[發明專利]刀具磨耗檢測裝置、其檢測方法及刀具磨耗補償方法

有效

• 申請號: 201711337460.3
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN109799784B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 王明正;林孟秋;張仲敏;陳民融;李建毅
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: G05B19/4065
• 分類號: G05B19/4065
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 陳小雯

本發明公開一種刀具磨耗檢測裝置、其檢測方法及刀具磨耗補償方法。該刀具磨耗檢測方法，適用于以主軸結合刀具的工具機，所述的方法包括：設置第一參數組至工具機，其中第一參數組包括其值為0的第一切削深度。工具機根據第一參數組執行切削程序并記錄主軸的第一負載率。之后，設置第二參數組至工具機，其中第二參數組包括其值不為0的第二切削深度。工具機根據第二參數組執行切削程序并記錄主軸的第二負載率。運算裝置根據第一負載率、第二負載率及機臺效能數據庫計算一估測切削力。模糊邏輯單元根據刀具磨耗數據庫及估測切削力輸出磨耗程度。工具機根據磨耗程度調整刀具的切削軌跡。

技術領域

本發明涉及一種刀具磨耗檢測裝置及其方法，特別是涉及一種以工具機主軸結合刀具進行銑削加工后的刀具磨耗檢測裝置及其方法。

背景技術

隨著工業技術提高，以數值控制工具機(Computer Numerical Control，CNC)生產工件已經相當普遍，如何進一步邁向無人加工與自動化生產則是下個階段的發展趨勢。當工廠自動化的程度愈高，愈能節省加工生產中的人力成本。但高度自動化也意味著在制作工藝中需要更多用以檢測生產設備狀態的檢測元件，方可取代原本人力目檢的工作，并確保加工產品的品質，維持產線正常運作。對于各式各樣的機械零件而言，在生產過程中經常使用銑削、鉆削或車削等加工方法。銑削工法使用銑床將金屬材料固定于床臺，根據加工位置使刀具對工件作X軸或Y軸的平移，以Z軸為刀具的旋轉軸，上下進行銑削動作以移除不需要的金屬材料部份。基于產能提升的考慮，可通過CNC機臺指令控制銑刀長時間地旋轉運動。然而，若加工過程中排屑不良，或是設置了錯誤的加工參數，將導致刀具溫度提升進而增加切削阻力。若此時未能即時偵測出刀具異常的切削狀態，則會縮短加工刀具的使用壽命或導致CNC機臺停擺。更甚者，當刀具劇烈磨損或發生斷刀情況時，將使得產品良率下降，影響出貨時程及生產產能。

承上所述，切削刀具的狀態監控在加工過程中扮演舉足輕重的角色。切削刀具的狀態不僅關聯于生產設備成本，同時更影響加工產品的品質。刀具破損或磨耗都會導致加工生產品質下降。雖然目前已有通過激光、電阻、光學及氣壓等直接測量刀具狀態的檢測方法，也有通過溫度、振動、馬力或熱電效應等間接評估刀具狀態的檢測方法，但前述方法都需要另行加裝感測元件例如激光收發器、加速規等。而且為滿足感測元件的感測條件，有時可能延長刀具離開加工材料的時間，降低工具機的生產效率。再者，裝設及維護感測元件的過程不僅增加生產成本，裝設于刀具附近的感測元件很容易受到切屑或切削液的影響而故障，如此又必須付出額外的維修時間。此外，現今常見的刀具監控方法，所評估的刀具磨耗狀態往往僅限于兩種狀態：「刀具正常無須更換」或「刀具損耗必須更換」。若缺乏對于刀具狀態更細致的判斷，則使得輕微磨損的堪用刀具提早被更換，增加生產設備的支出成本。

發明內容

有鑒于此，本發明提出一種無需額外增設感測元件的刀具磨損檢測裝置、其檢測方法及刀具磨耗補償方法，可判斷出兩種以上的刀具磨耗程度。對于輕微磨耗的刀具施以切削路徑補償，對于嚴重磨耗的刀具發出警訊通知更換。

依據本發明的一實施例所敘述的一種刀具磨耗檢測方法，適用于以主軸結合刀具的工具機，所述的方法包括：以第一參數組設置至工具機，其中第一參數組包括第一切削深度且第一切削深度為0；工具機及刀具根據第一參數組執行切削程序，存儲裝置記錄切削程序執行時主軸的第一負載率；在根據第一參數組執行切削程序之后，以第二參數組設置至工具機，其中第二參數組包括第二切削深度且第二切削深度不為0；工具機及刀具根據第二參數組執行切削程序，存儲裝置記錄切削程序執行時主軸的第二負載率；運算裝置根據第一負載率、第二負載率及機臺效能數據庫計算估測切削力；運算裝置的模糊邏輯單元根據刀具磨耗數據庫及估測切削力輸出磨耗程度。