計またはオシロスコープなどによつて
調べると、第2図のような主軸の回転周期に近似
した大きな振動による出力がある。これは工具破
損後の切削ば断続切削的になることによるもので
ある。このように工具破損後の旋削に、異常振動
が断続的に生じるのは、以下の理由による。すな
わち、まず、工具破損時において最初の大きな異
常振動が生じる。このときの工具破損は、刃先の
チツピングなどの比較的軽微なものであり、一部
の切刃が正常な状態で残存しているとすると、破
損時に破損量に応じて切込量が小さく変化する。
したがつて、被加工物には破損に基因して段差部
分が生じる。一方、切削工具は、研損後において
も一定速度で送りをかけられているので、前述し
た切込量が小さい状態で切削を行う。ところが、
主軸が1回転して前記被加工物の段差部分が、上
記切削工具のチツピング後に残存している部分に
当ると、切込量が急激に増加する。その結果、第
2のチツピングが生じ2回目の大きな異常振動が
生じる。また、これにより被加工物には最初のチ
ツピングと同様の段差部分が生じる。しかして、
この第2のチツピングにより生じた段差部分によ
り、主軸が1回転すると再び第3のチツピングが
誘起され、3回目の大きな異常振動と被加工物の
段差部分が生じる。以下、このようなチツピング
及びこのチツピングにより誘起される被加工物の
段差部分は、主軸が1回転するごとに、つまり主
軸の回転に同期して切削工具の切込量が平均化す
るまで断続的かつ減衰的に発生する。これらのこ
とから、工具破損による断続的な切削で発生する
周期的な大きな異常振動と、旋盤の主軸の回転周
期とを比較させて、これらの周期が略一致すれ
ば、切削工具が破損しているものと判定できる。
The vibration detector 1 detects abnormal vibrations generated by turning as an electrical signal, and the amplifier 2 amplifies this electrical signal. The electrical signal amplified by the amplifier 2 is rectified and smoothed by a rectification and smoothing circuit 3 and input to a first comparator 4 . The smoothed signal input to the first comparator 4 is compared with a set value A, and when the input signal becomes larger than the set value A, one pulse is output. Here, if the output from the rectifying and smoothing circuit 3 is examined using a recorder or an oscilloscope when machining continues with the cutting tool damaged, the output will be similar to the rotation period of the spindle as shown in Figure 2. There is an output due to large vibrations. This is because cutting after the tool breaks becomes an interrupted cutting process. The reason why abnormal vibrations occur intermittently during turning after tool breakage is as follows. That is, first, when the tool breaks, the first large abnormal vibration occurs. The tool damage at this time is relatively minor, such as chipping of the cutting edge, and if some of the cutting edges remain in normal condition, the depth of cut will change slightly depending on the amount of damage at the time of damage. do.
Therefore, a stepped portion is generated in the workpiece due to the damage. On the other hand, since the cutting tool is fed at a constant speed even after being worn out, cutting is performed with the aforementioned small depth of cut. However,
When the main shaft rotates once and the stepped portion of the workpiece hits the portion of the cutting tool remaining after chipping, the depth of cut increases rapidly. As a result, second chipping occurs and a second large abnormal vibration occurs. This also creates a stepped portion on the workpiece similar to the initial chipping. However,
Due to the stepped portion caused by this second chipping, a third chipping is induced again when the main shaft rotates once, and a third large abnormal vibration and a stepped portion of the workpiece are generated. Hereinafter, such chipping and the stepped portion of the workpiece induced by this chipping will occur intermittently every time the spindle rotates, that is, until the depth of cut of the cutting tool is averaged in synchronization with the rotation of the spindle. and occurs in a decaying manner. Based on these facts, we can compare the periodic large abnormal vibrations that occur during intermittent cutting due to tool breakage with the rotation period of the main shaft of the lathe, and if these periods approximately match, the cutting tool is damaged. It can be determined that there is a

しかして、上記振動検出器1で検出した電気信
号を第1の比較器4に設定した設定値Aと比較
し、この設定値Aより大きい信号が入力したとき
のみパルス間隔検出値5へ1パルスが入力され
る。上記パルス間隔検出値5では、上記第1の比
較器4から入力されるパルス間隔を検出してその
間隔値を減算器6へ出力する。一方、回転周期検
出器7は、主軸の回転周期を検出し、その周期値
を上記減算器6へ出力する。上記減算器6では、
上記パルス間隔検出器5からのパルス間隔値と上
記回転周期検出器7からの主軸の回転周期値との
差を絶対値として算出し、その絶対値を第2の比
較器8へ出力する。第2の比較器8では、設定値
Bと絶対値との比較がなされ、この絶対値が設定
値より小さいと工具が破損しているものとして制
御信号Cを出力する。上記制御信号Cによつて、
切削工具の送りを停止させたり、警報信号を出す
などして、切削工具の破損に対して速やかに対処
する。
The electric signal detected by the vibration detector 1 is compared with the set value A set in the first comparator 4, and only when a signal larger than the set value A is input, the pulse interval detection value 5 is changed to 1 pulse. is input. The pulse interval detection value 5 detects the pulse interval input from the first comparator 4 and outputs the interval value to the subtracter 6. On the other hand, the rotation period detector 7 detects the rotation period of the main shaft and outputs the period value to the subtracter 6. In the subtracter 6,
The difference between the pulse interval value from the pulse interval detector 5 and the rotation period value of the main shaft from the rotation period detector 7 is calculated as an absolute value, and the absolute value is output to the second comparator 8. The second comparator 8 compares the set value B with an absolute value, and if the absolute value is smaller than the set value, it determines that the tool is damaged and outputs a control signal C. By the above control signal C,
Immediately deal with damage to the cutting tool by stopping the feed of the cutting tool or issuing an alarm signal.

本発明は、以上述べたように、旋削加工中に発
生する異常振動を振動検出器によつて検出し、こ
の振動検出器によつて得られる電気信号を第1の
比較器の設定値と比較して、この第1の比較器か
ら出力されるパルスのパルス間隔値をパルス間隔
検出器で検出するとともに、主軸の回転周期値を
回転周期検出器で検出して、これらの値から旋削
加工中の工具の破損を検出するようにしたもので
ある。すなわち、切削工具の破損によつて発生す
る断続的な旋削の異常振動の周期値は、主軸の回
転周期と略一致する関係をもつことから、これら
の周期値の減算したものの絶対値を適当な設定値
と比較させてやることで、旋削条件の如何に係ら
ずバイトの破損状態を旋削加工中に検出できる。
特に、工具破損とそれ以外の振動との区別が的確
にでき、工具破損の検出率が向上できるととも
に、検出信号にもとづく加工停止などの不具合が
なくなり、作業能率の低下が避けられる。
As described above, the present invention detects abnormal vibrations occurring during turning using a vibration detector, and compares the electrical signal obtained by the vibration detector with the set value of the first comparator. Then, the pulse interval value of the pulses output from this first comparator is detected by a pulse interval detector, and the rotation period value of the spindle is detected by the rotation period detector. The system is designed to detect damage to the tool. In other words, since the periodic value of abnormal intermittent turning vibrations caused by cutting tool damage has a relationship that roughly matches the rotational period of the spindle, the absolute value of the subtracted periodic value can be calculated as appropriate. By comparing it with the set value, it is possible to detect the damaged state of the cutting tool during turning, regardless of the turning conditions.
In particular, it is possible to accurately distinguish between tool damage and other vibrations, improving the detection rate of tool damage, and eliminating problems such as machining stops based on detection signals, thereby avoiding a decrease in work efficiency.

なお、主軸の回転周期検出器のかわりに、数値
制御装置やその他の制御装置の主軸回転数の指令
値を用いてもよい。
Note that a command value of the spindle rotation speed of a numerical control device or other control device may be used instead of the spindle rotation period detector.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第2図は第1の比較器からの出力信号の波形を示
すグラフである。 1…振動検出器、3…整流平滑回路、4…第1
の比較器、5…パルス間隔検出器、6…減算器、
7…回転周期検出器、8…第2の比較器。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a graph showing the waveform of the output signal from the first comparator. 1... Vibration detector, 3... Rectifying and smoothing circuit, 4... First
comparator, 5... pulse interval detector, 6... subtractor,
7... Rotation period detector, 8... Second comparator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 旋削加工において発生する振動を検出して電
気信号を出力する振動検出器と、上記振動検出器
から得られる電気信号を設定値と比較してこの設
定値より大きな電気信号が入力するたびにパルス
信号を出力する第1の比較器と、上記第1の比較
器からの出力パルスのパルス間隔を検出してパル
ス間隔値を出力するパルス間隔検出器と、旋削用
工作機械の主軸の回転周期を検出してその周期値
を出力する回転周期検出器と、上記パルス周期検
出器により検出されたパルス周期値と上記回転周
期検出器によつて検出された回転周期値との差の
絶対値を算出する減算器と、上記減算器から得ら
れる絶対値を設定値と比較してこの設定値より小
さいときに工具破損信号を出力する第2の比較器
とを具備することを特徴とする工具破損検出器。
1 A vibration detector that detects vibrations generated during turning and outputs an electrical signal, and compares the electrical signal obtained from the vibration detector with a set value and generates a pulse every time an electrical signal greater than this set value is input. a first comparator that outputs a signal; a pulse interval detector that detects the pulse interval of output pulses from the first comparator and outputs a pulse interval value; A rotation period detector that detects and outputs the period value, and calculates the absolute value of the difference between the pulse period value detected by the pulse period detector and the rotation period value detected by the rotation period detector. and a second comparator that compares the absolute value obtained from the subtracter with a set value and outputs a tool breakage signal when the absolute value is smaller than the set value. vessel.
JP14651979A 1979-11-14 1979-11-14 Detector of tool failure Granted JPS5676361A (en)

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JPS5676361A JPS5676361A (en) 1981-06-23
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Families Citing this family (5)

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