JP7032244B2

JP7032244B2 - Cutting system and information processing equipment

Info

Publication number: JP7032244B2
Application number: JP2018106985A
Authority: JP
Inventors: 亜未野村; 顕二西川; 瑞希牧野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2018-06-04
Filing date: 2018-06-04
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2038-06-04
Also published as: JP2019209420A

Description

本発明は、切削加工システム、及び情報処理装置に関する。 The present invention relates to a cutting system and an information processing apparatus.

特許文献１には、「切削加工中に何らかの外乱が発生したとしても確実に加工表面の硬さが所定値以下に維持し得る切削品質維持方法を提供する。」、「加工条件を調節して表層硬さが所定硬さよりも低くなるように行われている切削加工における加工工具の切削抵抗を目標切削抵抗として取得するデータ取得ステップと、切削加工時の加工工具の切削抵抗を検知し、検知された切削抵抗が前記目標切削抵抗よりも低くなるように制御して切削加工を行う切削加工ステップと、が備えられている。」と記載されている。 Patent Document 1 provides, "Providing a method for maintaining cutting quality that can surely maintain the hardness of the machined surface at a predetermined value or less even if some disturbance occurs during cutting.", "Adjusting the cutting conditions. A data acquisition step to acquire the cutting resistance of a machining tool as a target cutting resistance in cutting that is performed so that the surface hardness is lower than the predetermined hardness, and the cutting resistance of the machining tool during cutting is detected and detected. It is provided with a cutting step for performing cutting by controlling the cutting resistance to be lower than the target cutting resistance. "

特開２０１２－９１２７７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-91277

工作機械を用いて行われる被削物の切削加工に際しては、切削工具に作用する切削抵抗により切削工具に撓み（たわみ）が生じ、それにより工具刃先が所定の位置からずれて加工精度を低下させる要因となる。そのため、切削加工の加工精度を向上するには、切削加工中における切削工具の撓みを精度よく検知して加工誤差を低減する必要がある。 When cutting a work piece using a machine tool, the cutting resistance acting on the cutting tool causes the cutting tool to bend (deflection), which causes the tool cutting edge to shift from a predetermined position and reduce machining accuracy. It becomes a factor. Therefore, in order to improve the machining accuracy of cutting, it is necessary to accurately detect the bending of the cutting tool during cutting and reduce the machining error.

特許文献１では、加工工具の切削抵抗を目標切削抵抗とし、検知された切削抵抗が目標切削抵抗よりも低くなるように制御することにより、加工表面の硬さが所定値以下に維持されるようにしている。しかし特許文献１の技術を工具の撓みの検知に応用したとしても、工具ホルダの上面及び側面に一つずつ貼付した歪ゲージのみの計測信号だけでは、撓みに大きな影響を与える切削工具の固定状態については考慮していないため、撓みを精度よく検知することができない。 In Patent Document 1, the cutting resistance of the machining tool is set as the target cutting resistance, and the detected cutting resistance is controlled to be lower than the target cutting resistance so that the hardness of the machined surface is maintained at a predetermined value or less. I have to. However, even if the technique of Patent Document 1 is applied to the detection of the bending of the tool, the fixed state of the cutting tool which has a great influence on the bending only by the measurement signal of the strain gauge attached one by one to the upper surface and the side surface of the tool holder. Since the above is not taken into consideration, the deflection cannot be detected accurately.

本発明はこのような背景に鑑みてなされたものであり、切削工具の撓みに起因する加工誤差を精度よく検知して加工精度を向上することが可能な、切削加工システム、及び情報処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and a cutting processing system and an information processing apparatus capable of accurately detecting a processing error caused by bending of a cutting tool and improving the processing accuracy. The purpose is to provide.

上記目的を達成するための本発明の一つは、工具固定部に固定され所定長さで延出する切削工具の端部に設けられた刃先を回転する被削物に接触させて切削加工を行う加工装置本体と、測定データ取得装置と、情報処理装置と、を備える切削加工システムであって、切削加工時の切削抵抗により前記切削工具に生じる歪を計測する複数の歪センサが、前記切削工具の長手方向に沿って並べて設けられ、前記測定データ取得装置は、歪センサの夫々の出力信号に基づくデータであるセンサデータを取得し、前記情報処理装置は、前記複数の歪センサの夫々の前記センサデータを受信し、前記複数の歪センサの夫々の前記センサデータに基づき、前記刃先からの距離に対する前記切削工具に生じる歪の大きさを示す情報である歪の傾きを求め、前記歪の傾きと、前記切削工具の剛性及び前記工具固定部の剛性の和とを乗算することで、前記切削工具の撓みを求め、前記撓みに基づき前記切削加工における加工誤差を求める。 One of the present inventions for achieving the above object is to bring the cutting edge provided at the end of a cutting tool fixed to a tool fixing portion and extending at a predetermined length into contact with a rotating work piece to perform cutting. A cutting system including a main body of a cutting tool, a measurement data acquisition device, and an information processing device, and a plurality of strain sensors for measuring the strain generated in the cutting tool due to cutting resistance during cutting are used for cutting. The measurement data acquisition device is provided side by side along the longitudinal direction of the tool, and the measurement data acquisition device acquires sensor data which is data based on each output signal of the strain sensor, and the information processing device is the information processing device of each of the plurality of strain sensors. Upon receiving the sensor data, based on the sensor data of each of the plurality of strain sensors, the inclination of the strain, which is information indicating the magnitude of the strain generated in the cutting tool with respect to the distance from the cutting edge, is obtained, and the strain of the strain is obtained. By multiplying the inclination by the sum of the rigidity of the cutting tool and the rigidity of the tool fixing portion, the bending of the cutting tool is obtained, and the machining error in the cutting process is obtained based on the bending.

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。 In addition, the problems disclosed in the present application and the solutions thereof will be clarified by the column of the form for carrying out the invention and the drawings.

本発明によれば、切削工具の撓みに起因する加工誤差を精度よく検知して加工精度を向上することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately detect a machining error caused by bending of a cutting tool and improve the machining accuracy.

切削加工システムの概略的な構成を示す図である。It is a figure which shows the schematic structure of the cutting system. 制御装置のハードウェア構成を示す図である。It is a figure which shows the hardware configuration of a control device. 制御装置が備える主な機能を示す図である。It is a figure which shows the main function which a control device has. 切削工具への歪センサの設置態様の一例である。This is an example of how to install a strain sensor on a cutting tool. 切削工具への歪センサの設置態様の一例である。This is an example of how to install a strain sensor on a cutting tool. 切削工具への歪センサの設置態様の一例である。This is an example of how to install a strain sensor on a cutting tool. 切削工具への歪センサの設置態様の一例である。This is an example of how to install a strain sensor on a cutting tool. 切削工具への歪センサの設置態様の一例である。This is an example of how to install a strain sensor on a cutting tool. 切削工具への歪センサの設置態様の一例である。This is an example of how to install a strain sensor on a cutting tool. 切削工具への歪センサの設置態様の一例である。This is an example of how to install a strain sensor on a cutting tool. 制御処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the control process. 歪センサから取得されるセンサデータの例である。This is an example of sensor data acquired from a strain sensor. 切削工具の刃先からの距離と切削工具の歪との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the distance from the cutting edge of a cutting tool, and the strain of a cutting tool. 切削抵抗と切削工具の刃先の撓みとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the cutting resistance and the bending of the cutting edge of a cutting tool.

以下、実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下の説明において、同一の又は類似する構成に共通の符号を付して重複した説明を省略することがある。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or similar configurations may be designated by a common reference numeral and duplicated description may be omitted.

図１は、一実施形態として説明する切削加工システム１の概略的な構成を示す図である。同図に示すように、切削加工システム１は、加工装置本体２０、測定データ取得装置２１、及び制御装置１０を含む。加工装置本体２０と制御装置１０とは、通信手段８を介して通信可能に接続されている。 FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a cutting system 1 described as an embodiment. As shown in the figure, the cutting system 1 includes a processing device main body 20, a measurement data acquisition device 21, and a control device 10. The processing device main body 20 and the control device 10 are communicably connected via the communication means 8.

同図に示すように、加工装置本体２０は、ＮＣ装置２２（NC:Numerical Control）、及び通信装置２３を含む。 As shown in the figure, the processing apparatus main body 20 includes an NC apparatus 22 (NC: Numerical Control) and a communication apparatus 23.

加工装置本体２０は、例えば、旋盤であり、切削工具４、工具固定部５、及び歪センサ６を含む。切削工具４は、例えば、バイトやエンドミル等である。本実施形態では、切削工具４がバイトである場合を例として説明する。歪センサ６は、切削工具４に生じる歪を検知する。歪センサ６の詳細については後述する。 The processing apparatus main body 20 is, for example, a lathe, and includes a cutting tool 4, a tool fixing portion 5, and a strain sensor 6. The cutting tool 4 is, for example, a cutting tool, an end mill, or the like. In this embodiment, the case where the cutting tool 4 is a cutting tool will be described as an example. The strain sensor 6 detects the strain generated in the cutting tool 4. The details of the strain sensor 6 will be described later.

図中、符号７で示す部材は、切削工具４による切削加工の対象となる被削物である。被削物７は、チャック等により加工装置本体２０の主軸に固定される。本実施形態では、一例として被削物７を外径加工する場合について説明するが、以下に説明する構成は、被削物７を内径加工等の他の態様で加工する場合にも適用することができる。加工装置本体２０は、被削物７を主軸回りに回転させ、工具固定部５に固定されている切削工具４を主軸方向に送ることにより被削物７を切削加工する。 In the figure, the member indicated by reference numeral 7 is a work piece to be cut by the cutting tool 4. The work piece 7 is fixed to the spindle of the processing apparatus main body 20 by a chuck or the like. In the present embodiment, a case where the work piece 7 is machined in an outer diameter will be described as an example, but the configuration described below is also applied to a case where the work piece 7 is machined in another mode such as inner diameter machining. Can be done. The machining apparatus main body 20 cuts the work piece 7 by rotating the work piece 7 around the spindle and feeding the cutting tool 4 fixed to the tool fixing portion 5 in the spindle direction.

ＮＣ装置２２は、加工装置本体２０を数値制御する。具体的には、ＮＣ装置２２は、切削工具４が取り付けられる工具固定部５の動作を制御（２軸制御、３軸制御等）するサーボ機構や被削物７を主軸周りに回転させるモータ等を、加工装置本体２０の随所に設けられた各種センサ（感圧センサ、温度センサ、加速度センサ、回転数センサ、位置センサ等）から取得される情報に基づきフィードバック制御する。 The NC device 22 numerically controls the processing device main body 20. Specifically, the NC device 22 includes a servo mechanism that controls the operation of the tool fixing portion 5 to which the cutting tool 4 is attached (2-axis control, 3-axis control, etc.), a motor that rotates the work piece 7 around the spindle, and the like. Is feedback-controlled based on information acquired from various sensors (pressure sensitive sensor, temperature sensor, acceleration sensor, rotation speed sensor, position sensor, etc.) provided in various places of the processing apparatus main body 20.

測定データ取得装置２１は、センサから出力される信号を取得する。尚、測定データ取得装置２１は、センサから出力される信号を増幅する増幅機能、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換機能を備えていてもよい。測定データ取得装置２１は、通信手段８を介して制御装置１０と通信を行う。通信手段８は、例えば、所定の通信規格（ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＲＳ－２３２Ｃ等）に準拠した通信ケーブル、有線又は無線の通信ネットワーク（ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）
、インターネット等）である。例えば、歪センサ６から出力される信号に基づくデータ（後述のセンサデータ）は、通信手段８を介して測定データ取得装置２１から制御装置１０に送られる。また制御装置１０は、通信装置２３を介してＮＣ装置２２に制御情報を送信する。 The measurement data acquisition device 21 acquires a signal output from the sensor. The measurement data acquisition device 21 may have an amplification function for amplifying a signal output from the sensor and an A / D conversion function for converting an analog signal into a digital signal. The measurement data acquisition device 21 communicates with the control device 10 via the communication means 8. The communication means 8 is, for example, a communication cable compliant with a predetermined communication standard (USB (Universal Serial Bus), RS-232C, etc.), a wired or wireless communication network (LAN (Local Area Network), WAN (Wide Area Network)).
, Internet, etc.). For example, data based on the signal output from the strain sensor 6 (sensor data described later) is sent from the measurement data acquisition device 21 to the control device 10 via the communication means 8. Further, the control device 10 transmits control information to the NC device 22 via the communication device 23.

歪センサ６は、例えば、歪ゲージやピエゾ素子等を用いて構成される。切削加工中は切削工具４から被削物７に切削力が作用し、その反作用として切削工具４は被削物７から切削抵抗を受ける。切削抵抗が切削工具４に作用することで切削工具４が撓み、切削工具４に歪が生じる。歪センサ６はこの歪を計測する。尚、切削抵抗は、被削物７の円周接線方向に作用する主分力、切削工具４を被削物７の軸線方向に送る際に送り方向に作用する送り分力、及び、切削工具４を被削物７に押し付ける方向に作用する背分力の各成分を有する。外径加工における切削工具４の撓みにはこれら各分力のうち主分力が大きく影響する。 The strain sensor 6 is configured by using, for example, a strain gauge, a piezo element, or the like. During cutting, a cutting force acts from the cutting tool 4 on the work piece 7, and as a reaction thereof, the cutting tool 4 receives cutting resistance from the work piece 7. When the cutting resistance acts on the cutting tool 4, the cutting tool 4 bends and the cutting tool 4 is distorted. The strain sensor 6 measures this strain. The cutting resistance is the main component force acting in the circumferential tangential direction of the work piece 7, the feed component force acting in the feed direction when the cutting tool 4 is sent in the axial direction of the work piece 7, and the cutting tool. It has each component of the back component force acting in the direction of pressing the 4 against the work piece 7. Of these component forces, the main component force has a large effect on the deflection of the cutting tool 4 in the outer diameter machining.

図２に制御装置１０のハードウェア構成を示している。同図に示すように、制御装置１０は、プロセッサ１１、主記憶装置１２、補助記憶装置１３、入力装置１４、出力装置１５、及び通信装置１６を備える。制御装置１０は、情報処理装置（コンピュータ）として機能する。 FIG. 2 shows the hardware configuration of the control device 10. As shown in the figure, the control device 10 includes a processor 11, a main storage device 12, an auxiliary storage device 13, an input device 14, an output device 15, and a communication device 16. The control device 10 functions as an information processing device (computer).

プロセッサ１１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）を用いて構成されている。 The processor 11 is configured by using, for example, a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), and a GPU (Graphics Processing Unit).

主記憶装置１２は、プログラムやデータを記憶する装置であり、例えば、ＲＯＭ（Read
Only Memory）（ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＮＶＲＡＭ（Non Volatile RAM）、マスクＲＯＭ（Mask Read Only Memory）、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）等）、ＲＡＭ（Random Access Memory）（ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等）等である。 The main storage device 12 is a device that stores programs and data, and is, for example, a ROM (Read).
Only Memory) (SRAM (Static Random Access Memory), NVRAM (Non Volatile RAM), Mask Read Only Memory, PROM (Programmable ROM), etc.), RAM (Random Access Memory) (DRAM (Dynamic Random Access Memory)) Etc.) etc.

補助記憶装置１３は、ハードディスクドライブ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモ
リ（Flash Memory）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、光学式記憶装置（ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)等）等である。補助記憶装置１３に格納されて
いるプログラムやデータは、随時、主記憶装置１２に読み込まれる。 The auxiliary storage device 13 is a hard disk drive, a flash memory, an SSD (Solid State Drive), an optical storage device (CD (Compact Disc), DVD (Digital Versatile Disc), etc.) and the like. .. The programs and data stored in the auxiliary storage device 13 are read into the main storage device 12 at any time.

入力装置１４は、ユーザから情報を受け付けるユーザインタフェースであり、例えば、キーボード、マウス、カードリーダ、タッチパネル等である。出力装置１５は、情報を出力（表示出力、音声出力、印字出力等）することによりユーザに情報を提供するユーザインタフェースであり、例えば、各種情報を可視化する表示装置（ＬＣＤ（Liquid Crystal
Display）、グラフィックカード等）や音声出力装置（スピーカ）、印字装置等である。 The input device 14 is a user interface that receives information from the user, and is, for example, a keyboard, a mouse, a card reader, a touch panel, and the like. The output device 15 is a user interface that provides information to the user by outputting information (display output, audio output, print output, etc.), and is, for example, a display device (LCD (Liquid Crystal)) that visualizes various types of information.
Display), graphic card, etc.), audio output device (speaker), printing device, etc.

通信装置１６は、通信ネットワーク等の通信手段を介して他の装置と通信する通信インタフェースであり、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Interface）モジュール、シリアル通信モジュール、無線通信モジュール、ＮＩＣ（Network Interface Card）等である。通信装置１６は、通信可能に接続する他の装置から情報を受信する入力装置として機能させることもできる。また通信装置１６は、通信可能に接続する他の装置に情報を送信する
出力装置として機能させることもできる。 The communication device 16 is a communication interface that communicates with another device via a communication means such as a communication network, and is, for example, a USB (Universal Serial Interface) module, a serial communication module, a wireless communication module, a NIC (Network Interface Card), or the like. Is. The communication device 16 can also function as an input device that receives information from other devices that are communicably connected. Further, the communication device 16 can also function as an output device that transmits information to another device that is communicably connected.

制御装置１０は、協調して動作する複数の情報処理装置によって実現されるものであってもよい。また制御装置１０は、仮想的な情報処理資源（例えば、クラウドシステム（Cloud System）により提供されるクラウドサーバ（Cloud Server）等）を用いて実現されるものであってもよい。 The control device 10 may be realized by a plurality of information processing devices that operate in cooperation with each other. Further, the control device 10 may be realized by using a virtual information processing resource (for example, a cloud server (Cloud Server) provided by a cloud system (Cloud System) or the like).

図３に制御装置１０が備える主な機能を示している。同図に示すように、制御装置１０は、記憶部１０５、センサデータ受信部１１０、加工誤差算出部１２０、制御情報生成部１３０、及び情報入出力部１４０の各機能を備える。 FIG. 3 shows the main functions of the control device 10. As shown in the figure, the control device 10 includes functions of a storage unit 105, a sensor data reception unit 110, a processing error calculation unit 120, a control information generation unit 130, and an information input / output unit 140.

制御装置１０が備える機能は、プロセッサ１１が、主記憶装置１２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。尚、上記のプログラムは、例えば、記録媒体に記録して配布することができる。また上記のプログラムは、例えば、上記プログラムを蓄積管理する配信サーバ装置から通信設備を介して制御装置１０にダウンロードすることができる。制御装置１０は、上記の機能に加えて、例えば、オペレーティングシステム、ファイルシステム、デバイスドライバ、ＤＢＭＳ（DataBase Management System）等の他の機能をさらに備えていてもよい。制御装置１０は、各種の情報（データ）を、例えば、データベースのテーブルやファイルとして記憶する。 The function included in the control device 10 is realized by the processor 11 reading and executing the program stored in the main storage device 12. The above program can be recorded on a recording medium and distributed, for example. Further, the above program can be downloaded from the distribution server device that stores and manages the above program to the control device 10 via the communication equipment, for example. In addition to the above functions, the control device 10 may further include other functions such as an operating system, a file system, a device driver, and a DBMS (DataBase Management System). The control device 10 stores various information (data) as, for example, a table or a file in a database.

上記の機能のうち、記憶部１０５は、センサデータ１５１、加工誤差１５２、制御情報１５３、及び剛性値１５４の各情報を記憶する。これらの情報の詳細については後述する。 Among the above functions, the storage unit 105 stores each information of the sensor data 151, the processing error 152, the control information 153, and the rigidity value 154. Details of this information will be described later.

センサデータ受信部１１０は、測定データ取得装置２１を介して加工装置本体２０中の切削工具４に設けられている歪センサ６の出力信号に基づくデータ（以下、センサデータと称する。）を受信する。記憶部１０５は、センサデータ受信部１１０が取得したセンサデータをセンサデータ１５１として記憶する。 The sensor data receiving unit 110 receives data (hereinafter, referred to as sensor data) based on the output signal of the strain sensor 6 provided in the cutting tool 4 in the processing device main body 20 via the measurement data acquisition device 21. .. The storage unit 105 stores the sensor data acquired by the sensor data receiving unit 110 as the sensor data 151.

加工誤差算出部１２０は、センサデータ１５１を前処理（平均化処理（移動平均化処理等）、オフセット処理、フィルタリング処理等）する。そして加工誤差算出部１２０は、前処理後のセンサデータと剛性値とに基づき、切削工具４に生じる撓みを求める。また加工誤差算出部１２０は、求めた上記撓みに基づき、切削加工において生じる誤差（以下、加工誤差と称する。）を求める。ここで剛性値は、切削工具４の剛性Ｉと工具固定部５の剛性αの和（Ｉ＋α）である。剛性値が大きい程、切削工具４の撓みは小さくなる。記憶部１０５は、剛性値を剛性値１５４として記憶し、また加工誤差算出部１２０が求めた加工誤差を加工誤差１５２として記憶する。 The processing error calculation unit 120 preprocesses the sensor data 151 (averaging processing (moving averaging processing, etc.), offset processing, filtering processing, etc.). Then, the machining error calculation unit 120 obtains the deflection generated in the cutting tool 4 based on the sensor data after the preprocessing and the rigidity value. Further, the machining error calculation unit 120 obtains an error (hereinafter referred to as a machining error) generated in the cutting process based on the obtained deflection. Here, the rigidity value is the sum (I + α) of the rigidity I of the cutting tool 4 and the rigidity α of the tool fixing portion 5. The larger the rigidity value, the smaller the bending of the cutting tool 4. The storage unit 105 stores the rigidity value as the rigidity value 154, and stores the processing error obtained by the processing error calculation unit 120 as the processing error 152.

制御情報生成部１３０は、加工誤差１５２を補正するため加工装置本体２０の制御情報を生成し、生成した制御情報をＮＣ装置２２に送信する。上記制御情報は、例えば、加工装置本体２０の加工条件を調整する情報や切削工具４の位置を調整する情報である。 The control information generation unit 130 generates control information of the processing device main body 20 in order to correct the processing error 152, and transmits the generated control information to the NC device 22. The control information is, for example, information for adjusting the machining conditions of the machining apparatus main body 20 and information for adjusting the position of the cutting tool 4.

情報入出力部１４０は、ユーザインタフェース（入力装置１４及び出力装置１５）を介してユーザから剛性値等の情報の入力を受け付ける。また情報入出力部１４０は、記憶部１０５が記憶している情報等の各種情報を提示（出力）する。ユーザは、情報入出力部１４０が提示する情報を参照することで、例えば、加工装置本体２０における切削加工の状態を把握することができる。 The information input / output unit 140 receives input of information such as a rigidity value from the user via the user interface (input device 14 and output device 15). Further, the information input / output unit 140 presents (outputs) various information such as information stored in the storage unit 105. By referring to the information presented by the information input / output unit 140, the user can grasp, for example, the state of cutting in the processing apparatus main body 20.

図４は、切削工具４への歪センサ６の設置態様の例であり、切削工具４及び工具固定部５周辺の様子を示す図である。本例では、同図に示すように、切削工具４を、その端部に
設けられた刃先４１の近傍部分が屈曲し４つの側面を有する略直方体状で示しているが，切削工具４は円筒形状でもよい。同図に示すｘｙｚ座標（直交座標）は、ｙ軸が主分力の方向に、ｚ軸が背分力の方向に、ｘ軸が送り分力の方向に、夫々一致するように設定されている。切削工具４はその長手方向がｚ軸方向に延出する。 FIG. 4 is an example of the installation mode of the strain sensor 6 on the cutting tool 4, and is a diagram showing the state around the cutting tool 4 and the tool fixing portion 5. In this example, as shown in the figure, the cutting tool 4 is shown in a substantially rectangular parallelepiped shape in which a portion near the cutting edge 41 provided at the end thereof is bent and has four side surfaces, but the cutting tool 4 is a cylinder. It may be in shape. The xyz coordinates (Cartesian coordinates) shown in the figure are set so that the y-axis coincides with the direction of the main component force, the z-axis coincides with the direction of the dorsal component force, and the x-axis coincides with the direction of the feed component force. There is. The longitudinal direction of the cutting tool 4 extends in the z-axis direction.

同図に示すように、本例では、切削工具４の＋ｙ側の面にｚ軸に沿って３つの歪センサ６を直線状に並べて配置している。これら３つの歪センサ６は、いずれも切削抵抗により切削工具４に生じるｙ軸方向の撓みに起因する歪を検出する目的で設けている。 As shown in the figure, in this example, three strain sensors 6 are arranged in a straight line along the z-axis on the surface of the cutting tool 4 on the + y side. All of these three strain sensors 6 are provided for the purpose of detecting the strain caused by the bending in the y-axis direction caused in the cutting tool 4 due to the cutting resistance.

尚、このように撓みの検出に複数の歪センサ６を用いることで、後述する、切削工具４の刃先４１からの距離に応じた歪（ｙ軸方向の撓みによって生じる歪）の分布（歪の傾き）を求めることが可能になる。例えば、図５は、図４の構成において複数の歪センサ６を直線状でない態様で配置した例であるが、図４のように複数の歪センサ６を直線状に配置した場合、図５の場合に比べ、切削工具４に軸回り（ｚ軸回り）の捻じれが生じた際の各歪センサ６に対する影響を抑えることができる。本例では、歪センサ６を切削工具４の表面に設けているため、歪センサ６の取り付けや取り回しが容易である。また歪センサ６を設けるために切削工具４を加工する必要もない。本例では歪センサ６の数を３つとしているが、歪センサ６の数は必ずしも限定されない。 By using a plurality of strain sensors 6 for detecting the deflection in this way, the distribution of strain (strain caused by the deflection in the y-axis direction) according to the distance from the cutting edge 41 of the cutting tool 4, which will be described later (distortion of strain). Inclination) can be obtained. For example, FIG. 5 shows an example in which a plurality of strain sensors 6 are arranged in a non-linear manner in the configuration of FIG. 4, but when a plurality of strain sensors 6 are arranged in a linear shape as shown in FIG. 4, FIG. Compared with the case, it is possible to suppress the influence on each strain sensor 6 when the cutting tool 4 is twisted around the axis (z-axis). In this example, since the strain sensor 6 is provided on the surface of the cutting tool 4, the strain sensor 6 can be easily attached and handled. Further, it is not necessary to process the cutting tool 4 in order to provide the strain sensor 6. In this example, the number of strain sensors 6 is three, but the number of strain sensors 6 is not necessarily limited.

図６は、切削工具４への歪センサ６の設置態様の他の例を示す図であり、切削工具４及び工具固定部５周辺の様子を示す図である。尚、切削工具４の構成並びにｘｙｚ座標軸の設定方法については図４と同様である。 FIG. 6 is a diagram showing another example of the installation mode of the strain sensor 6 on the cutting tool 4, and is a diagram showing the state around the cutting tool 4 and the tool fixing portion 5. The configuration of the cutting tool 4 and the method of setting the xyz coordinate axes are the same as those in FIG.

同図に示すように、本例では、切削工具４の＋ｙ側の面にｚ軸に沿って３つの歪センサ６を直線状に並べて配置している。また切削工具４の＋ｘ側の面にｚ軸に沿って３つの歪センサ６を直線状に並べて配置している。前者の３つの歪センサ６は、いずれも切削抵抗により切削工具４に生じるｙ軸方向の撓みに起因する歪を検出する目的で設けている。また後者の３つの歪センサ６は、いずれも切削抵抗により切削工具４に生じるｘ軸方向の撓みに起因する歪を検出する目的で設けている。 As shown in the figure, in this example, three strain sensors 6 are arranged in a straight line along the z-axis on the surface of the cutting tool 4 on the + y side. Further, three strain sensors 6 are arranged in a straight line along the z-axis on the surface of the cutting tool 4 on the + x side. The former three strain sensors 6 are all provided for the purpose of detecting the strain caused by the bending in the y-axis direction caused in the cutting tool 4 due to the cutting resistance. Further, the latter three strain sensors 6 are all provided for the purpose of detecting the strain caused by the bending in the x-axis direction caused in the cutting tool 4 due to the cutting resistance.

本例の態様で切削工具４に歪センサ６を設けることで、切削工具４の刃先４１からの距離に応じた歪（ｙ軸方向の撓みによって生じる歪）の分布（歪の傾き）を求めることが可能になる。また切削工具４の刃先からの距離に応じた歪（ｘ軸方向の撓みによって生じる歪）の分布（歪の傾き）を求めることが可能になる。尚、本例では歪センサ６の数を各面について夫々３つとしているが、歪センサ６の数は必ずしも限定されない。 By providing the cutting tool 4 with the strain sensor 6 in the embodiment of this example, the distribution (strain inclination) of the strain (strain caused by the deflection in the y-axis direction) according to the distance from the cutting edge 41 of the cutting tool 4 is obtained. Will be possible. Further, it becomes possible to obtain the distribution (slope of strain) of strain (strain caused by bending in the x-axis direction) according to the distance from the cutting edge of the cutting tool 4. In this example, the number of strain sensors 6 is three for each surface, but the number of strain sensors 6 is not necessarily limited.

図７は、切削工具４への歪センサ６の設置態様の他の例を示す図であり、切削工具４及び工具固定部５周辺の様子を示す図である。尚、切削工具４の構成並びにｘｙｚ座標軸の設定方法については図４と同様である。 FIG. 7 is a diagram showing another example of the installation mode of the strain sensor 6 on the cutting tool 4, and is a diagram showing the state around the cutting tool 4 and the tool fixing portion 5. The configuration of the cutting tool 4 and the method of setting the xyz coordinate axes are the same as those in FIG.

同図に示すように、本例では、切削工具４の＋ｙ側の面にｚ軸に沿って３つの歪センサ６を直線状に並べて配置している。また切削工具４の－ｙ側の面にｚ軸に沿って３つの歪センサ６を直線状に並べて配置している。前者及び後者の夫々の３つの歪センサ６は、いずれも切削抵抗により切削工具４に生じるｙ軸方向の撓みに起因する歪を検出する目的で設けている。このように切削工具４の対向する面の双方に歪センサ６を設けた場合、対象としている測定方向以外の歪の影響を小さくすることができ、後述する歪の分布の精度を高めることができる。尚、本例では歪センサ６の数を各面について夫々３つとしているが、歪センサ６の数は必ずしも限定されない。 As shown in the figure, in this example, three strain sensors 6 are arranged in a straight line along the z-axis on the surface of the cutting tool 4 on the + y side. Further, three strain sensors 6 are arranged in a straight line along the z-axis on the surface of the cutting tool 4 on the −y side. Each of the three strain sensors 6 of the former and the latter is provided for the purpose of detecting the strain caused by the deflection in the y-axis direction caused in the cutting tool 4 due to the cutting resistance. When the strain sensors 6 are provided on both of the facing surfaces of the cutting tool 4 in this way, the influence of the strain other than the target measurement direction can be reduced, and the accuracy of the strain distribution described later can be improved. .. In this example, the number of strain sensors 6 is three for each surface, but the number of strain sensors 6 is not necessarily limited.

図８は、切削工具４への歪センサ６の設置態様の他の例を示す図であり、切削工具４及
び工具固定部５周辺の様子を示す図である。尚、切削工具４の構成並びにｘｙｚ座標軸の設定方法については図４と同様である。 FIG. 8 is a diagram showing another example of the installation mode of the strain sensor 6 on the cutting tool 4, and is a diagram showing the state around the cutting tool 4 and the tool fixing portion 5. The configuration of the cutting tool 4 and the method of setting the xyz coordinate axes are the same as those in FIG.

同図に示すように、本例では、切削工具４の＋ｘ側の面にｚ軸に沿って３つの歪センサ６を直線状に並べて配置している。また切削工具４の－ｘ側の面にｚ軸に沿って３つの歪センサ６を直線状に並べて配置している。前者及び後者の夫々の３つの歪センサ６は、いずれも切削抵抗により切削工具４に生じるｘ軸方向の撓みに起因する歪を検出する目的で設けている。このように切削工具４の対向する面の双方に歪センサ６を設けた場合、対象としている測定方向以外の歪の影響を小さくすることができ、後述する歪の分布の精度を高めることができる。尚、本例では歪センサ６の数を各面について夫々３つとしているが、歪センサ６の数は必ずしも限定されない。 As shown in the figure, in this example, three strain sensors 6 are arranged in a straight line along the z-axis on the surface of the cutting tool 4 on the + x side. Further, three strain sensors 6 are arranged in a straight line along the z-axis on the surface of the cutting tool 4 on the −x side. Each of the three strain sensors 6 of the former and the latter is provided for the purpose of detecting the strain caused by the bending in the x-axis direction caused in the cutting tool 4 due to the cutting resistance. When the strain sensors 6 are provided on both of the facing surfaces of the cutting tool 4 in this way, the influence of the strain other than the target measurement direction can be reduced, and the accuracy of the strain distribution described later can be improved. .. In this example, the number of strain sensors 6 is three for each surface, but the number of strain sensors 6 is not necessarily limited.

図９は、切削工具４への歪センサ６の設置態様の他の例を示す図であり、切削工具４及び工具固定部５周辺の様子を示す図である。切削工具４の構成並びにｘｙｚ座標軸の設定方法については図４と同様である。 FIG. 9 is a diagram showing another example of the installation mode of the strain sensor 6 on the cutting tool 4, and is a diagram showing the state around the cutting tool 4 and the tool fixing portion 5. The configuration of the cutting tool 4 and the method of setting the xyz coordinate axes are the same as those in FIG.

同図に示すように、本例では、切削工具４の＋ｙ側の面と－ｙ側の面の夫々にｚ軸に沿って３つの歪センサ６を直線状に並べて配置している。また切削工具４の＋ｘ側の面と－ｘ側の面の夫々にｚ軸に沿って３つの歪センサ６を直線状に並べて配置している。前者の６つの歪センサ６は切削抵抗により切削工具４に生じるｙ軸方向の撓みに起因する歪を検出する目的で設けられている。また後者の６つの歪センサ６は切削抵抗により切削工具４に生じるｘ軸方向の撓みに起因する歪を検出する目的で設けられている。このように切削工具４の対向する面の双方に歪センサ６を設けることにより、対象としている測定方向以外のひずみの影響を小さくすることができ、後述する分布の精度を高めることができる。尚、本例では歪センサ６の数を各面について夫々３つとしているが、歪センサ６の数は必ずしも限定されない。 As shown in the figure, in this example, three strain sensors 6 are linearly arranged along the z-axis on the + y side surface and the −y side surface of the cutting tool 4. Further, three strain sensors 6 are arranged in a straight line along the z-axis on the + x side surface and the −x side surface of the cutting tool 4. The former six strain sensors 6 are provided for the purpose of detecting the strain caused by the bending in the y-axis direction caused in the cutting tool 4 due to the cutting resistance. Further, the latter six strain sensors 6 are provided for the purpose of detecting the strain caused by the bending in the x-axis direction caused in the cutting tool 4 due to the cutting resistance. By providing the strain sensors 6 on both of the facing surfaces of the cutting tool 4 in this way, the influence of strains other than the target measurement direction can be reduced, and the accuracy of the distribution described later can be improved. In this example, the number of strain sensors 6 is three for each surface, but the number of strain sensors 6 is not necessarily limited.

図１０は、切削工具４への歪センサ６の設置態様の他の例を示す図であり、切削工具４及び工具固定部５周辺の様子を示す図である。尚、切削工具４の構成並びにｘｙｚ座標軸の設定方法については図４と同様である。 FIG. 10 is a diagram showing another example of the installation mode of the strain sensor 6 on the cutting tool 4, and is a diagram showing the state around the cutting tool 4 and the tool fixing portion 5. The configuration of the cutting tool 4 and the method of setting the xyz coordinate axes are the same as those in FIG.

同図に示すように、本例では、３つの歪センサ６をｚ軸に沿って切削工具４の内部に埋め込んだ状態で直線状に並べて設けている。各歪センサ６から延出する信号線（リード）は切削工具４の表面に格納してもよいし、切削工具４の内部に設けてもよい。各歪センサ６を切削工具４の表面に設けた場合は歪センサ６から延出する信号線（リード）の処理が煩雑になるが、このように歪センサ６を切削工具４の内部に埋め込むことで信号線（リード）の取り回しが容易になり、かつ、信号線（リード）の外部への露出を防いで美観性や安全性を確保することができる。 As shown in the figure, in this example, three strain sensors 6 are provided side by side in a straight line in a state of being embedded in the cutting tool 4 along the z-axis. The signal line (lead) extending from each strain sensor 6 may be stored on the surface of the cutting tool 4 or may be provided inside the cutting tool 4. When each strain sensor 6 is provided on the surface of the cutting tool 4, the processing of the signal line (lead) extending from the strain sensor 6 becomes complicated. In this way, the strain sensor 6 is embedded inside the cutting tool 4. The signal line (lead) can be easily routed, and the signal line (lead) can be prevented from being exposed to the outside to ensure aesthetics and safety.

続いて、歪センサ６から取得されるセンサデータに基づき撓みを求める方法について説明する。ここでは歪センサ６を図４に示す態様で切削工具４に設けた場合を例として、３つの歪センサ６から取得されるセンサデータに基づきｙ軸方向の撓みｄ_ｙを求める方法について説明する。 Subsequently, a method of obtaining the deflection based on the sensor data acquired from the strain sensor 6 will be described. Here, a method of obtaining the deflection dy in the _y -axis direction based on the sensor data acquired from the three strain sensors 6 will be described by taking the case where the strain sensor 6 is provided on the cutting tool 4 in the embodiment shown in FIG. 4 as an example.

まず切削工具４の刃先からのｚ軸方向に沿った距離ｚと切削工具４の歪ε_ｙとの間には、傾きをＡ（以下、歪の傾きＡと称する。）として次式に示す比例関係（線形関係）がある。
ε_ｙ＝Ａ×ｚ・・・式１ First, between the distance z along the z-axis direction of the cutting tool 4 and the strain ε _y of the cutting tool 4, the inclination is A (hereinafter referred to as strain inclination A), which is the proportionality shown in the following equation. There is a relationship (linear relationship).
ε _y = A × z ・・・ Equation 1

一方、切削工具４の刃先に作用する切削抵抗Ｆと撓みｄ_ｙとの間には、切削工具４と工
具固定部５に基づく剛性、即ち剛性値をＫ_Ｆとして次式の関係がある。 On the other hand, between the cutting resistance _F acting on the cutting edge of the cutting tool 4 and the deflection _dy , there is a relationship of the following equation with the rigidity based on the cutting tool 4 and the tool fixing portion 5, that is, the rigidity value as KF.

ｄ_ｙ＝１／Ｋ_Ｆ×Ｆ・・・式２ _dy = 1 / K _F × F ・・・ Equation 2

また材料力学における曲げ応力と歪の関係から、切削工具４の断面係数をＺ、切削工具４のヤング率をＥとして、歪の傾きＡと切削抵抗Ｆとの間には次の関係がある。
Ｆ＝Ａ×Ｚ×Ｅ・・・式３ Further, from the relationship between bending stress and strain in strength of materials, the cross section coefficient of the cutting tool 4 is Z, the Young's modulus of the cutting tool 4 is E, and the strain inclination A and the cutting resistance F have the following relationship.
F = A × Z × E ・・・ Equation 3

ここで式２に式３を代入すれば次式が得られる。
ｄ_ｙ＝１／Ｋ_Ｆ×（Ａ×Ｚ×Ｅ）・・・式４ Here, by substituting Equation 3 into Equation 2, the following equation can be obtained.
_dy = 1 / K _F × (A × Z × E) ・・・ Equation 4

上式におけるＺ×Ｅは、切削工具４の断面係数Ｚと切削工具４のヤング率Ｅの積であり定数である。従って、式４は、上記の定数を調節すれば次式のように表わすことができる。
ｄ_ｙ＝１／Ｋ_Ｆ×Ａ・・・式５ Z × E in the above equation is the product of the geometrical moment of inertia Z of the cutting tool 4 and the Young's modulus E of the cutting tool 4, and is a constant. Therefore, Equation 4 can be expressed as the following equation by adjusting the above constant.
_dy = 1 / K _F × A ・・・ Equation 5

尚、剛性値Ｋ_Ｆは、前述したように切削工具４の剛性Ｉと工具固定部５の剛性αとの和（Ｉ＋α）である。剛性値Ｋ_Ｆは、例えば、実際に切削工具４に切削抵抗（主分力または送り分力）に相当する力を与えてｄ_ｙを実測（例えば、ダイヤルゲージ等で実測）することにより式２から求めることができる。 The rigidity value K _F is the sum (I + α) of the rigidity I of the cutting tool 4 and the rigidity α of the tool fixing portion 5 as described above. The rigidity value K _F is calculated by, for example, actually applying a force corresponding to the cutting resistance (main component force or feed component force) to the cutting tool 4 and actually measuring _dy (for example, measuring with a dial gauge or the like). Can be obtained from.

以上より、切削工具４に設けられている複数の歪センサ６から取得されるセンサデータから歪の傾きＡを求め、予め求めておいた剛性値Ｋ_Ｆに基づき、撓みｄ_ｙを求めることができることがわかる。 From the above, the strain inclination A can be obtained from the sensor data acquired from the plurality of strain sensors 6 provided in the cutting tool 4, and the deflection _dy can be obtained based on the previously obtained rigidity value K _F. I understand.

図１１は、以上の原理に基づき、加工装置本体２０による被削物７の切削加工に際して制御装置１０が行う処理（以下、制御処理Ｓ１１００と称する。）の流れを説明するフローチャートである。ここでは歪センサ６を図４に示す態様で切削工具４に設けた場合を例として説明する。以下、制御処理Ｓ１１００について説明する。 FIG. 11 is a flowchart illustrating a flow of a process (hereinafter, referred to as a control process S1100) performed by the control device 10 when cutting the work piece 7 by the processing device main body 20 based on the above principle. Here, a case where the strain sensor 6 is provided on the cutting tool 4 in the manner shown in FIG. 4 will be described as an example. Hereinafter, the control process S1100 will be described.

まず制御装置１０のセンサデータ受信部１１０が、測定データ取得装置２１からセンサデータを受信し、受信したセンサデータを記憶部１０５がセンサデータ１５１として記憶する（Ｓ１１１１）。 First, the sensor data receiving unit 110 of the control device 10 receives the sensor data from the measurement data acquisition device 21, and the storage unit 105 stores the received sensor data as the sensor data 151 (S1111).

図１２は、図４に示す態様で歪センサ６が設けられた切削工具４により被削物７を切削加工した際、３つの歪センサ６の一つから取得されるセンサデータの一例である。同図において、横軸は時間[s]であり、縦軸は切削工具４の長手方向（ｚ軸方向）の歪センサ６
が設けられている位置における歪ε_ｙ[μstrain]である。同図において、０から３０秒付近までは、切削工具４が被削物７に接触していない空転状態であり、３０秒付近で切削工具４が被削物７に接触して外径加工が開始されている。同図に示すように、空転状態における切削工具４の歪はほぼ０であるが、外径加工が開始されると切削抵抗が切削工具４に作用して歪ε_ｙが発生している。 FIG. 12 is an example of sensor data acquired from one of the three strain sensors 6 when the work piece 7 is machined by a cutting tool 4 provided with the strain sensor 6 in the embodiment shown in FIG. In the figure, the horizontal axis is time [s], and the vertical axis is the strain sensor 6 in the longitudinal direction (z-axis direction) of the cutting tool 4.
Is the strain ε _y [μstrain] at the position where is provided. In the figure, from 0 to around 30 seconds, the cutting tool 4 is in an idling state where it is not in contact with the work piece 7, and around 30 seconds, the cutting tool 4 comes into contact with the work piece 7 to perform outer diameter machining. It has been started. As shown in the figure, the strain of the cutting tool 4 in the idling state is almost 0, but when the outer diameter machining is started, the cutting resistance acts on the cutting tool 4 and the strain ε _y is generated.

図１１に戻り、続いて、制御装置１０の加工誤差算出部１２０は、切削加工中の所定の時間範囲のセンサデータを対象として前処理（平均化処理（移動平均化処理等）、オフセット処理、フィルタリング処理等）を行う（Ｓ１１１２）。前処理は３つの歪センサ６の夫々について行われる。上記時間範囲は任意に設定してよいが、上記時間範囲は各歪センサ６について同じとする。 Returning to FIG. 11, the machining error calculation unit 120 of the control device 10 subsequently performs preprocessing (averaging processing (moving average processing, etc.), offset processing, etc.) for the sensor data in a predetermined time range during cutting. Filtering process, etc.) (S1112). Preprocessing is performed on each of the three strain sensors 6. The time range may be set arbitrarily, but the time range is the same for each strain sensor 6.

続いて、制御装置１０の加工誤差算出部１２０が、各歪センサ６について求めた歪ε_ｙ
に基づき、歪の傾きＡを求める（Ｓ１１１３）。具体的には、加工誤差算出部１２０が、各歪センサ６について求めた歪ε_ｙに基づき、切削工具４の刃先からの距離ｚと切削工具４の歪ε_ｙとの関係を求める。 Subsequently, the processing error calculation unit 120 of the control device 10 obtained the strain ε _y for each strain sensor 6.
The slope A of the strain is obtained based on (S1113). Specifically, the machining error calculation unit 120 obtains the relationship between the distance z from the cutting edge of the cutting tool 4 and the strain ε _y of the cutting tool 4 based on the strain ε _y obtained for each strain sensor 6.

図１３は、上記関係の一例である。同図において、横軸は切削工具刃先からの距離ｚ[mm]であり、縦軸はデータ処理後の切削工具の歪ε_ｙ[μstrain]である。同図に示す３つの点は、３つの歪センサ６の夫々のセンサデータから求められる歪ε_ｙに対応している。このように、複数の歪センサ６から取得されるセンサデータを用いることで、歪の傾きＡを求めることができる。尚、歪の傾きＡは切削条件によって変化するが、切削条件が同じであれば一定値をとる。 FIG. 13 is an example of the above relationship. In the figure, the horizontal axis is the distance z [mm] from the cutting tool cutting edge, and the vertical axis is the strain ε _y [μstrain] of the cutting tool after data processing. The three points shown in the figure correspond to the strain ε _y obtained from the sensor data of each of the three strain sensors 6. In this way, the slope A of the strain can be obtained by using the sensor data acquired from the plurality of strain sensors 6. The slope A of the strain changes depending on the cutting conditions, but if the cutting conditions are the same, it takes a constant value.

ここで従来、歪から切削抵抗を求めようとすると、歪の位置（歪センサの設置位置）を正確に特定する必要があった。しかし本実施形態のように複数の歪センサ６から取得される値に基づき求めた歪の傾きＡを用いることで、歪センサ６の設置位置の誤差の影響をキャンセルすることができ、切削抵抗を容易かつ精度よく求めることができる。 Here, conventionally, when trying to obtain the cutting resistance from the strain, it is necessary to accurately specify the position of the strain (the installation position of the strain sensor). However, by using the strain inclination A obtained based on the values acquired from the plurality of strain sensors 6 as in the present embodiment, the influence of the error of the installation position of the strain sensor 6 can be canceled, and the cutting resistance can be reduced. It can be obtained easily and accurately.

図１１に戻り、続いて、加工誤差算出部１２０は、歪の傾きＡと剛性値１５４とに基づき、切削抵抗Ｆと切削工具４の刃先４１の撓みｄ_ｙとの関係を求める（Ｓ１１１４）。 Returning to FIG. 11, the machining error calculation unit 120 subsequently obtains the relationship between the cutting resistance F and the deflection _dy of the cutting edge 41 of the cutting tool 4 based on the slope A of the strain and the rigidity value 154 (S1114).

図１４に、上記関係の一例を示す。尚、同図には実測値も併記している。同図に示すように、加工誤差算出部１２０の算出値と実測値とがよく一致している。 FIG. 14 shows an example of the above relationship. The actual measurement values are also shown in the figure. As shown in the figure, the calculated value of the machining error calculation unit 120 and the actually measured value are in good agreement.

図１１に戻り、続いて、加工誤差算出部１２０は、撓みｄ_ｙに基づき加工誤差を求める（Ｓ１１１５）。例えば、加工誤差算出部１２０は、撓みｄ_ｙから求められる切削加工後の被削物７の外径と切削加工後の被削物７の目標外径との差を加工誤差として求める。尚、主軸の回転数を８６９ｒｐｍ、切削工具４の送り速度を８７ｍｍ／ｍｉｎ、切込み量を０．１ｍｍとして外径加工を行い、加工誤差算出部１２０が求めた加工誤差と実際に測定した加工誤差とを比較したところ、加工誤差算出部１２０が求めた加工誤差は１８μｍ、実際に測定した加工誤差は２０μｍとなり、両者はよく一致することが確認された。 Returning to FIG. 11, the machining error calculation unit 120 subsequently obtains the machining error based on the deflection dy ( _S1115 ). For example, the machining error calculation unit 120 obtains the difference between the outer diameter of the work piece 7 after cutting and the target outer diameter of the work piece 7 after cutting obtained from the deflection _dy as a machining error. The outer diameter was machined with the spindle rotation speed set to 869 rpm, the feed speed of the cutting tool 4 set to 87 mm / min, and the depth of cut set to 0.1 mm. As a result of comparison with, the machining error obtained by the machining error calculation unit 120 was 18 μm, and the actually measured machining error was 20 μm, and it was confirmed that the two were in good agreement.

続いて、制御情報生成部１３０が、求めた加工誤差に基づき、加工誤差を補正するためにＮＣ装置２２の制御情報１５３を生成し（Ｓ１１１６）、生成した制御情報１５３を通信手段８を介してＮＣ装置２２に送信する（Ｓ１１１７）。 Subsequently, the control information generation unit 130 generates the control information 153 of the NC device 22 in order to correct the processing error based on the obtained processing error (S1116), and the generated control information 153 is transmitted to the generated control information 153 via the communication means 8. It is transmitted to the NC device 22 (S1117).

Ｓ１１１８では、制御装置１０は、被削物７が目的形状に達したか否かを判定する。この判定は、例えば、加工装置本体２０の状態を人が目視することにより行ってもよいし、ＮＣ装置２２から取得される情報に基づき制御装置１０が行ってもよい。被削物７が目的形状に達していない場合（Ｓ１１１８：ＮＯ）、処理はＳ１１１１に戻る。被削物７が目的形状に達している場合（Ｓ１１１８：ＹＥＳ）、制御装置１０は制御処理Ｓ１１００を終了する。 In S1118, the control device 10 determines whether or not the work piece 7 has reached the target shape. This determination may be performed, for example, by visually observing the state of the processing device main body 20, or may be performed by the control device 10 based on the information acquired from the NC device 22. If the work piece 7 does not reach the target shape (S1118: NO), the process returns to S1111. When the work piece 7 has reached the target shape (S1118: YES), the control device 10 ends the control process S1100.

尚、以上の制御処理Ｓ１１００の手順に従い、切削加工システム１により、工具径１６ｍｍの切削工具４で被削物７である直径４３ｍｍの炭素鋼（Ｓ４５Ｃ）の丸棒材の外径加工試験を行ったところ、切削工具４の撓みによる加工誤差が約８０％低減されることが確認された。 In addition, according to the above procedure of the control process S1100, the outer diameter machining test of the round bar material of carbon steel (S45C) having a diameter of 43 mm, which is the work piece 7, is performed by the cutting tool 4 having a tool diameter of 16 mm by the cutting tool 1. As a result, it was confirmed that the machining error due to the bending of the cutting tool 4 was reduced by about 80%.

ところで、以上に示した制御処理Ｓ１１００では、Ｓ１１１５求めた加工誤差をＮＣ装置２２の制御に直接利用しているが、例えば、Ｓ１１１５で求めた加工誤差を人が解析し、解析した結果に基づきＮＣ装置２２の機能を実現しているソフトウェア（プログラム）を修正するようにしてもよい。またＳ１１１５求めた加工誤差を出力装置１５に出力（表
示）し、出力された加工誤差を参考にユーザが加工装置本体２０を操作するといった利用態様も考えられる。 By the way, in the control process S1100 shown above, the machining error obtained in S1115 is directly used for the control of the NC device 22, but for example, the machining error obtained in S1115 is analyzed by a person and NC is based on the analysis result. The software (program) that realizes the function of the device 22 may be modified. Further, it is conceivable that the machining error obtained in S1115 is output (displayed) to the output device 15, and the user operates the machining device main body 20 with reference to the output machining error.

以上に説明したように、本実施形態の切削加工システム１によれば、切削工具の撓みに起因する加工誤差を精度よく検知して加工精度を向上することができる。ここで従来、切削加工においては、熟練者や経験者等が切削工具４の送り量を調整することで切削抵抗を低減させ、切削工具４の撓みに基づく加工誤差を抑制していた。そのため、作業者によって加工精度が不均一になったり、加工条件の変更に伴い加工工数が増加して加工能率が低下する等の課題があった。しかし本実施形態の切削加工システム１によれば、実際に計測した切削工具４の歪に基づき撓みを求めて加工誤差を自動的に求めることができ、求めた加工誤差に基づき生成した制御情報によってＮＣ装置２２を制御するため、加工精度や加工効率を向上することができる。 As described above, according to the cutting processing system 1 of the present embodiment, it is possible to accurately detect the processing error caused by the bending of the cutting tool and improve the processing accuracy. Here, conventionally, in cutting, a skilled person, an experienced person, or the like has adjusted the feed amount of the cutting tool 4 to reduce the cutting resistance and suppress the machining error due to the bending of the cutting tool 4. Therefore, there are problems that the processing accuracy becomes non-uniform depending on the operator, the processing man-hours increase with the change of the processing conditions, and the processing efficiency decreases. However, according to the cutting system 1 of the present embodiment, the bending can be obtained and the machining error can be automatically obtained based on the actually measured strain of the cutting tool 4, and the control information generated based on the obtained machining error can be used. Since the NC device 22 is controlled, machining accuracy and machining efficiency can be improved.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上記の実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また上記実施形態の構成の一部について、他の構成の追加や削除、置換をすることが可能である。 Although one embodiment of the present invention has been described above, it is needless to say that the present invention is not limited to the above embodiment and can be variously modified without departing from the gist thereof. For example, the above-described embodiment has been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and is not necessarily limited to the one including all the described configurations. Further, it is possible to add, delete, or replace a part of the configuration of the above embodiment with another configuration.

また上記の各構成、機能部、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、ＩＣ
カード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。 Further, each of the above configurations, functional units, processing units, processing means and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them by, for example, an integrated circuit. Further, each of the above configurations, functions, and the like may be realized by software by the processor interpreting and executing a program that realizes each function. Information such as programs, tables, and files that realize each function can be stored in memory, hard disks, recording devices such as SSDs (Solid State Drives), and ICs.
It can be placed on a recording medium such as a card, SD card, or DVD.

また上記の各図において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、必ずしも実装上の全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。例えば、実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。 Further, in each of the above figures, the control lines and information lines are shown as necessary for explanation, and do not necessarily show all the control lines and information lines in the implementation. For example, in practice almost all configurations may be considered interconnected.

また以上に説明した制御装置１０の各種機能部、各種処理部、各種データベースの配置形態は一例に過ぎない。各種機能部、各種処理部、各種データベースの配置形態は、これらの装置が備えるハードウェアやソフトウェアの性能、処理効率、通信効率等の観点から最適な配置形態に変更し得る。 Further, the arrangement form of the various functional units, the various processing units, and the various databases of the control device 10 described above is only an example. The arrangement form of various function units, various processing units, and various databases can be changed to the optimum arrangement form from the viewpoint of the performance, processing efficiency, communication efficiency, and the like of the hardware and software included in these devices.

また前述した各種のデータを格納するデータベースの構成（スキーマ（Schema）等）は、リソースの効率的な利用、処理効率向上、アクセス効率向上、検索効率向上等の観点から柔軟に変更し得る。 Further, the configuration of the database (schema, etc.) for storing various data described above can be flexibly changed from the viewpoints of efficient use of resources, improvement of processing efficiency, improvement of access efficiency, improvement of search efficiency, and the like.

１切削加工システム
４切削工具
５工具固定部
６歪センサ
７被削物
８通信手段
１０制御装置
１０５記憶部
１１０センサデータ受信部
１２０加工誤差算出部
１３０制御情報生成部
１４０情報入出力部
２０加工装置本体
２１測定データ取得装置
２２ＮＣ装置
３３通信装置
1 Cutting system 4 Cutting tool 5 Tool fixing part 6 Strain sensor 7 Work piece 8 Communication means 10 Control device 105 Storage unit 110 Sensor data reception unit 120 Processing error calculation unit 130 Control information generation unit 140 Information input / output unit 20 Processing equipment Main unit 21 Measurement data acquisition device 22 NC device 33 Communication device

Claims

The main body of the machining equipment that performs cutting by contacting the cutting edge provided at the end of the cutting tool that is fixed to the tool fixing part and extends to a predetermined length with the rotating work piece.
Measurement data acquisition device and
Information processing equipment and
It is a cutting system equipped with
A plurality of strain sensors for measuring the strain generated in the cutting tool due to the cutting resistance during cutting are provided side by side along the longitudinal direction of the cutting tool.
The measurement data acquisition device acquires sensor data, which is data based on the output signals of the strain sensors, respectively.
The information processing apparatus receives the sensor data of each of the plurality of strain sensors, and based on the sensor data of each of the plurality of strain sensors, the magnitude of strain generated in the cutting tool with respect to the distance from the cutting edge. Find the slope of the distortion, which is the information indicating
By multiplying the inclination of the strain by the sum of the rigidity of the cutting tool and the rigidity of the tool fixing portion, the bending of the cutting tool is obtained.
Find the machining error in the cutting process based on the deflection.
Cutting system.

The cutting system according to claim 1 .
The information processing device is
Memorize the rigidity of the cutting tool and the rigidity of the tool fixing portion,
The machining error is obtained based on the bending of the cutting tool.
Cutting system.

The cutting system according to claim 2 .
The processing device main body is controlled by an NC (Numerical Control) device that is communicably connected to the information processing device.
The information processing device generates control information which is information for controlling the NC device so as to correct the processing error, and transmits the control information to the NC device.
The NC device receives the control information and controls the processing device main body based on the control information.
Cutting system.

The cutting system according to claim 1.
Each of the plurality of strain sensors is provided in the cutting tool by arranging the plurality of strain sensors in a straight line so as to mainly detect the strain caused by the bending caused in the cutting tool by the main component force of the cutting resistance. ,
Cutting system.

The cutting system according to claim 4 .
The plurality of strain sensors are linearly provided on one of the side surfaces of the cutting tool, and the other plurality of strain sensors are linearly provided on the side surface of the cutting tool facing the side surface.
Cutting system.

The cutting system according to claim 1.
The plurality of strain sensors are provided in the cutting tool by arranging them in a straight line so that each of the plurality of strain sensors mainly detects the strain caused by the bending generated in the cutting tool from the feed component of the cutting resistance.
Cutting system.

The cutting system according to claim 6 .
The plurality of strain sensors are linearly provided on one of the side surfaces of the cutting tool, and the other plurality of strain sensors are linearly provided on the side surface of the cutting tool facing the side surface.
Cutting system.

The cutting system according to claim 1.
Each of the plurality of strain sensors is provided on the surface of the cutting tool.
Cutting system.

The cutting system according to claim 1.
Each of the plurality of strain sensors is provided inside the cutting tool.
Cutting system.

The main body of the machining equipment that performs cutting by contacting the cutting edge provided at the end of the cutting tool that is fixed to the tool fixing part and extends to a predetermined length with the rotating work piece.
A plurality of strain sensors provided so as to line up along the longitudinal direction of the cutting tool and measure the strain generated in the cutting tool due to cutting resistance during cutting, and
A measurement data acquisition device that acquires sensor data that is data based on the output signals of each of the plurality of strain sensors, and a measurement data acquisition device.
Information processing equipment and
The information processing apparatus in a cutting system including
Obtaining the deflection of the cutting tool based on the sensor data,
Based on the sensor data of each of the plurality of strain sensors, the slope of the strain, which is information indicating the distribution of the strain generated in the cutting tool with respect to the distance from the cutting edge, is obtained.
By multiplying the inclination of the strain by the sum of the rigidity of the cutting tool and the rigidity of the tool fixing portion, the bending of the cutting tool is obtained.
Find the machining error in the cutting process based on the deflection.
Information processing equipment.

The information processing apparatus according to claim 10 .
The cutting system includes an NC (Numerical Control) device that controls the processing device main body and is communicably connected to the information processing device.
Generate control information which is information for controlling the NC device so as to correct the processing error.
The control information is transmitted to the NC device.
Information processing equipment.

The information processing apparatus according to claim 10 .
Output at least one of the sensor data, the deflection, and the processing error.
Information processing equipment.