工具异常检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在使切削工具沿绕轴旋转的圆柱体或圆筒体的表面进给，进行所述圆柱体或圆筒体的外形加工的切削加工装置中应用的工具异常检测方法。
【背景技术】
[0002]对于立铣刀、钻头、端铣刀等在机床中使用的工具，有时因切肩等的啮入、使用极限所引起的过载而产生工具异常(缺损、剧烈磨损)。工具异常有可能导致机床的损坏/故障或工件的加工不良，特别是在长时间地连续加工一个工件的机床中，有可能导致产生重大的装置故障或重大的加工不良。因此，提出有各种始终监视工具的状态、检测工具异常的产生的方法。
[0003]例如，作为一个方法，存在使用对工具进行驱动的马达的供给电力波形来检测工具异常的产生的方法。如图13所示，马达的供给电力在驱动初期呈现较大的值，然后空转而呈现稳定的低电力值。而且，若工具与工件接触而开始加工，则波形反映于工具的加工载荷，呈现具有峰值P的电力波形(基准曲线G)。因此，针对基准曲线G，设定由峰值上限判定值A与峰值下限判定值B夹着的正常区域D，当峰值P位于正常区域D内时判定为工具正常，当峰值P脱离正常区域D时判定为产生工具异常(例如，参照专利文献1)。
[0004]另外，作为其他的方法，存在使用机床的主轴马达的电力值的实绩来检测工具异常的产生的方法。在该方法中，在每次对工件进行加工时测定/存储主轴马达的电力数据，求出此次测定的电力数据与上次测定的电力数据之间的变化率。而且，当该变化率超过预先设定的上限值时，判定为产生工具异常(例如，参照专利文献2)。
[0005]专利文献1:日本特许3291677号公报
[0006]专利文献2:日本特许3783191号公报
[0007]公知马达的供给电力伴随着工具的磨损而逐渐变大。因此，在使用供给电力波形的方法中，需要将峰值上限判定值A预先设定为较大的值以防止误检测。另外，公知刚刚更换工具后的工具异常会在马达的供给电力波形上形成较小的峰值P。因此，在使用供给电力波形的方法中，需要将峰值下限判定值B预先设定为较小的值以防止检测遗漏。然而，若进行如上的设定，则正常区域D的宽度变宽，有可能无法高精度地检测工具异常的产生。
[0008]另外，在使用主轴马达的电力值的方法中，有时电力值的变化量小，无法高精度地计算变化率。因此，若欲缩小异常判定的阈值以防止检测遗漏，则有可能将与工具异常无关的电力值的波峰例如因切肩等的啮入、工件的熔敷等所引起的电力值的波峰误检测为产生工具异常，无法高精度地检测工具异常的产生。
[0009]特别是在使切削工具沿绕轴旋转的圆柱体或圆筒体的表面进给来进行上述圆柱体或圆筒体的外形加工的切削加工装置中，进给轴马达的作功量中对加工作出贡献的量极小，有时不满额定容量的百分之几。因此，有时无法高精度地获得因工具异常的产生所引起的电力值变化，有可能无法高精度地检测工具异常的产生。
【发明内容】
[0010]本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种应用于使切削工具沿绕轴旋转的圆柱体或圆筒体表面进给来进行上述圆柱体或圆筒体的外形加工的切削加工装置、能够高精度地检测加工中的工具异常(缺损、剧烈磨损)的产生的工具异常检测方法。
[0011]本发明提供一种工具异常检测方法，上述工具异常检测方法应用于切削加工装置，上述切削加工装置使切削工具沿绕轴旋转的圆柱体或圆筒体的表面进给，进行上述圆柱体或圆筒体的外形加工，上述工具异常检测方法的特征在于，上述工具异常检测方法具有:电力值数据制作步骤，以时间tp的间隔对使上述切削工具进给的电力值持续采样并储存，形成电力值数据；第一电力方差值数据制作步骤，求出上述电力值数据中从最新的上述电力值至时间ATI前的上述电力值的方差值来作为第一电力方差值，以时间tl的间隔持续求出上述第一电力方差值并储存，形成第一电力方差值数据；第二电力方差值数据制作步骤，求出上述第一电力方差值数据中从最新的上述第一电力方差值至时间AT2前的上述第一电力方差值的方差值来作为第二电力方差值，以时间t2的间隔持续求出上述第二电力方差值并储存，形成第二电力方差值数据；以及电力值异常判定步骤，依次求出上述第二电力方差值数据中最新的第二电力方差值Vpl与相比最新的第二电力方差值Vpl靠前规定个数Np个的时刻的第二电力方差值Vp2之比Vpl/Vp2，当该比值连续规定次数m次超过阈值α时，判定为上述电力值产生异常，基于上述电力值异常判定步骤中的异常判定的信息，判定为上述切削工具产生工具异常。
[0012]另外，在本发明中，优选根据上述第二电力方差值Vp2设定上述阈值α。
[0013]另外，在本发明中，可以构成为还具有:加速度值数据制作步骤，以时间ta的间隔对与上述切削工具的振动相关的加速度值持续采样并储存，形成加速度值数据；第一加速度方差值数据制作步骤，求出上述加速度值数据中从最新的上述加速度值至时间AT3前的上述加速度值的方差值来作为第一加速度方差值，以时间t3的间隔持续求出上述第一加速度方差值并储存，形成第一加速度方差值数据；第二加速度方差值数据制作步骤，求出上述第一加速度方差值数据中从最新的上述第一加速度方差值至时间AT4前的上述第一加速度方差值的方差值来作为第二加速度方差值，以时间t4的间隔持续求出上述第二加速度方差值并储存，形成第二加速度方差值数据；以及加速度值异常判定步骤，依次求出上述第二加速度方差值数据中最新的第二加速度方差值Val与相比最新的第二加速度方差值靠前规定个数Na个的时刻的第二加速度方差值Va2之比Val/Va2，当该比值连续规定次数η次超过阈值β时，判定为上述加速度值产生异常，基于上述电力值异常判定步骤中的异常判定与上述加速度值异常判定步骤中的异常判定双方的信息，判定为上述切削工具产生工具异常。
[0014]另外，在本发明中，优选根据上述第二加速度方差值Va2设定上述阈值β。
[0015]根据本发明，在使切削工具沿绕轴旋转的圆柱体或圆筒体的表面进给而进行上述圆柱体或圆筒体的外形加工的切削加工装置中，能够基于马达的供给电力值高精度地检测工具异常的产生。
【附图说明】
[0016]图1是示出利用本发明的实施方式进行外形加工的滚筒的一个例子的剖视示意图。
[0017]图2是第一实施方式中的滚筒车削加工机及其周边设备的简图。
[0018]图3是在第一实施方式中判定电力值的异常的流程图。
[0019]图4是示出第二实施方式中的滚筒车削加工机及其周边设备的简图。
[0020]图5是示出图4的滚筒车削加工机中的切削工具与加速度传感器的配置的简图。
[0021]图6是在第二实施方式中判定加速度值的异常的流程图。
[0022]图7是示出实施例1中的加工刚刚开始后的电力值的变化的曲线图。
[0023]图8是示出实施例1中的阈值α与第二电力方差值Vp2之间的关系的曲线图。
[0024]图9中，(a)是示出在实施例1中判定为电力值产生异常前后的电力值的变化的曲线图，(b)是示出在实施例1中判定为电力值产生异常前后的第一电力方差值的变化的曲线图，(c)是示出在实施例1中判定为电力值产生异常前后的第二电力方差值的变化的曲线图。
[0025]图10中，(a)是示出在实施例2中判定为电力值产生异常前后的电力值的变化的曲线图，(b)是示出在实施例2中判定为电力值产生异常前后的第二电力方差值的变化的曲线图。
[0026]图11是示出实施例2中的阈值β与第二加速度方差值Va2之间的关系的曲线图。
[0027]图12中，(a)是示出在实施例2中判定为加速度值产生异常前后的加速度值的变化的曲线图，(b)是示出在实施例2中判定为加速度值产生异常前后的第一加速度方差值的变化的曲线图，(c)是示出在实施例2中判定为加速度值产生异常前后的第二加速度方差值的变化的曲线图。
[0028]图13是示出对工具进行驱动的马达的供给电力波形的一个例子的曲线图。
[0029]附图标记说明:
[0030]1,20:滚筒车削加工机；2:马达；3:工具保持架；4:X轴伺服马达；5:Z轴伺服马达；6:控制配电盘；7:X轴伺服放大器；8:Z轴伺服放大器；9:电力计；10:数据收集机；11:个人计算机；12:1/0单元；13:加速度传感器；14:框体；15:放大器单元；16: