刀具寿命估测装置及方法与流程

本发明是有关于一种寿命估测技术，且特别是有关于一种刀具寿命估测装置及方法。

背景技术：

在机械设备中，故障的原因有超过六成是由于机台动件的零组件磨耗所造成。其中，工具机中的刀具，更是影响加工品质最关键的因素。一旦刀具的寿命将尽，将使加工的品质下降。因此，判断刀具的磨损状况并估计剩余的寿命，以在造成品质下降前及时更换，将能大幅提升产品的良率。

因此，如何设计一个新的刀具寿命估测装置及方法，以解决上述的缺失，乃为此一业界亟待解决的问题。

技术实现要素：

发明内容旨在提供本揭示内容的简化摘要，以使阅读者对本揭示内容具备基本的理解。此发明内容并非本揭示内容的完整概述，且其用意并非在指出本发明实施例的重要/关键元件或界定本发明的范围。

本发明内容的一目的是在提供一种刀具寿命估测装置及方法，考虑进给系数与工件材质的影响，有效地估测刀具的寿命，借以改善先前技术的问题。

为达上述目的，本发明内容的一技术态样是关于一种刀具寿命估测装置，包含：侦测模块、记忆体以及处理器。侦测模块配置以侦测加工刀具机的多个运作参数，其中运作参数包含刀具坐标、转速以及进给率。记忆体配置以储存多个计算机可执行指令。处理器电性耦接于记忆体，并配置以撷取并执行计算机可执行指令，以执行刀具寿命估测方法，刀具寿命估测方法包含：在加工刀具机的切削状态中，侦测并撷取运作参数；计算累计切削时间；根据刀具坐标，计算切削圆周路径；根据工件材质，产生工件硬度系数；根据进给率以及工件材质，产生进给系数；以及将累计切削时间、切削圆周路径、转速、工件硬度系数以及进给系数相乘，以产生刀具损耗累计值，并通过该刀具损耗累计值计算一刀具剩余寿命。

于一实施例中，记忆体更配置以储存刀具寿命数据库，工件硬度系数是根据工件材质于刀具寿命数据库查表产生，且进给系数是根据进给率以及工件材质于刀具寿命数据库查表产生。

于一实施例中，刀具寿命估测方法还包含：自刀具寿命数据库撷取总刀具寿命；以及将总刀具寿命减去刀具损耗累计值，以计算刀具剩余寿命。

于一实施例中，刀具寿命估测方法还包含：判断加工刀具机的主轴负载是否超过门槛值；以及当主轴负载是否超过门槛值时，判断加工刀具机位于切削状态。

于一实施例中，刀具坐标为加工刀具机的刀具相对工件中心点的坐标。

为达上述目的，本发明内容的另一技术态样是关于一种刀具寿命估测方法，应用于刀具寿命估测装置，刀具寿命估测方法包含：在加工刀具机的切削状态中，侦测并撷取加工刀具机的多个运作参数，其中运作参数包含刀具坐标、转速以及进给率；计算累计切削时间；根据刀具坐标，计算切削圆周路径；根据工件材质，产生工件硬度系数；根据进给率以及工件材质，产生进给系数；以及将累计切削时间、切削圆周路径、转速、工件硬度系数以及进给系数相乘，以产生刀具损耗累计值，并通过该刀具损耗累计值计算一刀具剩余寿命。

于一实施例中，记忆体更配置以储存刀具寿命数据库，工件硬度系数是根据工件材质于刀具寿命数据库查表产生，且进给系数是根据进给率以及工件材质于刀具寿命数据库查表产生。

于一实施例中，刀具寿命估测方法还包含：自刀具寿命数据库撷取总刀具寿命；以及将总刀具寿命减去刀具损耗累计值，以计算刀具剩余寿命。

于一实施例中，刀具寿命估测方法还包含：判断加工刀具机的主轴负载是否超过门槛值；以及当主轴负载是否超过门槛值时，判断加工刀具机位于切削状态。

于一实施例中，刀具坐标为加工刀具机的刀具相对工件中心点的坐标。

刀具寿命估测装置可根据加工刀具机的切削时间、切削距离、转速，并考虑工件材质的硬度以及进给率，更精确地估测刀具的耗损寿命，进一步可了解刀具的耗损状况，以更有效地使用刀具并提升加工品质。

附图说明

为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：

图1为本发明一实施例中，一种刀具寿命估测装置的方块图；以及

图2为本发明一实施例中，刀具寿命估测方法的流程图。

具体实施方式

请参照图1。图1为本发明一实施例中，一种刀具寿命估测装置10的方块图。刀具寿命估测装置10电性耦接于加工刀具机12，以对加工刀具机12中的刀具寿命进行估测，并可根据估测结果调整加工刀具机12的运作。举例而言，当刀具寿命剩下一定量时，加工刀具机12可根据刀具的寿命调整运作的速度或改变工件的材质，以在维持品质的情形下，使刀具可以更有效地利用。

刀具寿命估测装置10包含侦测模块100、记忆体102以及处理器104。

侦测模块100配置以侦测加工刀具机12的多个运作参数101。于一实施例中，侦测模块100可为包含多个侦测单元(未绘示)的复合式侦测模块，例如但不限于坐标位置侦测单元、速度侦测单元等，以分别侦测不同类型的运作参数101。

于一实施例中，记忆体102可为例如，但不限于光盘、随机存取记忆体(randomaccessmemory；ram)、只读记忆体(readonlymemory；rom)、软盘、硬盘或光学磁盘片。记忆体102配置以储存多个计算机可执行指令103。

处理器104电性耦接于记忆体102。于一实施例中，处理器104配置以撷取并执行计算机可执行指令103，并据以执行刀具寿命估测装置10的功能。

更详细地说，处理器104通过侦测模块100接收加工刀具机12的运作参数101，以对运作参数101进行处理后予以估测刀具寿命，进一步根据估测的结果调整加工刀具机12的运作。于一实施例中，处理器104可利用侦测模块100与加工刀具机12间的通讯接口(未绘示)接收运作参数101。

请参照图2。刀具寿命估测装置10的详细功能将在后续段落搭配图1及图2进行说明。

图2为本发明一实施例中，刀具寿命估测方法200的流程图。刀具寿命估

测方法200可应用于图1的刀具寿命估测装置10中。

刀具寿命估测方法200包含下列步骤(应了解到，在本实施方式中所提及的步骤，除特别叙明其顺序者外，均可依实际需要调整其前后顺序，甚至可同时或部分同时执行)。

于步骤201，在加工刀具机12的切削状态中，由处理器104侦测并撷取运作参数101。

于一实施例中，加工刀具机12是否位于切削状态，是依据加工刀具机12的主轴负载是否超过门槛值来判断。于一实施例中，主轴负载实际上是侦测模块100所侦测的运作参数101其中之一。

其中，主轴负载是用以旋转刀具的主轴的负载量，可用以判断加工刀具机12是否位于切削状态。更详细的说，当主轴负载大于一门槛值时，即可判断加工刀具机12位于切削状态。

进一步地，在确定加工刀具机12位于切削状态后，处理器104可透过侦测模块100侦测并撷取运作参数101。其中，运作参数101包含例如，但不限于刀具坐标、转速以及进给率。

于一实施例中，刀具坐标为加工刀具机12中的刀具相对工件中心点的坐标。透过刀具坐标可得知刀具进行切削动作的位置以及路径。转速为刀具的旋转速度，其单位可为例如，但不限于每分钟回转数(revolution(s)perminute；rpm)。进给率则为刀具依预设的路径逐步向前切削的速度，其单位可为例如，但不限于毫米/分(mm/min)。

于步骤202，由处理器104计算累计切削时间。

于步骤203，由处理器104根据刀具坐标，计算切削圆周路径。

于一实施例中，由于刀具坐标可反映出加工刀具机12中的刀具相对工件中心点的坐标，因此可以得知下刀处与中心点的距离，进一步可据以算出切削圆周路径。

于步骤204，由处理器104根据工件材质，产生工件硬度系数hb。

于一实施例中，记忆体102更配置以储存刀具寿命数据库105。工件硬度系数hb是由处理器104根据工件材质于刀具寿命数据库105查表产生。

于一实施例中，工件材质可通过例如，但不限于刀具寿命估测装置10还包含的输入模块(未绘示)接收使用者的输入而获得。而刀具寿命数据库105可储存有工件材质与工件硬度系数的对应表。举例而言，当工件材质为软钢时，工件硬度系数可为1.5，而材质为青铜时，工件硬度系数可为2。

于步骤205，处理器104根据进给率以及工件材质，产生进给系数fb。

于一实施例中，进给系数fb是由由处理器104根据工件材质以及进给率于刀具寿命数据库105查表产生。

于一实施例中，刀具寿命数据库105可储存有工件材质和进给率与进给系数fb的对应表。举例而言，当工件材质为软钢，且进给率为每分钟1000毫米时，进给系数fb将为0.5。而工件材质为软钢，且进给率为每分钟2000毫米时，进给系数fb将为1。

于步骤206，处理器104将累计切削时间、切削圆周路径、转速、工件硬度系数hb以及进给系数fb相乘，以产生刀具损耗累计值107。

于一实施例中，处理器104更可自刀具寿命数据库105撷取总刀具寿命(未绘示)，并将总刀具寿命减去刀具损耗累计值107，以计算刀具剩余寿命。

因此，本发明的刀具寿命估测装置10可根据加工刀具机12的切削时间、切削距离、转速，并考虑工件材质的硬度以及进给率，更精确地估测刀具的耗损寿命，进一步可了解刀具的耗损状况，以更有效地使用刀具并提升加工品质。

虽然上文实施方式中揭露了本发明的具体实施例，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不悖离本发明的原理与精神的情形下，当可对其进行各种更动与修饰，因此本发明的保护范围当以附随权利要求书所界定的范围为准。