[发明专利]利用切削刀具对工件进行加工的方法、控制装置和系统

说明书

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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、中国实用新型公开号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。

发明内容

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明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)；