JPH0460780B2 - - Google Patents
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- JPH0460780B2 JPH0460780B2 JP19452283A JP19452283A JPH0460780B2 JP H0460780 B2 JPH0460780 B2 JP H0460780B2 JP 19452283 A JP19452283 A JP 19452283A JP 19452283 A JP19452283 A JP 19452283A JP H0460780 B2 JPH0460780 B2 JP H0460780B2
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- JP
- Japan
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- tool
- blade
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- cepstrum
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- 230000005856 abnormality Effects 0.000 claims description 20
- 238000003801 milling Methods 0.000 claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 102200082816 rs34868397 Human genes 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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)
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やホブ
盤で使用される工具の異常を検出する方法に関す
る。
盤で使用される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。
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。
しかるに、フライス工具やホブ等の多刃工具
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
具の異常を精度よく検出しうる手段が望まれてい
た。
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
具の異常を精度よく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、上記フライス工具
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。
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。
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、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。
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、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実施例を説明す
る。
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、また第２図は該装置の作用を
説明するためのフローチヤートを各々示してい
る。
装置の一構成例を、また第２図は該装置の作用を
説明するためのフローチヤ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ツタ１
は、複数の切削刃（チツプ）１ａ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１ａによる断続切削が行なわ
れる。それ故、フライスカツタ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にスラスト方向の変化として伝達
される。
は、複数の切削刃（チツプ）１ａ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１ａによる断続切削が行なわ
れる。それ故、フライスカツタ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にスラス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
によつ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図のステツプ100）。
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
によつ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図のステツプ100）。
上記応力センサ５の出力電圧は、増幅器６によ
つてＡ倍に増幅され（ステツプ101）、かつ含有す
る高周波成分がローパスフイルタ７によつて、ま
た直流成分がコンデンサ８によつて各々除去され
る（ステツプ102，103）。この結果、上記コンデ
ンサ８からは、前記フライスカツタ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。
つてＡ倍に増幅され（ステツプ101）、かつ含有す
る高周波成分がローパスフイルタ７によつて、ま
た直流成分がコンデンサ８によつて各々除去され
る（ステツプ102，103）。この結果、上記コンデ
ンサ８からは、前記フライスカツタ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１の各刃が正常な
場合の信号波形を、また第６図は上記各刃のうち
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
を行なつた場合のものである。
場合の信号波形を、また第６図は上記各刃のうち
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
を行なつた場合のものである。
加工機：NCたて型フライス盤（AC18.5kw）
カツタ：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゜） チツプ：回転数285rpm、切削速度112m／min、
送り0.3mm／刃（513mm／min）、切込量
３mm、切削幅60mm、ダウンカツト 被削材：S45C板材（400×300×50mm） 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によつてＡ／Ｄ変換されたのち（ステ
ツプ104）、ケプストラム処理器１０に入力され、
ここでいわゆるケプストラム処理が施される。
すくい角（アキシアル＋8゜、ラジアル
0゜） チツプ：回転数285rpm、切削速度112m／min、
送り0.3mm／刃（513mm／min）、切込量
３mm、切削幅60mm、ダウンカツト 被削材：S45C板材（400×300×50mm） 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によつてＡ／Ｄ変換されたのち（ステ
ツプ104）、ケプストラム処理器１０に入力され、
ここでいわゆるケプ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（FFT）して該信号のパワースペクトラム
を求める（ステツプ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
を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
（ステツプ106）、しかるのちこの対数化されたス
ペクトラムを高速フーリエ変換してケプストラム
を求める（ステツプ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
クトラムに基づくケプストラムを示す。
ず上記Ａ／Ｄ変換器９の出力信号を高速フーリエ
変換（FFT）して該信号のパワースペクトラム
を求める（ステツプ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
を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
（ステツプ106）、しかるのちこの対数化されたス
ペクトラムを高速フーリエ変換してケプストラム
を求める（ステツプ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
クトラムに基づく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す信号
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ツタ１の回転数Ｓ
と刃数ｎとを入力して（ステツプ108）、該カツタ
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35ms。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、上記カツタ１
が１回転する周期（この例では210ms。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とを求める（ステツプ109）。ついで上記各振
幅C1，Cnの比Cn／C1を求めるとともに（ステツ
プ110）、この比に対するしきい値を入力して
（ステツプ111）、上記比Cn／C1が上記しきい値
よりも大きいか否かを判断し、（ステツプ112）、
Cn／C1＞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
テツプ113）。これによつて上記NCコントローラ
１２は上記カツタ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（ステツプ114）。
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ツタ１の回転数Ｓ
と刃数ｎとを入力して（ステツプ108）、該カツタ
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35ms。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、上記カツタ１
が１回転する周期（この例では210ms。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とを求める（ステツプ109）。ついで上記各振
幅C1，Cnの比Cn／C1を求めるとともに（ステツ
プ110）、この比に対するしきい値を入力して
（ステツプ111）、上記比Cn／C1が上記しきい値
よりも大きいか否かを判断し、（ステツプ112）、
Cn／C1＞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
テツプ113）。これによつて上記NCコントローラ
１２は上記カツタ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（ステツプ114）。
ここで上記しきい値について説明する。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。すなわち、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、カツタが回転する毎の
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。すなわち、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、カツタが回転する毎の
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崩れる
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、カツタが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。
１刃毎の切削力変化パターンの繰返し性が崩れる
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、カツタが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。
第９図は、前記加工条件下でフライス加工を行
なつた場合の工具正常時と工具異常時における上
記比値Cn／C1のパ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よりも大きくなる。したがつて上記の
例では、上記しきい値を1.0に設定しておくこ
とにより、99.9％の確度で工具の異常を判定する
ことができる。
なつた場合の工具正常時と工具異常時における上
記比値Cn／C1のパ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よりも大きくなる。したがつて上記の
例では、上記しきい値を1.0に設定しておくこ
とにより、99.9％の確度で工具の異常を判定する
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
つ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。
と異常時において各々20回のサンプリングを行な
つ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、両者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。
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、両者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、カツタ
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
応した振動や切削音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オンで検
出するようにしてもよい。
ト力から切削力の変化を検出しているが、カツタ
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
応した振動や切削音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オンで検
出す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。
工具を備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ツク図、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
ヤート、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…フライスカツタ、１ａ…チツプ、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。
置の一構成例を示したブロツク図、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
ヤート、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…フライスカツタ、１ａ…チツプ、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。
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ストラム
の大きさとを比較し、その比較結果に基づいて上
記多刃工具の異常を検出することを特徴とする多
刃工具の異常検出方法。 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１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 JPS6085854A (ja) | 1985-05-15 |
| JPH0460780B2 true 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) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0675816B2 (ja) * | 1988-03-14 | 1994-09-28 | エルコー株式会社 | 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 |
| DE102019002752A1 (de) * | 2019-04-15 | 2020-10-15 | Gleason-Pfauter Maschinenfabrik Gmbh | Verfahren des Erzeugens oder Bearbeitens einer Verzahnung |
| KR102465579B1 (ko) * | 2020-11-03 | 2022-11-14 | 한국생산기술연구원 | 공구 마모도 측정방법 |
-
1983
- 1983-10-18 JP JP19452283A patent/JPS6085854A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6085854A (ja) | 1985-05-15 |
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