RU2180967C2 - Автоматический текущий контроль состояния инструмента - Google Patents
Автоматический текущий контроль состояния инструмента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2180967C2 RU2180967C2 RU98114681/09A RU98114681A RU2180967C2 RU 2180967 C2 RU2180967 C2 RU 2180967C2 RU 98114681/09 A RU98114681/09 A RU 98114681/09A RU 98114681 A RU98114681 A RU 98114681A RU 2180967 C2 RU2180967 C2 RU 2180967C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tool
- machining
- workpiece
- wear
- cutting tool
- Prior art date
Links
Images
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
Изобретение предназначено для автоматического текущего контроля состояния инструмента в процессе операции удаления припуска на механическую обработку. Технический результат заключается в обеспечении контроля с помощью системы адаптивного управления, предназначенной для поддержания равномерного крутящего момента. Система контроля содержит устройство для измерения основного приводного крутящего момента, процессор для определения мгновенных коэффициентов износа инструмента, процессор для определения средних коэффициентов износа инструмента и компаратор, предназначенный для сравнения среднего коэффициента износа инструмента с опорным средним коэффициентом. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение, в общем, относится к автоматическому текущему контролю состояния инструмента в процессе операции удаления припуска на механическую обработку. В частности, настоящее изобретение относится к автоматическому текущему контролю состояния режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку в функции от крутящего момента, развиваемого металлорежущим станком в процессе операции механической обработки.
Программа числового программного управления дает команду фрезе приводиться в движение с возможностью вращения посредством металлорежущего станка для обработки резанием вдоль траектории резания. Без адаптивного управления по меньшей мере скоростью подачи фрезы относительно заготовки металлорежущему станку требуется развивать даже повышенный крутящий момент фрезы для обработки резанием последовательных заготовок в соответствии с программой числового программного управления вследствие постепенно увеличивающегося износа инструмента.
Автоматический текущий контроль состояния фрез, чувствительный к крутящему моменту, известен в технике, например, из патента США 4208718 и из патента США 4802095.
В патенте США 4208718 описывается способ автоматического текущего контроля, в котором показание состояния фрезы определяют как функцию продолжительности времени обработки резанием при повышенной заданной мощности как процент всего времени резания для операции механической обработки.
В патенте США 4802095 описывается способ текущего контроля, в котором результирующую силу FRES боковой нагрузки, имеющую тангенциальную FT и радиальную FR составляющие, в процессе операции механической обработки измеряли непосредственно вдоль ее составляющей FT, на основе которой вычисляли составляющую FR для получения показания износа инструмента.
В патенте США 4547847 описывается адаптивное управление для металлорежущих станков, которое обеспечивает функции текущего контроля инструмента с помощью подпрограммы TLMNTR, иллюстрируемой на фиг. 13Н и изложенной в тексте описания этого патента (столбец 35, строка 64 - столбец 38, строка 49). Подпрограмма TLMNTR допускает в основном линейный процесс затупления инструмента и требует нескольких параметров резания от рабочей программы устройства числового программного управления, например скорости подачи и скорости вращения шпинделя. Кроме того, подпрограмма требует известной или постоянной глубины резания, которая в описываемом случае компенсируется по линейному закону. В таком случае подпрограмма пригодна для предсказания ресурса стойкости инструмента в относительно простых случаях применения токарной обработки.
Задачей настоящего изобретения является обеспечение автоматического текущего контроля состояния режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку, и в частности фрезы, в процессе механической обработки под контролем системы адаптивного управления, обеспечивающей поддержание по существу равномерного крутящего момента, развиваемого металлорежущим станком в процессе операции механической обработки.
Для решения поставленной задачи предложено использовать систему автоматического текущего контроля состояния режущего инструмента, содержащую устройство для контроля крутящего момента, предназначенное для измерения основного приводного крутящего момента М в процессе обработки резанием i-той последовательной заготовки, процессор для измерения мгновенных коэффициентов износа инструмента, выполненный с возможностью вычисления множества мгновенных коэффициентов r(i) износа режущего инструмента в соответствии с общим уравнением
M(j)= A0F r ,
где F - мгновенная скорость подачи режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку относительно заготовки,
А0, α и β - коэффициенты, характеризующие влияние комбинации материалов режущего инструмента и заготовки на механическую обработку, определяемые эмпирически на основании анализа механической обработки с определенными сочетаниями материалов инструмента и заготовки,
процессор для определения средних коэффициентов износа инструмента, выполненный с возможностью вычисления среднего коэффициента R(i) износа режущего инструмента с использованием указанного множества мгновенных коэффициентов r(i) износа инструмента и компаратор коэффициентов износа инструмента, предназначенный для сравнения указанного среднего коэффициента R(i) износа инструмента с опорным средним коэффициентом R0, выполненный с возможностью обеспечения мгновенного показания состояния режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку после обработки резанием каждой i-той последовательной заготовки. Предпочтительно, указанный процессор мгновенных коэффициентов износа инструмента выполнен с возможностью вычисления мгновенного коэффициента r(i) износа инструмента в соответствии с общим уравнением M(j)= A0F r в случае, когда режущим инструментом для удаления припуска на механическую обработку является фреза, a Fz - мгновенная скорость подачи зуба фрезы.
M(j)= A0F
где F - мгновенная скорость подачи режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку относительно заготовки,
А0, α и β - коэффициенты, характеризующие влияние комбинации материалов режущего инструмента и заготовки на механическую обработку, определяемые эмпирически на основании анализа механической обработки с определенными сочетаниями материалов инструмента и заготовки,
процессор для определения средних коэффициентов износа инструмента, выполненный с возможностью вычисления среднего коэффициента R(i) износа режущего инструмента с использованием указанного множества мгновенных коэффициентов r(i) износа инструмента и компаратор коэффициентов износа инструмента, предназначенный для сравнения указанного среднего коэффициента R(i) износа инструмента с опорным средним коэффициентом R0, выполненный с возможностью обеспечения мгновенного показания состояния режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку после обработки резанием каждой i-той последовательной заготовки. Предпочтительно, указанный процессор мгновенных коэффициентов износа инструмента выполнен с возможностью вычисления мгновенного коэффициента r(i) износа инструмента в соответствии с общим уравнением M(j)= A0F
Предложено также использовать способ автоматического текущего контроля состояния инструмента, включающий измерение основного приводного крутящего момента М в процессе обработки резанием i-той последовательной заготовки, вычисление множества мгновенных коэффициентов r(i) износа режущего инструмента в соответствии с общим уравнением
M(j)= A0F r ,
где F - мгновенная скорость подачи режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку относительно заготовки,
A0, α и β - коэффициенты, характеризующие влияние комбинации материалов режущего инструмента и заготовки на механическую обработку, определяемые эмпирически на основании. анализа механической обработки с определенными сочетаниями материалов инструмента и заготовки,
вычисление среднего коэффициента R(i) износа режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку из указанного множества мгновенных коэффициентов r(i) износа инструмента и сравнение указанного среднего коэффициента R(i) износа инструмента с опорным средним коэффициентом R0 износа инструмента для обеспечения мгновенного показания состояния режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку после обработки резанием каждой i-той последовательной заготовки. Предпочтительно при вычислении мгновенного коэффициента износа инструмента в соответствии с общим уравнением M(j)= A0F r для того случая, когда режущим инструментом для удаления припуска на механическую обработку является фреза, в качестве параметра Fz используют скорость подачи на зуб фрезы.
M(j)= A0F
где F - мгновенная скорость подачи режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку относительно заготовки,
A0, α и β - коэффициенты, характеризующие влияние комбинации материалов режущего инструмента и заготовки на механическую обработку, определяемые эмпирически на основании. анализа механической обработки с определенными сочетаниями материалов инструмента и заготовки,
вычисление среднего коэффициента R(i) износа режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку из указанного множества мгновенных коэффициентов r(i) износа инструмента и сравнение указанного среднего коэффициента R(i) износа инструмента с опорным средним коэффициентом R0 износа инструмента для обеспечения мгновенного показания состояния режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку после обработки резанием каждой i-той последовательной заготовки. Предпочтительно при вычислении мгновенного коэффициента износа инструмента в соответствии с общим уравнением M(j)= A0F
В заявке WO 94/14569 описывается система адаптивного управления, предназначенная для адаптивного управления по меньшей мере скоростью подачи фрезы в ответ на крутящий момент, развиваемый металлорежущим станком, приводящим в движение фрезу с возможностью вращения, описываемый в соответствии с общим уравнением
M = AFyργ,
где М - измеряемый крутящий момент, развиваемый металлорежущим станком, для приведения фрезы в движение с возможностью вращения,
F - мгновенная скорость подачи фрезы,
ρ - мгновенная площадь поперечного сечения заготовки, обрабатываемой фрезой,
A, y и γ - коэффициенты, значения которых зависят от материала фрезы и заготовки.
M = AFyργ,
где М - измеряемый крутящий момент, развиваемый металлорежущим станком, для приведения фрезы в движение с возможностью вращения,
F - мгновенная скорость подачи фрезы,
ρ - мгновенная площадь поперечного сечения заготовки, обрабатываемой фрезой,
A, y и γ - коэффициенты, значения которых зависят от материала фрезы и заготовки.
Было установлено, что состояние режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку, предназначенного для данной операции механической обработки, определяющую все факторы, относящиеся к ней, помимо прочего, к металлорежущему станку, заготовке, включая ее материал, траекторию резания, скорость подачи, скорость вращения шпинделя и применение конкретного типа смазочно-охлаждающей жидкости, может быть определено из общего уравнения такого же типа
M = A0FαRβ,
где М - измеряемый крутящий момент, развиваемый металлорежущим станком, для приведения фрезы в движение с возможностью вращения,
F - мгновенная скорость подачи резца для удаления припуска на механическую обработку относительно заготовки,
A0, α, β - коэффициенты, значения которых зависят от комбинации материалов заготовки и резца для удаления припуска на механическую обработку.
M = A0FαRβ,
где М - измеряемый крутящий момент, развиваемый металлорежущим станком, для приведения фрезы в движение с возможностью вращения,
F - мгновенная скорость подачи резца для удаления припуска на механическую обработку относительно заготовки,
A0, α, β - коэффициенты, значения которых зависят от комбинации материалов заготовки и резца для удаления припуска на механическую обработку.
Кроме того, триплет (A0, α, β) коэффициентов определяется так, чтобы отношение R(i)/R0, где R(i) - коэффициент, свидетельствующий об износе режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку после обработки резанием i-той последовательной заготовки, a R0 - опорный средний коэффициент износа инструмента для по существу нового резца для удаления припуска на механическую обработку, выполняющего ту же операцию механической обработки, было равно заданному верхнему критическому пороговому значению ∈u, соответствующему состоянию, когда резец для удаления припуска на механическую обработку существенно затупился.
Резец для удаления припуска на механическую обработку заменяют, когда отношение R(i)/R0 либо превышает верхнее критическое пороговое значение ∈u или внезапно падает ниже нижнего критического порогового значения ∈l. свидетельствуя о разрушении резца для удаления припуска на механическую обработку. Для удобства принято, что верхнее и нижнее критические пороговые значения ∈u и ∈l являются инвариантом операции механической обработки и соответственно равны 1,6 и 0,9. Нижнее критическое пороговое значение ∈l предпочтительно равно 0,9, а не 1, свидетельствуя в соответствии с этим о том, что резец для удаления припуска на механическую обработку на самом деле разрушился, а величина отношения R(i)/R0 упала ниже единицы по какой-либо другой причине, например разрушения заготовки.
Напротив, если отношение R(i)/R0 находится в пределах рабочего диапазона [0,9, 1,6] , то износ режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку предпочтительно указывается оператору станка как процент износа инструмента, где 100% показывает, что резец для удаления припуска на механическую обработку является новым, а 0% показывает, что он изношен и должен быть заменен. Основываясь на номинальном верхнем критическом пороговом значении ∈u = 1,6, процент износа инструмента вычисляют из следующего выражения
Металлорежущий станок является зависимым от операции удаления припуска на механическую обработку и, следовательно, в операции механической обработки крутящий момент М является крутящим моментом, развиваемым металлорежущим станком, приводящим в движение фрезу с возможностью вращения, тогда как в операции токарной обработки крутящий момент М является крутящим моментом, развиваемым металлорежущим станком, приводящим в движение заготовку с возможностью вращения. В случае обеспечения мгновенного показания состояния инструмента фрезы было установлено, более точное показание получают, если соотношение
M = A0FαRβ
адаптируют до соотношения
M = A0F Rβ
где Fz - подача на зуб фрезы, принимая во внимание, что фреза является режущий инструмент с множеством режущих кромок.
Металлорежущий станок является зависимым от операции удаления припуска на механическую обработку и, следовательно, в операции механической обработки крутящий момент М является крутящим моментом, развиваемым металлорежущим станком, приводящим в движение фрезу с возможностью вращения, тогда как в операции токарной обработки крутящий момент М является крутящим моментом, развиваемым металлорежущим станком, приводящим в движение заготовку с возможностью вращения. В случае обеспечения мгновенного показания состояния инструмента фрезы было установлено, более точное показание получают, если соотношение
M = A0FαRβ
адаптируют до соотношения
M = A0F
где Fz - подача на зуб фрезы, принимая во внимание, что фреза является режущий инструмент с множеством режущих кромок.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для обеспечения лучшего понимания настоящего изобретения и чтобы показать, как оно может быть реализовано на практике, ниже приводится описание примера его варианта осуществления со ссылками на сопроводительные чертежи.
Для обеспечения лучшего понимания настоящего изобретения и чтобы показать, как оно может быть реализовано на практике, ниже приводится описание примера его варианта осуществления со ссылками на сопроводительные чертежи.
Фиг.1 - схематическое представление системы автоматического текущего контроля мгновенного показания состояния инструмента для фрезы.
Фиг.2 - блок-схема системы автоматического текущего контроля, показанной на фиг. 1.
Фиг.3 - схема последовательности операций работы системы автоматического текущего контроля, показанной на фиг. 1
Фиг. 4 - график, иллюстрирующий типичную кривую зависимости отношения Ri/R0 от числа последовательности заготовок для данной операции механической обработки.
Фиг. 4 - график, иллюстрирующий типичную кривую зависимости отношения Ri/R0 от числа последовательности заготовок для данной операции механической обработки.
Ниже приведен предпочтительный вариант реализации изобретения.
На фиг. 1 иллюстрируется система 1 автоматического текущего контроля мгновенного показания состояния инструмента для фрезы 2, приводимой в движение с возможностью вращения посредством металлорежущего станка 3 под управлением блока 4 числового программного управления, корректируемым системой 5 адаптивного управления для адаптивного управления по меньшей мере скоростью подачи фрезы в ответ на крутящий момент, развиваемый металлорежущим станком 3, измеряемый посредством соединенного с ним устройства 7 контроля крутящего момента. Такая система 5 адаптивного управления, которая также может адаптивно управлять скоростью S вращения шпинделя фрезы, описана, например, в заявке WO 94/14569.
Мгновенное показание состояния инструмента может отображаться как процент износа инструмента на устройстве 8 контроля показания состояния инструмента для соответствующего адекватного использования оператором станка, то есть замены затупленной фрезы. В другом варианте, состояние инструмента может быть показано на устройстве 8 контроля индикацией "рабочее состояние" или, альтернативно, "нерабочее состояние", если фреза 2 затупилась или разрушилась. Кроме того, если фреза 2 затупилась или разрушилась, то система 1 автоматического текущего контроля может выдать блоку 4 числового программного управления сигнал (ТС) команды прерывания на смену инструмента.
Интерфейс 9 оператора станка, через который оператор вводит код фрезы (МС), указывающий тип фрезы, код материала (WM) заготовки, указывающий материал заготовки, и код операции (МО) механической обработки, указывающий операцию механической обработки.
На фиг. 2 показано, что система 1 автоматического текущего контроля содержит запоминающее устройство 10, хранящее триплеты (A0, α, β) коэффициентов для различных комбинаций материалов фрезы и заготовки и опорные средние коэффициенты R0 износа инструмента для различных операций механической обработки.
Типовые триплеты (A0, α, β) коэффициентов для цельной концевой фрезы, имеющей четыре каннелюры составляют (A0=148, α = 0,75, β = 0,83 для мягкой ((прим. пер.) низкоуглеродистой) стали, (A0=116, α = 0,68, β = 0,75) для чугуна и (A0=79, α = 0,72, β = 0,8) для алюминия. Триплеты (A0, α, β) коэффициентов для различных комбинаций материалов фрезы и заготовки определяют эмпирически на основе большого числа операций механической обработки.
Новый коэффициент R0 для новой операции механической обработки определяют в процессе пробного прохода при обработке резанием новой фрезой посредством блока 11 калибровки, который собирает данные M(j) и Fz(j) и обеспечивается триплетом (A0, α, β) коэффициентов для конкретной комбинации материалов фрезы и заготовки, указанных оператором станка.
Процессор 13 мгновенных коэффициентов износа инструмента, соединенный с системой 5 адаптивного управления, устройством 7 контроля крутящего момента и запоминающим устройством 10, предназначен для вычисления коэффициентов r(j) в соответствии с уравнением
M(j)= A0F r ,
где Fz(j) - мгновенная подача на зуб фрезы 2 в различных положениях вдоль траектории резания при обработки резанием i-той последовательной заготовки. Если значение мгновенной подачи на зуб Fz(j) не доступно прямо, то оно может быть легко вычислено из уравнения
Fz(j)F(j)/S(j)z,
где F'(j) - мгновенная скорость подачи фрезы 2 относительно заготовки,
S'(j) - мгновенная скорость вращения шпинделя, и
z - число ее каннелюр.
M(j)= A0F
где Fz(j) - мгновенная подача на зуб фрезы 2 в различных положениях вдоль траектории резания при обработки резанием i-той последовательной заготовки. Если значение мгновенной подачи на зуб Fz(j) не доступно прямо, то оно может быть легко вычислено из уравнения
Fz(j)F(j)/S(j)z,
где F'(j) - мгновенная скорость подачи фрезы 2 относительно заготовки,
S'(j) - мгновенная скорость вращения шпинделя, и
z - число ее каннелюр.
Процессор 14 средних коэффициентов износа инструмента, соединенный с процессором 13, предназначен для вычисления среднего коэффициента R(i) износа инструмента для фрезы 2, режущей i-тую последовательную заготовку, в соответствии с общим уравнением
Компаратор 15 коэффициентов износа инструмента, соединенный с запоминающим устройством 10 и процессором 14, предназначен для сравнения среднего коэффициента R(i) с опорным средним коэффициентом R0 износа инструмента для обеспечения показания состояния инструмента на устройстве 8 контроля и для выдачи сигнала ТС команды прерывания на замену инструмента, если в ней возникает необходимость.
Компаратор 15 коэффициентов износа инструмента, соединенный с запоминающим устройством 10 и процессором 14, предназначен для сравнения среднего коэффициента R(i) с опорным средним коэффициентом R0 износа инструмента для обеспечения показания состояния инструмента на устройстве 8 контроля и для выдачи сигнала ТС команды прерывания на замену инструмента, если в ней возникает необходимость.
Теперь работа системы 1 автоматического текущего контроля будет описана со ссылкой на фиг. 3, где показано, что после определения неизвестного коэффициента R0 для новой фрезы, предназначенной для выполнения новой операции механической обработки, для каждой i-той последовательной заготовки, процессор 13 вычисляет мгновенные коэффициенты r(j) износа инструмента, как правило, с частотой выборки 10 измерений в секунду, из которых процессор 14 вычисляет средний коэффициент R(i) износа инструмента для фрезы, который затем сравнивается с опорным средним коэффициентом R0 компаратором 15 для определения отношения R(i)/R0, являющегося показателем мгновенного состояния фрезы.
Если отношение R(i)/R0 находится в пределах рабочего диапазона [0,9, 1,6] , то мгновенное состояние инструмента указывается как процент износа инструмента в соответствии с выражением
Как следует из фиг. 4, когда фреза изнашивается, отношение R(i)/R0 для каждой последовательной i-той заготовки асимптотически увеличивается до заданного верхнего критического порогового значения 1,6, соответствующего значению, при котором фреза затуплена и требует замены.
Как следует из фиг. 4, когда фреза изнашивается, отношение R(i)/R0 для каждой последовательной i-той заготовки асимптотически увеличивается до заданного верхнего критического порогового значения 1,6, соответствующего значению, при котором фреза затуплена и требует замены.
В автоматическом режиме работы системы 1 автоматического текущего контроля, когда отношение R(i)/R0 выпадает из рабочего диапазона [0,9, 1,6], если фреза разрушилась или затупилась, система 1 автоматического текущего контроля выдает блоку 4 числового программного управления сигнал ТС команды прерывания на замену инструмента.
Хотя настоящее изобретение описано со ссылкой на ограниченное число вариантов осуществления, очевидно, что обычный специалист в этой области техники может сделать различные изменения и модификации настоящего изобретения или использовать его в других случаях применения. Например, система автоматического текущего контроля может быть установлена как оригинальный элемент поставщика комплексного оборудования или как модернизация существующих станков с числовым программным управлением.
Claims (4)
1. Система автоматического текущего контроля состояния режущего инструмента, содержащая устройство для измерения основного приводного крутящего момента М в процессе обработки резанием i-той последовательной заготовки, процессор для определения мгновенных коэффициентов износа инструмента, выполненный с возможностью вычисления множества мгновенных коэффициентов r(j) износа режущего инструмента в соответствии с общим уравнением
M(j) = A0F r ,
где F(j) - мгновенная скорость подачи режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку относительно заготовки,
A0, α и β - коэффициенты, характеризующие влияние комбинации материалов режущего инструмента и заготовки на механическую обработку, определяемые эмпирически на основании анализа механической обработки с определенными сочетаниями материалов инструмента и заготовки,
процессор для определения средних коэффициентов износа инструмента, выполненный с возможностью вычисления среднего коэффициента R(j) износа режущего инструмента с использованием указанного множества мгновенных коэффициентов r(j) износа инструмента, и компаратор коэффициентов износа инструмента, предназначенный для сравнения указанного среднего коэффициента R(j) износа инструмента с опорным средним коэффициентом R0, выполненный с возможностью обеспечения мгновенного показания состояния режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку после обработки резанием каждой i-той последовательной заготовки.
M(j) = A0F
где F(j) - мгновенная скорость подачи режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку относительно заготовки,
A0, α и β - коэффициенты, характеризующие влияние комбинации материалов режущего инструмента и заготовки на механическую обработку, определяемые эмпирически на основании анализа механической обработки с определенными сочетаниями материалов инструмента и заготовки,
процессор для определения средних коэффициентов износа инструмента, выполненный с возможностью вычисления среднего коэффициента R(j) износа режущего инструмента с использованием указанного множества мгновенных коэффициентов r(j) износа инструмента, и компаратор коэффициентов износа инструмента, предназначенный для сравнения указанного среднего коэффициента R(j) износа инструмента с опорным средним коэффициентом R0, выполненный с возможностью обеспечения мгновенного показания состояния режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку после обработки резанием каждой i-той последовательной заготовки.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что указанный процессор для определения мгновенных коэффициентов износа инструмента выполнен с возможностью вычисления мгновенного коэффициента r(j) износа инструмента в соответствии с общим уравнением M(j) = A0F r в случае, когда режущим инструментом для удаления припуска на механическую обработку является фреза, a Fz - мгновенная скорость подачи зуба фрезы.
3. Способ автоматического текущего контроля состояния инструмента, включающий измерение основного приводного крутящего момента М в процессе обработки резанием i-той последовательной заготовки, вычисление множества мгновенных коэффициентов r(j) износа режущего инструмента в соответствии с общим уравнением
M(j) = A0F r ,
где F(j) - мгновенная скорость подачи режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку относительно заготовки;
A0, α и β - коэффициенты, характеризующие влияние комбинации материалов режущего инструмента и заготовки на механическую обработку, определяемые эмпирически на основании анализа механической обработки с определенными сочетаниями материалов инструмента и заготовки,
вычисление среднего коэффициента R(j) износа режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку из указанного множества мгновенных коэффициентов r(j) износа инструмента и сравнение указанного среднего коэффициента R(j) износа инструмента с опорным средним коэффициентом R0 износа инструмента для обеспечения мгновенного показания состояния режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку после обработки резанием каждой i-той последовательной заготовки.
M(j) = A0F
где F(j) - мгновенная скорость подачи режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку относительно заготовки;
A0, α и β - коэффициенты, характеризующие влияние комбинации материалов режущего инструмента и заготовки на механическую обработку, определяемые эмпирически на основании анализа механической обработки с определенными сочетаниями материалов инструмента и заготовки,
вычисление среднего коэффициента R(j) износа режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку из указанного множества мгновенных коэффициентов r(j) износа инструмента и сравнение указанного среднего коэффициента R(j) износа инструмента с опорным средним коэффициентом R0 износа инструмента для обеспечения мгновенного показания состояния режущего инструмента для удаления припуска на механическую обработку после обработки резанием каждой i-той последовательной заготовки.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что при вычислении мгновенного коэффициента износа инструмента в соответствии с общим уравнением M(j) = A0F r для того случая, когда режущим инструментом для удаления припуска на механическую обработку является фреза, в качестве параметра Fz используют скорость подачи на зуб фрезы.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IL116667 | 1996-01-03 | ||
IL11666796A IL116667A0 (en) | 1996-01-03 | 1996-01-03 | Apparatus and method for cnc machine tooling |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU98114681A RU98114681A (ru) | 2000-06-10 |
RU2180967C2 true RU2180967C2 (ru) | 2002-03-27 |
Family
ID=11068398
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU98114681/09A RU2180967C2 (ru) | 1996-01-03 | 1997-01-02 | Автоматический текущий контроль состояния инструмента |
Country Status (15)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6202002B1 (ru) |
EP (1) | EP0871930B1 (ru) |
JP (1) | JP3810090B2 (ru) |
KR (1) | KR100413987B1 (ru) |
CN (1) | CN1107249C (ru) |
AU (1) | AU1169597A (ru) |
BR (1) | BR9706956A (ru) |
CA (1) | CA2241951C (ru) |
CZ (1) | CZ293210B6 (ru) |
DE (1) | DE69700546T2 (ru) |
ES (1) | ES2138439T3 (ru) |
IL (2) | IL116667A0 (ru) |
PL (1) | PL182940B1 (ru) |
RU (1) | RU2180967C2 (ru) |
WO (1) | WO1997025659A1 (ru) |
Families Citing this family (31)
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***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 |
CN104768707B (zh) * | 2012-10-29 | 2016-12-21 | 富士机械制造株式会社 | 监视区间自动设定装置、机床及监视区间自动设定方法 |
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*** |
CN106002486B (zh) * | 2016-07-27 | 2017-12-05 | 大连理工大学 | 基于微铣床主传动***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*** |
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***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*** |
KR20210145753A (ko) * | 2019-03-01 | 2021-12-02 | 라이프 안드레아스 안데르센 | 절삭 공구 검사 및 교체를 위한 자동 시스템 |
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***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)
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 |
-
1996
- 1996-01-03 IL IL11666796A patent/IL116667A0/xx unknown
-
1997
- 1997-01-02 BR BR9706956-6A patent/BR9706956A/pt not_active IP Right Cessation
- 1997-01-02 KR KR10-1998-0705144A patent/KR100413987B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1997-01-02 RU RU98114681/09A patent/RU2180967C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1997-01-02 PL PL97327666A patent/PL182940B1/pl unknown
- 1997-01-02 CN CN97192053A patent/CN1107249C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1997-01-02 AU AU11695/97A patent/AU1169597A/en not_active Abandoned
- 1997-01-02 US US09/101,237 patent/US6202002B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-01-02 IL IL12512397A patent/IL125123A/en not_active IP Right Cessation
- 1997-01-02 CA CA002241951A patent/CA2241951C/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-01-02 WO PCT/IL1997/000003 patent/WO1997025659A1/en active Search and Examination
- 1997-01-02 ES ES97900031T patent/ES2138439T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1997-01-02 EP EP97900031A patent/EP0871930B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-01-02 JP JP52504897A patent/JP3810090B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1997-01-02 CZ CZ19982086A patent/CZ293210B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1997-01-02 DE DE69700546T patent/DE69700546T2/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR19990077013A (ko) | 1999-10-25 |
DE69700546T2 (de) | 2000-02-17 |
CA2241951A1 (en) | 1997-07-17 |
JP2000502959A (ja) | 2000-03-14 |
CZ293210B6 (cs) | 2004-03-17 |
IL125123A (en) | 2001-11-25 |
CN1107249C (zh) | 2003-04-30 |
CA2241951C (en) | 2004-11-30 |
DE69700546D1 (de) | 1999-10-28 |
US6202002B1 (en) | 2001-03-13 |
BR9706956A (pt) | 2000-01-04 |
WO1997025659A1 (en) | 1997-07-17 |
CZ208698A3 (cs) | 1998-11-11 |
PL182940B1 (pl) | 2002-05-31 |
KR100413987B1 (ko) | 2004-02-18 |
JP3810090B2 (ja) | 2006-08-16 |
EP0871930B1 (en) | 1999-09-22 |
EP0871930A1 (en) | 1998-10-21 |
CN1210599A (zh) | 1999-03-10 |
PL327666A1 (en) | 1998-12-21 |
IL116667A0 (en) | 1996-05-14 |
ES2138439T3 (es) | 2000-01-01 |
AU1169597A (en) | 1997-08-01 |
IL125123A0 (en) | 1999-01-26 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2180967C2 (ru) | Автоматический текущий контроль состояния инструмента | |
CA1215158A (en) | Tool wear and tool failure monitor system | |
CA1178372A (en) | Rotating tool wear monitoring apparatus | |
US4351029A (en) | Tool life monitoring and tracking apparatus | |
EP1679566B1 (en) | Threshold determination for a tool damage/abnormality detecting device | |
US4563897A (en) | Apparatus for monitoring tool life | |
US20080161959A1 (en) | Method to measure tool wear from process model parameters | |
KR101999112B1 (ko) | 공작 기계용 공구수명 관리시스템 및 공구수명 관리방법 | |
US4532599A (en) | Quality control method | |
JP2533971B2 (ja) | 工具異常検出装置 | |
JP3291677B2 (ja) | 工作機械用加工刃の状態監視方法とその装置 | |
RU2108900C1 (ru) | Контроллер для станков с чпу | |
JP3446518B2 (ja) | 回転工具の異常検出方法およびその装置 | |
JPH10286743A (ja) | 工作機械の工具異常検出装置及び工作機械の工具異常検出用プログラムを記録した記録媒体 | |
RU95120016A (ru) | Контроллер для станков с чпу | |
GB2133881A (en) | Apparatus for monitoring tool life | |
JPH0349849A (ja) | 学習機能付刃具損傷検知装置 | |
JPH06320396A (ja) | 刃工具の寿命判定方法および自動交換方法 | |
JP3294414B2 (ja) | 工作機械における工具寿命検知方法 | |
JPH06155243A (ja) | 刃具交換指示装置 | |
JPS6056853A (ja) | 工具異常監視装置 | |
JPH04315555A (ja) | 寿命グラフによる工具寿命管理方法 | |
KR20010066637A (ko) | 공작기계의 공구이상 검출 방법 | |
Prickett et al. | The development of an on-line milling cutter tooth breakage detection system | |
JPS6044255A (ja) | 切削異常診断装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160103 |