[发明专利]刀具磨耗检测装置、其检测方法及刀具磨耗补偿方法

说明书

本发明公开一种刀具磨耗检测装置、其检测方法及刀具磨耗补偿方法。该刀具磨耗检测方法，适用于以主轴结合刀具的工具机，所述的方法包括：设置第一参数组至工具机，其中第一参数组包括其值为0的第一切削深度。工具机根据第一参数组执行切削程序并记录主轴的第一负载率。之后，设置第二参数组至工具机，其中第二参数组包括其值不为0的第二切削深度。工具机根据第二参数组执行切削程序并记录主轴的第二负载率。运算装置根据第一负载率、第二负载率及机台效能数据库计算一估测切削力。模糊逻辑单元根据刀具磨耗数据库及估测切削力输出磨耗程度。工具机根据磨耗程度调整刀具的切削轨迹。

技术领域

本发明涉及一种刀具磨耗检测装置及其方法，特别是涉及一种以工具机主轴结合刀具进行铣削加工后的刀具磨耗检测装置及其方法。

背景技术

随着工业技术提高，以数值控制工具机(Computer Numerical Control，CNC)生产工件已经相当普遍，如何进一步迈向无人加工与自动化生产则是下个阶段的发展趋势。当工厂自动化的程度愈高，愈能节省加工生产中的人力成本。但高度自动化也意味着在制作工艺中需要更多用以检测生产设备状态的检测元件，方可取代原本人力目检的工作，并确保加工产品的品质，维持产线正常运作。对于各式各样的机械零件而言，在生产过程中经常使用铣削、钻削或车削等加工方法。铣削工法使用铣床将金属材料固定于床台，根据加工位置使刀具对工件作X轴或Y轴的平移，以Z轴为刀具的旋转轴，上下进行铣削动作以移除不需要的金属材料部份。基于产能提升的考虑，可通过CNC机台指令控制铣刀长时间地旋转运动。然而，若加工过程中排屑不良，或是设置了错误的加工参数，将导致刀具温度提升进而增加切削阻力。若此时未能即时侦测出刀具异常的切削状态，则会缩短加工刀具的使用寿命或导致CNC机台停摆。更甚者，当刀具剧烈磨损或发生断刀情况时，将使得产品良率下降，影响出货时程及生产产能。

承上所述，切削刀具的状态监控在加工过程中扮演举足轻重的角色。切削刀具的状态不仅关联于生产设备成本，同时更影响加工产品的品质。刀具破损或磨耗都会导致加工生产品质下降。虽然目前已有通过激光、电阻、光学及气压等直接测量刀具状态的检测方法，也有通过温度、振动、马力或热电效应等间接评估刀具状态的检测方法，但前述方法都需要另行加装感测元件例如激光收发器、加速规等。而且为满足感测元件的感测条件，有时可能延长刀具离开加工材料的时间，降低工具机的生产效率。再者，装设及维护感测元件的过程不仅增加生产成本，装设于刀具附近的感测元件很容易受到切屑或切削液的影响而故障，如此又必须付出额外的维修时间。此外，现今常见的刀具监控方法，所评估的刀具磨耗状态往往仅限于两种状态：「刀具正常无须更换」或「刀具损耗必须更换」。若缺乏对于刀具状态更细致的判断，则使得轻微磨损的堪用刀具提早被更换，增加生产设备的支出成本。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种无需额外增设感测元件的刀具磨损检测装置、其检测方法及刀具磨耗补偿方法，可判断出两种以上的刀具磨耗程度。对于轻微磨耗的刀具施以切削路径补偿，对于严重磨耗的刀具发出警讯通知更换。

依据本发明的一实施例所叙述的一种刀具磨耗检测方法，适用于以主轴结合刀具的工具机，所述的方法包括：以第一参数组设置至工具机，其中第一参数组包括第一切削深度且第一切削深度为0；工具机及刀具根据第一参数组执行切削程序，存储装置记录切削程序执行时主轴的第一负载率；在根据第一参数组执行切削程序之后，以第二参数组设置至工具机，其中第二参数组包括第二切削深度且第二切削深度不为0；工具机及刀具根据第二参数组执行切削程序，存储装置记录切削程序执行时主轴的第二负载率；运算装置根据第一负载率、第二负载率及机台效能数据库计算估测切削力；运算装置的模糊逻辑单元根据刀具磨耗数据库及估测切削力输出磨耗程度。