[发明专利]刀具磨耗监控方法

说明书

本发明公开一种刀具磨耗监控方法，其包括以下步骤：定义刀具磨耗程度的容许范围；对连续的各单节加工指令的负载数据进行收集；从各单节负载数据中取得刀具实际加工的负载数据；根据实际加工负载数据计算拟合线段；根据容许范围与各对应的拟合线段进行刀具磨耗比对；最后根据刀具磨耗比对异常的结果，发出信息提醒使用者校准刀具或更换刀具。

技术领域

本发明涉及一种刀具磨耗监控方法，尤其是涉及一种利用加工单节作为 负载数据收集的区段，将单一轴向的每个单节内有效的实际加工的负载数 据，以自订的回归方程式及标准差来表达，使评估负载上下限的界定更为准 确，也解决了负载取样时间点比对范围不一致的问题。

背景技术

在连续多次加工相同工件的过程中，若能适时地进行刀具磨耗补正设 定，将有助于维持工件精度。一般而言，刀具补正均会选择在卸下已加工完 成的工件之前，或经过测量工件尺寸之后，其中若尺寸误差量超出容许值时 才进行刀具补正，但在不同的加工精度要求下，也可能有不同测量时机点， 包括：观察加工状况决定是否进行测量、固定批量完成后进行测量、或每件 完成后进行测量。不同的时机点也可能造成不同的加工品质。

先前专利及公开文献揭露虽声称可精确检测刀具磨耗，但实际上仍存在 许多缺失，谨列举数例如下所述。

例如，先进行试切削以建立参考用的负载范围信息，再以固定取样间距 取得负载值，再对时间序列上每个样品计算一阶动差(mean)、二阶动差 (variance)，再依计算式建立每个样品的范围上下限。其缺失在于，当实际切 削负载样品超出阈值(threshold)，需先进行多次试切削以建立负载上下参考 信息；以时间序列负载样品建立参考信息，需要多次的试切削以确保每个样 品参考数值的可靠度；真实切削可能因少量磨耗造成负载异动时，因而会造 成误判。

例如，观察下列参数在正常与崩刀的差异性，可用以检测崩刀发生：(钻 孔)切削时间；有负载情况的切削时间；负载下降最大值(时间序列上相邻的 样品)，但其缺失在于，正常切削至刀具磨耗而最终发生崩刀时，以上都是 绝对值的参数，在判断「崩刀」发生与「中等磨耗」「严重磨耗」的差异上， 其参数敏感度容易造成误判。

例如，通过进行多次试切削来取得马达转矩的采样信息、并基于该采样 信息来设定负载监视用的阈值的加工负载监视方式，并于多次加工循环中， 依负载数据的变化推断机械效率的改变以修正监视范围。然而其缺失在于， 需监看所有负载数据，并以空切负载作为调变因素；需要足够的前期加工循 环的信息作为统计的标本，因此有加工循环相对取样时间点位置比对的限 制。

例如，利用多次加工循环，检测刀具上自定的多个负荷指数，将各指数 分别平均后给予各别自定义的阈值范围，比较每次加工产生指数的落点情 形，若未超出阈值，则加入基准信息中动态修正监视范围。若超过阈值则代 表刀具异常。然而其缺失在于，需多笔信息才能检测出刀具异常；动态修正 监控范围基本仍由前面多次加工数据所得，若已存在刀具异常，将造成检验 指数本身的偏差；使用极值与绝对值作为参考指数，将导致检测信息敏感度 会有过高或过低的可能，而使用极值与绝对值判别，只限于作业工法较单一 的钻刀、攻丝刀等。

例如，利用多次加工建立合理负载数据库，即记录监测某使用次数下的 负载，比对对应的负载记录信息，观察各项负载特征是否都在合理值内。然 而其缺失在于，需记录足够多的负载数据才能达到检测目的；只能检测负载 数据库范围内的数据；在少量数据异常的情况下会显得敏感有失检测准度。

例如，输入刀具特性、工件材料特性、切削切深、进给等参数，计算出 一加工环境下的功率及对应阈值。实际切削时，超出阈值即为刀具磨耗严重。 然而其缺失在于，需输入各项参数才能进行数值控制指令所需功率的预估。