JPH06344246A - 切削工具の摩耗検出方法 - Google Patents
切削工具の摩耗検出方法Info
- Publication number
- JPH06344246A JPH06344246A JP13710093A JP13710093A JPH06344246A JP H06344246 A JPH06344246 A JP H06344246A JP 13710093 A JP13710093 A JP 13710093A JP 13710093 A JP13710093 A JP 13710093A JP H06344246 A JPH06344246 A JP H06344246A
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- JP
- Japan
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- tool
- wear
- abrasion
- value
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- Pending
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- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 工具の摩耗を正確に検出する。
【構成】 切削後のワークの表面形状を表面粗さ測定機
5でトレースして表面形状データを得る。表面形状デー
タをフーリエ変換器6でフーリエ変換した上で、バンド
パスフィルタ7を通して工具摩耗と関係のある特定の周
波数帯域のパーシャルオーバオール値を求める。求めた
値と判定基準値設定部9に予め設定された判定基準値と
を摩耗判定部8で比較して、工具の摩耗の限界を判定す
る。
5でトレースして表面形状データを得る。表面形状デー
タをフーリエ変換器6でフーリエ変換した上で、バンド
パスフィルタ7を通して工具摩耗と関係のある特定の周
波数帯域のパーシャルオーバオール値を求める。求めた
値と判定基準値設定部9に予め設定された判定基準値と
を摩耗判定部8で比較して、工具の摩耗の限界を判定す
る。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、切削工具の摩耗状態を
監視して、その摩耗が限界(工具の寿命)に達したかど
うかを判定するための切削工具の摩耗検出方法に関す
る。
監視して、その摩耗が限界(工具の寿命)に達したかど
うかを判定するための切削工具の摩耗検出方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】旋削等の工具の摩耗をインプロセスで検
出する方法として、AE信号(アコースティックエミッ
ション)や振動加速度を利用したものが知られている。
これらの従来の方法は、AEセンサあるいは振動加速度
センサを工具シャンクもしくはその近くに取り付け、加
工中に発生するAE信号や振動をセンサで検出するとと
もに、そのセンサ検出信号をフィルタ等を通して信号処
理した上で監視することにより、工具の摩耗限界を間接
的に検出するものである。
出する方法として、AE信号(アコースティックエミッ
ション)や振動加速度を利用したものが知られている。
これらの従来の方法は、AEセンサあるいは振動加速度
センサを工具シャンクもしくはその近くに取り付け、加
工中に発生するAE信号や振動をセンサで検出するとと
もに、そのセンサ検出信号をフィルタ等を通して信号処
理した上で監視することにより、工具の摩耗限界を間接
的に検出するものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の摩耗検出方法では、素材(ワーク)の削り
代や硬さのばらつき、あるいは各種外乱ノイズの影響を
受けやすいために正確な摩耗検出が行えず、無人化摩耗
監視技術の信頼性の向上を図るにも限界がある。
ような従来の摩耗検出方法では、素材(ワーク)の削り
代や硬さのばらつき、あるいは各種外乱ノイズの影響を
受けやすいために正確な摩耗検出が行えず、無人化摩耗
監視技術の信頼性の向上を図るにも限界がある。
【0004】例えば、素材の削り代や硬さのばらつきが
あると、工具の摩耗とは無関係に発生するAE信号や振
動入力のためにセンサ検出信号レベルが変動するほか、
検出しようとするAE信号や振動が切削点からセンサに
伝わるまでの間に、切削点以外で発生するAE信号や振
動が外乱として入り、いずれの場合にも工具摩耗を誤検
出するおそれがあって好ましくない。
あると、工具の摩耗とは無関係に発生するAE信号や振
動入力のためにセンサ検出信号レベルが変動するほか、
検出しようとするAE信号や振動が切削点からセンサに
伝わるまでの間に、切削点以外で発生するAE信号や振
動が外乱として入り、いずれの場合にも工具摩耗を誤検
出するおそれがあって好ましくない。
【0005】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、その目的とするところは、ワークの削り代
や硬さ等の特性のばらつき、あるいは外乱ノイズに影響
されずに工具の摩耗を正確に検出できるようにした方法
を提供することにある。
れたもので、その目的とするところは、ワークの削り代
や硬さ等の特性のばらつき、あるいは外乱ノイズに影響
されずに工具の摩耗を正確に検出できるようにした方法
を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の切削工具の摩耗
検出方法は、加工後のワークの加工面には切削工具の刃
面の形状が転写されるという性質を利用して、その加工
後のワークの表面形状から工具摩耗を推測しようとする
もので、切削加工が施されたワークの表面形状をトレー
スしてその表面形状データを得る工程と、前記表面形状
データをフーリエ変換した上で、工具摩耗と相関のある
特定の周波数帯域のパーシャルオーバオール値を算出す
る工程と、前記パーシャルオーバオール値と予め設定さ
れた判定基準値とを比較して工具摩耗の限界を判定する
工程とを含んでいる。
検出方法は、加工後のワークの加工面には切削工具の刃
面の形状が転写されるという性質を利用して、その加工
後のワークの表面形状から工具摩耗を推測しようとする
もので、切削加工が施されたワークの表面形状をトレー
スしてその表面形状データを得る工程と、前記表面形状
データをフーリエ変換した上で、工具摩耗と相関のある
特定の周波数帯域のパーシャルオーバオール値を算出す
る工程と、前記パーシャルオーバオール値と予め設定さ
れた判定基準値とを比較して工具摩耗の限界を判定する
工程とを含んでいる。
【0007】
【作用】この方法によると、例えば旋削の場合には、加
工後のワークの表面形状を粗さ測定機等によりトレース
した上でその表面形状データをフーリエ変換すると、工
具の送り目による凹凸と工具摩耗による凹凸とがそれぞ
れ別の周波数帯域に表れる。そして、上記のフーリエ変
換後のデータをバンドパスフィルタに通して工具摩耗に
関係する部分のみを取り出した上で、そのパーシャルオ
ーバオール値を観察すれば工具摩耗の状態を正確に検出
することができる。
工後のワークの表面形状を粗さ測定機等によりトレース
した上でその表面形状データをフーリエ変換すると、工
具の送り目による凹凸と工具摩耗による凹凸とがそれぞ
れ別の周波数帯域に表れる。そして、上記のフーリエ変
換後のデータをバンドパスフィルタに通して工具摩耗に
関係する部分のみを取り出した上で、そのパーシャルオ
ーバオール値を観察すれば工具摩耗の状態を正確に検出
することができる。
【0008】つまり、上記のパーシャルオーバオール値
と予め設定された判定基準値とを比較することにより、
工具摩耗が限界に達しているか否か、換言すれば工具が
寿命に達しているかどうかを判定することができる。
と予め設定された判定基準値とを比較することにより、
工具摩耗が限界に達しているか否か、換言すれば工具が
寿命に達しているかどうかを判定することができる。
【0009】
【実施例】図1〜図4は本発明の一実施例を示す図で、
旋削用工具の摩耗検出方法の例を示している。
旋削用工具の摩耗検出方法の例を示している。
【0010】図2に示すように、チャック1とセンタ2
とで両持ち支持されたワークWに対して、刃物台3上の
工具(バイト)4に切削送りSを与えて旋削加工を行っ
た場合、加工後のワークWの表面には、図3に示すよう
に工具4の形状がそのまま転写される。すなわち、ワー
クWの表面には、工具4の送りピッチPごとに工具4の
先端におけるチップ4aのノーズの形状が転写される。
とで両持ち支持されたワークWに対して、刃物台3上の
工具(バイト)4に切削送りSを与えて旋削加工を行っ
た場合、加工後のワークWの表面には、図3に示すよう
に工具4の形状がそのまま転写される。すなわち、ワー
クWの表面には、工具4の送りピッチPごとに工具4の
先端におけるチップ4aのノーズの形状が転写される。
【0011】そして、工具4の摩耗がそれほど進行して
いない場合には、図3の(A)に示すようにワークWの
表面には比較的なめらかな弧状面C1が形成されるのに
対して、工具4の摩耗が進行すると、その摩耗による工
具4側の粗面形状がそのまま転写されて同図(B)に示
すように鋸歯状の弧状面C2が形成される。
いない場合には、図3の(A)に示すようにワークWの
表面には比較的なめらかな弧状面C1が形成されるのに
対して、工具4の摩耗が進行すると、その摩耗による工
具4側の粗面形状がそのまま転写されて同図(B)に示
すように鋸歯状の弧状面C2が形成される。
【0012】そこで、上記の加工後のワークWを図1に
示すレーザ方式の表面粗さ測定機5にセットして、ワー
クWの表面をトレースしつつ拡大してその表面形状デー
タを収集した上で工具4の摩耗限界の判定を行うもので
ある。
示すレーザ方式の表面粗さ測定機5にセットして、ワー
クWの表面をトレースしつつ拡大してその表面形状デー
タを収集した上で工具4の摩耗限界の判定を行うもので
ある。
【0013】上記の表面粗さ測定機5の出力を処理する
信号処理部は、フーリエ変換器6、バンドパスフィルタ
7、摩耗判定部8および判定基準値設定部9を含むマイ
クロコンピュータ10として構成され、最終的な工具摩
耗の判定結果はアラーム表示器11に表示される。
信号処理部は、フーリエ変換器6、バンドパスフィルタ
7、摩耗判定部8および判定基準値設定部9を含むマイ
クロコンピュータ10として構成され、最終的な工具摩
耗の判定結果はアラーム表示器11に表示される。
【0014】前記表面粗さ測定機5で収集されたワーク
Wの表面形状データS1は、フーリエ変換器6に入力さ
れてフーリエ変換される。図4は、図3のワークWの表
面形状のデータをフーリエ変換した後の波形を示すもの
で、同図(A)に示すように工具4の1ピッチごとの送
り目を基本周波数としてその高調波が表れている。
Wの表面形状データS1は、フーリエ変換器6に入力さ
れてフーリエ変換される。図4は、図3のワークWの表
面形状のデータをフーリエ変換した後の波形を示すもの
で、同図(A)に示すように工具4の1ピッチごとの送
り目を基本周波数としてその高調波が表れている。
【0015】そして、工具4の摩耗がそれほど進行して
いない場合には、図4の(A)に示すように、工具4の
送り目を基本周波数とした高調波のみが主として表れて
いるのに対し、工具4の摩耗が進行すると、同図(B)
に示すように、その工具4の摩耗を原因として特に高周
波帯域での信号レベルが上昇する。
いない場合には、図4の(A)に示すように、工具4の
送り目を基本周波数とした高調波のみが主として表れて
いるのに対し、工具4の摩耗が進行すると、同図(B)
に示すように、その工具4の摩耗を原因として特に高周
波帯域での信号レベルが上昇する。
【0016】そこで、図1のフーリエ変換器6の出力信
号S2をバンドパスフィルタ7に通して、図4の(B)
に示すように工具摩耗に関係のある周波数帯域の信号の
みをバンドパスさせた上で、そのパーシャルオーバオー
ル値(バンドパスフィルタ7のバンドパス周波数帯域の
オーバオール値)S3を算出する。このパーシャルオー
バオール値S3は、工具4の摩耗の進行に伴って上昇す
る。
号S2をバンドパスフィルタ7に通して、図4の(B)
に示すように工具摩耗に関係のある周波数帯域の信号の
みをバンドパスさせた上で、そのパーシャルオーバオー
ル値(バンドパスフィルタ7のバンドパス周波数帯域の
オーバオール値)S3を算出する。このパーシャルオー
バオール値S3は、工具4の摩耗の進行に伴って上昇す
る。
【0017】一方、工具4が摩耗限界に達した時の上記
のパーシャルオーバオール値を予め測定して求め、この
求めたパーシャルオーバオール値S0を判定基準値(し
きい値)として図1の判定基準値設定部9に予め設定し
ておく。
のパーシャルオーバオール値を予め測定して求め、この
求めたパーシャルオーバオール値S0を判定基準値(し
きい値)として図1の判定基準値設定部9に予め設定し
ておく。
【0018】そして、上記のバンドパスフィルタ7の出
力として得られたパーシャルオーバオール値S3を図1
の摩耗判定部8に取り込み、判定基準値設定部9に予め
設定された判定基準値S0と比較することにより、工具
4の摩耗が限界(寿命)であるか否かが判定され、その
判定結果がアラーム表示器11に表示される。
力として得られたパーシャルオーバオール値S3を図1
の摩耗判定部8に取り込み、判定基準値設定部9に予め
設定された判定基準値S0と比較することにより、工具
4の摩耗が限界(寿命)であるか否かが判定され、その
判定結果がアラーム表示器11に表示される。
【0019】このように、フーリエ変換されたワークW
の表面形状データのうち工具摩耗に関係する周波数帯域
にバンドパスフィルタをかけてそのパーシャルオーバオ
ール値を算出した上で、工具摩耗の限界か否かの判定を
行うようにしたことにより、工具の送り目を基本周波数
とした成分のレベル変動の影響を受けることなしに、工
具の摩耗を正確に検出することができるようになる。
の表面形状データのうち工具摩耗に関係する周波数帯域
にバンドパスフィルタをかけてそのパーシャルオーバオ
ール値を算出した上で、工具摩耗の限界か否かの判定を
行うようにしたことにより、工具の送り目を基本周波数
とした成分のレベル変動の影響を受けることなしに、工
具の摩耗を正確に検出することができるようになる。
【0020】図5は本発明を実際の機械加工ラインに適
用した場合の処理手順を示すフローチャートで、同図に
示すように、ワークWの表面粗さがしきい値より大きい
と判定された時、すなわち先に述べたパーシャルオーバ
オール値が基準設定値と同等もしくはそれより大きいと
判定された場合には、工具の摩耗限界のために工具の交
換が必要であると判断して、アラーム表示出力に基づい
て工作機械そのものの運転を停止させる。
用した場合の処理手順を示すフローチャートで、同図に
示すように、ワークWの表面粗さがしきい値より大きい
と判定された時、すなわち先に述べたパーシャルオーバ
オール値が基準設定値と同等もしくはそれより大きいと
判定された場合には、工具の摩耗限界のために工具の交
換が必要であると判断して、アラーム表示出力に基づい
て工作機械そのものの運転を停止させる。
【0021】この場合、加工したワークWの数が予め設
定した所定数になるまではその工具の摩耗をチェックせ
ずに加工を進めることで、加工サイクルタイムの短縮化
が図れる。
定した所定数になるまではその工具の摩耗をチェックせ
ずに加工を進めることで、加工サイクルタイムの短縮化
が図れる。
【0022】なお、本発明は、旋削以外のフライス加
工、平削り、形削り、中ぐり、ドリル加工等にも同様に
適用できることは言うまでもない。
工、平削り、形削り、中ぐり、ドリル加工等にも同様に
適用できることは言うまでもない。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、切削加工
後のワークの表面形状をトレースし、その表面形状デー
タをフーリエ変換した上で、工具摩耗と関係のある特定
の周波数帯域のパーシャルオーバオール値を算出し、そ
の値と予め設定された判定基準値とを比較して工具摩耗
の限界を判定するようにしたことにより、ワークの削り
代や硬さのばらつき、あるいは外乱ノイズに影響される
ことなく純粋な工具の摩耗を正確に検出することができ
るようになって、無人化工具摩耗監視システムの信頼性
が一段と向上する。
後のワークの表面形状をトレースし、その表面形状デー
タをフーリエ変換した上で、工具摩耗と関係のある特定
の周波数帯域のパーシャルオーバオール値を算出し、そ
の値と予め設定された判定基準値とを比較して工具摩耗
の限界を判定するようにしたことにより、ワークの削り
代や硬さのばらつき、あるいは外乱ノイズに影響される
ことなく純粋な工具の摩耗を正確に検出することができ
るようになって、無人化工具摩耗監視システムの信頼性
が一段と向上する。
【図1】本発明を用いた工具摩耗検出システムのブロッ
ク図。
ク図。
【図2】旋削加工時の概略説明図。
【図3】旋削加工後のワークの表面形状の拡大説明図。
【図4】図3の表面形状データをフーリエ変換した後の
波形図。
波形図。
【図5】図1のシステムを機械加工ラインに適用した場
合の処理手順のフローチャート。
合の処理手順のフローチャート。
4…工具 5…表面粗さ測定機 6…フーリエ変換器 7…バンドパスフィルタ 8…摩耗判定部 9…判定基準値設定部 W…ワーク
Claims (1)
- 【請求項1】 切削加工が施されたワークの表面形状を
トレースしてその表面形状データを得る工程と、 前記表面形状データをフーリエ変換した上で、工具摩耗
と相関のある特定の周波数帯域のパーシャルオーバオー
ル値を算出する工程と、 前記パーシャルオーバオール値と予め設定された判定基
準値とを比較して工具摩耗の限界を判定する工程、 とを含むことを特徴とする切削工具の摩耗検出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13710093A JPH06344246A (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 切削工具の摩耗検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13710093A JPH06344246A (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 切削工具の摩耗検出方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06344246A true JPH06344246A (ja) | 1994-12-20 |
Family
ID=15190864
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13710093A Pending JPH06344246A (ja) | 1993-06-08 | 1993-06-08 | 切削工具の摩耗検出方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06344246A (ja) |
Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1997006922A1 (fr) * | 1995-08-15 | 1997-02-27 | The Institute Of Physical And Chemical Research | Procede de controle des formes et machines a commande numerique fonctionnant selon ce procede |
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JPWO2021156991A1 (ja) * | 2020-02-06 | 2021-08-12 |
-
1993
- 1993-06-08 JP JP13710093A patent/JPH06344246A/ja active Pending
Cited By (22)
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JPWO2021156991A1 (ja) * | 2020-02-06 | 2021-08-12 |
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