利用切削刀具对工件进行加工的方法、控制装置和系统制造方法及图纸

一种利用切削刀具对工件进行加工的方法、控制装置和系统，切削刀具受电机驱动，电机的电流值被测量，该方法包括：a)判断切削刀具是否被更换，如果是，则进入步骤b)，否则进入步骤d)；b)对当前电流值进行采样并存储；c)判断加工是否结束，如果是，则进入步骤h)，如果否，则返回步骤b)；d)对当前电流值进行采样并存储；e)根据当前电流值以及存储的对应电流值，计算当前电流值变化率；f)判断当前电流值变化率是否大于等于预定阈值，如果是，则进入步骤h)，否则进入步骤g)；g)判断加工是否结束，如果是，则进入步骤h)，否则返回步骤d)；h)使切削刀具停止加工。

Method, control device and system for machining workpiece by cutting tool

A method, a control device, and a system for machining a workpiece by cutting tools. The cutting tool is driven by a motor, and the current value of the motor is measured. This method includes: a) to determine whether the cutting tool is replaced, if so, enter step b), or enter step d); b) sample and store the current current value; c) Judge whether the processing is over, if yes, enter step h), if not, return to step b); d) sample and store the current current value; E) calculate the current current value change rate according to the current current value and the corresponding current value stored; F) judge whether the current current value change rate is greater than the predetermined threshold, if it is To enter step h), otherwise, enter step g); g) judge whether the processing is finished, if so, enter step h), otherwise, return to step d); H) to stop the cutting tool.

【技术实现步骤摘要】
利用切削刀具对工件进行加工的方法、控制装置和系统
本专利技术涉及利用切削刀具对工件进行加工的方法、控制装置和系统。
技术介绍
近30多年来，随着自动化加工技术的发展，数控机床、加工中心等应用日益广泛。数控切削加工已成为当今制造装备行业中的重要环节之一。为了充分发挥机床设备的效能，保证产品的质量和设备的安全，对切削刀具破损前的预警系统的研发就显得越来越重要。机床中使用的切削刀具，有时因切屑缠绕、堵塞等产生切削刀具异常，而这种异常可能会导致机床损坏、切削刀具折损或者被加工件的加工不良。尤其是在现代化生产中，往往使用多把切削刀具长时间连续加工一个工件，在前工序粗加工中发生不良后，极有可能引起后续一系列精加工刀具的损坏，因此有必要提出监视切削刀具状态、预报切削刀具加工异常的方法来及时发现加工中发生的早期异常。迄今为止，国内外虽已有许多切削刀具破损的报警系统得到实用，但还有诸多不足之处。例如，作为一个方法，存在使用对切削刀具进行驱动的电机电流波形来检测切削刀具异常的产生的方法。如图1,显示了电机的加工电流随时间变化的示意图，其中，电机的加工电流在加工初期呈现较大的启动电流，然后空转而呈现稳定的低电流值，随后，当切削刀具和工件接触开始加工时，电流波形反映了切削刀具的加工负荷状况，之后加工结束时又会呈现较大的停车电流。如图1所示，针对加工负荷设定一定的阈值，当实际的加工电流不超过该阈值时判定切削刀具加工正常，当实际的加工电流超过该阈值时判定切削刀具加工异常(如日本特许3291677号公报、中国技术公开号204705884U)。然而，这里存在的问题是，加工电流波形高低不一，如若使用单一阈值则不能有效地检出电流波形低位处异常；如若针对不同区域设置多个阈值，则实际应用时又比较繁琐，难以实际运用。在上述方法基础之上，还存在一些改进的方法。公知主轴电机的电流值伴随着切削刀具的磨损而逐渐变大，因此实际运用时需要设定较大的阈值以防止误报。如图2，显示了电机的加工电流随时间变化的示意图，其中，首先采集大量的电流波形数据，并比较每个数据点的统计数据值，以得出在切削刀具整个生命周期中该点的最大值和最小值，将一个加工循环中每一点的最大值组成电流的波形上限，将一个加工循环中每一点的最小值组成电流的波形下限，这样在实际加工中，当加工电流的波形超出该波形上限或波形下限时，判定为刀具加工异常(如日本特许4441735号公报)。这种方法能避开阈值设定的弊端，使得切削刀具异常的判定更为精确，但由于实际生产中切削刀具个体间存在一定差异，很难保证同一批切削刀具的电流波形上下限完全重合，这意味着在实际应用过程中需要采集大量的数据以统计出合理的上下限。另一方面，如果某一切削刀具的新品状态的电流波形恰好位于电流波形下限处，那么很有可能在该切削刀具出现加工异常时电流值也未超过设定的上限，故而不能及时有效地发出警报。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种利用切削刀具对工件进行加工的方法，所述切削刀具受电机驱动，所述电机的电流值被测量，该方法包括：a)判断所述切削刀具是否被更换，如果是，则进入步骤b)，否则进入步骤d)；b)对在当前采样时间测量到的所述电机的当前电流值进行采样，并进行存储；c)判断对所述工件的加工是否结束，如果是，则进入步骤h)，如果否，则将下一个采样时间作为所述当前采样时间，并返回步骤b)；d)对在当前采样时间测量到的所述电机的当前电流值进行采样，并进行存储；e)根据所述当前电流值以及存储的对应电流值，计算当前电流值变化率，所述对应电流值是在对前一个工件进行加工期间、在与所述当前采样时间相对应的采样时间所采样的所述电机的电流值；f)判断所述当前电流值变化率是否大于等于预定阈值，如果是，则进入步骤h)，否则进入步骤g)；g)判断对所述工件的加工是否结束，如果是，则进入步骤h)，否则将下一个采样时间作为所述当前采样时间，并返回步骤d)；h)使所述切削刀具停止对所述工件进行加工。如此，可以更精确地判断出切削刀具的异常，并在切削刀具出现异常时，立刻停止对工件的加工处理。所述切削刀具具有特征值，根据所述特征值来判断所述切削刀具是否被更换。如此，可以根据特征值的变化来判断切削刀具是否被更换。所述当前采样时间和所述下一个采样时间之间的时间间隔是固定的。根据以下等式1)来计算所述当前电流值变化率，其中，R表示所述当前电流值变化率，I表示所述当前电流值，I’表示所述对应电流值。在步骤f)中，如果判断所述当前电流值变化率大于等于预定阈值，则在步骤h)之前进一步包括将所述当前电流值作为异常电流值进行存储的步骤。如此，可以获得异常电流值，用于后续的分析处理。本专利技术还提供一种利用切削刀具对工件进行加工的控制装置，所述切削刀具受电机驱动，所述电机的电流值被测量，该控制装置包括：刀具更换判断单元，用于判断所述切削刀具是否被更换；采样存储单元，用于对在当前采样时间测量到的所述电机的当前电流值进行采样，并进行存储；计算单元，当所述刀具更换判断单元判断出所述刀具被更换时，所述计算单元根据所述当前电流值以及存储的对应电流值，计算当前电流值变化率，所述对应电流值是在对前一个工件进行加工期间、在与所述当前采样时间相对应的采样时间所采样的所述电机的电流值；变化率判断单元，用于判断所述当前电流值变化率是否大于等于预定阈值；加工结束判断单元，当所述刀具更换判断单元判断出所述刀具未被更换或者所述变化率判断单元判断出所述当前电流值变化率小于所述预定阈值时，所述加工结束判断单元判断对所述工件的加工是否结束，如果是，则进入停止单元，否则将下一个采样时间作为所述当前采样时间，并返回所述采样存储单元；停止单元，当所述变化率判断单元判断出所述当前电流值变化率大于等于所述预定阈值、或者所述加工结束判断单元判断出所述工件的加工结束时，所述停止单元使所述切削刀具停止对所述工件进行加工。进一步，本专利技术还提供一种利用切削刀具对工件进行加工的系统，该系统包括：电机；切削刀具，所述切削刀具受电机驱动，对工件进行加工；如上所述的控制装置，电流测量装置，在所述切削刀具对所述工件进行加工期间，所述电流测量装置对所述电机的电流值进行测量；所述控制装置对所述电流测量装置测量到的所述电流值进行采样和存储，并判断是否使所述切削刀具停止对所述工件的加工。利用本专利技术的上述方法、控制装置和系统，可以在切削刀具出现异常时，立刻停止对工件的加工处理，避免被加工件的加工不良，同时可以避免机床损坏、切削刀具折损等等的不利结果。附图说明图1是先有技术中判断加工电流异常的示意图；图2是先有技术中判断加工电流异常的另一个示意图；图3是根据本专利技术的利用切削刀具对工件进行加工的系统的结构图；图4是根据本专利技术的利用切削刀具对工件进行加工的控制装置的结构图；图5是根据本专利技术的利用切削刀具对工件进行加工的方法的流程图；图6是根据本专利技术的利用切削刀具对工件进行加工的方法所判断出加工异常的电流示意图。图7是在出现图6的加工异常之后，继续加工下一个工件的过程中的电流示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施例进行详细说明。图3是根据本专利技术的利用切削刀具对工件进行加工的系统的结构图，该系统包括电机31、切削刀具32、电流测量装置3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用切削刀具对工件进行加工的方法，所述切削刀具受电机驱动，所述电机的电流值被测量，其特征在于，所述方法包括：a)判断所述切削刀具是否被更换，如果是，则进入步骤b)，否则进入步骤d)；b)对在当前采样时间测量到的所述电机的当前电流值进行采样，并进行存储；c)判断对所述工件的加工是否结束，如果是，则进入步骤h)，如果否，则将下一个采样时间作为所述当前采样时间，并返回步骤b)；d)对在当前采样时间测量到的所述电机的当前电流值进行采样，并进行存储；e)根据所述当前电流值以及存储的对应电流值，计算当前电流值变化率，所述对应电流值是在对前一个工件进行加工期间、在与所述当前采样时间相对应的采样时间所采样的所述电机的电流值；f)判断所述当前电流值变化率是否大于等于预定阈值，如果是，则进入步骤h)，否则进入步骤g)；g)判断对所述工件的加工是否结束，如果是，则进入步骤h)，否则将下一个采样时间作为所述当前采样时间，并返回步骤d)；h)使所述切削刀具停止对所述工件进行加工。

【技术特征摘要】
1.一种利用切削刀具对工件进行加工的方法，所述切削刀具受电机驱动，所述电机的电流值被测量，其特征在于，所述方法包括：a)判断所述切削刀具是否被更换，如果是，则进入步骤b)，否则进入步骤d)；b)对在当前采样时间测量到的所述电机的当前电流值进行采样，并进行存储；c)判断对所述工件的加工是否结束，如果是，则进入步骤h)，如果否，则将下一个采样时间作为所述当前采样时间，并返回步骤b)；d)对在当前采样时间测量到的所述电机的当前电流值进行采样，并进行存储；e)根据所述当前电流值以及存储的对应电流值，计算当前电流值变化率，所述对应电流值是在对前一个工件进行加工期间、在与所述当前采样时间相对应的采样时间所采样的所述电机的电流值；f)判断所述当前电流值变化率是否大于等于预定阈值，如果是，则进入步骤h)，否则进入步骤g)；g)判断对所述工件的加工是否结束，如果是，则进入步骤h)，否则将下一个采样时间作为所述当前采样时间，并返回步骤d)；h)使所述切削刀具停止对所述工件进行加工。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述切削刀具具有特征值，根据所述特征值来判断所述切削刀具是否被更换。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述当前采样时间和所述下一个采样时间之间的时间间隔是固定的。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据以下等式1)来计算所述当前电流值变化率，其中，R表示所述当前电流值变化率，I表示所述当前电流值，I’表示所述对应电流值。5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，在步骤f)中，如果判断所述当前电流值变化率大于等于预定阈值，则在步骤h)之前进一步包括将所述当前电流值作为异常电流值进行存储的步骤。6.一种利用切削刀具对工件进行加工的控制装置，所述切削刀具受电机驱动，所述电机的电流值被测量，其特征在于，所述控制装置包括：刀具更换判断单元，用于判断所述切削刀具是否被更换；采样存储单元，用于对在当前采样时间测量到的所述电机的当前电流值进行采样，并进行存储；计算单元，当所述刀具更换判断单元判断出所述刀...

【专利技术属性】
技术研发人员：倪浩天，
申请(专利权)人：日立汽车系统中国有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31