JPS6085854A - 多刃工具の異常検出方法 - Google Patents
多刃工具の異常検出方法Info
- Publication number
- JPS6085854A JPS6085854A JP19452283A JP19452283A JPS6085854A JP S6085854 A JPS6085854 A JP S6085854A JP 19452283 A JP19452283 A JP 19452283A JP 19452283 A JP19452283 A JP 19452283A JP S6085854 A JPS6085854 A JP S6085854A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tool
- cepstrum
- blade
- abnormality
- cutter
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
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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
- 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
- B23Q17/0904—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 before or after machining
- B23Q17/0919—Arrangements for measuring or adjusting cutting-tool geometry in presetting devices
- B23Q17/0947—Monitoring devices for measuring cutting angles
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (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】
本発明は、多刃工具たとえばフライス盤で使用されるフ
ライス工具の異常を検出する方法に関する。
ライス工具の異常を検出する方法に関する。
機械加工の無人化を図るために、工作機械の工具の異常
（たとえば刃の欠損）を自動的に検出する手段が従来か
ら種々提案され実用されている。
（たとえば刃の欠損）を自動的に検出する手段が従来か
ら種々提案され実用されている。
しかるに、フライス工具等の多刃工具は、断続的な切削
を行なうこと、および切削状況（切削幅、切込量等）の
変化が著しいこと等から、従来の異常検出方法ではその
異常を的確に検出することができず、そのため従来から
かかる多刃工具の異常を精度よ（検出しうる手段が望ま
れていた。
を行なうこと、および切削状況（切削幅、切込量等）の
変化が著しいこと等から、従来の異常検出方法ではその
異常を的確に検出することができず、そのため従来から
かかる多刃工具の異常を精度よ（検出しうる手段が望ま
れていた。
本発明はかかる状況に鑑み、上記フシイス工具等の多刃
工具の異常を的確に検出することができる方法を提供し
ようとするものである。
工具の異常を的確に検出することができる方法を提供し
ようとするものである。
このため本発明では、多刃工具の切削力変化を検出する
とともに、検出された切削力変化なケプストラム処理し
、上記多刃工具の任意の刃の位置に次の刃が到達する周
期につ℃、・てのケプストラムの大ぎさと、該工具が１
回転する周期についてのケプストラムの大きさとの比較
結果に基づいて上記多刃工具の異常を検出するようにし
ている。
とともに、検出された切削力変化なケプストラム処理し
、上記多刃工具の任意の刃の位置に次の刃が到達する周
期につ℃、・てのケプストラムの大ぎさと、該工具が１
回転する周期についてのケプストラムの大きさとの比較
結果に基づいて上記多刃工具の異常を検出するようにし
ている。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第１図は、本発明に係る方法を実施するための装置の一
４’：’を成しリを、また第２図は該装［４の作用を説
明するためのフローチャートを各々示している。
４’：’を成しリを、また第２図は該装［４の作用を説
明するためのフローチャートを各々示している。
第１図に示す縦フライス盤のフライスカッタ１は、複数
の切削刃（チップ）ｌａを備えた多刃工具であることか
ら、フライス盤の主軸２を回動させた場合、個々の刃１
ａによる断続切削が行なわれる。
の切削刃（チップ）ｌａを備えた多刃工具であることか
ら、フライス盤の主軸２を回動させた場合、個々の刃１
ａによる断続切削が行なわれる。
それ故、フライスカッタ１の切削力は切削中において周
期的に変化し、この切削力の変化は、上記主軸２にスラ
ヌト方向の変化として伝達される。
期的に変化し、この切削力の変化は、上記主軸２にスラ
ヌト方向の変化として伝達される。
この実施例では、上記主軸２のスラスト力を受けるベア
リング３とハウジング４との間にたとえば圧電式の応力
センサ５を介在させ、該センサ５によって上記切削力に
対応したスラスト力を電圧に変換している（第２図のス
テップ１００ ）。
リング３とハウジング４との間にたとえば圧電式の応力
センサ５を介在させ、該センサ５によって上記切削力に
対応したスラスト力を電圧に変換している（第２図のス
テップ１００ ）。
上記応力センサ５の出力電圧は、増幅器６によってＡ倍
に増幅され（ステップ１０Ｉ）、かつ含有する高周波成
分がローパスフィルタ７によって、また直流成分がコン
デンサ８によって各々除去される（ステップ１０２．１
０３）。この結果、上記コンデンサ８からは、前記フラ
イスカッタ１の切削力変化に対応した第３図または第６
図に例示するような信号が出力される、 第３図は上記フライスカツタｌの各月が正常な場合の信
号波すを、また第６図は上記各月のうちの１つの刃が欠
損している場合の信号波形を各々示し、いずれも下記す
る加工条件でフライス加工を行なった場合のものである
。
に増幅され（ステップ１０Ｉ）、かつ含有する高周波成
分がローパスフィルタ７によって、また直流成分がコン
デンサ８によって各々除去される（ステップ１０２．１
０３）。この結果、上記コンデンサ８からは、前記フラ
イスカッタ１の切削力変化に対応した第３図または第６
図に例示するような信号が出力される、 第３図は上記フライスカツタｌの各月が正常な場合の信
号波すを、また第６図は上記各月のうちの１つの刃が欠
損している場合の信号波形を各々示し、いずれも下記す
る加工条件でフライス加工を行なった場合のものである
。
加工機二ＮＣたて型フライス盤（Ａ Ｃ１８，５ｋｗ）
カッタ：外径１２５φ、刃数６、アプローチ角１５０、
すくい角（アキシアル＋８°、ラジアル０°）チップ二
回転数２８５ｒｐｍ、切削速度１１２ｍ／ｍｉｍ。
カッタ：外径１２５φ、刃数６、アプローチ角１５０、
すくい角（アキシアル＋８°、ラジアル０°）チップ二
回転数２８５ｒｐｍ、切削速度１１２ｍ／ｍｉｍ。
送り０．３ｍｍ／刃（５１３ｍｍ ／ ｍｉｎ ）、切
込量３陥、切削幅５Ｏｎ＋ｎ＋、ダウンカット被削材：
５４５Ｃ板材（４００Ｘ ３００ Ｘ ５０ ｍｍ
）上記コンデンサ８より出力される上記信号は、アナロ
グ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）９に
よってＡｌ１）変換されたのち（ステップ１０４）、ケ
プストラム処理器１０に入力され、ここでいわゆるケグ
ストラム処理が施される。
込量３陥、切削幅５Ｏｎ＋ｎ＋、ダウンカット被削材：
５４５Ｃ板材（４００Ｘ ３００ Ｘ ５０ ｍｍ
）上記コンデンサ８より出力される上記信号は、アナロ
グ／デジタル変換器（以下、Ａ／Ｄ変換器という）９に
よってＡｌ１）変換されたのち（ステップ１０４）、ケ
プストラム処理器１０に入力され、ここでいわゆるケグ
ストラム処理が施される。
すなわち、上記ケプストラム処理器１０は、まず−上記
Ａ ／ Ｄ変換器９の出力信号を高速フーリエ変換（Ｆ
ＦＴ）して該信号のパワースペクトジムをめる（ステッ
プ１０５）。第４図および第７図は、各々第３図および
第６図に示したタイム波形なＦＦＴした場合のパワース
ペクトラムを示している。ついでこのケプストラム処理
器１０は、得られたパワースペクトラムの振幅の対数値
をとり（ステップ１０６）、しかるのちこの対敬化され
たスペクトラムを高速フーリエ変換してケプストラムを
める（ステップ１０７）、、第５図および第８図は、各
々第４図および第７図に示したパワースペクトラムに基
づ（ケプストラムを示す。
Ａ ／ Ｄ変換器９の出力信号を高速フーリエ変換（Ｆ
ＦＴ）して該信号のパワースペクトジムをめる（ステッ
プ１０５）。第４図および第７図は、各々第３図および
第６図に示したタイム波形なＦＦＴした場合のパワース
ペクトラムを示している。ついでこのケプストラム処理
器１０は、得られたパワースペクトラムの振幅の対数値
をとり（ステップ１０６）、しかるのちこの対敬化され
たスペクトラムを高速フーリエ変換してケプストラムを
める（ステップ１０７）、、第５図および第８図は、各
々第４図および第７図に示したパワースペクトラムに基
づ（ケプストラムを示す。
演算回路１１は、上記ケプストラムを示づ一信号を入力
してその信号についてのピークホールドを行なう。そし
て前記フライスカッタ１の回転数Ｓと刃数ｎとを入力し
て（ステップ１０８）、該カッタ１の任意の刃の位置に
次の刃が到達する周期（この例では３５ｍａ 、以下こ
れを断続周期という）におけるケプストラムの振幅Ｃ１
と、上記カッタ１が１回転する周期（この例では２１０
ｍ５゜ 以下これを回転周期という）におけるケプスト
ラムの振幅Ｃｎとをめる（ステップ１０９）、ついで上
記各振幅Ｃ１、Ｃｎの比Ｃｎ／ｃ１をめるとともに（ス
テップ１１０）、この比に対するしきい値りを入力して
（ステップ１１１）、上記比Ｃｎ７ｃ が上記しきい値
しよりも大きいか否かを判断しくステップ１１２）、”
／Ｃ、＞ Ｌの場合にはフライス盤を制御するＮＣコン
トローラ１２に送り停止信号を出力する（ステップ１１
３）。これによって上記ＮＣコントローラ１２は上記カ
ッタ１の送りを停止させかつ作業者に工具の異常を知ら
せる（ステップ１１４）。
してその信号についてのピークホールドを行なう。そし
て前記フライスカッタ１の回転数Ｓと刃数ｎとを入力し
て（ステップ１０８）、該カッタ１の任意の刃の位置に
次の刃が到達する周期（この例では３５ｍａ 、以下こ
れを断続周期という）におけるケプストラムの振幅Ｃ１
と、上記カッタ１が１回転する周期（この例では２１０
ｍ５゜ 以下これを回転周期という）におけるケプスト
ラムの振幅Ｃｎとをめる（ステップ１０９）、ついで上
記各振幅Ｃ１、Ｃｎの比Ｃｎ／ｃ１をめるとともに（ス
テップ１１０）、この比に対するしきい値りを入力して
（ステップ１１１）、上記比Ｃｎ７ｃ が上記しきい値
しよりも大きいか否かを判断しくステップ１１２）、”
／Ｃ、＞ Ｌの場合にはフライス盤を制御するＮＣコン
トローラ１２に送り停止信号を出力する（ステップ１１
３）。これによって上記ＮＣコントローラ１２は上記カ
ッタ１の送りを停止させかつ作業者に工具の異常を知ら
せる（ステップ１１４）。
ここで上記しきい値しについて説明する。第５図と第８
図の対比から明らかなように、工具が異常の場合、断続
周期についてのケプストラムが低下し、逆に回転周期に
ついてのケプストラムが増加する。この現象は、以下の
ような理由により生じる。１−なわち、刃の欠損等のな
い正常切削の場合、１刃毎の切削力の変化パターンがほ
ぼ゛類似した形で繰り返えされるので、断続周期のケプ
ストラムが大きくなり、一方、カッタが回転する毎の切
削力変化は余り強調されないため回転周期のケプストラ
ムは小さくなる。
図の対比から明らかなように、工具が異常の場合、断続
周期についてのケプストラムが低下し、逆に回転周期に
ついてのケプストラムが増加する。この現象は、以下の
ような理由により生じる。１−なわち、刃の欠損等のな
い正常切削の場合、１刃毎の切削力の変化パターンがほ
ぼ゛類似した形で繰り返えされるので、断続周期のケプ
ストラムが大きくなり、一方、カッタが回転する毎の切
削力変化は余り強調されないため回転周期のケプストラ
ムは小さくなる。
ところが、工具に何らかの異常が発生すると、１刃毎の
切削力変化パターンの繰返し性が削れるので、断続周期
のケプストラムは低下する。
切削力変化パターンの繰返し性が削れるので、断続周期
のケプストラムは低下する。
そしてこの場合、カッタが１回転する毎の切削力の変化
が強調されるため回転周期のケプストラムは増大する。
が強調されるため回転周期のケプストラムは増大する。
第９図は、前記加工条件下でフライス加工を行なった場
合の工具正常時と工具異常時における上記比値Ｃｎ／Ｃ
１のバラツキを示したものである。同図に示す如く、工
具正常時には上記比の値が０．５よりも小さくなり、ま
た工具異常時にはこの比の値が１よりも太き（なる。し
たがって上記の例では、上記しきい値「をｉ、ｏに設定
しておくことにより、９９．９％の確度で工具の異常を
ｆ＋Ｊ定づ−ることができる。
合の工具正常時と工具異常時における上記比値Ｃｎ／Ｃ
１のバラツキを示したものである。同図に示す如く、工
具正常時には上記比の値が０．５よりも小さくなり、ま
た工具異常時にはこの比の値が１よりも太き（なる。し
たがって上記の例では、上記しきい値「をｉ、ｏに設定
しておくことにより、９９．９％の確度で工具の異常を
ｆ＋Ｊ定づ−ることができる。
なお第９図に示す比値の分布図は、工具正常時と異常時
において各々２０回のサンプリングを行なった場合のも
のであり、工具正常時の比値の平均値および標準偏差は
各々０．２９および０．３、工具異常時のそれらは１．
８２および０．２７である。
において各々２０回のサンプリングを行なった場合のも
のであり、工具正常時の比値の平均値および標準偏差は
各々０．２９および０．３、工具異常時のそれらは１．
８２および０．２７である。
上記実施例では、断続周期と回転周期におけるケプスト
ラムの比の値に基づいて工具の異常を検出しているが、
両名の比の値の差をとり、この差の値に基づいて工具の
異常を検出することも当然可能である。
ラムの比の値に基づいて工具の異常を検出しているが、
両名の比の値の差をとり、この差の値に基づいて工具の
異常を検出することも当然可能である。
また実施例では、前記主軸２に作用するスラスト力から
切削力の変化を検出しているが、カッタ１の送り方向の
切削力、送り直角方向の切削力、主軸トルク等を適宜な
センサで検出するようにしてもよい。さらに、切削中に
おいては切削力に対応した撮動や切削壱が加工機械の各
所に発生するので、これらを振動センサやマイクロフォ
ンで検出Ｊ−るようにしてもよい。
切削力の変化を検出しているが、カッタ１の送り方向の
切削力、送り直角方向の切削力、主軸トルク等を適宜な
センサで検出するようにしてもよい。さらに、切削中に
おいては切削力に対応した撮動や切削壱が加工機械の各
所に発生するので、これらを振動センサやマイクロフォ
ンで検出Ｊ−るようにしてもよい。
もちろん本発明は、フライス盤だけでなく多刃工具を備
えた他の工作機械にも適用することができる。
えた他の工作機械にも適用することができる。
第１図は本発明に係る方法を実施するための装置の一構
成例を示したブロック図、第２図は第１図に示した装置
：の作用を説明するためのフローチャー１・、第３図は
工具正常時の切削力変化を例示した波形図、第４図およ
び第５図は各々第３図に示した波形図についてのスペク
トラムおよびケプストラムを示す波形図、第６図は工具
異常時の切削力変化を例示した波形図、第７図および第
８図は各々第６図に示した波形図についてのスペクトラ
ムおよびケプストラムを示す波形図、第９図は工具正常
時と異常時についての断続周期と回転周期におけるケプ
ストラムの比の分布を示すグラフである。 １・・・フライスカッタ、１ａ・・・チップ、２・・・
主軸、３・・・ベアリング、５・・・応力センサ、１０
・・・ケプストラム処理器、１１・・・演算回路、１２
・・・ＮＣコントローラ。 ｐＩ数′ ＥＨ１１ ヶ、Ｖ７フイ （Ｓｅｃ Ｊ 呼量 ｆＳｅＣＪ ケアにンンイ ′５８°７
成例を示したブロック図、第２図は第１図に示した装置
：の作用を説明するためのフローチャー１・、第３図は
工具正常時の切削力変化を例示した波形図、第４図およ
び第５図は各々第３図に示した波形図についてのスペク
トラムおよびケプストラムを示す波形図、第６図は工具
異常時の切削力変化を例示した波形図、第７図および第
８図は各々第６図に示した波形図についてのスペクトラ
ムおよびケプストラムを示す波形図、第９図は工具正常
時と異常時についての断続周期と回転周期におけるケプ
ストラムの比の分布を示すグラフである。 １・・・フライスカッタ、１ａ・・・チップ、２・・・
主軸、３・・・ベアリング、５・・・応力センサ、１０
・・・ケプストラム処理器、１１・・・演算回路、１２
・・・ＮＣコントローラ。 ｐＩ数′ ＥＨ１１ ヶ、Ｖ７フイ （Ｓｅｃ Ｊ 呼量 ｆＳｅＣＪ ケアにンンイ ′５８°７
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） 多刃工具の切削力変化を検出するとともに、検
出された切削力変化をケプストラム処理し、上記多刃工
具の任意の刃の位置に次の刃が到達する周期についての
ケプストラムの大きさと、上記多刃工具が一回転する周
期についてのケプ（２）上記多刃工具の主軸に作用する
スラスト力の変化を上記切削力変化として検出するよう
にした特許請求の範囲第（１）項記載の多刃工具の異常
検出方法。 （３）上記各ケプストラムの比をとり、この比の値に基
づいて上記工具の異常を検出するようにした特許請求の
範囲第（１１項記載の多刃工具の異常検出方法。 （４）上記各ケプストラムの差をとり、この差の大きさ
に基づいて上記工具の異常を検出するようにした特許請
求の範囲第（１）項記載の多刃工具の異常検出方法。 （５）上記多刃工具がフライス盤のフライス工具である
特許請求の範囲第（１）項記載の多刃工具の異常検出方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19452283A JPS6085854A (ja) | 1983-10-18 | 1983-10-18 | 多刃工具の異常検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19452283A JPS6085854A (ja) | 1983-10-18 | 1983-10-18 | 多刃工具の異常検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6085854A true JPS6085854A (ja) | 1985-05-15 |
| JPH0460780B2 JPH0460780B2 (ja) | 1992-09-29 |
Family
ID=16325928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19452283A Granted JPS6085854A (ja) | 1983-10-18 | 1983-10-18 | 多刃工具の異常検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6085854A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01234138A (ja) * | 1988-03-14 | 1989-09-19 | Elco- Kk | 工作機械用検出器の取り付け構造 |
| CN105150028A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-12-16 | 张萍 | 新型压力检测装置 |
| KR20220060051A (ko) * | 2020-11-03 | 2022-05-11 | 한국생산기술연구원 | 공구 마모도 측정방법 |
-
1983
- 1983-10-18 JP JP19452283A patent/JPS6085854A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01234138A (ja) * | 1988-03-14 | 1989-09-19 | Elco- Kk | 工作機械用検出器の取り付け構造 |
| CN105150028A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-12-16 | 张萍 | 新型压力检测装置 |
| KR20220060051A (ko) * | 2020-11-03 | 2022-05-11 | 한국생산기술연구원 | 공구 마모도 측정방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0460780B2 (ja) | 1992-09-29 |
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