JP6237736B2 - Processing method and processing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、穴あけ加工に好適な加工方法および加工装置に関する。 The present invention relates to a processing method and a processing apparatus suitable for drilling.
穴あけ加工等の加工を行う場合には、主軸と、主軸に装着された工具と、工具を主軸とともに回転させる回転モータと、主軸および回転モータを収容する主軸台と、主軸台を主軸と平行な方向に移動させる送りモータとを有する加工装置が一般的に用いられる。 When machining such as drilling, a spindle, a tool mounted on the spindle, a rotation motor that rotates the tool together with the spindle, a spindle stock that accommodates the spindle and the rotation motor, and the spindle stock parallel to the spindle A processing apparatus having a feed motor that moves in a direction is generally used.
このような加工装置において、工具破損を防止する方法としては工具を回転させる回転モータの電力波形を測定し、新品刃の波形を基準波形とし、加工中の電力波形をパターン認識にすることによりチッピングを検出する方法が知られている(例えば、特許文献1)。 In such a processing device, as a method of preventing tool breakage, chipping is performed by measuring the power waveform of the rotary motor that rotates the tool, using the waveform of the new blade as the reference waveform, and pattern recognition of the power waveform during processing. There is known a method for detecting (for example, Patent Document 1).
しかしながら、被削材であるワーク内部に空隙が分布している場合や、切削箇所によって被削性がばらつくため再現性が不確定な場合(例えば鋳造物)は、基準波形を取得することは困難である。また、空隙が工具の回転軸に対応する部分に分布している場合、空隙の有無や状態は主軸の回転モータの電流波形には反映されない。これは工具中心付近では刃とワークの相対速度が小さくなり、回転モータの負荷への寄与が小さくなるためである。 However, it is difficult to obtain a reference waveform when the gaps are distributed inside the workpiece, which is the work material, or when the reproducibility is uncertain because the machinability varies depending on the cutting location (for example, casting). It is. In addition, when the gap is distributed in a portion corresponding to the rotation axis of the tool, the presence or absence or the state of the gap is not reflected in the current waveform of the rotary motor of the main shaft. This is because in the vicinity of the center of the tool, the relative speed between the blade and the workpiece is reduced, and the contribution to the load of the rotary motor is reduced.
図7は、空隙部を加工した際の送りモータの負荷(Z軸負荷)を示す図である。加工開始初期から波形が大きく振動しており、空隙の影響を反映しているが、この段階で加工を中断し刃先を確認したところチッピングや刃先摩耗は発生していなかった。しかし、この振動が継続し、切削刃への負荷が蓄積、あるいは切削刃を取り付けているネジが緩むことによりチッピングへと発展する。 FIG. 7 is a diagram illustrating the load (Z-axis load) of the feed motor when the gap is processed. The waveform was greatly oscillated from the beginning of machining, reflecting the influence of the air gap. At this stage, machining was interrupted and the cutting edge was confirmed, and no chipping or cutting edge wear occurred. However, this vibration continues, and the load on the cutting blade accumulates, or the screw to which the cutting blade is attached loosens, leading to chipping.
このように、ある程度刃先が摩耗してからチッピングが発生するのではなく、ワーク側の要因で突発的にチッピングが発生するため、チッピング発生後に加工を停止したのでは工具費用の増大が避けられない。また、一旦加工を中断すると工具刃先のチェックなどの段取りが必要となり生産性の低下となる。さらに、チッピングが発生してから加工を停止する手法は、一部のフライス加工や旋盤加工など、刃先の消失分だけ切削量が減少する加工方法には有効であるが、ドリル加工などの穴あけ加工では刃先の消失が工具本体の破損につながるため、加工停止が間に合わないケースがある。 In this way, chipping does not occur after the cutting edge has been worn to some extent, but chipping occurs suddenly due to factors on the workpiece side. Therefore, if machining is stopped after chipping occurs, an increase in tool cost is inevitable. . Further, once the machining is interrupted, it is necessary to make a setup such as checking the tool edge, resulting in a decrease in productivity. Furthermore, the method of stopping machining after chipping occurs is effective for machining methods that reduce the cutting amount by the amount of cutting edge loss, such as some milling and lathe machining, but drilling such as drilling. Then, since the disappearance of the cutting edge leads to breakage of the tool body, there are cases where the machining stop cannot be made in time.
したがって、本発明が解決しようとする課題は、被削性が異なる部分を含むワークであっても、工具にチッピング等の破損が生じる前にその兆候を検出可能であり、加工中断や工具の破損を最小限に抑えることができる加工方法および加工装置を提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is that even if the workpiece includes parts having different machinability, the signs can be detected before damage such as chipping occurs in the tool. It is an object of the present invention to provide a processing method and a processing apparatus that can minimize the above.
上記課題を解決するため、本発明は、主軸と、主軸に装着され、ワークに対して加工を行う工具と、工具を主軸とともに回転させる回転モータと、主軸および回転モータを収容する主軸台と、主軸台を主軸と平行な方向に移動させる送りモータとを有する加工装置を用いてワークを加工する加工方法であって、加工時に前記送りモータの負荷に対応する電気的パラメータを測定手段にて測定し、その電気的パラメータの波形から電気的パラメータの変動値を求め、その変動値が事前に設定された閾値を超えた回数を閾値超過回数として計数し、閾値超過回数が事前に設定された限界回数を超えた場合に、前記工具によるワークの加工中に加工速度を所定の割合で減速させることを特徴とする加工方法を提供する。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a main shaft, a tool that is mounted on the main shaft and performs machining on a workpiece, a rotation motor that rotates the tool together with the main shaft, a main spindle and a main shaft base that accommodates the rotation motor, A machining method for machining a workpiece using a machining apparatus having a feed motor for moving a headstock in a direction parallel to the spindle, and measuring an electrical parameter corresponding to the load of the feed motor at the time of machining by a measuring means Then, the fluctuation value of the electrical parameter is obtained from the waveform of the electrical parameter, the number of times that the fluctuation value exceeds a preset threshold is counted as the number of times the threshold is exceeded, and the threshold excess count is set in advance. Provided is a machining method characterized in that when the number of times is exceeded, a machining speed is reduced at a predetermined rate during machining of a workpiece by the tool.
また、本発明は、主軸と、主軸に装着され、ワークに対して加工を行う工具と、工具を主軸とともに回転させる回転モータと、主軸および回転モータを収容する主軸台と、主軸台を主軸と平行な方向に移動させる送りモータと、加工時に前記送りモータの負荷に対応する電気的パラメータを測定する測定手段と、少なくとも前記工具によるワークに対する加工速度を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記測定手段が測定した電気的パラメータの波形から電気的パラメータの変動値を求め、その変動値が事前に設定された閾値を超えた回数を閾値超過回数として計数し、閾値超過回数が事前に設定された限界回数を超えた場合に、前記工具によるワークの加工中に加工速度を所定の割合で減速させることを特徴とする加工装置を提供する。 The present invention also includes a main shaft, a tool mounted on the main shaft and machining the workpiece, a rotation motor that rotates the tool together with the main shaft, a main shaft base that accommodates the main shaft and the rotation motor, and the main shaft base as the main shaft. A feed motor that moves in a parallel direction; a measuring unit that measures an electrical parameter corresponding to a load of the feed motor at the time of machining; and a control unit that controls at least a machining speed of the workpiece by the tool. The unit obtains a variation value of the electrical parameter from the waveform of the electrical parameter measured by the measurement unit, counts the number of times that the variation value exceeds a preset threshold as the threshold excess number, Provided is a machining apparatus characterized by decelerating a machining speed at a predetermined rate during machining of a workpiece by the tool when a preset limit number of times is exceeded. .
本発明において、前記工具によるワークの加工中に加工速度を所定の割合で減速させた後に、前記閾値超過回数が前記限界回数を超えた場合に、さらに加工速度を所定の割合で減速させる操作を行うとともに、その減速回数を計数し、前記減速回数が事前に設定された限界減速回数を超えた場合に所定の加工深さまで加工が完了していなくても加工を中断するようにすることができる。 In the present invention, after the machining speed is decelerated at a predetermined rate during machining of the workpiece by the tool, an operation for further decelerating the machining speed at a predetermined rate when the threshold excess number exceeds the limit number. In addition, the number of times of deceleration can be counted, and when the number of times of deceleration exceeds a preset limit number of times of deceleration, the machining can be interrupted even if the machining is not completed to a predetermined machining depth. .
本発明において、前記工具によるワークの加工速度を所定の割合で減速させた後に、所定の時間、電気的パラメータの変動値が前記閾値を超過しなかった場合、加工速度を減速前の速度に戻すようにすることができる。 In the present invention, after the machining speed of the workpiece by the tool is decelerated at a predetermined rate, if the variation value of the electrical parameter does not exceed the threshold value for a predetermined time, the machining speed is returned to the speed before deceleration. Can be.
また、前記閾値および限界回数を一組とした制御数値を複数設定し、これら閾値の閾値超過回数を個別に計数し、いずれかの閾値超過回数が対応する限界回数を超えた場合に前記工具によるワークの加工中に加工速度を所定の割合で減速させてもよい。 In addition, a plurality of control numerical values that set the threshold value and the limit number of times as a set are set, and the number of times that the threshold value is exceeded is counted individually. During processing of the workpiece, the processing speed may be reduced at a predetermined rate.
前記電気的パラメータとして、前記送りモータの負荷電流を好適に用いることができる。また、このとき、前記変動値を、前記送りモータの負荷電流値の|最大値−最小値|と定義することができる。 As the electrical parameter, the load current of the feed motor can be suitably used. At this time, the fluctuation value can be defined as | maximum value−minimum value | of the load current value of the feed motor.
本発明によれば、工具に及ぼされる負荷の指標として送りモータの電気的パラメータの変動値を求め、ワークの材料等に応じて事前に変動値の閾値および限界回数を設定することにより、工具にチッピング等の破損が生じる前にその兆候を検出することが可能となる。また、限界回数を超えた場合に加工速度を減速させることにより、加工中断や工具のチッピング等の破損を最小限に抑えた加工が可能となる。 According to the present invention, the variation value of the electric parameter of the feed motor is obtained as an index of the load exerted on the tool, and the threshold value and limit number of the variation value are set in advance according to the material of the workpiece, etc. It is possible to detect the signs before breakage such as chipping occurs. Further, by reducing the machining speed when the limit number of times is exceeded, it is possible to perform machining with minimal damage such as machining interruption and tool chipping.
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る加工装置の構成を示す図である。この加工装置はワークに対して粗加工穴を形成する穴あけ加工装置として構成される。なお、粗加工穴とは穴内壁の粗さや加工径精度を問わない加工穴を示すものとする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a processing apparatus according to an embodiment of the present invention. This processing apparatus is configured as a drilling apparatus that forms a rough hole in a workpiece. The rough hole is a hole that does not depend on the roughness of the inner wall of the hole or the accuracy of the processing diameter.
加工装置1は、主軸2と、主軸2に装着された工具3と、工具3を主軸とともに回転させる回転モータ4と、主軸2および回転モータ4を収容する主軸台5と、主軸台5を主軸2と平行な方向(Z軸方向)に移動させる送りモータ6と、ワーク10をセットする架台7と、送りモータ6の負荷電流を測定する測定装置8と、測定装置8で測定された測定値に基づき、加工を制御する制御部9とを有する。送りモータ6は、移動機構(送り機構)11内に設けられ、送りモータ6の送りは移動機構11内の適宜の伝達機構(図示せず)により主軸台5に伝達される。また、図示してはいないが、加工装置1は、ワーク10に対する工具3の位置合わせを行う位置合わせ機構も有している。
The
測定装置8は、工具3によりワーク10に穴加工を施す際に、送りモータ6にかかる負荷(Z軸負荷)を負荷電流として計測するものである。この負荷電流は、工具3にかかる送り方向の負荷に相当するものである。
The
制御部9は、測定装置8により計測された負荷電流信号を受信し、負荷電流の変動値(変動割合)を求め、その変動値(変動割合)が事前に設定された閾値を超えた回数を閾値超過回数として計数し、閾値超過回数が事前に設定された限界回数を超えた場合に、加工速度を減速させる。加工速度は、Z軸方向の工具の移動速度(工具送り速度)である。また、制御部9は、減速後に一定時間、変動値が閾値を超えなければ元の速度を上限とした加工速度に増速させる。この一定時間を判定時間と定義する。
The control unit 9 receives the load current signal measured by the
負荷電流の変動値(変動割合)は、例えば図2に基づいて以下のように定義する。図2は、ワーク加工時に送りモータ6に流れる負荷電流の一例である。縦軸は加工時に流れる送りモータ6の電流であって、基準値に対して規格化した値で示す。基準値は、例えば無負荷、すなわちワークを加工していない状態での電流値とすることができる。ここで図2の上側の領域を領域Xとし、下側の領域を領域Yとした場合に、領域Xでの電流値のピークを最大値(Imax)、領域Yでの電流値のピークを最小値(Imin)とし、負荷電流の変動値(変動割合)を|Imax−Imin|(ImaxとIminの差の絶対値)と定義する。 The fluctuation value (fluctuation ratio) of the load current is defined as follows based on FIG. 2, for example. FIG. 2 is an example of a load current flowing through the feed motor 6 during workpiece machining. The vertical axis represents the current of the feed motor 6 that flows during machining, and is indicated by a value normalized with respect to a reference value. The reference value can be, for example, a current value when there is no load, that is, when the workpiece is not processed. Here, when the upper region in FIG. 2 is the region X and the lower region is the region Y, the peak of the current value in the region X is the maximum value (Imax), and the peak of the current value in the region Y is the minimum. The value (Imin) is defined, and the fluctuation value (fluctuation ratio) of the load current is defined as | Imax−Imin | (the absolute value of the difference between Imax and Imin).
以上のように構成された加工装置1においては、まず、架台7にワーク10をセットし、次いで、位置合わせ機構によりワーク10に対する工具3の位置合わせを行う。次いで、回転モータ4により主軸2とともに工具3を回転させ、送りモータ6により主軸台5を下方に移動させながら、回転する工具3によりワーク10に穴加工を施す。
In the
このとき、被削性が異なる部分が存在する場合、例えば、ワーク内部に空隙が分布している場合や、切削箇所によって被削性が均一でない場合(例えば鋳造物の場合)は、工具3に及ぼされる送り方向の負荷が大きく変動(振動)する場合がある。このような状態が続くと、工具3にチッピング等の破損が生じてしまう。 At this time, when there are portions having different machinability, for example, when voids are distributed inside the workpiece, or when machinability is not uniform depending on the cutting location (for example, in the case of a casting), the tool 3 is used. The applied load in the feed direction may fluctuate (vibrate). If such a state continues, the tool 3 will be damaged such as chipping.
そこで、本実施形態では、測定装置8により送りモータ6の負荷電流を計測し、その計測信号に基づいて、制御部9が加工速度を制御し、工具3のチッピング等の破損を未然に防止する。例えば、図3に示すように、負荷電流の変動が大きくなってその変動値(変動割合)が所定値を超えた場合(負荷振幅が大きい場合)に、超えた回数を計測し、所定の回数を超えた場合に加工速度を減速させる。
Therefore, in the present embodiment, the load current of the feed motor 6 is measured by the measuring
この場合の制御部9の制御フローの概略は、図4に示すようになる。ここでは、加工速度として、送りモータ6の送り速度を制御する場合を示す。最初に、負荷電流波形から変動値を計算する(ステップ1)。変動値としては、上述の|Imax−Imin|を用いる。|Imax−Imin|は所定のサンプリング時間において、電流を継続的に測定し、測定された電流値Inをその時点のImaxおよびIminと比較する。InがImaxよりも大きければ、Inを新しいImaxの値とし、変動値(変動割合)|Imax−Imin|を求める。InがIminよりも小さければ、Inを新しいIminの値として、変動値(変動割合)|Imax−Imin|を求める。このとき、ImaxおよびIminの初期値を例えば0とする。また、負荷電流の変動値は、ワーク10の材質や加工条件等に応じて、所定の固定値に設定してもよい。また、波形の平均値をIaveとし、変動値を|Imax−Imin|/Iaveと無次元化して定義しても良い。
The outline of the control flow of the control unit 9 in this case is as shown in FIG. Here, the case where the feed speed of the feed motor 6 is controlled as the machining speed is shown. First, a fluctuation value is calculated from the load current waveform (step 1). As the variation value, | Imax−Imin | described above is used. | Imax−Imin | continuously measures the current at a predetermined sampling time, and compares the measured current value In with Imax and Imin at that time. If In is larger than Imax, In is set as a new value of Imax, and a fluctuation value (fluctuation ratio) | Imax−Imin | is obtained. If In is smaller than Imin, the fluctuation value (fluctuation ratio) | Imax−Imin | is obtained by using In as the new value of Imin. At this time, initial values of Imax and Imin are set to 0, for example. Further, the fluctuation value of the load current may be set to a predetermined fixed value according to the material of the
次に、変動値(変動割合)が閾値を超過したか否かを判断し(ステップ2)、閾値を超過した場合には閾値超過回数としてカウントする(ステップ3)。次に、閾値超過回数が限界回数を超えたか否かを判断し(ステップ4)、限界回数を超えたら加工速度を所定の割合で減速させる(ステップ5)。その後、同様にして変動値(変動割合)を計算して変動値(変動割合)が閾値以下か否かを判断し(ステップ6)、閾値を超えていればステップ2から同様の動作を繰り返す。また、閾値以下であれば、加工している時間が判定時間を超過しているか否かを判断する(ステップ7)。判定時間を超過すれば、加工速度を元の速度を上限として増速して加工を継続する。また、判定時間以下では、速度を減速したまま加工を継続する。
Next, it is determined whether or not the fluctuation value (fluctuation ratio) exceeds a threshold value (step 2). If the threshold value is exceeded, the number of times the threshold value is exceeded is counted (step 3). Next, it is determined whether or not the number of times the threshold is exceeded exceeds the limit number (step 4). If the number exceeds the limit number, the machining speed is reduced at a predetermined rate (step 5). Thereafter, similarly, the fluctuation value (fluctuation ratio) is calculated to determine whether or not the fluctuation value (fluctuation ratio) is equal to or less than the threshold value (step 6). If the fluctuation value is exceeded, the same operation is repeated from
このように、工具に及ぼされる負荷の指標として負荷電流の変動値(変動割合)を求め、ワーク10の材料に応じて事前に変動値(変動割合)の閾値および限界回数を設定することにより、工具3にチッピング等の破損が生じる前にその兆候を検出することが可能となる。また、限界回数を超えた場合に送り速度を減速させることにより、加工中断や工具3のチッピング等の破損を最小限に抑えた加工が可能となる。
Thus, by obtaining the fluctuation value (fluctuation ratio) of the load current as an index of the load exerted on the tool and setting the threshold value and limit number of fluctuation values (fluctuation ratio) in advance according to the material of the
このような制御に際し、閾値および限界回数は、一組の制御数値として設定され、この制御数値は、ワーク10の材料等に応じて制御部9に複数記憶されている。1回の加工時に複数の制御数値を設定してもよい。
In such control, the threshold value and the limit number are set as a set of control numerical values, and a plurality of the control numerical values are stored in the control unit 9 according to the material of the
また、制御部9において、加工速度を所定割合で減速させても、変動値(変動割合)が閾値を超える場合に、再度閾値を超えた回数を閾値超過回数として計数し、それが限界回数を超えた場合にさらに加工速度を所定割合で減速させるという操作を繰り返し、その減速回数が事前に設定された減速限界回数を超えると加工を中断するという制御を行ってもよい。これにより、工具3のチッピング等の破損を、より効果的に抑制することができる。 Further, in the control unit 9, even when the machining speed is reduced by a predetermined rate, if the variation value (variation rate) exceeds the threshold value, the number of times the threshold value is exceeded again is counted as the threshold excess number. When exceeding, the operation of decelerating the machining speed at a predetermined rate may be repeated, and the machining may be interrupted when the number of times of deceleration exceeds a preset number of deceleration limits. Thereby, damage, such as chipping of the tool 3, can be suppressed more effectively.
次に、上記閾値および限界回数を一組とする制御数値を二組設定し、さらに、減速限界回数を超えると加工を中断するという制御を加えた場合の制御ロジックの一例について、図5を参照して詳細に説明する。ここでは、移動機構の送り速度を制御する場合を示す。なお、制御数値の組の数は一組であっても三組以上であってもよい。 Next, refer to FIG. 5 for an example of the control logic when the control value is set such that the above threshold value and the limit number of times are set as two sets, and further, the processing is interrupted when the deceleration limit number is exceeded. And will be described in detail. Here, a case where the feed rate of the moving mechanism is controlled is shown. Note that the number of sets of control numerical values may be one or three or more.
ここでは、加工開始後に、測定装置8で測定した送りモータ6の負荷電流値から負荷電流の変動値(変動割合)を、図2を参照して説明した|Imax−Imin|と定義して計算する(ステップ11)。
Here, after the machining is started, the fluctuation value (fluctuation ratio) of the load current from the load current value of the feed motor 6 measured by the measuring
次に、|Imax−Imin|が第1の閾値AA(例えば15)を超えるか否かを判断し(ステップ12)、超えた場合に、第1の閾値を超過する回数(第1の閾値超過回数)Naのカウント(カウントNa)を開始する(ステップ13)。 Next, it is determined whether or not | Imax−Imin | exceeds a first threshold AA (for example, 15) (step 12), and if it exceeds, the number of times that the first threshold is exceeded (exceeding the first threshold) (Count) Na count (count Na) is started (step 13).
一方、ステップ12において、|Imax−Imin|が第1の閾値AAを超過しない場合、|Imax−Imin|が第2の閾値BB(例えば9)を超えるか否かを判断し(ステップ15)、超えた場合に、第2の閾値を超過する回数(第2の閾値超過回数)Nbのカウント(カウントNb)を開始する(ステップ16)。なお、Na、Nbは加工開始時に、またImax、IminはNbへカウントした後に、0にリセットされる。 On the other hand, if | Imax−Imin | does not exceed the first threshold AA in step 12, it is determined whether | Imax−Imin | exceeds a second threshold BB (for example, 9) (step 15). When it exceeds, the count (count Nb) of the number of times of exceeding the second threshold (second threshold excess number) Nb is started (step 16). Na and Nb are reset to 0 at the start of processing, and Imax and Imin are counted to Nb.
第1の閾値超過回数が限界回数aa回(例えば5回)を超えたか否か(ステップ14)、または第2の閾値超過回数が限界回数bb回(例えば10回)を超えたか否か(ステップ17)を判断し、いずれかに該当する場合、送り速度を減速(加工条件を変更)する(ステップ18)。このとき、減速回数Ncのカウント(カウントNc)を開始する。なお、Ncは加工開始時には0にリセットされる。また、送り速度の減速後には、Na,Nbが0にリセットされる。 Whether or not the first threshold excess count exceeds the limit count aa (for example, 5 times) (step 14), or whether the second threshold excess count exceeds the limit count bb (for example, 10) (step 14) 17) is judged, and if any of them is satisfied, the feed speed is decelerated (machining conditions are changed) (step 18). At this time, the count of the number of times of deceleration Nc (count Nc) is started. Nc is reset to 0 at the start of machining. Further, after the feed speed is decelerated, Na and Nb are reset to zero.
ステップ12〜18を繰り返し、カウントNcが限界回数cc回(例えば3回)を超えたか否かを判断し(ステップ19)、超えた場合には加工を中断する。 Steps 12 to 18 are repeated, and it is determined whether or not the count Nc exceeds the limit number cc times (for example, 3 times) (step 19).
ステップ15において、|Imax−Imin|が第2の閾値BBを超えていない場合、送り速度を減速しているか否かを判断し(ステップ20)、減速していれば、閾値超過のカウントが行われない時間Tc(例えばカウントの規定回数/工具の回転周期)を計測し(ステップ21)、ステップ22において一定時間閾値のカウントが行われなければ(時間Tcが一定時間(時間Tb)を超過すれば)、送り速度を増速し(ステップ23)、元の速度に戻す。
In
なお、ステップ20において送り速度が減速していない場合、およびステップ22でTcがTbを超過していない場合は、元の条件で加工を継続する。
If the feed speed is not decelerated in
以上のように2つの閾値を用いて限界回数を超えた場合に送り速度を減速させ、さらに減速回数が限界減速回数を超えた場合に加工を中断するので、工具3のチッピング等の破損を確実に防止することが可能となる。 As described above, when the limit number is exceeded using the two thresholds, the feed speed is decelerated, and when the number of decelerations exceeds the limit deceleration number, the machining is interrupted, so that the tool 3 can be reliably damaged such as chipping. Can be prevented.
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、送りモータの軸方向の負荷に対応する電気的パラメータとして負荷電流を用いたが、これに限らず負荷電圧や負荷電力を用いてもよい。また、空隙が工具の回転軸に対応する部分に分布していない場合は、回転モータの負荷をパラメータとして用いてもよい。また、上記実施の形態では、閾値超過回数が限界回数を超えた際に、送り速度を減速させたが、これに限らず回転モータの回転速度を減速させるようにしてもよい。さらに、上記実施形態では、負荷電流値から、|Imax−Imin|のような演算を行って変動割合を計算し、その変動割合に閾値を設定したが、最大値に上限の閾値を設定し、最小値に下限の閾値を設定する等、所定の値を変動値として用いてもよい。さらにまた、本発明は穴あけ加工に限らず、切削加工等の他の加工に適用することもできる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, in the above embodiment, the load current is used as an electrical parameter corresponding to the load in the axial direction of the feed motor. However, the present invention is not limited to this, and a load voltage or load power may be used. Further, when the gap is not distributed in the portion corresponding to the rotation axis of the tool, the load of the rotary motor may be used as a parameter. In the above embodiment, the feed speed is decelerated when the threshold excess count exceeds the limit count. However, the present invention is not limited to this, and the rotation speed of the rotary motor may be decelerated. Furthermore, in the above-described embodiment, the fluctuation ratio is calculated from the load current value by performing an operation such as | Imax−Imin |, and the threshold is set to the fluctuation ratio. However, the upper limit threshold is set to the maximum value, A predetermined value may be used as the fluctuation value, such as setting a lower limit threshold value for the minimum value. Furthermore, the present invention is not limited to drilling but can be applied to other processes such as cutting.
(第1の実施例)
本実施例では、実際に上記のような加工装置を適用して、空隙を有するワークに穴あけ加工を施した場合の実施例について説明する。
図6は、本実施例の穴あけ加工を行った際の送りモータの負荷電流波形(Z軸負荷波形)と主軸の回転モータの負荷電流波形(主軸回転負荷波形)を示す図である。この図に示すように、主軸回転負荷は工具送り速度に比例して変動するが、Z軸負荷波形は異なる挙動を示している。加工開始後のZ軸負荷波形は、負荷電流波形のピーク値の最小値・最大値が比較的小さい、すなわち振幅の小さい波形が確認される。その後振幅の大きく、|Imax−Imin|が閾値である18を超える波形が現れ、閾値超過回数のカウントを開始した。その後、閾値超過回数が限界回数を超えたため、送り速度を減速させた(減速1回目)。減速1回目の後、やはり振動が止まらず閾値超過回数が再び限界回数を超えたため、送り速度をさらに減速させた(減速2回目)。減速2回目でも振動が止まらないため、送り速度をさらに減速させた(減速3回目)。その結果、3回目の減速で、負荷電流の振幅が低減され、閾値を超過しなくなったので、加工を継続し、予定の加工深さまで穴あけ加工を実施することができた。
(First embodiment)
In the present embodiment, an embodiment in which the above-described processing apparatus is actually applied and a work having a gap is drilled will be described.
FIG. 6 is a diagram illustrating a load current waveform (Z-axis load waveform) of the feed motor and a load current waveform (spindle rotational load waveform) of the spindle motor when the drilling process of the present embodiment is performed. As shown in this figure, the spindle rotation load varies in proportion to the tool feed speed, but the Z-axis load waveform shows different behavior. The Z-axis load waveform after the start of machining is confirmed to have a relatively small minimum value and maximum value of the peak value of the load current waveform, that is, a waveform with a small amplitude. Thereafter, a waveform with a large amplitude and | Imax−Imin | exceeding the threshold of 18 appeared, and counting of the number of times the threshold was exceeded was started. Thereafter, since the number of times of exceeding the threshold exceeded the limit number of times, the feed speed was decelerated (first deceleration). After the first deceleration, the vibration did not stop and the number of times the threshold was exceeded exceeded the limit number again, so the feed rate was further decelerated (second deceleration). Since the vibration did not stop at the second deceleration, the feed rate was further reduced (third deceleration). As a result, in the third deceleration, the load current amplitude was reduced and the threshold value was not exceeded. Therefore, the machining was continued and the drilling could be carried out to the planned machining depth.
(第2の実施例)
本実施例では、切削工具として、JIS規格のP10相当の超硬製ドリルを使用し、表1に示す異常検知条件(図5に示す制御ロジック)で加工を行い、振動発生状況と異常検知の精度および低減効果を評価した。ドリル径はΦ20mm、ドリル長さは200mmとした。切削条件は、周速100m/min、回転送り1.0mm/rev、加工長150mmとした。被削材はFC300を用いた。評価結果を表1に併記する。
(Second embodiment)
In this example, a carbide drill equivalent to P10 of JIS standard is used as a cutting tool, machining is performed under the abnormality detection conditions shown in Table 1 (control logic shown in FIG. 5), and vibration occurrence status and abnormality detection are performed. The accuracy and reduction effect were evaluated. The drill diameter was Φ20 mm, and the drill length was 200 mm. Cutting conditions were a peripheral speed of 100 m / min, a rotational feed of 1.0 mm / rev, and a machining length of 150 mm. The work material was FC300. The evaluation results are also shown in Table 1.
表1中、電流値差分閾値AA、電流値差分閾値BB、カウント閾値aa、カウント閾値bb、および減速回数ccは、図5で説明した値である。また、「減速率」とは、加工中に送り速度を落とす割合である。減速は、切削速度を減速する場合と、切削速度⇒送り速度のように交互に減速する場合とを含む。 In Table 1, the current value difference threshold AA, the current value difference threshold BB, the count threshold aa, the count threshold bb, and the number of decelerations cc are the values described in FIG. The “deceleration rate” is the rate at which the feed rate is reduced during machining. The deceleration includes a case where the cutting speed is decelerated and a case where the cutting speed is alternately decelerated such that the cutting speed is equal to the feed speed.
表1における「検知成功」とは、閾値を超える負荷電流値が所定の回数検知されたことを意味する。「検知成功」の結果を、所定の深さ(150mm)まで加工せずに中断する「加工中断」、または減速し異常を抑止した状態で加工を完了する「加工完了」とした。また、表1における「検知失敗」とは、異常が生じたまま加工を継続した状態を意味し、「検知失敗」の結果を、加工途中でチッピングが発生もしくは異常が抑止されないまま加工を完了する「チッピング/加工完了」とした。 “Successful detection” in Table 1 means that a load current value exceeding the threshold is detected a predetermined number of times. The result of “successful detection” was defined as “machining interruption” in which machining was interrupted without machining to a predetermined depth (150 mm), or “machining completed” in which machining was completed in a state where deceleration was suppressed and abnormality was suppressed. Further, “detection failure” in Table 1 means a state in which machining is continued with an abnormality occurring, and the result of “detection failure” is completed while chipping is not generated or abnormality is not suppressed during machining. “Chipping / processing completed”.
表1中の各条件ともに、異常が発生した状態について100穴分データ取得を行い、それぞれ「検知成功×加工中断」、「検知成功×加工完了」、「検知失敗×チッピング/加工完了」の3パターンを百分率で評価した。これらの中で最も望ましい結果は「検知成功×加工完了」である。 For each of the conditions in Table 1, data for 100 holes was acquired for the state where an abnormality occurred, and “detection success × processing interruption”, “detection success × processing completion”, and “detection failure × chipping / processing completion” 3 The pattern was evaluated as a percentage. Among these, the most desirable result is “successful detection × processing completed”.
表1に示すように、負荷電流値の閾値AAが70%以上と大きい条件では検知が成功すれば「検知成功×加工完了」となる割合が大きいが、一方で検知失敗となる割合も増える。また、負荷電流値の閾値AAが40%以下と小さい条件では検知成功自体の割合は増えるが、過検知となり加工中断してしまうケースも増える。また、カウント閾値aaおよびbbをaa>bbとすることにより、「検知成功×加工完了」が増えることがわかる。 As shown in Table 1, if the detection is successful under a condition where the threshold value AA of the load current value is as large as 70% or more, the ratio of “successful detection × processing completed” is large, but on the other hand, the ratio of failure in detection also increases. Further, when the threshold value AA of the load current value is as small as 40% or less, the ratio of the detection success itself increases, but the number of cases where the processing is interrupted due to overdetection increases. It can also be seen that “detection success × processing completion” increases by setting the count thresholds aa and bb to aa> bb.
なお、本実施例では減速率と減速回数は固定としたが、これらを調整することによりさらなる改善が見込まれる。 In this embodiment, the deceleration rate and the number of decelerations are fixed, but further improvements can be expected by adjusting them.
1 加工装置
2 主軸
3 工具
4 回転モータ
5 主軸台
6 送りモータ
7 架台
8 測定装置
9 制御部
10 ワーク
11 送り機構
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記ワークの材料に応じて事前に変動値の閾値および限界回数を設定し、
加工時に前記送りモータの負荷に対応する電気的パラメータを測定手段にて測定し、
その電気的パラメータの波形から電気的パラメータの変動値を求め、
その変動値が事前に設定された前記閾値を超えた回数を閾値超過回数として計数し、
閾値超過回数が事前に設定された前記限界回数を超えた場合に、前記工具によるワークの加工中に加工速度を所定の割合で減速させることを特徴とする加工方法。 A spindle, a tool mounted on the spindle and machining the workpiece, a rotation motor that rotates the tool together with the spindle, a spindle stock that houses the spindle and the rotation motor, and the spindle stock in a direction parallel to the spindle A machining method for machining a workpiece using a machining apparatus having a feed motor,
Set the threshold value and the limit number of fluctuation values in advance according to the material of the workpiece,
Measure the electrical parameter corresponding to the load of the feed motor at the time of processing with the measuring means,
Obtain the fluctuation value of the electrical parameter from the waveform of the electrical parameter,
Count the number of times the fluctuation value exceeded the preset threshold as the number of times the threshold was exceeded,
A machining method comprising: decelerating a machining speed at a predetermined rate during machining of a workpiece by the tool when the number of times of exceeding a threshold exceeds the preset limit number of times.
主軸に装着され、ワークに対して加工を行う工具と、
工具を主軸とともに回転させる回転モータと、
主軸および回転モータを収容する主軸台と、
主軸台を主軸と平行な方向に移動させる送りモータと、
加工時に前記送りモータの負荷に対応する電気的パラメータを測定する測定手段と、
少なくとも前記工具によるワークに対する加工速度を制御する制御部と
を有し、
前記制御部は、
前記ワークの材料に応じて事前に変動値の閾値および限界回数を設定し、
前記測定手段が測定した電気的パラメータの波形から電気的パラメータの変動値を求め、
その変動値が事前に設定された閾値を超えた回数を閾値超過回数として計数し、
閾値超過回数が事前に設定された限界回数を超えた場合に、前記工具によるワークの加工中に加工速度を所定の割合で減速させることを特徴とする加工装置。 The spindle,
A tool mounted on the spindle and machining the workpiece;
A rotary motor that rotates the tool together with the spindle;
A headstock for housing the spindle and rotary motor;
A feed motor that moves the headstock in a direction parallel to the spindle;
Measuring means for measuring an electrical parameter corresponding to the load of the feed motor during processing;
A control unit that controls at least the machining speed of the workpiece by the tool,
The controller is
Set the threshold value and the limit number of fluctuation values in advance according to the material of the workpiece,
From the waveform of the electrical parameter measured by the measurement means to obtain the fluctuation value of the electrical parameter,
Count the number of times the fluctuation value exceeded a preset threshold as the number of times the threshold was exceeded,
A machining apparatus, wherein when the number of times of exceeding a threshold exceeds a preset limit number of times, the machining speed is reduced at a predetermined rate during machining of a workpiece by the tool.
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