JPH0557566A - Machining unit - Google Patents
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- JPH0557566A JPH0557566A JP21367991A JP21367991A JPH0557566A JP H0557566 A JPH0557566 A JP H0557566A JP 21367991 A JP21367991 A JP 21367991A JP 21367991 A JP21367991 A JP 21367991A JP H0557566 A JPH0557566 A JP H0557566A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、画像形成装置に用い
られる金属製薄肉円筒部材を被切削部材とする切削加工
装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cutting device using a thin metal cylindrical member used in an image forming apparatus as a member to be cut.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えば感光体ドラム・磁気ディスクサブ
ストレートなどの超精密切削加工の分野においては、通
常鏡面加工が行われている。これら製品の検査について
は、寸法精度・形状精度のみならず、表面が鏡面である
かどうかも重要であり、スクラッチと呼ばれる幅10μm
程度の微細な傷も許されない場合が多い。2. Description of the Related Art In the field of ultra-precision cutting of photoconductor drums and magnetic disk substrates, for example, mirror finishing is usually performed. When inspecting these products, not only dimensional accuracy and shape accuracy but also whether the surface is a mirror surface is important.
In many cases, even minute scratches are not allowed.
【0003】この表面状態の検査については、現状では
加工後に作業者が目視で検査している。この方法では、
作業者に技能が要求されるとともに、加工の自動化を進
める上で問題となっていた。As for the inspection of the surface condition, at present, the operator visually inspects after processing. in this way,
This requires workers to have skills and has been a problem in promoting automation of processing.
【0004】また、この表面状態の検査については、次
のような研究がなされている。The following studies have been conducted on the inspection of the surface condition.
【0005】1)レーザー光を被加工物の表面に当てて得
られる散乱光により、切削加工された面の粗さを測定す
る技術(森田健二、川久保洋一:回折光を利用した鏡面
加工表面粗さのインプロセス計測、精密工学会誌、54、
4(1988)、642〜646)。1) A technique for measuring the roughness of a machined surface by scattered light obtained by shining a laser beam on the surface of a workpiece (Kenji Morita, Yoichi Kawakubo: Mirror-finish surface roughness using diffracted light) Sano in-process measurement, Journal of Precision Engineering, 54,
4 (1988), 642-646).
【0006】2)レーザー光を被加工物の表面に当てて得
られる散乱光により、加工された面の微細傷を定量的の
測定評価する技術(三好隆志、姜永準、斎藤勝政:散乱
理論を用いた微小傷の測定評価に関する研究(第1
報)、精密工学会誌、54、6(1988)、1095〜1100)。2) A technique for quantitatively measuring and evaluating fine scratches on a processed surface by scattered light obtained by shining a laser beam on the surface of a workpiece (Takashi Miyoshi, Jun Kangei, Katsumasa Saito: using scattering theory) Study on measurement and evaluation of small scratches (1st
Report), Japan Society for Precision Engineering, 54, 6 (1988), 1095-1100).
【0007】3)レーザー光を利用して臨界角法で表面粗
さを非接触で計測する技術(河野嗣男:インプロセス計
測加工制御技術の概要、精密工学会産学協同研究協力分
科会合同発表会シンポジウムテキスト、1990、1〜
5)。3) Non-contact measurement of surface roughness using the critical angle method using laser light (Tsuguo Kono: Outline of in-process measurement processing control technology, Precision Engineering Society, Industry-Academia Collaborative Research Cooperation Section Meeting, Presentation Symposium text, 1990, 1-
5).
【0008】また、加工中の振動、AE信号、熱の流れ
などに着目することにより、加工状態を監視することに
ついて、次のような研究がなされている。Further, the following research has been conducted on monitoring the processing state by paying attention to vibration during processing, AE signal, heat flow and the like.
【0009】4)熱流束に着目することにより切り屑の絡
みなどの現象を加工中に認識する技術(新野秀憲、M.Ra
hman、稲場千佳郎:熱流束計測に基づく加工環境の認識
−計測結果の妥当性評価−精密工学会秋季大会学術講演
論文集、1990、583〜584)。4) Technology for recognizing phenomena such as chip entanglement during machining by focusing on heat flux (Hidenori Shinno, M.Ra
hman, Chikaro Inaba: Recognition of processing environment based on heat flux measurement-Evaluation of validity of measurement results-Proceedings of Autumn Meeting of Japan Society for Precision Engineering, 1990, 583-584).
【0010】5)超音波信号用いて工具の摩耗状態を認識
する技術(伊藤周三、白澤富士夫、稲場千佳郎、伊藤
誼:超音波インプロセスセンサによる工具摩耗状態認
識、精密工学会秋季大会学術講演論文集、1990、585-58
6)。5) Technology for recognizing the wear state of tools using ultrasonic signals (Shuzo Ito, Fujio Shirasawa, Chikaro Inaba, Kei Ito: Tool wear state recognition by ultrasonic in-process sensor, Academic Meeting of Precision Engineering Society Autumn Meeting Proceedings, 1990, 585-58
6).
【0011】また、形状精度の計測では、加工された被
加工物の形状測定から切込み量にフィードバックをかけ
て、高精度な加工を実現する試みがなされている(河野
嗣男:インプロセス計測加工制御技術の概要、精密工学
会産学協同研究協力分科会合同発表会シンポジウムテキ
スト、1990、1〜5)。In the measurement of shape accuracy, an attempt has been made to realize high-precision processing by feeding back the depth of cut from the shape measurement of the processed workpiece (Tsuguo Kono: In-process measurement processing control). Outline of technology, symposium text of the presentation meeting of industry-academia cooperative research cooperation subcommittee of Japan Society for Precision Engineering, 1990, 1-5).
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】これらの従来技術につ
いて、加工中の振動やAE信号を監視するものは、主に
工具の摩耗や破損の検出を目的としている。また、加工
中の熱の流れを監視するものは、熱の情報は一般に時間
遅れを持つため、高速な現象の検出は難しいと考えられ
る。また、これらの技術は、μmオーダーの一般的な精
密加工を対象としており、超精密切削加工に適用した事
例はない。Among these conventional techniques, those which monitor vibrations and AE signals during machining are mainly intended to detect wear and breakage of tools. In addition, it is considered difficult for a device that monitors the heat flow during processing to detect a high-speed phenomenon because the heat information generally has a time delay. In addition, these technologies are targeted for general precision processing on the order of μm, and there is no case where they are applied to ultra-precision cutting processing.
【0013】さらに、レーザー光などの光学的な計測法
では、次のような欠点がある。Further, the optical measuring method using laser light has the following drawbacks.
【0014】レーザー光を利用して、光学的に表面の形
状や粗さを計測する場合、空間的な制約から、加工を行
っているバイトの刃先とセンサにより計測しているポイ
ントを同一にすることは難しい。従って、センサにより
検出された情報は、まさに加工しているポイントの情報
でなく、わずかであるが時間的な差を持つことになる。When optically measuring the shape and roughness of the surface using laser light, the cutting edge of the cutting tool and the point measured by the sensor are made to be the same because of spatial restrictions. It's difficult. Therefore, the information detected by the sensor is not exactly the information on the processing point but has a slight time difference.
【0015】また、実際の加工では、切削液を使用する
場合が多く、光学的な計測法では、その影響も問題とな
ってくるため、インプロセス計測として実際の生産に適
用することは難しい。従って、光学的な方法では、加工
後に計測することになり、検査の時間がかかる。Further, cutting fluid is often used in actual machining, and its influence also becomes a problem in the optical measuring method, so that it is difficult to apply it to actual production as in-process measurement. Therefore, in the optical method, the measurement is performed after the processing, and the inspection takes time.
【0016】そこで、我々は加工中に計測するパラメー
タとして加工反力に着目した。加工反力は、加工点その
もので発生している物理量であり、加工中の表面の形状
や状態が変化する場合、加工反力も表面の形状や状態に
ともない変化していると考えられるからである。Therefore, we focused on the processing reaction force as a parameter measured during processing. This is because the processing reaction force is a physical quantity generated at the processing point itself, and if the surface shape or state during processing changes, the processing reaction force is also considered to change with the surface shape or state. ..
【0017】しかし、加工反力のデータから被切削物の
加工状態を判断する場合、その判断基準は、従来の実験
的に求められており、かつ実際の加工における加工反力
の変動による影響を小さくするため大幅な余裕を設けて
設定されている。However, when judging the processing state of the object to be cut from the data of the processing reaction force, the judgment standard has been empirically obtained by the conventional method, and the influence of the fluctuation of the processing reaction force in the actual processing is considered. It is set with a large margin to make it smaller.
【0018】従って超精密加工のような加工状態が微妙
に変化するものに適用するには基準が甘く詳細な加工状
態の判断を行うには適していない。Therefore, it is not suitable for detailed machining such as ultra-precision machining, which is not suitable for making a detailed determination of the machining state.
【0019】また加工状態を監視中にセンサが破損した
場合、それを認識することが出来ず、以後の判断が不正
確あるいは不可能になるおそれがある。Further, if the sensor is damaged during monitoring of the processing state, it cannot be recognized, and the subsequent judgment may be inaccurate or impossible.
【0020】この発明は、かかる点に鑑みてなされたも
ので、超精密切削加工の分野において、加工中の切削状
態や形状精度をリアルタイムに検出・認識し、加工ヘフ
ィードバックできる切削加工装置を提供することを目的
としている。The present invention has been made in view of the above points, and in the field of ultra-precision cutting, provides a cutting apparatus capable of detecting and recognizing the cutting state and shape accuracy during processing in real time and feeding back to the processing. The purpose is to do.
【0021】[0021]
【課題を解決するための手段】上記目的は、画像形成装
置に用いられる金属製薄肉円筒部材を被切削部材とする
切削加工装置において、前記切削加工に用いる工具から
切削加工時の加工反力を検出するための検出手段と、こ
の検出手段による前記金属製薄肉円筒部材の切削加工時
の加工表面状態に応じて類別される複数のモードパター
ン信号を記憶する記憶手段と、前記検出手段からの切削
加工時における出力信号と前記記憶手段に記憶された複
数のモードパターン信号とを比較する比較手段とからな
り、前記切削加工時における出力信号と予じめ試し加工
により得た加工反力のデータに基づいて設定されたモー
ドパターン信号とを前記比較手段による比較により、前
記金属製薄肉円筒部材の切削加工状態をリアルタイムに
検出することを特徴とする切削加工装置によって達成さ
れる。SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned object is, in a cutting apparatus having a thin metal cylindrical member used in an image forming apparatus as a member to be cut, a processing reaction force at the time of cutting from a tool used for the cutting. Detecting means for detecting, storage means for storing a plurality of mode pattern signals classified according to a processing surface state at the time of cutting processing of the thin metal cylindrical member by the detecting means, and cutting from the detecting means Comprising a comparison means for comparing the output signal at the time of machining and a plurality of mode pattern signals stored in the storage means, and the output signal at the time of cutting and the data of the machining reaction force obtained by the preliminary trial machining. The cutting pattern of the thin metal cylindrical member is detected in real time by the comparison with the mode pattern signal set based on the comparison means. It is accomplished by milling apparatus to.
【0022】[0022]
【実施例】以下、この発明の切削加工装置の実施例を説
明する。図1は切削加工装置の概略図、図2は切削中の
加工反力の出力波形を示す図である。Embodiments of the cutting apparatus of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic diagram of a cutting device, and FIG. 2 is a diagram showing an output waveform of a processing reaction force during cutting.
【0023】この発明の切削加工装置は、画像形成装置
に用いられる金属製薄肉円筒部材を被切削部材とするも
のであり、複写機やレーザービームプリンターなどに用
いられる金属製薄肉円筒部材である感光体ドラム基体1
を加工する旋盤2には刃物台3が設けられている。刃物
台3には切削加工中の加工反力を検出する力センサ4が
取付けられており、この力センサ4が切削加工に用いる
工具Aから切削加工時の加工反力を検出するための検出
手段を構成している。The cutting device of the present invention uses a thin metal cylindrical member used in an image forming apparatus as a member to be cut, and is a photosensitive thin metal cylindrical member used in a copying machine or a laser beam printer. Body drum base 1
A lathe 2 for processing is provided with a tool rest 3. A force sensor 4 for detecting a processing reaction force during cutting is attached to the tool post 3, and the force sensor 4 detects a processing reaction force at the time of cutting from the tool A used for cutting. Is composed of.
【0024】力センサ4から得られた出力信号を動歪計
5にて増幅し、AD変換器6によりデジタル信号に変換
してコンピュータ7に取込む。コンピュータ7には記憶
手段8としてメモリとディスク装置が接続されており、
そこに記憶されている切削加工時の加工表面状態に応じ
て類別される複数のモードパターン信号と、力センサ4
から得られた出力信号とを比較手段9で比較し、切削加
工中の状態を検出する。コンピュータ7では検出後加工
を制御するための信号を作成し、旋盤2を制御するNC
装置またはシーケンサ10に対してデジタルIOボード・
RS232Cインターフェースなどを介して制御信号を送る。The output signal obtained from the force sensor 4 is amplified by the dynamic strain gauge 5, converted into a digital signal by the AD converter 6, and taken into the computer 7. A memory and a disk device are connected to the computer 7 as storage means 8,
A plurality of mode pattern signals stored therein, which are classified according to the processing surface state during cutting, and the force sensor 4
The comparison means 9 compares the output signal obtained from the above with the output signal to detect the state during cutting. The computer 7 creates a signal for controlling the machining after detection and controls the lathe 2 NC
Digital IO board for device or sequencer 10
Send control signals via RS232C interface.
【0025】力センサ4から得られた出力信号はローパ
スフィルタ、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタな
どのフィルタ処理を行ってからAD変換器6に入力して
もよく、またこれらのフィルタ処理をAD変換器6によ
るAD変換後にソフトウェアにて行ってもよく、これに
よりノイズを除去することができる。The output signal obtained from the force sensor 4 may be filtered by a low-pass filter, a high-pass filter, a band-pass filter, etc. and then input to the AD converter 6, and these filter processes may be performed by the AD converter. It may be performed by software after AD conversion by 6, and noise can be removed by this.
【0026】切削中の加工反力の検出には、例えば1989
年精密工学会秋季大会学術講演論文集頁111-112「磁気
ディスク切削用モノブロック形3分力検出ホルダの試
み」(畑村洋太郎、足立光明)記載されている、工具一
体型の加工反力検出ホルダを使用することができる。こ
のセンサは、通常のバイトシャンクと同じ大きさで、コ
ンパクトであり、剛性が高いことが特徴である。実際
に、このセンサを用いて加工を行った場合、鏡面が形成
でき、形状精度も通常のシャンクと同程度であることが
確認されている。To detect the processing reaction force during cutting, for example, 1989
Proceedings of the Annual Meeting of the Japan Society for Precision Engineering, Autumn Meeting, page 111-112, "Trial of Monoblock Type Three-Component Force Detection Holder for Magnetic Disk Cutting" (Yotaro Hatamura, Mitsuaki Adachi) Holders can be used. This sensor has the same size as a normal bite shank, is compact, and has high rigidity. In fact, it has been confirmed that when processing is performed using this sensor, a mirror surface can be formed and the shape accuracy is about the same as that of a normal shank.
【0027】動歪計5としては例えば(株)共和電業製
DPM613Bを、AD変換器としては例えばカノープス電子
(株)製AD変換ボードADX-98Eを、インターフェース
ボードとしては例えば(株)コンテック製IOボードPI
O-24/24(98)を、コンピュータとしては例えば日本電気
(株)製PC-9801UVを使用することができる。The dynamic strain gauge 5 is, for example, manufactured by Kyowa Denki Co., Ltd.
The DPM613B is used as an AD converter, for example, the ADX-98E AD conversion board manufactured by Canopus Electronics Co., Ltd., and the interface board is used as an IO board PI manufactured by Contec Co., Ltd., for example.
O-24 / 24 (98) can be used as a computer, for example, PC-9801UV manufactured by NEC Corporation.
【0028】次に、この切削加工装置を用いて、切削加
工中の加工状態の検出を行った例について述べる。被加
工物は、材質A5805相当のアルミニウム製薄肉円筒で直
径が60mm、厚みは1mmの感光体ドラム基体1を使用し
た。工具は天然単結晶ダイヤモンド平バイトを使用し
た。加工条件は、主軸回転数6,000rpm、送り0.2mm/re
v、切込み20μmにて加工した。Next, an example of detecting the processing state during cutting using this cutting apparatus will be described. The workpiece was a thin-walled aluminum cylinder corresponding to material A5805, and the photosensitive drum substrate 1 having a diameter of 60 mm and a thickness of 1 mm was used. The tool used was a natural single crystal diamond flat tool. Processing conditions are: spindle speed 6,000 rpm, feed 0.2 mm / re
Processed with v, notch 20 μm.
【0029】この感光体ドラム基体1の加工において、
加工中に起きる不良としては表面状態の不良が重要であ
る。具体的には、びびり振動・こすれ傷・切粉のからみ
による不良・削り残しなどがある。これらの不良は、従
来加工後に人間が目視により判断していた。加工反力の
出力信号のパターンを分類することにより、これらの現
象が出力信号から検出されることがわかった。In processing the photosensitive drum substrate 1,
Defects in the surface state are important as defects that occur during processing. Specifically, there are chatter vibrations, scratches, defects due to entanglement of chips, and uncut parts. Conventionally, these defects were visually judged by humans after processing. It was found that these phenomena can be detected from the output signal by classifying the pattern of the output signal of the processing reaction force.
【0030】加工反力の検出を行う際に、力センサ4が
正常に動作しているかをチェックしている。具体的には
使用した力センサ4は歪ゲージにより力を歪に変換して
検出しているので、使用前に動歪計5で回路のバランス
をとり、バランス調整後の出力信号が設定した範囲内に
なっている場合正常動作をしていると判断する。力セン
サ4の回路中に断線などの故障がある場合には、バラン
ス調整後の出力信号が設定した範囲外となり、正常動作
でないことが判る。When the processing reaction force is detected, it is checked whether the force sensor 4 is operating normally. Specifically, since the force sensor 4 used detects the force by converting it into strain with a strain gauge, the circuit is balanced by the dynamic strain gauge 5 before use, and the range of the output signal after the balance adjustment is set. If it is within the range, it is determined to be operating normally. If the circuit of the force sensor 4 has a failure such as a disconnection, the output signal after the balance adjustment is out of the set range, and it is understood that the operation is not normal.
【0031】図2(a)は表面状態が0.2Sないし0.3S程
度の鏡面の得られる通常の切削状態に対応する加工反力
の出力信号の波形である。加工開始とともに加工反力が
検出され、この加工反力の出力信号の立ち上がりに着目
することにより、加工開始の自動判断を行なっている。
また、出力信号は加工終了とともにほぼゼロレベルに戻
っており、この出力信号の立ち下がりに着目することに
より、加工終了の自動判断を行なってる。FIG. 2A shows the waveform of the output signal of the processing reaction force corresponding to a normal cutting state in which a mirror surface having a surface state of about 0.2S to 0.3S is obtained. The processing reaction force is detected when the processing is started, and attention is paid to the rise of the output signal of the processing reaction force to automatically determine the processing start.
Further, the output signal returns to almost zero level at the end of the processing, and by paying attention to the trailing edge of the output signal, the automatic end of the processing is determined.
【0032】図2(b)はびびり振動が起きた場合の出
力信号の波形である。びびり信号の発生により、表面に
びびり模様が付き不良となる。びびりはバイトの摩耗に
よる加工反力の増加や防振治具による防振が不十分な場
合に起こる。出力信号の波形を、図2(a)の場合と比
べると、加工反力の変動の振幅が除々に増加しているこ
とがわかる。びびり振動が共振現象であることとよく対
応している。FIG. 2B shows the waveform of the output signal when chatter vibration occurs. A chattering signal is generated, which causes a chattering pattern on the surface and causes a defect. Chatter occurs when the processing reaction force increases due to the wear of the cutting tool and the vibration isolation by the vibration isolation jig is insufficient. Comparing the waveform of the output signal with the case of FIG. 2A, it can be seen that the amplitude of the fluctuation of the processing reaction force gradually increases. It is often associated with chatter vibration being a resonance phenomenon.
【0033】図2(c)は数mm幅の帯状のこすれ傷が発
生した場合の出力信号の波形である。このようなこすれ
傷は、バイト摩耗により加工反力が増加し、バニッシュ
効果が適切でなくなった場合に起こる。加工反力がパル
ス状のピークを持つことが、この場合の特徴である。加
工された感光体ドラム基体を観察すると、波形のピーク
部分に対応するところにこすれ傷が発生し、出力信号の
波形と被加工物との対応がよくとれている。FIG. 2C shows the waveform of the output signal when a band-shaped rubbing scratch having a width of several mm occurs. Such rubbing scratches occur when the processing reaction force increases due to the wear of the bite and the vanishing effect becomes inadequate. A characteristic of this case is that the processing reaction force has a pulse-like peak. When the processed photosensitive drum substrate is observed, a scratch is generated at a portion corresponding to the peak portion of the waveform, and the correspondence between the waveform of the output signal and the workpiece is well taken.
【0034】図2(d)は切粉がからんだ場合の出力信
号の波形である。切粉のからみにより表面に傷が生じ、
不良となる。切粉のからみが発生したところで、加工反
力が増加しているのがわかる。FIG. 2D shows the waveform of the output signal when the chips are entangled. Entanglement of chips causes scratches on the surface,
It becomes defective. It can be seen that the processing reaction force increases when the chips are entangled.
【0035】図2(e)は削り残しが発生した場合の出
力信号の波形である。削り残しは加工前の素管が変形し
ている場合などに起こり、未加工部分が鏡面とならず不
良となる。未加工部分に対応するところで、加工反力の
出力信号がゼロレベルとなっているのがわかる。FIG. 2 (e) shows the waveform of the output signal when the uncut portion occurs. The uncut portion occurs when the raw pipe before processing is deformed, and the unprocessed portion becomes defective because it does not become a mirror surface. It can be seen that the output signal of the processing reaction force is at the zero level at the location corresponding to the unprocessed portion.
【0036】なお、この図2(a)〜(e)において、
データのサンプリング周波数は5KHzであり、またグラフ
は見やすくするために得られたデータをまびいて表示し
ている。Incidentally, in FIGS. 2 (a) to 2 (e),
The sampling frequency of the data is 5 KHz, and the graph shows the obtained data in a scattered manner for easy viewing.
【0037】このように、被加工物の表面状態と、加工
反力の出力信号とに相関があるので、これらのパターン
を予め記憶手段に記憶し、切削加工中に得られる出力信
号と比較することにより加工中の状態が検出できる。As described above, since the surface condition of the workpiece and the output signal of the processing reaction force are correlated, these patterns are stored in the storage means in advance and compared with the output signal obtained during cutting. As a result, the state during processing can be detected.
【0038】前記の記憶手段に記憶される加工反力の各
モードパターンには連続加工の開始に先立って行われる
試し加工により得た判断基準が設定されている。In each mode pattern of the processing reaction force stored in the above-mentioned storage means, the judgment standard obtained by the trial processing performed prior to the start of the continuous processing is set.
【0039】前記の加工反力の判断基準は図3に示すフ
ローに従って決定される。The processing reaction force judgment criterion is determined according to the flow shown in FIG.
【0040】試し加工に当っては経験や実績をもとに適
切な加工条件が設定され、試し加工中のトラブルに対応
するため仮基準を設けた上で切削加工が実施される。In the trial machining, appropriate machining conditions are set on the basis of experience and achievements, and the machining is carried out after setting a temporary standard in order to cope with a trouble during the trial machining.
【0041】試し加工は通常の切削状態での加工反力に
ついてそれぞれ5回宛行われ、最大値に関してはFmax
(1),Fmax(2)…Fmax(5)の中から最大、最小を除外し、例
えばFmax(2)が最大Fmax(3)が最小である場合、Fmax(1),
Fmax(4),Fmax(5)から平均(Fmean)と分散(Fsigma)が求め
られる。The trial machining is performed five times for each of the machining reaction forces in the normal cutting state, and the maximum value is Fmax.
(1), Fmax (2) ... Excluding the maximum and the minimum from Fmax (5). For example, when Fmax (2) is the maximum Fmax (3), Fmax (1),
From Fmax (4) and Fmax (5), the mean (Fmean) and variance (Fsigma) are obtained.
【0042】その結果判断基準の上限基準値(Fupper)
は、 Fupper=Fmean−α1・Fsigma と決定される。なおここでα1は経験やノウハウによっ
て定められる比例定数である。As a result, the upper limit reference value (Fupper) of the determination criterion
Is determined as Fupper = Fmean−α1 · Fsigma. Here, α1 is a proportional constant determined by experience and know-how.
【0043】同様にして下限基準値(Flower)も、 Flower=Fmean−α2・Fsigma と決定される。Similarly, the lower limit reference value (Flower) is also determined as Flower = Fmean−α2 · Fsigma.
【0044】前記の上限基準値(Fupper)と下限
基準値(Flower)を閾値として検出した加工反力を判断す
る場合、図2(a)の通常切削では、検出した加工反力
が設定した加工反力の上限基準値と下限基準値の範囲内
にある。When judging the processing reaction force detected by using the upper limit reference value (Fupper) and the lower limit reference value (Flower) as threshold values, in the normal cutting shown in FIG. 2A, the detected processing reaction force is set to the set processing value. It is within the upper and lower limits of the reaction force.
【0045】図2(b)のびびり振動発生の場合は、検
出した加工反力が、設定した加工反力の上限基準値と下
限基準値とをほぼ同じ頻度で越える。In the case of chatter vibration shown in FIG. 2B, the detected processing reaction force exceeds the set upper and lower limit reference values of the processing reaction force at almost the same frequency.
【0046】図2(c)の帯状のこすれ傷発生の場合
は、検出した加工反力が設定した加工反力の上限基準値
を越える。In the case of occurrence of a band-shaped scraping scratch as shown in FIG. 2C, the detected processing reaction force exceeds the set upper limit reference value of the processing reaction force.
【0047】図2(d)の切粉のからみ発生の場合は、
検出した加工反力が加工反力の上限基準値と下限基準値
の双方を越え、上限基準を越える頻度が下限基準値を越
える頻度により大きい。すなわち加工反力平均値レベル
が増加する。In the case where the chips are entangled as shown in FIG. 2 (d),
The detected processing reaction force exceeds both the upper limit reference value and the lower limit reference value of the processing reaction force, and exceeds the upper limit reference more frequently than the lower limit reference value. That is, the processing reaction force average value level increases.
【0048】図2(e)の削り残し発生の場合は、検出
した加工反力が、設定した加工反力の下限基準値を下回
る。When the uncut portion shown in FIG. 2 (e) occurs, the detected processing reaction force falls below the set lower limit reference value of the processing reaction force.
【0049】これらの判断は、加工反力のサンプリング
を例えば5KHzで行った場合の連続16点についての次の判
断基準により判定される。These judgments are made according to the following judgment criteria for 16 consecutive points when the processing reaction force is sampled at 5 KHz, for example.
【0050】例えば連続する16点の加工反力のデータの
中、上限基準値を越える度数と下限基準値を下回る度数
との対比によって、For example, among 16 consecutive points of processing reaction force data, by comparing the frequency exceeding the upper limit reference value with the frequency lower than the lower limit reference value,
【0051】[0051]
【表1】 [Table 1]
【0052】に示す如く加工状態を判定することが可能
であり、さらにその合計が10以上となった場合には加工
状態を異常と判定することも出来る。It is possible to determine the machining state as shown in, and it is also possible to determine that the machining state is abnormal when the total is 10 or more.
【0053】上記の各度数は前記の記憶手段にメモリさ
れて、リアルタイムで検出される加工反力のデータから
得られる各度数と比較することによって被切削物の加工
状態が判断される。Each of the above frequencies is stored in the storage means, and the machining state of the workpiece is judged by comparing with each frequency obtained from the data of the machining reaction force detected in real time.
【0054】図4は加工反力の変動と加工終了後の出力
信号の移動(ドリフト)との関係を示したもので、
(a)は加工時間(s)の80%を経過したtの時点にお
ける加工反力が上限基準値を越えず下限基準値を下回ら
ない範囲にあって、加工終了後の加工反力がゼロすなわ
ちドリフトがゼロである通常の加工状態を示している。FIG. 4 shows the relationship between the fluctuation of the processing reaction force and the movement (drift) of the output signal after the processing is completed.
(A) is a range in which the processing reaction force at time t after 80% of the processing time (s) has not exceeded the upper limit reference value and does not fall below the lower limit reference value. It shows a normal machining state with zero drift.
【0055】(b)はtの時点における加工反力が下限
基準値を下回り工具の温度上昇等の要因によって加工終
了後の加工反力がゼロレベル以下になっている状態にあ
ることを示し、また(c)はtの時点における加工反力
が上限基準値を越え工具の温度の冷却等によって加工反
力がゼロレベルに戻っていない状態にあることを示して
いる。(B) shows that the machining reaction force at time t is below the lower limit reference value and the machining reaction force after machining is below the zero level due to factors such as temperature rise of the tool. Further, (c) shows that the processing reaction force at time t exceeds the upper limit reference value and the processing reaction force has not returned to the zero level due to cooling of the temperature of the tool or the like.
【0056】前記の(b)および(c)の場合でゼロレ
ベルから外れる量が適正量を越えているとき、切削加工
装置は熱的平衡状態が崩れて異常な移動状態にあると判
断される。In the cases (b) and (c) above, when the amount deviating from the zero level exceeds the appropriate amount, it is determined that the thermal equilibrium state of the cutting machine is broken and the cutting machine is in an abnormal moving state. ..
【0057】一方、加工反力の検出手段たる前記力セン
サ4そのものの異常は次のようにして検出される。On the other hand, the abnormality of the force sensor 4 itself, which is a processing reaction force detecting means, is detected as follows.
【0058】図5(a)は切削加工中に力センサ4が破
損した場合を示したもので当然加工反力の検出は途中か
ら検出不能の状態となる。FIG. 5A shows the case where the force sensor 4 is damaged during cutting, and naturally the detection of the processing reaction force becomes undetectable halfway.
【0059】新規の力センサ4を設置するに当って力セ
ンサ4が正常であればゼロバランスの調整開始時に
(b)に示す如く加工反力の変動を生じるが直ちにゼロ
レベルに安定した加工反力を検出することが出来る。When the new force sensor 4 is installed, if the force sensor 4 is normal, the machining reaction force fluctuates as shown in (b) at the start of the adjustment of zero balance, but the machining reaction is immediately stabilized at the zero level. The force can be detected.
【0060】これに反し力センサ4が異常であればゼロ
バランスの調整を開始しても(c)に示す如く全く加工
反力の検出されない異常パターン信号となる。On the other hand, if the reaction force sensor 4 is abnormal, even if the zero balance adjustment is started, an abnormal pattern signal is generated in which no processing reaction force is detected, as shown in (c).
【0061】[0061]
【発明の効果】本発明により、被切削物の加工状態が客
観的に設定されたシビアな判断基準によって判定されて
リアルタイムで加工状態が認識されることとなり、その
結果信頼性の高い超精密切削加工を無人で実施すること
の出来る切削加工装置が提供されることとなった。As described above, according to the present invention, the machining state of the work piece is judged by the objectively set severe judgment criteria, and the machining state is recognized in real time. As a result, highly reliable ultra-precision cutting is achieved. A cutting processing device that can perform processing unattended has been provided.
【図1】切削加工装置の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a cutting device.
【図2】切削中の加工反力の出力波形を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an output waveform of a processing reaction force during cutting.
【図3】判断基準となる上限基準値と下限基準値の設定
プロセスを示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a process of setting an upper limit reference value and a lower limit reference value which are judgment criteria.
【図4】上限および下限基準値を設定した加工反力の出
力波形を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an output waveform of a processing reaction force in which an upper limit and a lower limit reference value are set.
【図5】力センサの状態による加工反力の出力波形の変
動を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a change in an output waveform of a processing reaction force depending on a state of a force sensor.
1 感光体ドラム基体 2 旋盤 3 刃物台 4 力センサ 5 動歪計 6 AD変換器 7 コンピュータ 8 記憶手段 9 比較手段 10 NC装置またはシーケンサ 11 上位コンピュータ A 工具 1 Photoconductor Drum Base 2 Lathe 3 Turret 3 Force Sensor 5 Dynamic Strain Meter 6 AD Converter 7 Computer 8 Storage Means 9 Comparison Means 10 NC Unit or Sequencer 11 Upper Computer A Tool
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 豊次 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内 (72)発明者 橋本 隆美 東京都八王子市石川町2970番地コニカ株式 会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Toyoji Ito 2970 Ishikawa-cho, Hachioji, Tokyo Konica stock company (72) Inventor Takami Hashimoto 2970 Ishikawa-cho, Hachioji, Tokyo Konica stock company
Claims (3)
筒部材を被切削部材とする切削加工装置において、前記
切削加工に用いる工具から切削加工時の加工反力を検出
するための検出手段と、この検出手段による前記金属製
薄肉円筒部材の切削加工時の加工表面状態に応じて類別
される複数のモードパターン信号を記憶する記憶手段
と、前記検出手段からの切削加工時における出力信号と
前記記憶手段に記憶された複数のモードパターン信号と
を比較する比較手段とからなり、前記切削加工時におけ
る出力信号と予じめ試し加工により得た加工反力のデー
タに基づいて設定されたモードパターン信号とを前記比
較手段による比較により、前記金属製薄肉円筒部材の切
削加工状態をリアルタイムに検出することを特徴とする
切削加工装置。1. A detecting device for detecting a processing reaction force at the time of cutting from a tool used for the cutting, in a cutting device using a thin metal cylindrical member used for an image forming apparatus as a member to be cut, Storage means for storing a plurality of mode pattern signals classified according to the processing surface state at the time of cutting the thin metal cylindrical member by the detecting means, and an output signal from the detecting means during the cutting processing and the storage Comparing means for comparing a plurality of mode pattern signals stored in the means, and a mode pattern signal set based on the output signal at the time of cutting and the processing reaction force data obtained by the preliminary trial processing. A cutting processing device, wherein the cutting processing state of the thin metal cylindrical member is detected in real time by the comparison by the comparison means.
段の異常状態を検出する異常パターン信号を含むことを
特徴とする請求項1の切削加工装置。2. The cutting apparatus according to claim 1, wherein the mode pattern signal includes an abnormal pattern signal for detecting an abnormal state of the detecting means.
時に適当量の移動を認めないときは前記検出手段の異常
を検知することを特徴とする請求項1又は請求項2の切
削加工装置。3. The cutting apparatus according to claim 1 or 2, wherein when the output signal from the detecting means does not allow an appropriate amount of movement during machining pause, an abnormality of the detecting means is detected.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21367991A JPH0557566A (en) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | Machining unit |
DE4228333A DE4228333A1 (en) | 1991-08-26 | 1992-08-26 | Ultra=precision machining appts. for preparing photoreceptor carrier cylinder for copier - compares measured cutting force with stored reference values to evaluate surface quality for machining control in real=time |
US08/285,871 US5506786A (en) | 1991-08-26 | 1994-08-04 | Cutting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP21367991A JPH0557566A (en) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | Machining unit |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0557566A true JPH0557566A (en) | 1993-03-09 |
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ID=16643182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP21367991A Pending JPH0557566A (en) | 1991-08-26 | 1991-08-26 | Machining unit |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH0557566A (en) |
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- 1991-08-26 JP JP21367991A patent/JPH0557566A/en active Pending
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