TW202019614A - 刀具壽命估測裝置及方法 - Google Patents

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Abstract

一種刀具壽命估測方法，應用於刀具壽命估測裝置，刀具壽命估測方法包含：在加工刀具機之切削狀態中，偵測並擷取加工刀具機的複數運作參數，其中運作參數包含刀具座標、轉速以及進給率；計算累計切削時間；根據刀具座標，計算切削圓周路徑；根據工件材質，產生工件硬度係數；根據進給率以及工件材質，產生進給係數；以及將累計切削時間、切削圓周路徑、轉速、工件硬度係數以及進給係數相乘，以產生刀具損耗累計值，並藉由該刀具損耗累計值計算一刀具剩餘壽命。

Description

刀具壽命估測裝置及方法
本發明係有關於一種壽命估測技術，且特別是有關於一種刀具壽命估測裝置及方法。
在機械設備中，故障的原因有超過六成是由於機台動件的零組件磨耗所造成。其中，工具機中的刀具，更是影響加工品質最關鍵的因素。一旦刀具的壽命將盡，將使加工的品質下降。因此，判斷刀具的磨損狀況並估計剩餘的壽命，以在造成品質下降前及時更換，將能大幅提升產品的良率。
因此，如何設計一個新的刀具壽命估測裝置及方法，以解決上述的缺失，乃為此一業界亟待解決的問題。
發明內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要，以使閱讀者對本揭示內容具備基本的理解。此發明內容並非本揭示內容的完整概述，且其用意並非在指出本發明實施例的重要/關鍵元件或界定本發明的範圍。
本發明內容之一目的是在提供一種刀具壽命估 測裝置及方法，藉以改善先前技術的問題。
為達上述目的，本發明內容之一技術態樣係關於一種刀具壽命估測裝置，包含：偵測模組、記憶體以及處理器。偵測模組配置以偵測加工刀具機的複數運作參數，其中運作參數包含刀具座標、轉速以及進給率。記憶體配置以儲存複數電腦可執行指令。處理器電性耦接於記憶體，並配置以擷取並執行電腦可執行指令，以執行刀具壽命估測方法，刀具壽命估測方法包含：在加工刀具機之切削狀態中，偵測並擷取運作參數；計算累計切削時間；根據刀具座標，計算切削圓周路徑；根據工件材質，產生工件硬度係數；根據進給率以及工件材質，產生進給係數；以及將累計切削時間、切削圓周路徑、轉速、工件硬度係數以及進給係數相乘，以產生刀具損耗累計值，並藉由該刀具損耗累計值計算一刀具剩餘壽命。
為達上述目的，本發明內容之另一技術態樣係關於一種刀具壽命估測方法，應用於刀具壽命估測裝置，刀具壽命估測方法包含：在加工刀具機之切削狀態中，偵測並擷取加工刀具機的複數運作參數，其中運作參數包含刀具座標、轉速以及進給率；計算累計切削時間；根據刀具座標，計算切削圓周路徑；根據工件材質，產生工件硬度係數；根據進給率以及工件材質，產生進給係數；以及將累計切削時間、切削圓周路徑、轉速、工件硬度係數以及進給係數相乘，以產生刀具損耗累計值，並藉由該刀具損耗累計值計算一刀具剩餘壽命。
刀具壽命估測裝置可根據加工刀具機的切削時間、切削距離、轉速，並考慮工件材質的硬度以及進給率，更 精確地估測刀具的耗損壽命，進一步可了解刀具的耗損狀況，以更有效地使用刀具並提升加工品質。
10‧‧‧刀具壽命估測裝置
100‧‧‧偵測模組
101‧‧‧運作參數
102‧‧‧記憶體
103‧‧‧電腦可執行指令
104‧‧‧處理器
105‧‧‧刀具壽命資料庫
107‧‧‧刀具損耗壽命
12‧‧‧加工刀具機
200‧‧‧刀具壽命估測方法
201-206‧‧‧步驟
FB‧‧‧進給係數
HB‧‧‧工件硬度係數
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為本發明一實施例中，一種刀具壽命估測裝置的方塊圖；以及第2圖為本發明一實施例中，刀具壽命估測方法的流程圖。
請參照第1圖。第1圖為本發明一實施例中，一種刀具壽命估測裝置10的方塊圖。刀具壽命估測裝置10電性耦接於加工刀具機12，以對加工刀具機12中的刀具壽命進行估測，並可根據估測結果調整加工刀具機12的運作。舉例而言，當刀具壽命剩下一定量時，加工刀具機12可根據刀具的壽命調整運作的速度或改變工件的材質，以在維持品質的情形下，使刀具可以更有效地利用。
刀具壽命估測裝置10包含偵測模組100、記憶體102以及處理器104。
偵測模組100配置以偵測加工刀具機12的複數運作參數101。於一實施例中，偵測模組100可為包含多個偵測單元(未繪示)的複合式偵測模組，例如但不限於座標位置偵 測單元、速度偵測單元等，以分別偵測不同類型的運作參數101。
於一實施例中，記憶體102可為例如，但不限於光碟、隨機存取記憶體(random access memory；RAM)、唯讀記憶體(read only memory；ROM)、軟碟、硬碟或光學磁碟片。記憶體102配置以儲存複數電腦可執行指令103。
處理器104電性耦接於記憶體102。於一實施例中，處理器104配置以擷取並執行電腦可執行指令103，並據以執行刀具壽命估測裝置10的功能。
更詳細地說，處理器104藉由偵測模組100接收加工刀具機12的運作參數101，以對運作參數101進行處理後予以估測刀具壽命，進一步根據估測的結果調整加工刀具機12的運作。於一實施例中，處理器104可利用偵測模組100與加工刀具機12間的通訊介面(未繪示)接收運作參數101。
請參照第2圖。刀具壽命估測裝置10的詳細功能將在後續段落搭配第1圖及第2圖進行說明。
第2圖為本發明一實施例中，刀具壽命估測方法200的流程圖。刀具壽命估測方法200可應用於第1圖的刀具壽命估測裝置10中。
刀具壽命估測方法200包含下列步驟(應瞭解到，在本實施方式中所提及的步驟，除特別敘明其順序者外，均可依實際需要調整其前後順序，甚至可同時或部分同時執行)。
於步驟201，在加工刀具機12之切削狀態中，由處理器104偵測並擷取運作參數101。
於一實施例中，加工刀具機12是否位於切削狀態，是依據加工刀具機12的主軸負載是否超過門檻值來判斷。於一實施例中，主軸負載實際上是偵測模組100所偵測的運作參數101其中之一。
其中，主軸負載是用以旋轉刀具的主軸的負載量，可用以判斷加工刀具機12是否位於切削狀態。更詳細的說，當主軸負載大於一門檻值時，即可判斷加工刀具機12位於切削狀態。
進一步地，在確定加工刀具機12位於切削狀態後，處理器104可透過偵測模組100偵測並擷取運作參數101。其中，運作參數101包含例如，但不限於刀具座標、轉速以及進給率。
於一實施例中，刀具座標為加工刀具機12中的刀具相對工件中心點之座標。透過刀具座標可得知刀具進行切削動作的位置以及路徑。轉速為刀具的旋轉速度，其單位可為例如，但不限於每分鐘迴轉數(revolution(s)per minute；RPM)。進給率則為刀具依預設的路徑逐步向前切削的速度，其單位可為例如，但不限於毫米/分(mm/min)。
於步驟202，由處理器104計算累計切削時間。
於步驟203，由處理器104根據刀具座標，計算切削圓周路徑。
於一實施例中，由於刀具座標可反映出加工刀具 機12中的刀具相對工件中心點之座標，因此可以得知下刀處與中心點的距離，進一步可據以算出切削圓周路徑。
於步驟204，由處理器104根據工件材質，產生工件硬度係數HB。
於一實施例中，記憶體102更配置以儲存刀具壽命資料庫105。工件硬度係數HB是由由處理器104根據工件材質於刀具壽命資料庫105查表產生。
於一實施例中，工件材質可藉由例如，但不限於刀具壽命估測裝置10更包含的輸入模組(未繪示)接收使用者的輸入而獲得。而刀具壽命資料庫105可儲存有工件材質與工件硬度係數的對應表。舉例而言，當工件材質為軟鋼時，工件硬度係數可為1.5，而材質為青銅時，工件硬度係數可為2。
於步驟205，處理器104根據進給率以及工件材質，產生進給係數FB。
於一實施例中，進給係數FB是由由處理器104根據工件材質以及進給率於刀具壽命資料庫105查表產生。
於一實施例中，刀具壽命資料庫105可儲存有工件材質和進給率與進給係數FB的對應表。舉例而言，當工件材質為軟鋼，且進給率為每分鐘1000毫米時，進給係數FB將為0.5。而工件材質為軟鋼，且進給率為每分鐘2000毫米時，進給係數FB將為1。
於步驟206，處理器104將累計切削時間、切削圓周路徑、轉速、工件硬度係數HB以及進給係數FB相乘，以產生刀具損耗累計值107。
於一實施例中，處理器104更可自刀具壽命資料庫105擷取總刀具壽命(未繪示)，並將總刀具壽命減去刀具損耗累計值107，以計算刀具剩餘壽命。
因此，本發明的刀具壽命估測裝置10可根據加工刀具機12的切削時間、切削距離、轉速，並考慮工件材質的硬度以及進給率，更精確地估測刀具的耗損壽命，進一步可了解刀具的耗損狀況，以更有效地使用刀具並提升加工品質。
雖然上文實施方式中揭露了本發明的具體實施例，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不悖離本發明之原理與精神的情形下，當可對其進行各種更動與修飾，因此本發明之保護範圍當以附隨申請專利範圍所界定者為準。
200‧‧‧刀具壽命估測方法
201-206‧‧‧步驟

Claims (10)

  1. 一種刀具壽命估測裝置，包含：一偵測模組，配置以偵測一加工刀具機的複數運作參數，其中該等運作參數包含一刀具座標、一轉速以及一進給率；一記憶體，配置以儲存複數電腦可執行指令；以及一處理器，電性耦接於該記憶體，並配置以擷取並執行該等電腦可執行指令，以執行一刀具壽命估測方法，該刀具壽命估測方法包含：在該加工刀具機之一切削狀態中，偵測並擷取該等運作參數；計算一累計切削時間；根據該刀具座標，計算一切削圓周路徑；根據一工件材質，產生一工件硬度係數；根據該進給率以及該工件材質，產生一進給係數；以及將該累計切削時間、該切削圓周路徑、該轉速、該工件硬度係數以及該進給係數相乘，以產生一刀具損耗累計值，並藉由該刀具損耗累計值計算一刀具剩餘壽命。
  2. 如請求項1所述之刀具壽命估測裝置，其中該記憶體更配置以儲存一刀具壽命資料庫，該工件硬度係數是根據該工件材質於該刀具壽命資料庫查表產生，且該進給係數是根據該進給率以及該工件材質於該刀具壽命資料庫查 表產生。
  3. 如請求項2所述之刀具壽命估測裝置，該刀具壽命估測方法更包含：自該刀具壽命資料庫擷取一總刀具壽命；以及將該總刀具壽命減去該刀具損耗累計值，以計算該刀具剩餘壽命。
  4. 如請求項1所述之刀具壽命估測裝置，其中該刀具壽命估測方法更包含：判斷該加工刀具機之一主軸負載是否超過一門檻值；以及當該主軸負載是否超過該門檻值時，判斷該加工刀具機位於該切削狀態。
  5. 如請求項1所述之刀具壽命估測裝置，其中該刀具座標為該加工刀具機之一刀具相對一工件中心點之座標。
  6. 一種刀具壽命估測方法，應用於一刀具壽命估測裝置，該刀具壽命估測方法包含：在一加工刀具機之一切削狀態中，偵測並擷取該加工刀具機的複數運作參數，其中該等運作參數包含一刀具座標、一轉速以及一進給率； 計算一累計切削時間；根據該刀具座標，計算一切削圓周路徑；根據一工件材質，產生一工件硬度係數；根據該進給率以及該工件材質，產生一進給係數；以及將該累計切削時間、該切削圓周路徑、該轉速、該工件硬度係數以及該進給係數相乘，以產生一刀具損耗累計值，並藉由該刀具損耗累計值計算一刀具剩餘壽命。
  7. 如請求項6所述之刀具壽命估測方法，其中該工件硬度係數是根據該工件材質於一刀具壽命資料庫查表產生，且該進給係數是根據該進給率以及該工件材質於該刀具壽命資料庫查表產生。
  8. 如請求項7所述之刀具壽命估測方法，更包含：自該刀具壽命資料庫擷取一總刀具壽命；以及將該總刀具壽命減去該刀具損耗累計值，以計算該刀具剩餘壽命。
  9. 如請求項6所述之刀具壽命估測方法，更包含：判斷該加工刀具機之一主軸負載是否超過一門檻值；以及當該主軸負載是否超過該門檻值時，判斷該加工刀具機 位於該切削狀態。
  10. 如請求項8所述之刀具壽命估測方法，其中該刀具座標為該加工刀具機之一刀具相對一工件中心點之座標。
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