AT12948U1

AT12948U1 - Process for the machining of ductile materials with a geometrically defined cutting edge and devices operating according to this method

Info

Publication number: AT12948U1
Application number: ATGM50015/2012U
Authority: AT
Inventors: Egbert Dr Schaepermeier
Original assignee: Egbert Dr Schaepermeier
Priority date: 2012-02-24
Filing date: 2012-02-24
Publication date: 2013-02-15
Also published as: EP2817686A1; WO2013124352A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Zerspanung duktiler Werkstoffe mit geometrisch definierter Schneide und nach diesem Verfahren arbeitende Vorrichtungen, wobei auf der Basis der Temperaturleitfähigkeit des Werkstückwerkstoffs, den Verschleißdaten des gewählten Werkzeugs, den Eingriffsbedingungen zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück und einer gewünschten Standzeit des Werkzeugs die optimale Schnittgeschwindigkeit und die optimale Vorschubgeschwindigkeit rechnerisch ermittelt und an die Regelungseinrichtungen der Vorrichtungen weiter gegeben wird.The present invention relates to a method for the machining of ductile materials with a geometrically defined cutting edge and devices operating according to this method, wherein on the basis of the thermal conductivity of the workpiece material, the wear data of the selected tool, the engagement conditions between the tool and the workpiece and a desired life of Tool calculated the optimum cutting speed and the optimum feed rate and is given to the control devices of the devices.

Description

österreichisches Patentamt AT 12 948 Ul 2013-02-15Austrian Patent Office AT 12 948 Ul 2013-02-15

Beschreibung [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für die Zerspanung duktiler Werkstoffe mit geometrisch definierter Schneide, insbesondere durch Fräsen und nach diesem Verfahren arbeitende Vorrichtungen. Die Steuerung solcher Prozesse beruht zurzeit noch weitgehend auf den empirischen Vorgaben, die das Bedienpersonal oder die Arbeitsvorbereitung aus den Schnittdatenempfehlungen der Werkzeughersteller entnimmt. Schnittdaten, welche wirtschaftliche Bearbeitungsergebnisse liefern, werden bisher empirisch ermittelt, die Darstellung des Einflusses einzelner Prozessparameter ist dabei dimensionsbehaftet und damit für die Anwendung in der Praxis sehr aufwändig.Description: The present invention relates to a method for the machining of ductile materials with a geometrically defined cutting edge, in particular by milling and devices operating according to this method. At present, the control of such processes is largely based on the empirical specifications that the operating personnel or the work preparation draws from the cutting tool manufacturer's cutting data recommendations. Cutting data, which provide economic machining results, have been determined empirically so far, the representation of the influence of individual process parameters is dimensioned and therefore very complex for the application in practice.

[0002] Ursprünglich verfuhr man bei der Bestimmung solcher Daten wie folgt: [0003] Das Werkzeug wurde in einer Dreh- oder Fräsmaschine bei verschiedenen Schnittgeschwindigkeiten und Schnitttiefen eingesetzt. Beobachtungen des Schnittvorgangs, sowie die visuelle Beurteilung der entstehenden Späne ermöglichten es, die Schnittbedingungen zu beschreiben, unter denen ein Werkzeug die beste Leistung erzielt und den Verschleiß des Werkzeuges vorauszusagen.Originally, the determination of such data was as follows: [0003] The tool was used in a turning or milling machine at various cutting speeds and cutting depths. Observations of the cutting process, as well as the visual assessment of the resulting chips made it possible to describe the cutting conditions under which a tool achieves the best performance and predict the wear of the tool.

[0004] Die Ergebnisse solcher Zerspanungsstudien liefern empirisch erhobene Daten, die in Tabellenwerken zusammengefasst werden und nach denen die Dreh- bzw. Fräsmaschinen üblicherweise eingestellt werden. Diese Art der Schnittdatenermittlung bedarf einer hohen Erfahrung des Bedieners der Maschine.The results of such Zerspanungsstudien provide empirically collected data that are summarized in tables and after which the lathes or milling machines are usually adjusted. This type of cutting data determination requires a lot of experience of the operator of the machine.

[0005] Jüngere Methoden versuchen den Spanfluss mit mathematischen Modellen zu simulieren, um damit den realen Bedingungen während der Zerspanung in objektiverer Art näher zu kommen und um damit die optimalen Maschineneinstelldaten vorab zu bestimmen. Aus dem Stand der Technik sind zudem Verfahren bekannt, welche auf der Entwicklung von Zerspanungswerkzeugen beruhen, beispielhaft sei hier die EP 592 541 genannt. Hier wird versucht, mit Hilfe der Methode der künstlichen Intelligenz den Spanbildungsprozess mathematisch zu erfassen. In einem solchen Modell fehlt die Nachbildung des Werkzeugverschleißes. Der Einsatz im Hinblick auf die Berechnung wirtschaftlicher Schnittdaten entfällt damit.More recent methods try to simulate the chip flow with mathematical models in order to get closer to the real conditions during the machining in a more objective manner and thus to determine in advance the optimal machine setting data. In addition, methods based on the development of cutting tools are known from the state of the art; EP 592 541 may be mentioned here by way of example. Here, an attempt is made to mathematically record the chip formation process using the artificial intelligence method. In such a model, the replica of the tool wear is missing. The use with regard to the calculation of economic cutting data is thus eliminated.

[0006] Als Folge werden seit geraumer Zeit mathematische Modelle von Metallschneidevorgängen entwickelt, um den Scherwinkel, die entstehende Spandicke und Kräfte vorherzusagen, die auf die Schneide einwirken. Die meisten dieser Modelle umfassen ein elastoplastisches Werkstoffmodell, wobei jedoch im Allgemeinen keine Wirkungen durch temperaturbedingte Diffusion enthalten sind. Damit werden aber die Reibung entlang der Werkzeug/Span-Grenzfläche, sowie die temperatur- und geschwindigkeitsabhängigen Eigenschaften des zu zerspanenden Werkstoffs, und die Mechanik der Spanabhebung vom Werkstück nur unvollständig wiedergegeben. Außerdem fehlt auch hier die Verbindung mit dem Werkzeugverschleiß.As a result, mathematical models of metal cutting operations have been developed for some time to predict the shear angle, the resulting chip thickness, and forces acting on the cutting edge. Most of these models include an elastoplastic material model, but generally no effects due to temperature diffusion are included. But the friction along the tool / chip interface, as well as the temperature and speed-dependent properties of the material to be machined, and the mechanics of chip removal from the workpiece are only partially reproduced. In addition, the connection with the tool wear is missing here as well.

[0007] Als eine weitere Methode ist das Finite-Elemente-Modell für den Schneidevorgang nach Strenkowski/Carroll und nach Usui bekannt geworden. Die Simulationen mit diesen Modellen sind jedoch nur für sehr geringe Schnittgeschwindigkeiten anwendbar. In der Folge wurde von Iwatas ein Modell zur Bruchvoraussage des Spans vom Werkstück auf der Grundlage der Bruchdehnung der betrachteten Stahlsorte entwickelt. Um ein Werkstoffmodell zu gestalten, bei dem der thermoelastoplastische Einfluss durch Reibung an der Grenzfläche zwischen Werkzeug und Span Berücksichtigung findet, haben Strenkowski und Mitchum ein Werkstoffmodell entwickelt, bei dem thermoelastoplastische Einflussgrößen, die durch die Reibung an der Grenzfläche zwischen Werkzeug und Span entstehen, mit berücksichtigt werden. Für die Abtrennung des Spans vom Werkstück wurde ein Trennlinienkriterium eingeführt und ein kritisches Belastungsmaß implementiert. Auch hier fehlt die Koppelung der Schnittdaten mit dem Werkzeugverschleiß.As another method, the finite element model for the cutting process according to Strenkowski / Carroll and Usui has become known. However, the simulations with these models are only applicable for very low cutting speeds. Subsequently, Iwatas developed a model for the fracture prediction of the chip from the workpiece on the basis of the elongation at fracture of the considered steel grade. Strenkowski and Mitchum have developed a material model that integrates thermoelastoplastic parameters resulting from friction at the tool-chip interface with a material model that considers the thermo-elastic influence of friction at the tool-chip interface be taken into account. For the separation of the chip from the workpiece, a parting line criterion was introduced and a critical load dimension was implemented. Again, the coupling of the cutting data with the tool wear is missing.

[0008] Dem Stand der Technik fehlt damit nach wie vor eine allumfassende rechnerische Beschreibung der physikalischen Erscheinungen bei Schnittvorgängen. Somit gelingt es derzeit 1 π österreichisches Patentamt AT12 948U1 2013-02-15 nicht, wirtschaftliche Schnittdaten in Abhängigkeit von beliebigen möglichen Einsatzbedingungen eines Werkzeugs rein rechnerisch zu ermitteln. Die alleinige Methode bleibt bislang die experimentelle Bestimmung wirtschaftlicher Schnittdaten, wobei der Wert für die entsprechende Schnittgeschwindigkeit eines Werkzeugs abhängt von [0009] · der Spanungsdicke [0010] · der Spanungsbreite [0011] · dem Werkstückwerkstoff [0012] · der Standzeit [0013] Eine Nutzung des Werkzeugs für ein Spektrum von Werkstückwerkstoffen unter diversen Eingriffsverhältnissen ergibt ein umfangreiches Tabellenwerk.The state of the art thus still lacks an all-encompassing computational description of the physical phenomena in cutting processes. Thus, at present, it is not possible to calculate economic cutting data purely by calculation depending on any possible operating conditions of a tool. The sole method so far has been the experimental determination of economic cutting data, whereby the value for the corresponding cutting speed of a tool depends on the cutting thickness [0010] the chip width [0011] the workpiece material the tool life [0013] A Use of the tool for a spectrum of workpiece materials under various engagement conditions results in a comprehensive table work.

[0014] Bei der Programmierung der Bearbeitung eines Werkstücks mit unterschiedlichen Eingriffsverhältnissen muss daher für jeden Einzelschritt der Bearbeitung, welche mit diesem Werkzeug ausgeführt wird, die entsprechende Schnittgeschwindigkeit dem Tabellenwerk entnommen und dem Bearbeitungsschritt zugeordnet werden.When programming the machining of a workpiece with different engagement conditions, therefore, the corresponding cutting speed must be taken from the tables and assigned to the processing step for each step of the machining, which is performed with this tool.

[0015] Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Zerspanung duktiler Werkstoffe mit geometrisch definierter Schneide zur Verfügung zu stellen, mit Hilfe dessen die Durchführung eines Bearbeitungsvorganges mit wesentlich geringerem Aufwand für die Ermittlung und die Anwendung wirtschaftlicher Schnittdaten in der Praxis optimiert werden kann.Based on this prior art, the present invention seeks to provide a method for the machining of ductile materials with geometrically defined cutting available, with the help of which the implementation of a machining operation with much less effort for the determination and the application of economic Cutting data can be optimized in practice.

[0016] Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den technischen Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Vorrichtungen, die nach diesem Verfahren betrieben werden, fallen ebenfalls unter die vorliegende Erfindung.This object is achieved by a method having the technical features of claim 1. Advantageous developments are the subject of the dependent claims. Devices operated by this method are also within the scope of the present invention.

[0017] Der Lösung dieser Aufgabe liegen dabei folgende Überlegungen zugrunde, wobei die Materialabnahme nachfolgend mit dem Begriff Spanfluss bezeichnet wird: [0018] Das Abschälen des Spans von einem Werkstück ist ein nicht-linearer physikalischer Vorgang. Dabei bilden sich automatisch neue Oberflächen und es treten große, mit der Spanbildung zusammenhängende Verformungen auf, die zur Erzeugung von Wärme führen. Quellen dieser Wärmebildung sind der Gleitkontakt entlang der Werkzeugoberfläche und die permanente Verformung des Spans.The solution to this problem is based on the following considerations, wherein the material removal is referred to below by the term chip flow: The peeling of the chip from a workpiece is a non-linear physical process. This automatically creates new surfaces and there are large, related to the chip formation deformations that lead to the generation of heat. Sources of this heat generation are the sliding contact along the tool surface and the permanent deformation of the chip.

[0019] Um das abzuspanende Material umzuformen und über die Spanfläche abzuschieben ist mechanische Arbeit erforderlich, die durch die Schnittkraft geleistet wird. Dabei wird die mechanische Energie in Wärmeenergie umgewandelt. Rechnet man die geleistete Arbeit entsprechend um, so ergibt sich pro Volumeneinheit abgespantem Material eine bestimmte Wärmemenge, deren Wert in etwa dem der Schmelzwärme entspricht. Da die Spanbildung aber im Bereich von Millisekunden liegt, reicht die Verweilzeit nicht aus, um das abgespante Material tatsächlich zu schmelzen. Es bildet sich jedoch ein Temperaturfeld aus, welches die physikalischen Eigenschaften des Werkstückwerkstoffs in der Umformzone teilweise entscheidend verändert.To reshape the material to be abzuspanende and deport over the rake surface mechanical work is required, which is done by the cutting force. The mechanical energy is converted into heat energy. If the work done is converted accordingly, the volume of material removed per unit volume results in a certain amount of heat, the value of which corresponds approximately to the heat of fusion. However, since the chip formation is in the range of milliseconds, the residence time is not sufficient to actually melt the abgespante material. However, it forms a temperature field, which changes the physical properties of the workpiece material in the forming partially crucial.

[0020] Das Temperatur- und das Spannungsfeld stehen dabei in Wechselwirkung, wobei Diffusionsvorgänge die zeitliche Beeinflussung steuern. Die Spanbildung ist damit ein hoch dynamischer Vorgang, welcher nicht nur nach den Gesetzen der Festigkeitslehre und auch nicht nur nach den Gesetzen der Plastizitätstheorie zu beschreiben ist.The temperature and the voltage field are interacting, whereby diffusion processes control the temporal influence. Chip formation is thus a highly dynamic process, which can not only be described according to the laws of strength theory and not only according to the laws of plasticity theory.

[0021] Die Arbeit, die bei der Materialabnahme verrichtet wird, führt unmittelbar zur Erzeugung von Wärme. Die entstehende Temperatur beeinflusst dabei sowohl die Materialeigenschaften des Werkstücks als auch jene des Werkzeugs. Jener Wärmeanteil, der durch die Verformung des Spans entsteht, verbleibt in diesem, ebenso ein Anteil jener Wärme, die durch das Ablösen des Spans vom Werkstück entsteht. Schließlich verbleibt auch ein Gutteil der Reibungswärme im Span. Diese Wärmemengen werden über den entstehenden Span abtransportiert. 2/7 österreichisches Patentamt AT 12 948 Ul 2013-02-15 [0022] Der Einfluss der Temperatur auf die Spanbildung ist dabei in der Kontaktzone zwischen Spanunterseite und Spanfläche des Werkzeugs am größten, da hier die Reibungswärme zusätzlich zu jener Wärme entsteht, die die Umformarbeit liefert. Dabei beeinflusst die Temperatur an der Unterseite des Spans die Schubfestigkeit in diesem Bereich, wobei diese Schubfestigkeit mitentscheidend ist für die Leistung, die zum Ausschieben des Spans über die Spanfläche aufzubringen ist.The work that is done in the material removal leads directly to the generation of heat. The resulting temperature influences both the material properties of the workpiece and those of the tool. The amount of heat that results from the deformation of the chip remains in this, as well as a proportion of that heat, which results from the detachment of the chip from the workpiece. Finally, a good part of the frictional heat remains in the chip. These amounts of heat are removed via the resulting chip. The influence of the temperature on chip formation is greatest in the contact zone between the chip underside and the chip surface of the tool, since the frictional heat is generated here in addition to the heat which is generated by the chip Forming work supplies. The temperature at the underside of the chip influences the shear strength in this area, whereby this shear resistance is decisive for the power that has to be applied for pushing out the chip over the rake face.

[0023] Mit Hilfe der Ähnlichkeitsmechanik sowie der Leistungsbilanz der Spanbildung lässt sich für duktile Werkstoffe ein Modell für die Wärmeentstehung und den Wärmefluss aufstellen, aus dem hervor geht, dass der Wärmefluss über das Werkzeug in der Praxis vernachlässigbar ist. Es zeigt sich aber auch, dass die Kontaktbedingungen zwischen Spanunterseite und Spanfläche bei diesen Werkstoffen dann gleich sind, wenn die Peclet Zahl gleich groß ist. Die Höhe der Temperatur hängt dabei ab von der Bilanz zwischen zugeführter Leistung und der über den gebildeten Span abgeführten Wärmerate. Die Peclet Zahl ist ein Maß für diese Bilanz. Je höher ihr Wert ist, desto höher ist die Temperatur in der Kontaktzone zwischen Spanunterseite und Spanfläche des Werkzeugs.With the help of the similarity mechanics as well as the power balance of the chip formation can be set up for ductile materials, a model for the heat generation and heat flow, which shows that the heat flow through the tool in practice is negligible. However, it also shows that the contact conditions between the chip underside and the chip surface are the same for these materials if the Peclet number is the same. The height of the temperature depends on the balance between the power supplied and the heat rate dissipated via the chip formed. The Peclet number is a measure of this balance. The higher their value, the higher the temperature in the contact zone between the chip underside and the rake face of the tool.

[0024] Die Peclet Zahl ist eine dimensionslose Kennzahl und ist eine Funktion der Schnittgeschwindigkeit vc, der Spanungsdicke h, der Spanungsbreite b und der Temperaturleitfähigkeit AT des zu bearbeitenden Werkstoffs:The Peclet number is a dimensionless index and is a function of the cutting speed vc, the chip thickness h, the chip width b and the thermal conductivity AT of the material to be machined:

Pe = f(vc;h;b;AT) [0025] Setzt man die Ausschubkraft bei der Fließspanbildung duktiler Werkstoffe in Relation zur Peclet Zahl, so ergibt sich der in Fig. 1 dargestellte Zusammenhang.Pe = f (vc; h; b; AT) Substituting the yield force in the flow chip formation of ductile materials in relation to the Peclet number results in the relationship shown in FIG.

[0026] Die Grenzen dieser Bereiche sind durch Werte der Peclet Zahl Ρβμι und Pen-m markiert, welche für alle Werkstoffe mit Fließspanbildung etwa gleich groß sind. Da der Wärmefluss über das Werkzeug vernachlässigbar ist, bestimmen bezüglich der Wärmebilanz die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmespeicherfähigkeit des zu bearbeitenden Materials die Werte dieser Peclet Zahlen.The limits of these ranges are marked by values of the Peclet number Ρβμι and Pen-m, which are about the same size for all materials with continuous chip formation. Since the heat flow through the tool is negligible, the thermal conductivity and the heat storage capacity of the material to be processed determine the values of these Peclet numbers with regard to the heat balance.

[0027] Die Spanbarkeit duktiler Werkstoffe lässt sich damit durch die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmespeicherfähigkeit des zu bearbeitenden Werkstoffs im zugehörigen Temperaturbereich charakterisieren. Daraus folgt, je schneller der Span die entstehende Wärme aufnimmt, desto höher kann das Zeitspanvolumen gewählt werden.The machinability of ductile materials can thus be characterized by the thermal conductivity and the heat storage capacity of the material to be processed in the associated temperature range. As a result, the faster the chip absorbs the resulting heat, the higher the chip removal rate can be.

[0028] Der Bereich II ist für die Bearbeitung zu meiden, da sich in diesem Bereich Aufbauschneiden bilden, die zu schlechten Bearbeitungsbedingungen mit erhöhtem Werkzeugverschleiß führen.The area II is to be avoided for processing, since built-up edges in this area, which lead to poor machining conditions with increased tool wear.

[0029] Der Bereich, in dem die Spanbildung zu wirtschaftlichen Bearbeitungsergebnissen führt, liegt - abgesehen von der Bearbeitung hochwärmefester Werkstoffe - im Bereich III.The area in which the chip formation leads to economic processing results, is - apart from the processing of highly heat-resistant materials - in the area III.

[0030] Die Temperatur im Bereich der Spanfläche des Werkzeugs bestimmt auch die Standzeit des Werkzeugs. Für Kurven konstanter Standzeit T ergibt sich dabei für den Bereich III die in Fig. 2 dargestellte Abhängigkeit: [0031] Die Gerade für eine konstante Standzeit T des Werkzeugs ist durch zwei Verschleißkennwerte C und x festgelegt, die das Verschleißverhalten des Werkzeugs charakterisieren und experimentell durch Standzeitversuche zu bestimmen sind, wobei wegen der aus der Ähnlichkeitsmechanik abgeleiteten Modellgesetze nur wenige Stichversuche ausreichen. Die beiden Werte sind ausschließlich werkzeugspezifisch und gelten unverändert bei der Zerspanung duktiler Werkstoffe. Diese Verschleißkonstanten liefern zu einer vorgegebenen Spanungsdicke die Peclet Zahl, welche die Standzeit T ergibt. Die Peclet Zahl ist somit eine Funktion der Spanungsdicke h und dieser beiden Verschleißkennwerte:The temperature in the region of the rake face of the tool also determines the service life of the tool. For curves of constant service life T, the dependency illustrated in FIG. 2 results for region III: The straight line for a constant tool life T of the tool is defined by two wear characteristics C and x, which characterize the wear behavior of the tool and experimentally Standstill tests are to be determined, whereby due to the derived from the similarity mechanics model laws only a few stitch tests sufficient. The two values are exclusively tool-specific and apply unchanged to the machining of ductile materials. These wear constants provide the Peclet number for a given chip thickness, which gives the tool life T. The Peclet number is thus a function of the chip thickness h and these two wear characteristics:

Pe = f(h; C; x) [0032] Der Verschleißkennwert C hängt von einem konstanten Bezugswert für den Verschleiß des betreffenden Werkzeugs, von der Temperaturleitfähigkeit des zu zerspanenden Werkstoffs 3/7 österreichisches Patentamt AT12 948U1 2013-02-15 AT und von der gewünschten Standzeit T ab: C= f(C15; AT; T) [0033] wobei Ci5der Verschleißkennwert für eine Standzeit von 15 Minuten ist.Pe = f (h; C; x) The coefficient of wear C depends on a constant reference value for the wear of the tool concerned, on the thermal diffusivity of the material to be machined, and on the thermal conductivity of the material to be machined C = f (C15; AT; T) where Ci5 is the wear index for a service life of 15 minutes.

[0034] Der Verschleißkennwert x ist eine werkzeugspezifische Konstante. Das Verschleißverhalten eines bestimmten Werkzeugs lässt sich auf diese Weise für die betrachteten Werkstoffe losgelöst vom zu zerspanenden Werkstückwerkstoff festlegen.The wear index x is a tool-specific constant. The wear behavior of a particular tool can be determined in this way for the materials considered detached from the workpiece material to be machined.

[0035] Der thermische Einfluss des Werkstückwerkstoffs wird in Kombination mit den Schnittdaten zum Wert der Peclet Zahl zusammengefasst. Ihre Größe bestimmt dann die Kontaktbedingungen auf der Spanfläche und liefert damit die Wirtschaftlichkeit der Zerspanung in Verbindung mit der Verschleißbelastung für das Werkzeug. Die Standzeit des Werkzeugs kann damit unabhängig vom zu bearbeitenden Werkstoff festgelegt werden.The thermal influence of the workpiece material is combined in combination with the cutting data to the value of the Peclet number. Their size then determines the contact conditions on the clamping surface and thus provides the economy of machining in conjunction with the wear load for the tool. The service life of the tool can thus be determined independently of the material to be machined.

[0036] Gegenüber dem Drehen und Bohren erfolgt der Spaneingriff beim Fräsen intermittierend. Dabei wird von jeder Schneide bei jeder Umdrehung des Werkzeugs ein Kommaspan abgehoben. Die Peclet Zahl ist damit während des Bearbeitungsvorgangs auch bei zeitlich gleichbleibenden Eingriffsbedingungen des Werkzeugs in das Werkstück veränderlich.Compared to the turning and drilling of the cutting engagement occurs during milling intermittently. In each case, a commaspan is lifted from each cutting edge with each revolution of the tool. The Peclet number is thus variable during the machining process even with temporally constant engagement conditions of the tool in the workpiece.

[0037] Aus den aktuellen Eingriffsbedingungen des Werkzeugs in das Werkstück lässt sich die Spanungsdicke h berechnen, welche den Verschleiß des Werkzeugs bestimmt.From the current engagement conditions of the tool in the workpiece, the chip thickness h can be calculated, which determines the wear of the tool.

[0038] Aus der Grafik 2 lässt sich für diese Spanungsdicke h die entsprechende Peclet Zahl Peopt ablesen und hieraus nach entsprechender Zusammenfassung und Umformung der angeführten Gleichungen unter Benutzung der Spanungsdicke, der Spanungsbreite, der Temperaturleitzahl des zu zerspanenden Werkstoffs sowie der Verschleißkennwerte des gewählten Werkzeugs die optimale Schnittgeschwindigkeit vc berechnen: vc = f(Peopt; h; b; AT; C, x) [0039] Die berechneten Werte für Geschwindigkeitsverhältnis und Schnittgeschwindigkeit liefern letztlich die Vorschubgeschwindigkeit vf für die Bearbeitung:From the graph 2 can be read for this chip thickness h the corresponding Peclet number Peopt and from this after appropriate summary and transformation of the equations given using the Spanungsdicke, the chip width, the Temperaturleitzahl the material to be machined and the wear characteristics of the selected tool calculate the optimum cutting speed vc: vc = f (Peopt; h; b; AT; C, x) The calculated values for speed ratio and cutting speed ultimately provide the feed rate vf for machining:

Vf = f(vc; q) [0040] wobei q das erforderliche Geschwindigkeitsverhältnis ist, welches seinerseits eine Funktion der Spanungsdicke, des Schneidenabstands in Richtung der Schnittgeschwindigkeit und des Anteils der Vorschubgeschwindigkeit an der Materialzuführung ist: q = f(h; A; B) [0041] Damit liegen alle Daten für die Maschineneinstellung vor.Vf = f (vc; q) where q is the required speed ratio, which in turn is a function of the chip thickness, the blade pitch in the direction of the cutting speed and the rate of feed rate at the material infeed: q = f (h; A; B ) All data for the machine setting are thus available.

[0042] Die Vorbereitung eines Bearbeitungsvorgangs gestaltet sich mit den neu gewonnenen Erkenntnissen wie folgt: [0043] · Für den zu bearbeitenden Werkstückwerkstoff wird der Wert der Temperaturleitfähig keit AT ermittelt.The preparation of a machining process designed with the newly gained knowledge as follows: For the work piece material to be machined, the value of the temperature conductive ability AT is determined.

[0044] · Dann wird ein Werkzeug einschließlich Standzeitvorgabe T ausgewählt und die Ein griffsbedingungen zwischen Werkzeug und Werkstück festgelegt. Mit der Wahl des Werkzeugs liegen die Werte für die Verschleißkonstanten C und x sowie der Wert für die für den Verschleiß relevante Spanungsdicke h fest.· Then a tool including tool life T is selected and set the A handle conditions between the tool and workpiece. With the choice of the tool, the values for the wear constants C and x and the value for the chip thickness h relevant for the wear are fixed.

[0045] · Aus den damit vorliegenden Werten wird der Wert für vc berechnet.From the values available with it, the value for vc is calculated.

[0046] Unter Zugrundelegung dieser Angaben erhält man das erforderliche Geschwindigkeitsverhältnis q: q = f(h; A; B) [0047] A = Schneidenabstand in Richtung der Schnittgeschwindigkeit [0048] B = Anteil der Vorschubgeschwindigkeit an der Materialzuführung 4/7On the basis of this information, the required speed ratio q is obtained: q = f (h; A; B) A = cutting edge spacing in the direction of the cutting speed B = proportion of the feed rate at the material feed 4/7

Claims

Austrian Patent Office AT 12 948 Ul 2013-02-15 The process according to the invention thus has the following advantages in the processing of ductile materials compared with the conventional procedure according to the prior art: The wear data of a tool can be obtained with a few puncture tests [0054] The determination of economic cutting data is purely mathematical on the basis of the specifications [0052] - Wear data of the tool [0053] - Thermal characteristics of workpiece material [0054] - Conditions of engagement between tool and workpiece [ 0055] - tool life [0056] Programming of machining programs is facilitated and generalized [0057] Programming exclusively for engagement conditions for each tool used [0058] The cutting speeds are continuously calculated during the milling process [0059] Machining program can be used for machining the same workpiece from different ductile materials without modification. · Operations with changing engagement conditions during a processing step can be controlled in terms of constant levels. Claims 1. Method for machining ductile materials with a geometrically defined cutting edge, in particular by milling, characterized by the following steps: - the value of the thermal diffusivity is determined for the workpiece material to be machined, - a tool suitable for machining this workpiece material is selected - Wear data for this tool are determined by stitch tests - the conditions of engagement between the tool and the workpiece are determined - the desired tool life is selected and - based on these specifications, the optimum cutting speed and the optimum feed rate are continuously monitored during machining by means of a programmable control device changing engagement conditions calculated and passed on to the control of a processing device.

2. The method according to claim 1, characterized in that the wear data for the selected tool are determined by 2 to 5 random tests.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that at changing engagement conditions during a processing step, the processing is controlled to a constant Spenvolumen.

4. Device for the machining of ductile materials with geometrically defined cutting edge with a programmable controller, characterized in that the programmable controller is adapted to detect the following values as input variables: - the value of the thermal conductivity of the machined workpiece material, - the wear data of the selected Tooling - the conditions of engagement between the tool and the workpiece - the desired tool life and that the control device is further adapted to the optimum cutting speed and the optimum feed rate on the basis of these values calculated and transmitted to a control device of the device.

5. Program logic for the control of a cutting device for ductile materials with geometrically defined cutting edge, in particular for a device according to claim 4, characterized in that it is based on - the thermal conductivity of a workpiece material to be machined, - the characteristic of a selected for the processing of this workpiece material Tooling, - the wear data of this tool, - the initially specified and constantly changing engagement conditions between tool and workpiece - and the desired tool life, the optimum cutting speed and the optimum feed rate continuously calculated and passed to the control of the cutting device on.

6. Program logic for the regulation of a cutting device for ductile materials with geometrically defined cutting edge, in particular for a device according to claim 4, characterized in that it is based on - the thermal conductivity of a workpiece material to be machined, - the characteristic of a selected for the processing of this workpiece material Tooling, - the wear data of this tool, - the initially specified and constantly changing engagement conditions between tool and workpiece - and the desired tool life, the optimum cutting speed and the optimum feed rate continuously calculated and passed to the control of the cutting device on. For this 1 sheet drawings 6/7