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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