JPH11197996A - 機械加工部品の加工方法及び装置 - Google Patents
機械加工部品の加工方法及び装置Info
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- JPH11197996A JPH11197996A JP10003643A JP364398A JPH11197996A JP H11197996 A JPH11197996 A JP H11197996A JP 10003643 A JP10003643 A JP 10003643A JP 364398 A JP364398 A JP 364398A JP H11197996 A JPH11197996 A JP H11197996A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- processing
- machining
- state
- prediction
- conditions
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Automatic Control Of Machine Tools (AREA)
- Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)
- Numerical Control (AREA)
- Control By Computers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】従来方法によると加工状態監視の基準値は最低
でも一度以上実測する必要があるため、非量産品の加工
時には比較対象が設定できない。 【解決手段】加工条件から加工状況を予測し、それを基
準値として実測値と比較することにより加工中に加工条
件の最適化が図れる。基準値を予測に基づいて設定でき
るため非量産品でも対応できる。
でも一度以上実測する必要があるため、非量産品の加工
時には比較対象が設定できない。 【解決手段】加工条件から加工状況を予測し、それを基
準値として実測値と比較することにより加工中に加工条
件の最適化が図れる。基準値を予測に基づいて設定でき
るため非量産品でも対応できる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はとくに多品種少量生
産の機械加工部品の機械加工工程において、加工状況を
自動で監視し能率良くかつ、最適な加工条件で加工でき
るように構成した加工方法及び装置に関する。
産の機械加工部品の機械加工工程において、加工状況を
自動で監視し能率良くかつ、最適な加工条件で加工でき
るように構成した加工方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】多品種少量生産の機械加工部品はその製
造工程において、機械加工の高効率化を図るため、一般
にNC加工機を用いて加工する。NC加工機は設計情報
に基づいたNCデータで運転される加工機であり、1つ
の製品に対して1つのNCデータの作成が必要である。
多品種にわたる加工の場合はそれぞれの製品に対してN
Cデータの作成が必要であるため、例えば特開昭62−
217309号公報にはCAD/CAMの運用による加
工用のNCデータ作成方法が述べられている。この方法
によると設計情報(CAD情報)から直接加工のための
情報(加工条件、ツールパス、加工の手順等)を生成す
る。
造工程において、機械加工の高効率化を図るため、一般
にNC加工機を用いて加工する。NC加工機は設計情報
に基づいたNCデータで運転される加工機であり、1つ
の製品に対して1つのNCデータの作成が必要である。
多品種にわたる加工の場合はそれぞれの製品に対してN
Cデータの作成が必要であるため、例えば特開昭62−
217309号公報にはCAD/CAMの運用による加
工用のNCデータ作成方法が述べられている。この方法
によると設計情報(CAD情報)から直接加工のための
情報(加工条件、ツールパス、加工の手順等)を生成す
る。
【0003】加工機の制御に関しては以上のような方法
で対処可能であるが、実際の加工においては作成したN
Cデータにより確実に製品の加工が出来るかわからない
ため、最初の数個を加工する間は作業員が加工状況を監
視している。その時に問題が生じなければその後、、連
続して無人で加工を行う。
で対処可能であるが、実際の加工においては作成したN
Cデータにより確実に製品の加工が出来るかわからない
ため、最初の数個を加工する間は作業員が加工状況を監
視している。その時に問題が生じなければその後、、連
続して無人で加工を行う。
【0004】また、上述の加工状況の監視を自動化する
方法としては工具の振動を検知する方法(例えば特開平
2−224527号公報等)やAEセンサにより工具欠
損等の異常を検出する方法(例えば特開昭62−212
447号公報等)、切削力を測定する方法(例えば特開
平6−8106号公報等)、複数の検出手段を合わせて
監視する方法(例えば特開平3−3755号公報等)が
述べられている。これらの加工状況の監視方法は何れの
検知方法においても、予め決めてある基準値を測定結果
と比較し加工状況を判断するものである。基準値は例え
ば同一の加工条件で加工したときの測定結果や、全く同
一の被加工物を加工したときの測定結果を用いる。
方法としては工具の振動を検知する方法(例えば特開平
2−224527号公報等)やAEセンサにより工具欠
損等の異常を検出する方法(例えば特開昭62−212
447号公報等)、切削力を測定する方法(例えば特開
平6−8106号公報等)、複数の検出手段を合わせて
監視する方法(例えば特開平3−3755号公報等)が
述べられている。これらの加工状況の監視方法は何れの
検知方法においても、予め決めてある基準値を測定結果
と比較し加工状況を判断するものである。基準値は例え
ば同一の加工条件で加工したときの測定結果や、全く同
一の被加工物を加工したときの測定結果を用いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の加工状況の監視
方法によると、まず加工中に何らかの原因で生じる突発
的な加工状況の変化が考慮されていない。例えば不確定
な要因で加工中に工具が欠損してしまった場合は所望の
加工形状が得られない。いわゆる過負荷防止機構を設け
ても過負荷の判定基準以下で発生した工具の欠損は検知
できない。とくに多品種少量生産の機械加工部品の場合
は過負荷の判定基準すら決めることが出来ないという問
題がある。すなわち大量生産の場合は上述した従来技術
により、予め加工条件を決めるための加工を行い、判定
基準を決めることが可能であるが、多品種少量生産品の
加工の場合は加工個数が少ないため上記のような方法を
適用することは難しい。
方法によると、まず加工中に何らかの原因で生じる突発
的な加工状況の変化が考慮されていない。例えば不確定
な要因で加工中に工具が欠損してしまった場合は所望の
加工形状が得られない。いわゆる過負荷防止機構を設け
ても過負荷の判定基準以下で発生した工具の欠損は検知
できない。とくに多品種少量生産の機械加工部品の場合
は過負荷の判定基準すら決めることが出来ないという問
題がある。すなわち大量生産の場合は上述した従来技術
により、予め加工条件を決めるための加工を行い、判定
基準を決めることが可能であるが、多品種少量生産品の
加工の場合は加工個数が少ないため上記のような方法を
適用することは難しい。
【0006】従来の方法には(例えば特開平6−810
6号等)過負荷を検出する方法として、加工時の切削力
を測定する方法が述べられているが、これらの方法では
測定結果を比較する対象が過去の同一条件での加工時の
測定結果や、予め何らかの基準で決めておかなければな
らない値である。すなわち、同一条件で多数加工する場
合のみに有効である。
6号等)過負荷を検出する方法として、加工時の切削力
を測定する方法が述べられているが、これらの方法では
測定結果を比較する対象が過去の同一条件での加工時の
測定結果や、予め何らかの基準で決めておかなければな
らない値である。すなわち、同一条件で多数加工する場
合のみに有効である。
【0007】しかしながら、本発明の対象とする多品種
少量生産機械加工部品の加工においては、加工対象がど
のようなものであっても、簡便に加工条件を設定でき、
しかも滞ることなく加工を継続する必要があるが、従来
の方法では本発明の目的である多品種少量生産機械加工
部品加工の自動化は極めて難しい。また、素材について
も同様であり不良品を出さないようにする必要がある。
また、加工条件の決定はNCデータ作成時に行い、その
後数個の試し加工をし、適宜加工条件を変更するのが一
般的であるが、試し加工を行わなければならないため、
やはり多品種少量生産品の加工に対しては効率が悪い。
少量生産機械加工部品の加工においては、加工対象がど
のようなものであっても、簡便に加工条件を設定でき、
しかも滞ることなく加工を継続する必要があるが、従来
の方法では本発明の目的である多品種少量生産機械加工
部品加工の自動化は極めて難しい。また、素材について
も同様であり不良品を出さないようにする必要がある。
また、加工条件の決定はNCデータ作成時に行い、その
後数個の試し加工をし、適宜加工条件を変更するのが一
般的であるが、試し加工を行わなければならないため、
やはり多品種少量生産品の加工に対しては効率が悪い。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題はまず加工状況
の比較対象を与えられた加工条件から算定することによ
り達成される。すなわち加工状況が異常かどうかを判断
する基準を予め測定しておくのではなく、設定された加
工条件から予め予測し算出しておくものである。比較対
象をこのようにして求めることにより、いわゆる試し加
工の必要はなくなる。さらに、測定された加工状況に応
じて適宜加工条件を変えることにより、異常の発生を回
避し製品の歩留まりを向上できる。
の比較対象を与えられた加工条件から算定することによ
り達成される。すなわち加工状況が異常かどうかを判断
する基準を予め測定しておくのではなく、設定された加
工条件から予め予測し算出しておくものである。比較対
象をこのようにして求めることにより、いわゆる試し加
工の必要はなくなる。さらに、測定された加工状況に応
じて適宜加工条件を変えることにより、異常の発生を回
避し製品の歩留まりを向上できる。
【0009】また、図3に示したように加工条件に応じ
た予測が出来るため、初期の加工条件から加工工程毎の
要求に応じて適宜加工条件を変更し、最適な加工を持続
できるようになる。例えば測定値が予測値より大きい場
合は条件の設定値を変更し予測値に近づけるようにする
ことにより加工時の異常を回避できる。逆に加工状況の
実測値が予測値よりも小さい場合には同様に加工条件を
変更し、能率の高い加工を達成できる。
た予測が出来るため、初期の加工条件から加工工程毎の
要求に応じて適宜加工条件を変更し、最適な加工を持続
できるようになる。例えば測定値が予測値より大きい場
合は条件の設定値を変更し予測値に近づけるようにする
ことにより加工時の異常を回避できる。逆に加工状況の
実測値が予測値よりも小さい場合には同様に加工条件を
変更し、能率の高い加工を達成できる。
【0010】以上のように加工中に加工条件の変更を行
うことにより、過去に加工経験のない製品の制作におい
ても、試し加工等を行う必要が無く高品質で高能率な加
工ができる。
うことにより、過去に加工経験のない製品の制作におい
ても、試し加工等を行う必要が無く高品質で高能率な加
工ができる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。図1は本発明の一実施例の構成及び加工
の手順を示したブロック図である。本加工装置の加工機
の制御部は加工条件の決定手段1、加工機の制御手段
2、加工状況の測定手段3、加工状況の予測手段6、加
工状況の比較手段4、加工条件変更手段5、加工条件の
知識データベース7、加工状況知識データベース8によ
って構成されている。加工条件の決定手段1は加工対象
の素材寸法、製品寸法、材質、所望の精度等の設計情報
9から加工条件知識データベース7を参照し、該加工部
位の加工条件を決定する。加工条件知識データベース7
は加工経験を蓄えているものであるが、過去に該当する
加工経験がない場合は、初期の加工条件として適当な加
工条件を生成する。加工機の制御手段2は加工機の運動
を司る部分であり、一般の加工機におけるNCコントロ
ーラと同様のものである。
して説明する。図1は本発明の一実施例の構成及び加工
の手順を示したブロック図である。本加工装置の加工機
の制御部は加工条件の決定手段1、加工機の制御手段
2、加工状況の測定手段3、加工状況の予測手段6、加
工状況の比較手段4、加工条件変更手段5、加工条件の
知識データベース7、加工状況知識データベース8によ
って構成されている。加工条件の決定手段1は加工対象
の素材寸法、製品寸法、材質、所望の精度等の設計情報
9から加工条件知識データベース7を参照し、該加工部
位の加工条件を決定する。加工条件知識データベース7
は加工経験を蓄えているものであるが、過去に該当する
加工経験がない場合は、初期の加工条件として適当な加
工条件を生成する。加工機の制御手段2は加工機の運動
を司る部分であり、一般の加工機におけるNCコントロ
ーラと同様のものである。
【0012】本発明においても既存の加工機のNC部分
をそのまま流用し、いわゆるDNC運転させている。加
工状況測定手段3は種々の測定方法が考えられるが、本
実施例ではその一例として切削力、加工点の温度、加工
時の振動について記述する。なお、加工状況の測定方法
は、加工時に発生するAEを測定する方法等どのような
方法でも良い。加工状況の予測手段は選択した加工状況
の測定方法に対応し、例えば切削力を測定する場合は加
工条件、被加工物の材料等の情報から切削力を予測す
る。加工時の切削力の予測方法の一例をあげると旋削加
工の場合は、(数1)〜(数3)を用いて求められる。
をそのまま流用し、いわゆるDNC運転させている。加
工状況測定手段3は種々の測定方法が考えられるが、本
実施例ではその一例として切削力、加工点の温度、加工
時の振動について記述する。なお、加工状況の測定方法
は、加工時に発生するAEを測定する方法等どのような
方法でも良い。加工状況の予測手段は選択した加工状況
の測定方法に対応し、例えば切削力を測定する場合は加
工条件、被加工物の材料等の情報から切削力を予測す
る。加工時の切削力の予測方法の一例をあげると旋削加
工の場合は、(数1)〜(数3)を用いて求められる。
【0013】
【数1】Fp=kpKsaf …(数1)
【0014】
【数2】Ft=ktKsaf …(数2)
【0015】
【数3】Ff=kfKsaf …(数3) ここで、Fp:主分力(N)、 Ft:背分力(N)、 Ff:送り分力(N) であり、添字p,t,fは力の働く方向を示している。
また、Ksは材料によって異なる比切削抵抗(N/m
m2)、kは工具形状及び加工作業(外径加工、内径加
工、端面加工、溝入れ、突っ切り、倣い加工、ねじ切り
加工等)別に求められる係数、aは切り込み量(m
m)、fは一回転当たりの工具送り量(mm)を表して
いる。
また、Ksは材料によって異なる比切削抵抗(N/m
m2)、kは工具形状及び加工作業(外径加工、内径加
工、端面加工、溝入れ、突っ切り、倣い加工、ねじ切り
加工等)別に求められる係数、aは切り込み量(m
m)、fは一回転当たりの工具送り量(mm)を表して
いる。
【0016】さらに、本発明では測定方法により発生す
る誤差を勘案しており、切削力の測定の場合は測定器の
温度ドリフトを差し引いた予測を行う。本発明による切
削力の予測例と測定例の時間推移を図4に示す。予測例
はステンレス鋼(SUS304)をサーメット(P20
種相当)の工具(JIS形式TNMG160408)で
切削速度150m/min、切り込み量0.2mm、工
具送り速度0.2mm/回転で外径旋削加工を行ったと
きの予測例である。温度ドリフトは測定器、被加工物、
工具及び加工機全体の温度変化により生じる。温度測定
例を図5に示すが、切削温度に関しても加工条件から求
めた予測値を用いて温度ドリフトを補償している。
る誤差を勘案しており、切削力の測定の場合は測定器の
温度ドリフトを差し引いた予測を行う。本発明による切
削力の予測例と測定例の時間推移を図4に示す。予測例
はステンレス鋼(SUS304)をサーメット(P20
種相当)の工具(JIS形式TNMG160408)で
切削速度150m/min、切り込み量0.2mm、工
具送り速度0.2mm/回転で外径旋削加工を行ったと
きの予測例である。温度ドリフトは測定器、被加工物、
工具及び加工機全体の温度変化により生じる。温度測定
例を図5に示すが、切削温度に関しても加工条件から求
めた予測値を用いて温度ドリフトを補償している。
【0017】図4に示した切削力の実測例は被加工物の
回転に同期した切削力変動を生じている。また、平均的
に見ると加工の開始の瞬間にある切削力になり、その後
温度ドリフトを生じながらほぼ一定の切削力を示す。加
工開始後は回転数に起因した変動成分を除いても予測値
とは若干差がある。この測定例では加工中に送り速度を
修正し、切削力を下げ、同時に学習した予測値と実測値
との差から誤差分を修正した予測を行い、ほぼ予測通り
の切削力を示すようになっている。
回転に同期した切削力変動を生じている。また、平均的
に見ると加工の開始の瞬間にある切削力になり、その後
温度ドリフトを生じながらほぼ一定の切削力を示す。加
工開始後は回転数に起因した変動成分を除いても予測値
とは若干差がある。この測定例では加工中に送り速度を
修正し、切削力を下げ、同時に学習した予測値と実測値
との差から誤差分を修正した予測を行い、ほぼ予測通り
の切削力を示すようになっている。
【0018】この加工条件及び修正方法のスキルは加工
条件知識DB、加工状況知識DBを参照し、荒加工、仕
上げ加工等の加工工程別に自動設定する。例えば荒加工
工程では加工能率を重視し、予測値と実測値の比較のた
めの閾値を大きくとり、工具の折損限界まで許容する。
また、仕上げ加工工程においては被加工物の品質を重視
し、予測値と実測値との差を許容せず、直ちに加工条件
を修正し最適な加工条件に変更しながら加工を行う。
条件知識DB、加工状況知識DBを参照し、荒加工、仕
上げ加工等の加工工程別に自動設定する。例えば荒加工
工程では加工能率を重視し、予測値と実測値の比較のた
めの閾値を大きくとり、工具の折損限界まで許容する。
また、仕上げ加工工程においては被加工物の品質を重視
し、予測値と実測値との差を許容せず、直ちに加工条件
を修正し最適な加工条件に変更しながら加工を行う。
【0019】本実施例では切削力を測定し、加工状況を
判断する方法について記述したが、切削温度を用いる方
法や加工点の振動、AE等を用いても同様である。
判断する方法について記述したが、切削温度を用いる方
法や加工点の振動、AE等を用いても同様である。
【0020】
【発明の効果】本発明によると、過去に加工経験のない
製品の加工時にいわゆる試し加工が不要となる。また、
加工時に加工状況を勘案して加工条件を変更できるた
め、高能率な加工を提供できる。さらに、加工工程別に
判断基準を変更できるため仕上げ工程等では高品質な加
工も可能である。
製品の加工時にいわゆる試し加工が不要となる。また、
加工時に加工状況を勘案して加工条件を変更できるた
め、高能率な加工を提供できる。さらに、加工工程別に
判断基準を変更できるため仕上げ工程等では高品質な加
工も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置構成及び、加工の手順を示したブ
ロック図。
ロック図。
【図2】本発明のフローチャート。
【図3】条件変更のスキルを表した特性図。
【図4】本発明の加工状況の測定例及び予測例を示した
特性図。
特性図。
【図5】切削温度の測定例を示した特性図。
【図6】振動の測定例を示した特性図。
1…決定手段、2…制御手段、3…測定手段、4…比較
手段、5…変更手段、6…予測手段、7…知識データベ
ース、 8…知識データベース。
手段、5…変更手段、6…予測手段、7…知識データベ
ース、 8…知識データベース。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI G05B 19/18 K
Claims (4)
- 【請求項1】製品設計情報から加工のためのNCデータ
を生成し自動加工を行うための装置であって、加工機上
に加工状況の測定部を設置した加工機において、設計情
報として与えられる素材の材質及び寸法と所望の製品寸
法との差から、加工条件の初期値を設定する手段、該加
工条件に基づいた加工状況を予測する手段、加工状況測
定結果と前記加工状況予測結果とを比較する手段を設
け、実際の加工時に加工状況をモニタし、上述の予測結
果との差を無くすように加工条件を変更しながら加工す
ることを特徴とする機械加工部品の加工方法及びその装
置。 - 【請求項2】加工状況の予測手段によって得られた結果
をDBに蓄積する手段、加工状況の測定結果をDBに蓄
積する手段、加工状況予測結果と加工状況の測定結果と
から予測手段の誤差を算出する手段、予測手段の誤差か
ら予測方法を変更する手段を設けたことを特徴とする請
求項1記載の加工方法及びその装置。 - 【請求項3】加工機上に複数の加工状況測定部を設置
し、設計情報に基づいて適宜加工状況の測定方法及び予
測方法を選択することを特徴とする請求項1記載の加工
方法及びその装置。 - 【請求項4】加工条件の変更のルールを加工状況の測定
結果に基づいて変更するように構成したことを特徴とす
る請求項1記載の加工方法及びその装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10003643A JPH11197996A (ja) | 1998-01-12 | 1998-01-12 | 機械加工部品の加工方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10003643A JPH11197996A (ja) | 1998-01-12 | 1998-01-12 | 機械加工部品の加工方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11197996A true JPH11197996A (ja) | 1999-07-27 |
Family
ID=11563172
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10003643A Pending JPH11197996A (ja) | 1998-01-12 | 1998-01-12 | 機械加工部品の加工方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11197996A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002366212A (ja) * | 2001-06-07 | 2002-12-20 | Yoshiaki Kakino | 数値制御工作機械 |
| JP2006095656A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Doshisha | プリント基板用穴あけ加工機およびそれを用いたプリント基板の穴あけ加工条件決定方法 |
| KR101325150B1 (ko) * | 2012-05-23 | 2013-11-06 | 한국생산기술연구원 | 세팅 오차를 반영한 가공 공정 감시 장치 및 방법 |
| WO2016136919A1 (ja) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | 株式会社山本金属製作所 | 温度測定装置 |
| JP2023132196A (ja) * | 2022-03-10 | 2023-09-22 | 富士フイルム株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラム |
-
1998
- 1998-01-12 JP JP10003643A patent/JPH11197996A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002366212A (ja) * | 2001-06-07 | 2002-12-20 | Yoshiaki Kakino | 数値制御工作機械 |
| JP2006095656A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | Doshisha | プリント基板用穴あけ加工機およびそれを用いたプリント基板の穴あけ加工条件決定方法 |
| KR101325150B1 (ko) * | 2012-05-23 | 2013-11-06 | 한국생산기술연구원 | 세팅 오차를 반영한 가공 공정 감시 장치 및 방법 |
| WO2016136919A1 (ja) * | 2015-02-25 | 2016-09-01 | 株式会社山本金属製作所 | 温度測定装置 |
| JPWO2016136919A1 (ja) * | 2015-02-25 | 2018-03-22 | 株式会社山本金属製作所 | 温度測定装置 |
| JP2023132196A (ja) * | 2022-03-10 | 2023-09-22 | 富士フイルム株式会社 | 情報処理装置、情報処理方法及び情報処理プログラム |
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