PL182940B1 - Sposób automatycznej aktywnej kontroli stanu ostrza narzędzia skrawającego - Google Patents

Sposób automatycznej aktywnej kontroli stanu ostrza narzędzia skrawającego

Info

Publication number
PL182940B1
PL182940B1 PL97327666A PL32766697A PL182940B1 PL 182940 B1 PL182940 B1 PL 182940B1 PL 97327666 A PL97327666 A PL 97327666A PL 32766697 A PL32766697 A PL 32766697A PL 182940 B1 PL182940 B1 PL 182940B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
tool
cutter
tool wear
instantaneous
workpiece
Prior art date
Application number
PL97327666A
Other languages
English (en)
Other versions
PL327666A1 (en
Inventor
Boris Fainstein
Eduard Tabachnik
Mark Zuckerman
Igor Rubashkin
Original Assignee
Omat 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 Omat Ltd filed Critical Omat Ltd
Publication of PL327666A1 publication Critical patent/PL327666A1/xx
Publication of PL182940B1 publication Critical patent/PL182940B1/pl

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
    • 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
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • 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
    • B23Q17/0952—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 during machining
    • B23Q17/0957—Detection of tool breakage
    • 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
    • B23Q17/00—Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • 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
    • B23Q17/0952—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 during machining
    • B23Q17/0961—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 during machining by measuring power, current or torque of a motor
    • 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
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37258—Calculate wear from workpiece and tool material, machining operations
    • 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
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37344—Torque, thrust, twist, machining force measurement
    • 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
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49078—Control of feed only
    • 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
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/49—Nc machine tool, till multiple
    • G05B2219/49099—Cutting force, torque

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Numerical Control (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
  • Automatic Control Of Machine Tools (AREA)

Abstract

1. Sposób automatycznej aktywnej kontroli stanu ostrza narzedzia skrawajacego o okreslonej wartosci sred- n ie g o w s p ó lc z y n n ik a o d n ie s ie n ia Ro, w c z a s ie w y k o n y w a - nia operacji obróbki skrawaniem, obejmujacy pomiar momentu obrotowego M, oraz szybkosci posuwu F narze- dzia wzgledem obrabianego przedmiotu podczas obróbki przez to narzedzie i-tego przedmiotu, oraz obliczenie na tej podstawie wielkosci zuzycia ostrza narzedzia, zna- mienny tym, ze sygnal odpowiadajacy zmierzonemu momentowi obrotowemu (M1 ), oraz sygnal odpowiadaja- cej mu zmiennej chwilowej szybkosci posuwu (f (j)) narze- dzia, jak równiez sygnal odpowiadajacy wczesniej wyzna- czonym wspólczynnikom (A 0 ). (a), (ß) zaleznym od ro- dzaju materialu narzedzia i materialu obrabianego przed- miotu, doprowadza sie do pierwszego procesora (13). który oblicza wspólczynniki (rj )) chwilowego zuzycia ostrza narzedzia zgodnie z empiryczna zaleznoscia· (j)ß po czym sygnal odpowiadajacy wyznaczonym wartosciom tych wspólczynników (rj)) doprowadza sie do drugiego procesora (14) okreslajacego sredni wspólczyn- nik zuzycia (R|), a nastepnie, sygnal odpowiadajacy war- tosci tego wspólczynnika (R1 ), oraz sygnal odpowiadajacy wspólczynnikowi odniesienia (R0), doprowadza sie do komparatora (15), który porównuje obydwa te sygnaly po kazdym obrobionym i-tym przedmiocie, a wynik tego porównania wyswietla sie na monitorze (8). F I G 2 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób automatycznej aktywnej kontroli stanu ostrza narzędzia skrawającego o określonej wartości średniego współczynnika odniesienia R,„ w czasie wykonywania operacji obróbki skrawaniem, obejmujący pomiar momentu obrotowego M, oraz szybkości posuwu F narzędzia względem obrabianego przedmiotu podczas obróbki przez to narzędzie i - tego przedmiotu, oraz obliczenie na tej podstawie wielkości zużycia ostrza narzędzia.
Do kontroli ścieżki cięcia frezu podczas obróbki przedmiotu za pomocą obrabiarki wykorzystuje się automatyczne sterowanie, zwane sterowaniem numerycznym CNC. W miarę obrabiania kolejnych przedmiotów i zużywania się frezu, kiedy nie stosuje się adaptacyjnego układu sterowania przynajmniej szybkością posuwu frezu względem obrabianego przedmiotu, program sterujący CNC zawsze stopniowo zwiększa moment obrotowy frezu.
Automatyczna aktywna kontrola stanu ostrza frezu obrabiarki, znana jest na przykład z opisów patentowych Stanów Zjednoczonych A. P. nr US 4 208 718 i nr US 4 802 095. W przedstawionym w opisie patentowym Stanów Zjednoczonych A. P. nr US 4 208 718 sposobie kontroli stanu ostrza narzędzia, stan ten wyznacza się procentowo jako stosunek czasu cięcia w funkcji wzrostu mocy głowicy, do całkowitego czasu operacji obróbki skrawaniem.
Znany z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych A. P. nr US 4 802 095 sposób automatycznej aktywnej kontroli stanu ostrza frezu polega na pomiarze składowej stycznej FT siły bocznej FRES przyłożonej do obrabianego przedmiotu, matematycznym wyznaczeniu składowej promieniowej FR tej siły, oraz wyznaczeniu na podstawie obydwu składowych tej siły stopnia zużycia ostrza frezu.
W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych nr US 4 547 847 przedstawione jest urządzenie do kontroli stanu ostrza narzędzia, które wyposażone jest w adaptacyjny układ stero182 940 wania z podprogramem sterującym TLMNTR (fig. 13H. od wiersza 64 kolumny 35 do wiersza 49 kolumny 38). W podprogramie tym założono liniowy proces tępienia się narzędzia, a do głównego programu sterującego konieczne jest wprowadzenie wielu parametrów, takich jak szybkość posuwu ostrza narzędzia, prędkość obrotowa trzpienia, oraz stała głębokości ścieżki cięcia. Szybkość posuwu ostrza narzędzia regulowana jest w sposób liniowy.
Za pomocą podprogramu tego urządzenia możliwe jest określenie czasu stępienia się ostrza narzędzia tylko dla prostych operacji cięcia przedmiotu, przy konieczności wprowadzenia dużej liczby parametrów wejściowych.
Adaptacyjny układ sterowania przedstawiony jest na przykład przez zgłaszającego w międzynarodowym zgłoszeniu patentowym o numerze publikacji nr WO 94/14569. Adaptacyjny układ sterowania służy przynajmniej do kontroli szybkości posuwu frezu w odpowiedzi na zmianę momentu obrotowego trzpienia obrabiarki zgodnie z zależnością: M = A Fy pY gdzie M jest mierzonym momentem obrotowym obrabiarki napędzającej frez, F jest chwilową szybkością posuwu frezu, p jest przekrojem poprzecznym obrabianego w danej chwili przedmiotu, a A, y i y są współczynnikami zależnymi od frezu i materiału obrabianego przedmiotu.
Celem wynalazku jest opracowanie takiego sposobu automatycznej aktywnej kontroli stanu ostrza narzędzia skrawającego, który umożliwi skuteczną kontrolę stanu narzędzia dla dowolnej złożonej operacji obróbki skrawaniem, jedynie na podstawie niewielkiej liczby parametrów wejściowych, a tym samym wyeliminuje niedogodności znanych dotychczas podobnych sposobów.
Cel wynalazku zrealizowano w sposobie automatycznej aktywnej kontroli stanu ostrza narzędzia skrawającego, który charakteryzuje się tym, że sygnał odpowiadający zmierzonemu momentowi obrotowemu M0), oraz sygnał odpowiadającej mu zmiennej chwilowej szybkości posuwu narzędzia Λα jak również sygnał odpowiadający wcześniej wyznaczonym współczynnikom Aq, a, pzależnymodrozzaj u materiałunizęęzizia i materiuudbrabianeoopieedmiotu, doprowadza się do pierwszego procesora, który oblicza współczynniki r0) chwilowego zużycia ostrza narzędzia zgodnie z empiryczną zależnością: Mw = A^Fj) r(])\ Sygnał odpowiadający wyznaczonym wartościom tych współczynników r0) doprowadza się do drugiego procesora oknzalająrego śreanrwspyłcnynmk póżyyiaR^.MastęjmiejSy^ał odpogępuąieco ivzrtnsziśrzyniegowepółczyżn ikazrżyciż R, z^^gna! odpowhdający wspdic:pirdikocn wZniośienia Rn nepłowzdzaniż do komyrrałnna,rdzrypżrównujr otydwcte sygnctypok^ Odmobrżbronomi-tym przedmioo!-^ wymk tego ópygizrómżłsn św^fiw rię na monńorze.
Wpbzypa^u nyyireseęyontro gi spnauosSeza wiewżriazowngts stoawoj ącego, do piewszego ^ougi-ra ^ρκ^ζΖζι gię sżgnałzmίprnozzj ezlwSloweaszybk(ircipasurvu Fzw j^dp^nr<s sesrzzfrenn wielooi1ozpwzdOi ktt^^ obfita wapółrzρnniki r ω nhwiłowzoo wu/cit ostnie freo^kołzystoh znodniezkileznością: = A^pr^,.
Znlzu spoyobuaztomżtnczzej żywnej konłroli stanu ostrza narzędzia skrawającego według wyoatpoko-e srmoydwozżskdten:kiagg mżmrogowani a stenu nazzędzia til^kr'^<rn^t^r PSnęoneł syy^Ci^l^cZioj^r^s)by ekrpwyćieon,jrdyniz ma ^o^tawin niewrehiip lidzby pardmprrżsv wejściojwych, z ktoay.rh jedne są i tac mierzzns podczas sSsrowrkia obróbką skrawania, zaś pozostałe wprowadza się wcześniej jako stałe dla clanzgo eo0zdju obróbO skrawAieeż materato, oraz sodrWd nAzddzSazkśżwajdcegs. Koęzyśęiwgoalodzd wzbrkd-o rówmpżnproytosy reahzac^ spoezj taóz^zko ouipmatyeeoy wymagi pdżprra-ogp yyżdydjorkisżdynie wybory rodzaju obróbki i parametrów rhzeaktsrnstyczżnrh dla rodzaju narzodz;iaskrawayncego i obezbzdjegomatoiidłz.
Wynylrtnrk jest przykładowo wyjaśniony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat bkrkowy systemuyterowpzip nbrybiaani, fig. 2u n-hemał ylókowy gkładuAMS wil· tometyrgb3r kokyroyi r^u osSroPaaeau by^emy wegług fig. L fig . 3 -^osób Iretaroli stanu ο^ατ n^z^kia okrawa^ce^ rzr poerK^uktadu wMS wfdłu1 fig. 2, a fi^ ó- wyken zsrl^aosści ζ^^ιο^ sespiikjwnnAów: średniego eutyda w^so^ nagzędzta i odn ipsiynia R/R w iunksp koiyjnypsobrzyiiżlych przetoiotów dtaykreśtonej ożrreęjiodróboiadsain'żni en.
182 940
W celu lepszego zrozumienia sposobu automatycznej aktywnej kontroli stanu ostrza narzędzia skrawającego, naprzód opisany zostanie system sterowania obrabiarki, w którym może być zaimplementowany sposób według wynalazku.
Przedstawiony na fig. 1 system sterowania obrabiarki wyposażony jest w układ AMSl do automatycznej kontroli stanu ostrza narzędzia według wynalazku, który umożliwia określenie chwilowego stanu ostrza frezu 2, obrotowo napędzanego obrabiarką 3. Obrabiarka 3 sterowana jest za pomocą połączonej z nią na wejściu jednostki sterującej CNC 4 (to jest komputera sterującego), oraz adaptacyjnego układu sterowania (ACS) 5, którego celem jest modyfikacja sterowania za pomocą jednostki sterującej CNC 4. Jednostka sterująca CNC 4 i adaptacyjny układ sterowania 5 umożliwiają kontrolę przynajmniej szybkości posuwu frezu w odpowiedzi na zmianę momentu obrotowego obrabiarki 3, który mierzony jest w układzie śledzenia 7, połączonym swym wyjściem z wejściem adaptacyjnego układu sterowania 5. Jednostka sterująca CNC 4 jest połączona swym wyjściem z wejściem adaptacyjnego układu sterowania 5, za pomocą połączenia którym jest przesyłany sygnał F chwilowej szybkości posuwu frezu 2, oraz korzystnie za pomocą połączenia, którym przesyłany jest sygnał S prędkości obrotowej trzpienia obrabiarki 3. Adaptacyjny układ sterowania 5 jest z kolei połączony na wyjściu z wejściem obrabiarki 3, za pomocą połączeń, którymi przesyłane są sygnały F' i S' modyfikacji szybkości posuwu frezu i prędkości obrotowej obrabiarki 1.
Układ AMS 1 jest połączony na swym wejściu z wyjściem adaptacyjnego układu sterowania 5, układu śledzenia 7 i interfejsu 9, oraz na wyjściu z monitorem 8.
Podczas badań stwierdzono, że stan ostrza frezu usuwającego naddatek materiału podczas określonej obróbki skrawaniem zależy od dużej liczby czynników, takich jak rodzaj obrabiarki, rodzaj obrabianego przedmiotu, ścieżka cięcia, szybkość posuwu frezu, prędkość obrotowa trzpienia, oraz rodzaj cieczy chłodząco-smarującej, co może być określone empiryczną zależnością: M = A0FIX Rp, gdzie M jest mierzonym momentem obrotowym obrabiarki. F jest chwilową szybkością posuwu frezu względem obrabianego przedmiotu, a A^, a i β są współczynnikami zależnymi od rodzaju materiału frezu i materiału obrabianego przedmiotu. Współczynniki A<,, a i β wyznaczone są przez stosunek R^/Ro, gdzie R(i) jest współczynnikiem oznaczającym średnie zużycie frezu dla i-tego obrabianego przedmiotu, a R^jest średnim współczynnikiem odniesienia dla nowego frezu w tej samej operacji obróbki skrawaniem, który równa się górnej krytycznej wartości ει;. odpowiadającej stępieniu się frezu.
Podczas obróbki skrawaniem, moment obrotowy M jest momentem obrotowym obrabiarki napędzającej frez, zaś w operacji toczenia momentem obrotowym obrabiarki napędzającej obrabiany przedmiot. Dla chwilowego oznaczania stanu ostrza frezu, zależność M = A0Fa Rp, można przekształcić do innej postaci: M = A^z Rp, gdzie Fz jest szybkością posuwu jednego ostrza frezu wieloostrzowego.
Chwilowe oznaczenie stanu ostrza narzędzia skrawającego jest wyświetlone na monitorze 8 jako jego procentowe zużycie, które umożliwia operatorowi obrabiarki podjęcie decyzji o wymianie frezu. Oznaczenie stanu ostrza narzędzia może być również wyświetlone na monitorze 8 w postaci słowa „działający”, względnie „niedziałający”, kiedy frez jest zużyty, lub pęknięty. W tym drugim przypadku, układ AMS1 przesyła do jednostki sterującej CNC 4 sygnał przerwania TC, powodujący zatrzymanie pracy obrabiarki 3.
Układ AMS1 połączony jest z interfejsem 9, służącym do kodowego wprowadzenia typu frezu MC, rodzaju materiału obrabianego przedmiotu WM oraz rodzaju obróbki skrawaniem MO.
Przedstawiony na fig. 2 układ AMS1 jest zaopatrzony w pamięć 10, przechowującą trzy współczynniki A^, a, β dla różnych kombinacji materiału frezu i materiału obrabianego przedmiotu, wybieranych na podstawie wprowadzonych kodowo do interfejsu 9 parametrów: typ frezu Mc, rodzaju materiału obrabianego przedmiotu WM, oraz rodzaj obróbki skrawaniem MO. W pamięci przechowywane są również średnie współczynniki odniesienia Ro zużycia ostrza narzędzia dla różnych operacji obróbki skrawaniem.
Typowe współczynniki Ao, a, β dla frezów o czterech krawędziach są następujące: Ao =148, a = 0,75, β = 0,83 dla frezów o ostrzu ze stali miękkiej, Ao = 116, a = 0,68, β = 0,75 dla frezów o ostrzu z żeliwa, oraz A,, = 79, a = 0,72, β = 0,8 dla frezów o ostrzu z aluminium.
182 940
Współczynniki Ao, a, β dla różnych kombinacji materiału frezu i materiału obrabianego przedmiotu wyznacza się doświadczalnie przy dużej liczbie operacji obróbki skrawaniem.
Nowy współczynnik odniesienia R* zużycia ostrza narzędzia dla nowej operacji obróbki skrawaniem wyznacza się w próbnej operacji z nowym frezem za pomocą połączonej z pamięcią 10 jednostki kalibracyjnej 11, wykorzystując do tego celu mierzony moment obrotowy Mffl i szybkość posuwu frezu F, oraz współczynniki A^, a, β dla różnych kombinacji materiału frezu i materiału obrabianego przedmiotu, wybranych przez operatora obrabiarki
Układ AMS 1 jest wyposażony w pierwszy procesor 13, połączony na wejściu z adaptacyjnym układem sterowania 5, z układem śledzenia 7 momentu obrotowego M i z pamięcią. 10. Pierwszy procesor 13 służy do obliczenia chwilowych współczynników r, zużycia ostrza narzędzia, zgodnie z empiryczną zależnością: Mo = AoFj rQ) p, gdzie FZXj) jest chwilową szybkością posuwu frezu 2 przy różnych położeniach wzdłuż ścieżki cięcia podczas obróbki i-tego przedmiotu. Jeżeli chwilowa szybkość posuwu F^,) ostrza frezu 2 nie jest znana, to oblicza się ją z następującej zależności: ί'ζω = F'Oj/(S'(j) x z), gdzie F', jest szybkością posuwu frezu 2 względem obrabianego przedmiotu, S', jest chwilową prędkością obrotową trzpienia, a z jest liczbą krawędzi tnących frezu 2.
Pierwszy procesor 13 jest połączony na wyjściu z wejściem drugiego procesora 14, do obliczenia średniego współczynnika R(1) zużycia ostrza frezu 2 dla kolejnego i-tego obrabianego przedmiotu, zgodnie z zależnością:
R(.) =-Συ.) n
Drugi procesor 14 połączony jest swym wyjściem z wejściem komparatora 15, połączonym również z pamięcią 10. Komparator 15 służy do porównania średniego współczynnika R(i) zużycia ostrza narzędzia i średniego współczynnika odniesienia Ro. Wynik tego porównania wyświetlany jest na monitorze 8 w postaci informacji o stanie ostrza frezu, i ewentualnie przesłany jest do jednostki CNC 4 jako sygnał przerwania TC.
Sposób automatycznej aktywnej kontroli stanu ostrza narzędzia skrawającego, realizowany za pomocą układu AMS1, przedstawiony jest na fig.3. Po wyznaczeniu niewiadomej wartości średniego współczynnika odniesienia Ro dla nowego frezu w nowej operacji obróbki skrawaniem, dla kolejnych obrabianych przedmiotów, do pierwszego procesora 13 doprowadza się sygnał odpowiadający zmierzonemu momentowi obrotowemu M„ oraz sygnał odpowiadającej mu zmiennej chwilowej szybkości posuwu F0) narzędzia, jak również sygnał odpowiadający wcześniej wyznaczonym współczynnikom Ao a, β zależnym od rodzaju materiału narzędzia i materiału obrabianego przedmiotu, który oblicza współczynniki r, chwilowego zużycia ostrza narzędzia zgodnie z empiryczną zależnością: M0) = AoF0“ r0)!, z szybkością próbkowania 10 na sekundę. Następnie, sygnał odpowiadający wyznaczonym wartościom tych współczynników r, doprowadza się do drugiego procesora 14 określającego nieważony średni współczynnik zużycia R,. Sygnał odpowiadający wartości tego współczynnika R;, oraz sygnał odpowiadający współczynnikowi odniesienia R0, doprowadza się do komparatora 15, który porównuje obydwa te sygnały po każdym obrobionym i-tym przedmiocie, a wynik tego porównania, na przykład w postaci stosunku R.R, wyświetla się na monitorze 8.
Wymiany frezu dokonuje się wtedy, kiedy stosunek współczynników R^R przekracza górną krytyczną wartość ε„ lub jest mniejszy od dolnej krytycznej wartości 81, oznaczającej pęknięcie frezu. Dla uproszczenia, krytyczne wartości ε„ i ε 1 są niezmienniczne względem rodzaju operacji obróbki skrawaniem i wynoszą odpowiednio 1,6 i 0,9. Wybór dolnej krytycznej wartości 0,9 zamiast wartości 1 oznacza, że frez faktycznie uległ uszkodzeniu, a nie na przykład, że pęknięciu uległ obrabiany przedmiot.
Stosunek współczynników R/R zużycia ostrza frezu znajduje się w zakresie od 0,9 do 1,6, zaś procentowy stan zużycia ostrza frezu wynosi:
16-R(,) R0 0,6 x100%.
182 940
Wyrażony w procentach stosunek współczynników R(1/R0 równy 100% oznacza dla operatora obrabiarki, że frez jest nowy, zaś 0% - że frez jest zużyty i wymaga wymiany.
Jak to przedstawiono na fig. 4, w miarę zużywania się ostrza frezu dla kolejnego i-tego obrabianego przedmiotu, stosunek współczynników R/Ro wzrasta asymptotycznie do górnej wartości progowej 1,6, oznaczającej, że frez jest stępiony i wymaga wymiany. Badany frez uległ zużyciu po obrobieniu około 45 przedmiotów.
W przypadku, kiedy stosunek współczynników R,/Ro spadnie poniżej dolnej wartości progowej 0,6, wówczas oznacza to, że frez uległ zużyciu, lub pęknięciu, w wyniku czego z układu AMSl przesyłany jest do jednostki sterującej CNC 4 sygnał przerwania TC, automatycznie zatrzymujący pracę obrabiarki.
Układ AMS1, za pomocą którego realizuje się sposób według wynalazku, może być zainstalowany jako wersja OEM (to znaczy razem z obrabiarką, a nie jako oddzielny układ), a jednostka CNC - stosownie zmodyfikowana.
182 940
FIG.2
182 940
FIG.3
182 940
FIG.4
182 940
FIG. 1
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (2)

  1. Zastrzeżenia patentowe
    1. Sposób automatycznej aktywnej kontroli stanu ostrza narzędzia skrawającego o określonej wartości średniego współczynnika odniesienia Ro, w czasie wykonywania operacji obróbki skrawaniem, obejmujący pomiar momentu obrotowego M, oraz szybkości posuwu F narzędzia względem obrabianego przedmiotu podczas obróbki przez to narzędzie i-tego przedmiotu, oraz obliczenie na tej podstawie wielkości zużycia ostrza narzędzia, znamienny tym, że sygnał odpowiadający zmierzonemu momentowi obrotowemu (Mj, oraz sygnał odpowiadającej mu zmiennej chwilowej szybkości posuwu (F(J)) narzędzia, jak również sygnał odpowiadający wcześniej wyznaczonym współczynnikom (a0), (α), (β) zależnym od rodzaju materiału narzędzia i materiału obrabianego przedmiotu, doprowadza się do pierwszego procesora (13). który oblicza współczynniki (r^) chwilowego zużycia ostrza narzędzia zgodnie z empiryczną zależnością: ML· = A0F(0 Ln, po czym sygnał (^(^[^c^wii^ihający wyzncczonym wartościom tych współczynników (r(j) doprowadza się do drugiego procesora (14) określającego średni współczynnik zużycia (Rd, a następnie, sygnał odpowiadający wartości tego współczynnika (Rj, oran sygnał odpowiadający wsnółccynzikowi odniesienia (RJ, doprowadza sic do komparatora ( 15), który pącócsnuje ącydwa te sygnały po każdym obrobionym itym przedmiocie, a wynik tego porównanm wyświetla aię na monisąrze (8).
  2. 2. Sjiosób według zastrz. 1 znamienne tym, że w przypadkuaktywnej kontroli stanu ostrza wieloostrzowego narzędzia skrawającego, do pierwszego procesora (13) doprowadza się sygnał zmiyrzocej chcαilzwcj szybkości posuwu (Fej jednego ostrza frezu wielozstrszs węgo, który obliczn współczynnik (r( j chwilowego zużycia ostrza frezu zgodnie z zateżnoróhg a w
    Zj) JL0)
PL97327666A 1996-01-03 1997-01-02 Sposób automatycznej aktywnej kontroli stanu ostrza narzędzia skrawającego PL182940B1 (pl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IL11666796A IL116667A0 (en) 1996-01-03 1996-01-03 Apparatus and method for cnc machine tooling
PCT/IL1997/000003 WO1997025659A1 (en) 1993-12-27 1997-01-02 Automatic monitoring of tool status

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL327666A1 PL327666A1 (en) 1998-12-21
PL182940B1 true PL182940B1 (pl) 2002-05-31

Family

ID=11068398

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL97327666A PL182940B1 (pl) 1996-01-03 1997-01-02 Sposób automatycznej aktywnej kontroli stanu ostrza narzędzia skrawającego

Country Status (15)

Country Link
US (1) US6202002B1 (pl)
EP (1) EP0871930B1 (pl)
JP (1) JP3810090B2 (pl)
KR (1) KR100413987B1 (pl)
CN (1) CN1107249C (pl)
AU (1) AU1169597A (pl)
BR (1) BR9706956A (pl)
CA (1) CA2241951C (pl)
CZ (1) CZ293210B6 (pl)
DE (1) DE69700546T2 (pl)
ES (1) ES2138439T3 (pl)
IL (2) IL116667A0 (pl)
PL (1) PL182940B1 (pl)
RU (1) RU2180967C2 (pl)
WO (1) WO1997025659A1 (pl)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL126033A (en) * 1998-09-02 2002-12-01 Omat Ltd Method and system for adaptive control for cutting operations
JP3436899B2 (ja) * 1999-09-10 2003-08-18 義昭 垣野 工具異常検出装置及びこれを備えた数値制御装置
DE50005606D1 (de) * 2000-09-27 2004-04-15 Liebherr Verzahntech Gmbh Prozessüberwachung zur Verschleisserkennung an Verzahnungswerkzeugen
JP2003326438A (ja) * 2002-02-28 2003-11-18 Fanuc Ltd 工具異常検出装置
US7054696B2 (en) * 2002-07-18 2006-05-30 Black & Decker Inc. System and method for data retrieval in AC power tools via an AC line cord
US6961637B2 (en) * 2003-02-25 2005-11-01 Ge Fanuc Automation Americas, Inc. On demand adaptive control system
US7330129B2 (en) * 2003-07-16 2008-02-12 Black & Decker Inc. System and method for data retrieval in AC power tools via an AC line cord
ES2263342B1 (es) * 2004-07-30 2007-11-16 Centro De Automatizacion, Robotica Y Tecnologias De La Informacion Y De La Fabricacion. Proceso de monitorizacion de fallo en herramientas multifilo para mecanizado en serie.
JP2007208114A (ja) * 2006-02-03 2007-08-16 Disco Abrasive Syst Ltd 切削装置
US20080161959A1 (en) * 2006-12-01 2008-07-03 Jerard Robert B Method to measure tool wear from process model parameters
CN101788806B (zh) * 2009-01-24 2013-03-06 西门子公司 一种对机器的状态进行监控的方法
CN101804583B (zh) * 2010-02-22 2011-11-09 南京航空航天大学 基于槽切铣削刀具轮廓复制的磨损测量方法
CN102069421B (zh) * 2010-11-30 2013-06-12 长城汽车股份有限公司 数控车床刀具补偿防错控制系统和方法
KR101776956B1 (ko) * 2010-12-09 2017-09-19 두산공작기계 주식회사 공작기계의 공구 손상 탐지장치 및 공구손상 탐지방법
JP5737970B2 (ja) * 2011-01-28 2015-06-17 Dmg森精機株式会社 工作機械の制御システム
US20140107853A1 (en) * 2012-06-26 2014-04-17 Black & Decker Inc. System for enhancing power tools
JP5987062B2 (ja) * 2012-10-29 2016-09-06 富士機械製造株式会社 監視区間自動設定装置、工作機械、および監視区間自動設定方法
DE102013109407B4 (de) * 2013-08-29 2016-11-17 Rattunde & Co Gmbh Verfahren zur Bearbeitung von Rohrabschnittsenden
JP5739501B2 (ja) * 2013-10-11 2015-06-24 ファナック株式会社 工作機械
CN104076796B (zh) * 2014-07-07 2017-01-11 蓝星（北京）技术中心有限公司 切粒机健康状态实时评价方法、装置和切粒机
US9753451B2 (en) * 2014-12-03 2017-09-05 Thermwood Corporation System for managing tool life on CNC machines
CN106363493B (zh) * 2015-07-22 2019-01-29 蓝思科技股份有限公司 一种降低加工蓝宝石产品报废率的方法
CN105676789B (zh) * 2016-04-25 2018-04-10 苏州市职业大学 一种超硬刀具热疲劳裂纹监测系统
CN106002486B (zh) * 2016-07-27 2017-12-05 大连理工大学 基于微铣床主传动系统功率的微铣削力测量方法
CN109746768A (zh) * 2017-11-06 2019-05-14 丹阳市景顺塑料制品有限公司 一种工件切削综合监测系统
DE102018206865B4 (de) * 2018-05-04 2021-08-05 Audi Ag Verfahren zur Bearbeitung eines Rohbauteils durch eine Bearbeitungsmaschine und Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung eines Rohbauteils
CN108897281A (zh) * 2018-06-06 2018-11-27 苏州领裕电子科技有限公司 一种刀具监控系统及方法
CN109782689B (zh) * 2019-01-10 2020-12-15 上海交通大学 一种基于大数据技术的数控加工的刀具管理方法及系统
WO2020178613A1 (en) * 2019-03-01 2020-09-10 Andersen Leif Andreas Automatic system for cutting tool inspection and replacement
CN110703690A (zh) * 2019-11-19 2020-01-17 天津紫荆长远科技发展有限公司 一种用于加工过程的智能控制与监测系统的运行方法
CN116061004B (zh) * 2022-10-14 2023-08-08 哈尔滨理工大学 振动作用下铣刀瞬态切削能效分布的变化特性的识别方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4208718A (en) 1978-06-05 1980-06-17 Kearney & Trecker Corporation Method of optimizing the operation of a computer controlled machine tool
US4509126A (en) 1982-06-09 1985-04-02 Amca International Corporation Adaptive control for machine tools
US4802095A (en) 1986-12-24 1989-01-31 The Boeing Company Method for indicating end mill wear
IL104250A (en) * 1992-12-28 1995-10-31 Omat Ltd Controller for processing machines operated by means of a digital control computer
JPH07295619A (ja) * 1994-04-25 1995-11-10 Mitsubishi Electric Corp 工作機械の数値制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
CA2241951A1 (en) 1997-07-17
DE69700546T2 (de) 2000-02-17
RU2180967C2 (ru) 2002-03-27
CN1107249C (zh) 2003-04-30
CA2241951C (en) 2004-11-30
US6202002B1 (en) 2001-03-13
JP2000502959A (ja) 2000-03-14
KR19990077013A (ko) 1999-10-25
EP0871930A1 (en) 1998-10-21
IL125123A (en) 2001-11-25
CN1210599A (zh) 1999-03-10
IL116667A0 (en) 1996-05-14
EP0871930B1 (en) 1999-09-22
PL327666A1 (en) 1998-12-21
ES2138439T3 (es) 2000-01-01
CZ293210B6 (cs) 2004-03-17
BR9706956A (pt) 2000-01-04
JP3810090B2 (ja) 2006-08-16
WO1997025659A1 (en) 1997-07-17
CZ208698A3 (cs) 1998-11-11
AU1169597A (en) 1997-08-01
KR100413987B1 (ko) 2004-02-18
IL125123A0 (en) 1999-01-26
DE69700546D1 (de) 1999-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL182940B1 (pl) Sposób automatycznej aktywnej kontroli stanu ostrza narzędzia skrawającego
CN105373077B (zh) 加工模拟装置
US3259023A (en) Metal working machine and machining process
CA1215158A (en) Tool wear and tool failure monitor system
US4745557A (en) Machine tool control system
Hinduja et al. Calculation of optimum cutting conditions for turning operations
CN114952413B (zh) 基于人工智能的机床控制方法、数控机床及保护装置
Tansel et al. Micro-end-milling—II. Extending tool life with a Smart Workpiece Holder (SWH)
US10274938B2 (en) Numerical control unit and NC program creating unit
US5773949A (en) Cutter fracture detecting system
Galante et al. Surface roughness detection by tool image processing
KR100548874B1 (ko) 공구의 날 빠짐 검지기능을 갖는 수치제어장치
Saturley et al. Integration of milling process simulation with on-line monitoring and control
Thangaraj et al. Drill wear sensing and failure prediction for untended machining
Liu et al. Analytical modeling of acoustic emission for monitoring of peripheral milling process
Ramaraj et al. Analysis of the mechanics of machining with tapered end milling cutters
Tarng et al. Use of model-based cutting simulation system for tool breakage monitoring in milling
Rowe et al. Intelligent CNC for grinding
CN102642158B (zh) 提供刀刃制备的方法以及执行该方法的控制及加工机器
JP2011121139A (ja) 工具異常検知装置および検知方法
US20180364681A1 (en) Numerical controller
JPH0236048A (ja) Ｎｃデータ作成装置
GB2280866A (en) Method and apparatus for grinding
Hahn On the Universal Process Parameters Governing the Mutual Machining of Workpiece and Wheel Applied to the Creep-Feed Grinding Process
Sata et al. A proposal of the multilayered control of machine tools for fully automated machining operations