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JP2564189B2 - Machine tool life judgment method - Google Patents

Machine tool life judgment method

Info

Publication number
JP2564189B2
JP2564189B2 JP1190308A JP19030889A JP2564189B2 JP 2564189 B2 JP2564189 B2 JP 2564189B2 JP 1190308 A JP1190308 A JP 1190308A JP 19030889 A JP19030889 A JP 19030889A JP 2564189 B2 JP2564189 B2 JP 2564189B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tool
events
waveform
life
sensor
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP1190308A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0354435A (en
Inventor
光雄 高津戸
高田  昇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tochigi Prefecture
Original Assignee
Tochigi Prefecture
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tochigi Prefecture filed Critical Tochigi Prefecture
Priority to JP1190308A priority Critical patent/JP2564189B2/en
Publication of JPH0354435A publication Critical patent/JPH0354435A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2564189B2 publication Critical patent/JP2564189B2/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、旋盤等における機械工具の摩耗・損傷を、
AE(アコースティックエミッション)によって、検出し
寿命を判定するための方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial field of application) The present invention is intended to prevent wear and damage of a machine tool in a lathe or the like.
The present invention relates to a method for detecting and determining life by AE (Acoustic Emission).

(従来の技術) <寿命判定の方法> 従来、旋盤等の機械工具の摩耗・損傷を検出し、寿命
判定するための方法は、切削個数、時間・切削抵抗、切
削温度、振動、切削音、負荷電流、仕上面粗さ、光沢等
による方法及び、ABによる方法があった。
(Prior Art) <Method of Judging Life> Conventionally, the method of detecting wear / damage of a machine tool such as a lathe and judging the life is as follows: cutting number, time / cutting resistance, cutting temperature, vibration, cutting noise, There were methods by load current, surface roughness, gloss, etc., and methods by AB.

1)切削個数・時間による方法 現在、工場等で多く行なわれている。予め経験的に摩
耗・損傷の状態を調べておいて、加工製品の個数や、加
工に要するトータルな時間で判定する方法である。
1) Method based on the number of cuts and time It is currently used in many factories. This is a method in which the state of wear and damage is empirically investigated beforehand, and the number of processed products and the total time required for processing are used for the determination.

この方法では、実際に工具が寿命に到達していないも
のを早めに交換したり、又、逆にもう既に使用限度を越
えている工具を使用していて、不良品を出すこともあ
る。
In this method, a tool that has not actually reached the end of its life is replaced early, or conversely, a tool that has already exceeded the usage limit is being used, and a defective product may be produced.

2)切削抵抗による方法 切削工具にひずみゲージを取り付け、そのゲージの伸
びを電圧に変換して記録計にて表示する方法である。
2) Method based on cutting resistance This is a method in which a strain gauge is attached to the cutting tool, and the elongation of the gauge is converted into voltage and displayed on a recorder.

この方法は、切削工具の刃先近くに直接ひずみゲージ
を張付けなければならないため、切削加工に支障が生じ
る。又、そのつど切削工具に張付けるため、剥がすと使
用できなくなる。
In this method, a strain gauge must be directly attached near the cutting edge of the cutting tool, which causes a hindrance to the cutting process. Also, since it is attached to the cutting tool each time, it cannot be used if peeled off.

その上、ひずみが少しづつ増加するため定性的な判定
しかできない。又、判定時期を決めるのが困難な状態で
あるため信頼性が乏しい。
In addition, since the strain increases little by little, only qualitative judgment can be made. Further, since it is difficult to determine the judgment time, the reliability is poor.

3)切削温度による方法 a)刃先先端部の温度測定の場合 切削工具の刃先近くまで細い穴を開け、その穴の中に
熱伝対温度測定用線を挿入しなくてはならない。このた
め通常使用されている超硬工具に穴を開けることは、非
常に硬いため困難である。
3) Method based on cutting temperature a) When measuring the temperature at the tip of the cutting edge A thin hole must be drilled close to the cutting edge of the cutting tool, and a thermocouple temperature measurement wire must be inserted into the hole. For this reason, it is difficult to make a hole in a commonly used cemented carbide tool because it is extremely hard.

b)刃先平均温度の場合 被削材を絶縁状態にする必要がある。実験室以外では
できない方法である。
b) Average cutting edge temperature It is necessary to put the work material in an insulating state. This is a method that cannot be done outside the laboratory.

a)、b)とも、その測定装置の条件設定が困難で、
実用化できない方法であり、判定精度が、抵抗測定と同
様に定性的であり判定できるに至らない。
In both a) and b), it is difficult to set the conditions of the measuring device,
This is a method that cannot be put to practical use, and the determination accuracy is qualitative as in resistance measurement, and determination cannot be made.

4)振動による方法 振動測定用のセンサーを取付けて測定する。これは機
械の振動及び他の機械から伝達される振動に影響を受け
やすく、判定困難である。
4) Vibration method Measure with a vibration measurement sensor attached. This is easily affected by the vibration of the machine and the vibration transmitted from other machines, and is difficult to determine.

5)切削音による方法 切削工具の近くにマイクを取付けて行なう方法で、工
場内で使用すると工場内の雑音を拾い判定不能となる。
5) Method using cutting sound This is a method in which a microphone is attached near the cutting tool. If it is used in a factory, noise in the factory will be picked up and it will be impossible to judge.

6)負荷電流による方法 切削加工中に流れる主軸電流値を調べるための電流測
定用装置が必要である。この方法では工具の摩耗量の変
化による影響は微小なため、判定できない。かなり大き
な折損(工具が折れる)等のみの判定となってしまう。
6) Method using load current A current measuring device is required to check the value of the spindle current flowing during cutting. This method cannot be determined because the influence of the change in the wear amount of the tool is small. Only a considerably large breakage (a tool breaks) etc. will be judged.

7)仕上面粗さ、光沢による方法 仕上粗さ、光沢を、目視によって行なう方法。人間が
機械のそばにいて、加工終了した時に被削材の表面を見
て判定しなくてはならない。現在どこの工場でも1人で
3台程度の機械を見ているため、全部の機械に人をはり
つけることはできない。又、普通加工中は液をかけてい
るため仕上面を見ることはできない場合が多く、予知も
当然できない。
7) Method of Finishing Surface Roughness and Gloss A method of visually performing finishing roughness and gloss. When a human being is near the machine and must finish the processing, he must look at the surface of the work material to make a judgment. Currently, one person is seeing about three machines at any factory, so it is not possible to assign people to all machines. In addition, since the liquid is sprayed during normal processing, it is often impossible to see the finished surface, and it is naturally impossible to predict.

8)AEによる方法 AE(アコースティックエミッション=材料が塑性変形
や破壊する際に蓄えられたエネルギーが開放されること
によって発生する弾性液)による検出法は材料の塑性変
形や破壊のミクロ的過程によく対応しているため、旋削
における連続切削の工具寿命の判定に適用できれば工具
寿命のインプロセス測定が可能になると考えられてい
た。しかし、AEの実効値(RMS値)のみで調べているも
のが多く、未だ実用化されていない。
8) Method by AE The detection method by AE (acoustic emission = elastic liquid generated by releasing energy stored when material plastically deforms or breaks) is often applied to the microscopic process of plastic deformation or failure. Therefore, it was thought that in-process measurement of tool life would be possible if it could be applied to the determination of tool life in continuous cutting in turning. However, many of them have been investigated only by the effective value (RMS value) of AE, which has not yet been put to practical use.

<予知の装置−AEセンサー> 従来のAEセンサーは受波板を直接工具に接着させてい
るために縦横合成波としてのAE信号が補足され、切削液
や切り屑の切断等に発生するAE波の雑音が多く、必要と
する信号が乱されることがあった。
<Predictive device-AE sensor> Since the conventional AE sensor has the wave receiving plate directly bonded to the tool, the AE signal as a vertical / horizontal composite wave is supplemented, and the AE wave generated when cutting fluid or chips is used. There was a lot of noise, and the desired signal was sometimes disturbed.

(発明が解決しようとする課題) 本発明は、かかる実情に鑑み、インプロセスの状態
で、液体型AEセンサー(以下AEセンサーと呼ぶ)により
工具の摩耗・損傷を定量的に測定し、工具の異常や故障
をリアルタイムで判定し予防保全することによって、加
工物の精度を安定向上させ、生産システムを適切に管理
するための手段を提供するものである。
(Problems to be solved by the invention) In view of the above situation, the present invention quantitatively measures wear and damage of a tool by a liquid type AE sensor (hereinafter referred to as AE sensor) in an in-process state, It provides a means for stably improving the accuracy of a work piece and appropriately managing a production system by determining an abnormality or a failure in real time and performing preventive maintenance.

又、AEセンサーは、雑音を、より排除できるものを使
用すればより効果的である。
In addition, the AE sensor is more effective if it is capable of eliminating noise.

[発明の構成] (実施例) <判定の方法> AEの解析として、しきい値を設定し、波形として感知
してから感知できなくなるまでの縦波波形を、1つの波
形として認め、これを1イベントとする。又、1イベン
ト中の振幅の数をオシレーション数とする。これを第1
図で示す。
[Structure of the Invention] (Example) <Determination Method> As an AE analysis, a threshold value is set, and a longitudinal wave waveform from when the waveform is sensed to when it is no longer sensed is recognized as one waveform. One event. Further, the number of amplitudes in one event is the number of oscillations. This is the first
Shown in the figure.

このイベント数とオシレーション数とを比較してみる
と、イベント数は工具の摩耗の増加に伴い徐々に減少し
てくる傾向がある。オシレーションの場合、イベント数
とは反対に徐々に増加する。これを第2図で示す。
Comparing the number of events with the number of oscillations, the number of events tends to gradually decrease as the tool wear increases. In the case of oscillation, the number of events increases gradually as opposed to the number of events. This is shown in FIG.

これらの傾向からイベント数とオシレーション数の比
をとることで工具寿命の判定基準の数値を定量的に定め
ることが可能となり、判定するのに最も有効である。
From these tendencies, the ratio of the number of events and the number of oscillations can be used to quantitatively determine the numerical value of the tool life judgment criterion, which is the most effective judgment.

以下、ミニマムデレーション機能、フローティング機
能、リアルタイム解析用ソフトを順に図で説明すると、 (1)ミニマムデレーション機能 AEセンサーが捉えた信号には雑音が混入しているた
め、この雑音信号を排除するための機能をもたせた。
Below, the minimum delation function, floating function, and real-time analysis software will be described in order in the figure. It has a function for.

第3図はミニマムデレーションの変化による影響を示
す。ミニマムデレーションは最小持続時間を設定するも
のであり、持続時間が設定値に対して、その値より小さ
い信号は電気雑音と見做して切り捨て処理をして取り込
まないというものである。設定値を1024μsecとする
と、しきい値によって感知している持続時間が1024μよ
り小さい波形を取り込まない。これらの弁別処理を0〜
32768μsecまでの、9種類に分けて実験を行なった。第
4図は3種類だけ示したものである。上から順に0、10
24、32768μsecである。
Figure 3 shows the effect of changes in minimum deration. The minimum duration is to set a minimum duration, and a signal whose duration is smaller than the set value is regarded as electrical noise and is cut off and not captured. If the setting value is 1024μsec, the waveform detected by the threshold for the duration less than 1024μ is not captured. 0 to these discrimination processing
The experiment was performed by dividing into 9 types up to 32768 μsec. FIG. 4 shows only three types. 0, 10 from the top
24, 32768 μsec.

0μsecの場合は、すべてのAE波形を取り込んだとき
のイベント数とオシレーション数を示したものである。
すべてのAE波形(切削液等に発生するAE波形も含む)の
ため工具の摩耗に対する変化量がぼけてしまう。
In the case of 0 μsec, the number of events and the number of oscillations when all AE waveforms are captured are shown.
Since all AE waveforms (including AE waveforms generated in cutting fluid etc.), the amount of change due to tool wear is blurred.

1024μsecの場合は、1024μsec以上の波形を取り込ん
だものであり、イベント数の減少変化が大きく、オシレ
ーション数も大きいため、それぞれの比をとった場合比
較しやすい。
In the case of 1024 μsec, a waveform of 1024 μsec or more is captured, the number of events is greatly reduced and changed, and the number of oscillations is also large. Therefore, it is easy to compare when the respective ratios are taken.

32768μsecの場合は、イベント数が極端に小さく、オ
シレーション数も小さいため、比をとった場合誤差要因
が大きくなる傾向がある。又、オシレーション数の単位
時間内に発生するイベント数のバラツキが多い。
In the case of 32768 μsec, since the number of events is extremely small and the number of oscillations is also small, the error factor tends to increase when the ratio is taken. Also, there are many variations in the number of events that occur within the unit time of the number of oscillations.

以上の事から1024μsecの設定値は、雑音的波形を取
り除き、数量も充分に取り込みができ安定することから
最適と考えられる。
From the above, the setting value of 1024 μsec is considered to be optimal, because noise-like waveforms can be removed and the quantity can be sufficiently captured and stabilized.

(2)フローティング機能 ミニマムデレーション機能により取り出した信号を、
しきい値を設定しイベントを取り出す。この場合、波形
の平均値に対して、常にしきい値をプラスすれば波形に
振幅の変動が生じてもそれにともなって平均値が追従す
るため、どのように波形が変化しても波形として感知で
きるため安定した取り込みができる。
(2) Floating function The signal extracted by the minimum delation function is
Set thresholds and retrieve events. In this case, if a threshold value is always added to the average value of the waveform, the average value follows even if the amplitude changes in the waveform, so no matter how the waveform changes, it is detected as a waveform. As a result, stable uptake is possible.

第5図は、しきい値の設定において、波形の振幅が変
動する場合、一定のしきい値では波形として感知できな
い場合、を示したものである。(a)は、しきい値の設
定値が小さい場合、波形の振幅が小さいときは感知でき
るが、波形の振幅が大きくなると感知できなくなる状態
を示したものである。逆に、(b)は、しきい値の設定
値が大きい場合であり、振幅が小さいうちは感知できな
いが、振幅が大きくなると感知できるようになる状態を
示したものである。つまり通常のしきい値の設定では振
幅の変動が生じたときにAE波形として取り込みができな
い状態が生じてしまう。
FIG. 5 shows a case where the amplitude of the waveform fluctuates when the threshold value is set, and the waveform cannot be sensed at a constant threshold value. (A) shows a state in which when the set value of the threshold value is small, it can be detected when the amplitude of the waveform is small, but cannot be detected when the amplitude of the waveform becomes large. On the other hand, (b) shows a case where the set threshold value is large, which cannot be detected when the amplitude is small, but can be detected when the amplitude is large. In other words, with the normal threshold setting, there will be a situation where the AE waveform cannot be captured when the amplitude fluctuates.

第6図は、フローティング機能を付加した場合を示し
たものである。フローティング機能は、波形の平均値に
対して、常にしきい値がプラスされている。これは波形
に振幅の変動が生じてもそれにともなって平均値が追従
するため、平均値にプラスされているしきい値を設定す
れば、どのように波形が変化しても波形として感知でき
るため安定した取り込みができるようになる。このこと
によって工具が初期から工具寿命に到達するまでのAE波
形に振幅変化が生じても取りこぼしなく取り込みができ
安定した解析が可能となった。
FIG. 6 shows a case where a floating function is added. In the floating function, the threshold value is always added to the average value of the waveform. This is because even if there is a change in the amplitude of the waveform, the average value follows it, so if you set a threshold value that is added to the average value, you can sense it as a waveform no matter how the waveform changes. Stable uptake becomes possible. As a result, even if the amplitude of the AE waveform changes from the beginning of the tool to the end of the tool life, it can be captured without omission and stable analysis becomes possible.

(3)リアルタイム解析用ソフト (1)と(2)の機能による安定したAE信号の取り込
みと同時に演算し表示できる解析用ソフトである。
(3) Real-time analysis software This is analysis software that can calculate and display stable AE signal acquisition simultaneously with the functions of (1) and (2).

工具の寿命を判定するには、基準となる数値を定量化
する必要がある。
In order to determine the tool life, it is necessary to quantify the reference numerical value.

定量化するためには、一定時間ごとにイベント数及び
オシレーション数を取り込み、その比を刻々と表示させ
る必要がある。これら一連の表示をさせるために、リア
ルタイム解析用ソフトを開発した。
In order to quantify, it is necessary to capture the number of events and the number of oscillations at regular time intervals and display the ratio thereof moment by moment. In order to display these series of displays, we have developed software for real-time analysis.

第7図は、リアルタイム解析用ソフトのフローチャー
トである。AE信号をリアルタイムにOP−01(高速演算モ
ジュール)で処理し、その処理したデータをコンピュー
タ側からサンプリング時間内に取り込んだイベント数を
要求し、そのデータを受信して、演算後表示するソフト
のフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart of the real-time analysis software. A software that processes AE signals in real time with OP-01 (high-speed arithmetic module), requests the number of events that captured the processed data from the computer side within the sampling time, receives that data, and displays it after computation. It is a flowchart.

第8図は、リアルタイム解析用画面を示したものであ
る。サンプリング時間、レベル、係数値を設定し、AE信
号を取り込むことによりサンプリング時間、イベント
数、オシレーション数、計算値が表示される。計算値が
レベル設定を越えるとその値をレベルオーバの計算値の
枠に表示する。その表示された数値の数によって工具寿
命を判定するものである。
FIG. 8 shows a real-time analysis screen. The sampling time, the number of events, the number of oscillations, and the calculated value are displayed by setting the sampling time, level, and coefficient value and capturing the AE signal. When the calculated value exceeds the level setting, that value is displayed in the frame of the calculated value of level over. The tool life is determined by the number of displayed numerical values.

(実施具体例) リアルタイム解析をした具体例について以下図及び表
で説明すると、 AE受信解析の装置として、AEセンサーは、PZT(ジル
コン酸チタン酸鉛磁器)の圧電素子を使用し、AE解析は
NF回路設計ブロック製AEシステムを使用する。大隈鉄工
所製LS30N数値制御旋盤を使用した場合、通常検出され
るAE信号の電圧レベルは数十〜数百μVと非常に小さ
い、そのためAE信号はアンプにより総合利得で80dB増幅
する。この実験条件が表1である。
(Practical example) A concrete example of real-time analysis will be described below with reference to the figures and tables. As an AE reception analysis device, the AE sensor uses a PZT (lead zirconate titanate porcelain) piezoelectric element, and the AE analysis
Use AE system made by NF circuit design block. When the LS30N numerical control lathe manufactured by Okuma Tekko Co., Ltd. is used, the voltage level of the AE signal that is normally detected is very small, tens to hundreds of microvolts, so the AE signal is amplified by the amplifier by a total gain of 80 dB. Table 1 shows the experimental conditions.

第9図は、工具摩耗にともなう検出波形の推移を示し
たものである。(a)が切削の初期の状態のときの検出
波形である。(b)が中間、(c)が工具寿命に近づい
た時の検出波形である。このらを見ると検出波形は初期
には振幅が小さいが、工具の摩耗が増加するにしたがっ
て波形の振幅が大きくなることがわかる。
FIG. 9 shows the transition of the detected waveform due to tool wear. (A) is a detection waveform in the initial state of cutting. (B) is a detected waveform when the tool life is approaching, and (c) is a detected waveform when the tool life is approaching. From these results, it can be seen that the detected waveform has a small amplitude in the initial stage, but the amplitude of the waveform increases as the tool wear increases.

第10図は、工具摩耗にともない変化する波形の周波数
解析を行なったものである。(a)が初期、(b)が中
間、(c)が工具寿命に近づいたときの周波数解析結果
である。それらの変化をみると初期は1MHzにピーク値が
ある。工具寿命に近づいたときの状態をみると同じ1MHz
がピークになっている。ただ、全体的に周波数レベルが
上がっているだけである。これらのことから、周波数の
帯域別による変化を調べても寿命を予測するデータは得
られないと考えられる。
Fig. 10 shows the frequency analysis of the waveform that changes with tool wear. (A) is an initial result, (b) is an intermediate result, and (c) is a frequency analysis result when the tool life is approaching. Looking at those changes, there is a peak value at 1 MHz in the initial stage. The state when approaching the tool life is the same 1MHz
Is at the peak. However, the frequency level is increasing overall. From these, it is considered that the data for predicting the life cannot be obtained even if the change in the frequency band is examined.

第11図は、工具チッピングによるイベント数の変化と
仕上面粗さを示したものである。イベント数は工具の摩
耗が増加すると減少する傾向があるが、寿命と思われる
時期を過ぎた後に大きな増加現象がみられた。その時の
被削材の状態をみると段差ができており、その状態を粗
さ計で調べたものが上部円の中である。これらのことか
ら工具が寿命と思われる時期を過ぎて大きな増加現象が
みられた時は、大きなチッピングが生じたものと推測で
きる。
FIG. 11 shows changes in the number of events and tool surface roughness due to tool chipping. The number of events tended to decrease as the wear of the tool increased, but a large increase was observed after the end of the period considered as the life. Looking at the state of the work material at that time, there is a step, and the one examined by a roughness meter is in the upper circle. From these facts, it can be inferred that a large amount of chipping has occurred when a large increase phenomenon is seen after the tool is considered to have reached the end of its life.

第12図は工具摩耗によりオシレーシヨンが増加する図
を左図に、さらに詳細に解析した図を右図に示したもの
である。詳細図の縦軸は、波形の数である。横軸は1つ
の波形の中のオシレーシヨン数である。左図の(2)の
部分は切削の初期の状態である。オシレーション数はま
だ少ない。その時の右図詳細図(2′)をみると1つの
波形の中のオシレーション数の小さい波形が多いのが目
立つ。一方左図からオシレーション数が最大に多い
(9)の部分に対応する詳細図(9′)をみると、1つ
の波形の中に含まれているオシレーション数の多いもの
が増加している様子がわかる。つまり大きなうねりの波
形が工具寿命に近づくと多くなることがわかる。
Fig. 12 shows a diagram in which the oscillation increases due to tool wear on the left, and a more detailed diagram on the right. The vertical axis of the detailed diagram is the number of waveforms. The horizontal axis is the number of oscillations in one waveform. The part (2) in the left figure is the initial state of cutting. The number of oscillations is still small. Looking at the detailed diagram (2 ') on the right side at that time, it is noticeable that many of the waveforms have a small number of oscillations. On the other hand, when looking at the detailed diagram (9 ') corresponding to the portion (9) where the number of oscillations is maximum from the left figure, the number of oscillations included in one waveform increases. You can see how it looks. In other words, it can be seen that the number of large waviness waveforms increases as the tool life approaches.

(工具寿命判定の信頼性) 表2は、リアルタイム解析ソフトにより切削実験を行
ない工具寿命に至るまでのイベント数とオシレーション
数及びその比の値を示したものである。
(Reliability of Tool Life Judgment) Table 2 shows the number of events and the number of oscillations and the ratio thereof until the tool life is reached by performing a cutting experiment with real-time analysis software.

表2から計算値がサンプリング時間の経過について増
加しているのがよくわかる。計算値が20を越えた値が3
個表示した時を工具寿命と考えた。仕上面粗さも、この
時を過ぎると悪くなるので、仕上面粗さの上からも工具
寿命と考えて良いと思われる。工具の逃げ面摩耗を調べ
てみると、ほぼ0.3mmであった。
It can be clearly seen from Table 2 that the calculated values increase with the passage of sampling time. 3 when the calculated value exceeds 20
The tool life was considered when the number was displayed. The roughness of the finished surface also deteriorates after this time, so it can be considered that the tool life can be considered from the perspective of the finished surface roughness. When the flank wear of the tool was examined, it was about 0.3 mm.

表3は、レベル設定(イベント数とオシレーション数
の比で寿命を予測する値)を、20とし、20以上の値が3
個表示された時を寿命と予測して、切削を停止し、この
時の工具逃げ摩耗を表示したものである。
In Table 3, the level setting (value that predicts the life by the ratio of the number of events and the number of oscillations) is set to 20, and values of 20 and above are 3
The time when the individual pieces are displayed is predicted as the service life, the cutting is stopped, and the tool escape wear at this time is displayed.

これらの工具逃げ摩耗量のバラツキ状態を推定してみ
た。
I tried to estimate the variation of these tool escape wear amounts.

表3を基にして横逃げ面摩耗についてのバラツキ状態
を調べるために統計的手法により推定を行なった。工具
摩耗幅の標準値との差の推定は次の式で求められる。
Based on Table 3, estimation was performed by a statistical method in order to investigate the variation state of the lateral flank wear. The difference between the tool wear width and the standard value can be estimated by the following formula.

信頼度95%とすると、μ(α)=1.96になる。σ=
0.0132、=0.299、μ=0.3mm、n=10により計算す
ると、95%の信頼度で標準値(0.3mm)に対して−0.009
2〜+0.0072の範囲に入ることが推定できた。以上のこ
とからリアルタイム解析ソフトを使い、レベル設定値を
20にとり、工具の寿命を判定すれば逃げ面摩耗幅0.3mm
に対して±0.01以内の範囲に入り、工具寿命を判定でき
ると考えられる。また、仕上面粗さについても調べてみ
ると、被削材S45Cにおいて逃げ面摩耗幅が0.3mmを越え
ると仕上面粗さが悪くなる傾向があるため工具寿命とし
て逃げ面摩耗幅を0.3mmに設定するのは適していると考
えられる。
If the reliability is 95%, then μ 0 (α) = 1.96. σ =
Calculated with 0.0132, = 0.299, μ 0 = 0.3mm, and n = 10, with a 95% reliability, -0.009 against the standard value (0.3mm)
It was presumed that it was in the range of 2 to +0.0072. From the above, use the real-time analysis software to set the level setting value.
If the tool life is judged to be 20, the flank wear width is 0.3 mm
It is considered that the tool life can be judged within the range of ± 0.01. Also, when examining the finished surface roughness, when the flank wear width exceeds 0.3 mm in the work material S45C, the finished surface roughness tends to deteriorate, so the flank wear width is reduced to 0.3 mm as a tool life. It is considered suitable to set.

<予知の装置−液体型AEセンサー> 液体型AEセンサー1は、液体1bを満たした液体容器1c
内にこれまで提供されている固体型AEセンサー1aの受波
体1dを貫入させて、液体容器1cと固体型AEセンサー1aを
液密に接合する。
<Prediction device-liquid type AE sensor> The liquid type AE sensor 1 is a liquid container 1c filled with a liquid 1b.
The wave-receiving body 1d of the solid-state AE sensor 1a provided so far is penetrated into the inside, and the liquid container 1c and the solid-state AE sensor 1a are joined in a liquid-tight manner.

前記受波体1dの対面の液体容器1c外面部位に接着材を
介して工具に接着させる付着面1fを形成して構成する。
An adhesive surface 1f to be adhered to a tool via an adhesive is formed on the outer surface portion of the liquid container 1c facing the wave receiver 1d.

そして、その好ましい態様としては、円筒形の液体容
器1cの一方平面に前記固体型AEセンサー1aを液密に接合
すると共にその対向平面の外面部位に工具への付着面1f
形成し、この付着面1fを除く円筒形の液体容器1cと前記
固体型AEセンサー1aの全体をエアージャケット1eを被せ
て構成するものである。
And, as a preferred embodiment thereof, the solid-state AE sensor 1a is liquid-tightly joined to one flat surface of the cylindrical liquid container 1c, and the attachment surface 1f to the tool is attached to the outer surface portion of the opposing flat surface.
The solid-state AE sensor 1a and the cylindrical liquid container 1c which are formed except the adhering surface 1f are covered with an air jacket 1e.

(作用) (1)、(2)、(3)を、第13図のAE信号の計測シ
ステムの図表にそって説明すると、被削材から発生した
AE信号は、工具を伝わりAEセンサーにキャッチされる。
AEセンサーは音波信号を電気信号にかえる。この電気信
号は増幅器で増幅され、ミニマムデレーシヨン機能にて
一定の雑音が排除される。雑音を排除したAEの電気信号
は、しきい値設定したフローティング機能により、イベ
ント数とオシレーション数が取りこぼしなくキャツチさ
れる。
(Operation) The operations (1), (2), and (3) will be described with reference to the diagram of the AE signal measurement system shown in FIG.
The AE signal is transmitted through the tool and caught by the AE sensor.
The AE sensor changes a sound wave signal into an electric signal. This electric signal is amplified by an amplifier, and a certain amount of noise is eliminated by the minimum delay function. The noise-removed AE electrical signal is captured without missing the number of events and oscillations due to the floating function with threshold settings.

このAE信号をリアルタイムにOP−01で処理し、その処
理したデータを受信して演算し、一定時間ごとにイベン
ト数及びオシレーション数を取り込み、その比を刻々と
表示させる。この計算値がレベル設定を越えるとその数
によって工具の寿命が判定できる。
This AE signal is processed by OP-01 in real time, the processed data is received and calculated, the number of events and the number of oscillations are taken in at regular intervals, and the ratio is displayed moment by moment. When this calculated value exceeds the level setting, the tool life can be determined by the number.

又、AEセンサーは、液体の縦波だけ伝える性質を利用
することで効果的に雑音を排除できる。第14図は従来の
固体型AEセンサーによるもので、第15図は本発明の液体
型AEセンサーによるものである。図でその比較をする
と、第15図の方がイベント数が安定し、オシレーション
数も増加傾向を良く示している。
In addition, the AE sensor can effectively eliminate noise by utilizing the property of transmitting only the longitudinal wave of liquid. FIG. 14 shows a conventional solid-state AE sensor, and FIG. 15 shows a liquid-type AE sensor of the present invention. Comparing the figures, Figure 15 shows that the number of events is more stable and the number of oscillations is also increasing.

[発明の効果] 本発明は、液体型AEセンサーを使用し、ミニマムデレ
ーション機能によって、切削液や切り屑の切断等の雑音
信号が排除でき、フローティング機能によって、イベン
ト数及びオシレーシヨン数を安定して取り込め、単位時
間当たりのイベント数とオシレーシヨン数の比を定量化
する方法で工具寿命を判定できる。これらの信号の弁別
と、データの瞬時演算表示の同時適用により工具寿命
を、リアルタイムで適格に判断できるようにしたもので
ある。
[Advantage of the Invention] The present invention uses a liquid type AE sensor and can eliminate noise signals such as cutting fluid and cutting chips by the minimum delation function, and stabilizes the number of events and the number of oscillations by the floating function. The tool life can be determined by quantifying the ratio of the number of events per unit time to the number of oscillations per unit time. By discriminating these signals and simultaneously applying the instantaneous calculation display of data, the tool life can be properly judged in real time.

この様に、工具の摩耗・損傷の程度を常時適格に把握
し、管理できるので、生産加工物の、加工精度の安定向
上、高品質化がはかられ、又、管理面において、夜間運
転、無人運転等が可能になる。
In this way, the degree of tool wear and damage can always be properly grasped and managed, so the production accuracy and stability of the processed product can be improved and quality can be improved. It enables unmanned driving.

このため、総合生産システムをにおいて飛躍的な生産
性の向上をもたらす。
Therefore, the productivity of the integrated production system is dramatically improved.

又、縦波用に改良した液体型AEセンサーを使用すれ
ば、寿命判定がより明確になり効果的である。
Also, if a liquid type AE sensor improved for longitudinal waves is used, the life judgment will become clearer and effective.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はAE信号の1イベント、第2図はイベント数とオ
シレーション数、第3図はミニマムデレーションによる
弁別、第4図はミニマムデレーションによるイベント数
とオシレーション数の変化、第5図は検出波形としきい
値の関係、第6図はフローティング機能付加による検出
波形としきい値の関係、第7図はリアルタイム解析用ソ
フトのフローチャート、第8図はリアルタイム解析用画
面、第9図は工具摩耗による検出波形の変化、第10図は
工具摩耗による周波数解析の変化、第11図は工具チッピ
ングによるイベント数の変化、第12図は工具摩耗による
オシレーションの変化、第13図はAE信号の計測システ
ム、第14図は従来の固体型AEセンサーによるイベント数
とオシレーション数、第15図は本発明の液体型AEセンサ
ーによるイベント数とオシレーション数、第16図は本発
明の液体型AEセンサーの断面図。 1……液体型AEセンサー、1a……従来の固体型AEセンサ
ー、1b……液体、1c……液体容器、1d……受波体、1e…
…エアージヤケット、1f……付着面。
Fig. 1 shows 1 event of AE signal, Fig. 2 shows the number of events and oscillations, Fig. 3 shows discrimination by minimum deceleration, Fig. 4 shows change of number of events and oscillations by minimum deceleration, 5 Fig. 6 shows the relationship between the detected waveform and the threshold value, Fig. 6 shows the relationship between the detected waveform and the threshold value by adding the floating function, Fig. 7 is a flowchart of the real-time analysis software, Fig. 8 is the real-time analysis screen, and Fig. 9 is Changes in detected waveform due to tool wear, Fig. 10 changes in frequency analysis due to tool wear, Fig. 11 changes in number of events due to tool chipping, Fig. 12 changes in oscillation due to tool wear, and Fig. 13 AE signal Fig. 14 shows the number of events and oscillations by the conventional solid-state AE sensor, and Fig. 15 shows the number of events and oscillations by the liquid-type AE sensor of the present invention. Shon number, FIG. 16 is a sectional view of a liquid-type AE sensor of the present invention. 1 ... Liquid type AE sensor, 1a ... Conventional solid state AE sensor, 1b ... Liquid, 1c ... Liquid container, 1d ... Wave receiver, 1e ...
… Air jacket, 1f… Adhesive surface.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−205049(JP,A) 特開 昭56−73345(JP,A) 特開 昭60−242364(JP,A) 実開 昭58−14160(JP,U) 特公 昭60−49541(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (56) Reference JP-A-57-205049 (JP, A) JP-A-56-73345 (JP, A) JP-A-60-242364 (JP, A) Actual development Sho-58- 14160 (JP, U) JP 60-49541 (JP, B2)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】液体型AEセンサーによる、AE縦波信号を
得、このAE縦波信号の持続時間が設定値に対して、その
値より小さい信号は電気雑音と見做して切捨て処理をし
て取り込まない最小持続時間を設定するミニマムデレー
ション機能及びそのミニマムデレーション機能により取
出した信号からその波形の平均値に対して一定電圧を加
えて追従しきい値を設定し、その値を越えるイベントを
取り出すフローティング機能を備え、前記ミニマムデレ
ーション機能及びフローティング機能による安定したAE
縦波信号の取込と同時に一定時間ごとにイベント数を取
り出し、その各イベント中の振動数の和をイベント数で
割って算出された計算値の数によって工具の摩耗・損傷
の程度を検出し寿命を判定することを特徴とする機械工
具の寿命判定方法。
1. An AE longitudinal wave signal is obtained by a liquid type AE sensor, and a signal whose duration of this AE longitudinal wave signal is smaller than a set value is regarded as electrical noise and is discarded. Event that exceeds the threshold value by setting a certain threshold voltage to the average value of the waveform extracted from the minimum duration function and the minimum duration function that sets the minimum duration that is not captured. It has a floating function to take out a stable AE by the minimum delation function and the floating function.
Simultaneously with the acquisition of the longitudinal wave signal, the number of events is taken out at regular intervals, and the degree of tool wear / damage is detected by the number of calculated values calculated by dividing the sum of the frequency of each event by the number of events. A method for determining the life of a machine tool, which comprises determining the life.
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