CN110000608B - 用于检测用于加工工件的机床的刀具的至少一个刀具状态的方法以及机床 - Google Patents

用于检测用于加工工件的机床的刀具的至少一个刀具状态的方法以及机床 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于检测用于加工工件(10)的机床(2)的刀具(12)的至少一个刀具状态的方法，该机床包括：至少一个刀架(4)、至少一个旋转驱动装置(6)、至少一个定位驱动装置(8)、至少一个刀具(12)和至少一个包括存储器件(14)的控制单元(14)，该方法包括：a.检测或提供刀具数据和/或工件数据；b.提供至少一个参考驱动频率；c.检测至少一个实际驱动频率；d.将实际驱动频率关联于参考驱动频率以及评估和/或说明至少关联于实际驱动频率的参考驱动频率；e.必要时产生显示信号；和/或报告信号。

Description

用于检测用于加工工件的机床的刀具的至少一个刀具状态的 方法以及机床
技术领域
本发明涉及一种用于检测用于加工工件的机床的刀具的至少一个参考刀具状态的方法以及一种通过这样的方法可运行的机床。
背景技术
用于检测在机床中且在其处的加工过程的方法是已知的。在此，检测机床部件的例如经检测和/或测得的实际值且将其与额定值相比较，以便于确定机床的正确运行或确定与机床的正确运行的偏差。这样的方法例如由文献EP 13 163 801已知。
在已知的方法的情形中如下被证实是不利的，即，为了检测机床部件的实际状态须设置有传感器件，通过其可监控相应部件。该传感器件在许多情况中证明是昂贵且成本密集的，尤其当在机床中存在的结构空间使得传感器件的安装变得困难时。
发明内容
本发明的一个实施例的目的是提出一种用于检测用于加工工件的机床的刀具的至少一个刀具状态的方法，其可简单且低成本地实施。
该目的通过一种用于检测(Erfassen)用于加工工件(Werkstücken)的机床的刀具(Werkzeugs)的至少一个刀具状态的方法来实现，该机床包括至少一个刀架(Werkzeugaufnahme)、至少一个可驱动刀架的尤其是电动的旋转驱动装置(Drehantrieb)、至少一个通过其可调节至少在工件与刀架之间的距离和/或角度的尤其是电动的定位驱动装置(Positionierungsantrieb)、至少一个抗扭地(drehfest)可设置或设置在刀架中的刀具和至少一个包括存储器件(Speichermittel)的控制单元(Steuereinheit)，该方法包括如下步骤：
a.在存储器件和/或控制单元中检测或提供刀具数据和/或工件数据(例如尺寸和材料)；
b.提供旋转驱动装置和/或定位驱动装置的至少一个参考驱动频率(Referenz-Antriebsfrequenz)，对于该参考驱动频率至少根据刀具数据和/或工件数据(例如尺寸和材料)可关联或关联刀具的参考刀具状态；
c.检测旋转驱动装置和/或定位驱动装置的至少一个实际驱动频率(IST-Antriebsfrequenz)；
d.通过控制单元将实际驱动频率关联于旋转驱动装置和/或定位驱动装置的参考驱动频率以及通过控制单元评估和/或说明至少关联于实际驱动频率的参考驱动频率；
e.必要时产生显示信号，通过该显示信号可显示参考刀具状态；和/或必要时，如果关联于实际驱动频率的参考驱动频率达到或超出报告标准(Melde-Kriterium)，那么产生报告信号。
通过检测旋转驱动装置和/或定位驱动装置的至少一个实际驱动频率以及通过将实际驱动频率关联于参考驱动频率，可以通过简单的方式确定刀具的刀具状态。在此，可以省去额外的传感器件。
通过提供至少一个参考驱动频率，该方法可用于大量加工过程。区别于由现有技术已知的方法，在此例如不再必须对于工件的每次加工而言将实际频率须关联于额定频率，由此可减少要保存在控制单元中的可能的加工过程的数量。
此外，由此可在持续过程中实现刀具的校准(Kalibrieren)和测量。通过旋转驱动装置和/或定位驱动装置的实际驱动频率相对参考驱动频率的关联，通过根据本发明的方法可确定刀具的刀具状态。
刀具状态的检测在下面也理解为刀具状态的评估和预测。
至少一个定位驱动装置可关联于刀架和/或工件架。在这种情况下，刀架关于位置固定的工件或工件关于位置固定的刀架或刀架和工件相对于空间是可移动的。换而言之，工件相对刀具、刀具相对工件或两者彼此相向或彼此远离地是可移动的。
旋转驱动装置和/或定位驱动装置的参考驱动频率例如可保存或提供在控制单元中或控制单元的存储器件中。
旋转驱动装置和/或定位驱动装置的至少一个驱动频率的检测可在启动阶段中(其中通过旋转驱动装置和/或定位驱动装置在工件方向上移动刀具)、在移出阶段中(其中从工件移开刀具)和/或在工作阶段中(其中刀具尤其切屑地(spanend)加工工件、即在工件加工中)实现。
通过显示信号的产生可检测刀具状态。由此，关于刀具状态的信息任意时候可供监控机床的操作人员使用。
必要时可执行方法步骤e。这意味着，无须强制地且完全地执行步骤e。
通过当关联于实际驱动频率的参考驱动频率达到或超出报告标准时产生报告信号，需要报告的事件(例如刀具破损或类似的)的检测是可检测的。
各个方法步骤可以周期性的时间间隔实施，例如以60秒和更少的、尤其45秒和更少的、尤其30秒和更少的、进一步尤其地小于15秒和更少的以及尤其地小于5秒和更少的。由此，通过控制单元可减少待处理的数据量。
此外，在该方法的一种实施形式的情形中作如下设置，即，所有方法步骤完全地实现且尤其旋转驱动装置和/或定位驱动装置的实际驱动频率的检测持久地实现。相应地，另外的方法步骤同样持久地且完全地实现。
此外如下证实是有利的，即当该方法包括下面的另外的步骤时：
将显示信号和/或报告信号显示到独立于机床的外部显示装置处。
通过使显示信号和/或报告信号在机床处的显示装置处和/或在外部显示装置处可显示且预先可传递到该显示装置处，可使得在机器处的操作人员或在控制室中的控制人员注意机床的刀具状态。尤其当显示信号和/或报告信号传递到外部显示装置处、即到独立于机床且由该机床在空间上移开的显示装置处时，例如多个机床可通过同一个操作人员来监控。在此，显示信号和/或报告信号的显示可自动实现或通过操作人员的查调。
显示信号或报告信号原则上可包括任意信息的显示。如下证实是有利的，当通过显示信号可显示的参考刀具状态包括至少一个关于刀具的剩余寿命和/或关于刀具磨损的信息时和/或当通过报告信号可显示的参考刀具状态包括刀具的折断、刀具的破损和/或刀具的过载时。
此外如下证实是有利的，当实际驱动频率和/或参考驱动频率包括电流强度、电功率、旋转驱动装置的旋转或移动速度、定位驱动装置的旋转或移动速度、旋转驱动装置的加速度、定位驱动装置的加速度、旋转驱动装置的位置和/或定位驱动装置的位置时。
在这种情况下，实际驱动频率和参考驱动频率包括旋转驱动装置和/或定位驱动装置的物理量，这些物理量可简单地被检测且对于其检测而言尤其不需要额外的传感器件。
实际驱动频率(尤其电流强度、电功率、旋转驱动装置和/或定位驱动装置的旋转或移动速度)包括用于确定参考刀具状态的输入量。
如下证实是有利的，当该方法包括如下步骤时：
旋转驱动装置和/或定位驱动装置的经检测的实际驱动频率的滤波和/或旋转驱动装置和/或定位驱动装置的经检测的实际驱动频率在存储器件中的存储。
通过旋转驱动装置和/或定位驱动装置的经检测的实际驱动频率的滤波，可滤除测量误差。通过旋转驱动装置和/或定位驱动装置的经检测的实际驱动频率在存储器件中的存储，数据可供用于之后的评估、尤其验证。
存储器件例如可包括内部的存储器件，其直接关联于机床。此外，存储器件可包括外部的存储器件，其与机床分离且在空间上间隔。
在该方法的一种实施形式的情形中作如下设置，即，控制单元的存储器件包括分布式计算机结构。
由此可以简单的方式动用可供使用的计算机能力，由此在实施该方法的情形中同样可灵活操作地处理和加工较大的数据量。
如下证实是有利的，当旋转驱动装置和/或定位驱动装置的参考驱动频率的提供包括参考驱动频率在存储器件和/或控制单元中的数据组式的保存和/或至少一个用于计算旋转驱动装置和/或定位驱动装置的参考驱动频率的算法的保存以及参考驱动频率的计算时。
当旋转驱动装置和/或定位驱动装置的参考驱动频率的提供包括数据组式的保存时，在无计算成本的情形中可实现利用参考驱动频率对实际驱动频率的简单调整。
当参考驱动频率的提供包括至少一个用于计算旋转驱动装置和/或定位驱动装置的参考驱动频率的算法的保存时，该方法可被多方面且灵活地应用，而无须维持数据组式的保存、尤其数据库。
在这种情况下，该方法同样可应用到不同的机床上。
此外如下证实是有利的，当工件的加工包括刀具的启动和移开阶段以及工作阶段且启动和移开阶段以及工作阶段可关联或关联有各一个参考驱动频率时。
由此，在实现工件的加工之前，已可检测刀具的刀具状态。当例如在启动阶段的过程中检测出如下刀具状态时，通过该刀具状态不可实现或仅可通过较高的质量损失实现工件的加工，在产生废品之前可更换刀具。
为了验证所提供的参考驱动频率，如下证实是有利的，当该方法包括如下步骤时：
以用于确定刀具的实际刀具状态的检验装置测量和/或分析刀具和通过将实际驱动频率关联在经检测的实际刀具状态的情形中作为旋转驱动装置和/或定位驱动装置的新的参考驱动频率来验证和/或匹配参考刀具状态。
在这种情况下，经保存的参考驱动频率和/或经保存的算法可匹配、可验证且可精细化。由此，参考刀具状态相对实际刀具状态的区别可进一步减小且可持续改善预测精确性。
最后，该目的通过一种根据先前所提及的特征的方法可运行的机床来实现，该机床包括：至少一个可驱动刀架的尤其电动的旋转驱动器；通过其可调节至少在工件与刀架之间的距离的至少一个尤其电动的定位驱动装置；至少一个抗扭地可设置或设置在刀架中的刀具以及至少一个包括存储器件的控制单元。
本发明的另外的特征、细节和优点由所附权利要求、由绘制的图示和该用于检测用于加工工件的机床的刀具的至少一个刀具状态的方法以及机床的的一种优选的实施形式的下面的说明得出。
附图说明
其中：
图1示出示意性示出的机床的侧视图；
图2示出根据本发明的方法的一个实施例的流程图。
附图标记列表
2 机床
4 刀架
6 旋转驱动装置
8 定位驱动装置
10 工件
12 刀具
14 存储器件
16 控制单元
100-105 方法步骤
具体实施方式
图1示出整体上设有附图标记2的机床2，其按照根据图2的方法可运行。机床2包括刀架4以及可驱动刀架4的尤其电动的旋转驱动装置6。
此外，机床2包括尤其电动的定位驱动装置8，通过其可调节在工件10与刀架4之间的距离。在刀架4中可设置有刀具12，其抗扭地设置在刀架4中。此外，在图1中示出的机床2包括控制单元16，其包括存储器件14。
根据图2、借助和参照机床2在图1中示意性示出的各个部件，描述了根据本发明的方法：
在第一方法步骤100中，在存储器件14和/或控制单元16中检测或提供刀具数据和/或工件数据(例如尺寸和材料)。在下面的步骤101中，至少根据刀具数据和/或工件数据(例如尺寸和材料)关联和提供旋转驱动装置6和/或定位驱动装置8的至少一个参考驱动频率。
在下面的步骤102中，检测旋转驱动装置6和/或定位驱动装置8的至少一个实际驱动频率。
实际驱动频率和参考驱动频率可包括例如电流强度、电功率、旋转驱动装置6和/或定位驱动装置8的旋转或移动速度。
在紧接着的步骤103中，旋转驱动装置6和/或定位驱动装置8的参考驱动频率的经检测的实际驱动频率通过控制单元16被关联以及被评估和说明。在此，该评估和说明可包括例如参考刀具状态的确定，包括关于刀具12的剩余寿命、关于刀具12的磨损或刀具12的折断、刀具12的破损和/或刀具12的过载的信息。
在紧接着的另外的步骤104中必要时可产生显示信号，通过其可显示参考刀具状态；和/或必要时，当关联于实际驱动频率的参考驱动频率达到或超出报告标准时，产生报告信号。
在此，报告标准可如此来选择，即，参考刀具状态包括刀具折断、刀具破损和/或刀具过载。
此外，该方法可包括另一步骤105，在其中所产生的显示信号和/或报告信号在显示装置处被显示。在此，显示装置可直接关联于机床2或包括与机床独立地在空间上间隔的外部显示装置。
为了进一步提高该方法的质量可设置有中间步骤102’，在其中滤波旋转驱动装置6和/或定位驱动装置8的经检测的实际驱动频率。这些实际驱动频率在步骤102’中同样可被存储在存储器件14中。
方法步骤101例如可由此来实现，即，参考驱动频率数据组式地保存在存储器件14中和/或在控制单元16中。此外对此备选地或补充地可保存用于计算旋转驱动装置6和/或定位驱动装置8的参考驱动频率的算法且通过该算法计算出参考驱动频率。
本发明的在上述说明中、在权利要求中以及在附图中所公开的特征可以不仅单独地、而且以任意组合，在本发明的实现方案中在其不同的实施形式中都是基本的。

Claims (10)

1.一种用于检测用于加工工件(10)的机床(2)的刀具(12)的至少一个刀具状态的方法，所述机床包括：至少一个刀架(4)、至少一个用于驱动刀架(4)的电动的旋转驱动装置(6)、至少一个通过其调节所述工件(10)与刀架(4)之间的距离和/或角度的电动的定位驱动装置(8)、至少一个抗扭地设置在所述刀架(4)中的刀具(12)和至少一个包括存储器件(14)的控制单元(16)，所述方法包括如下步骤：
a.在所述控制单元(16)的所述存储器件(14)中检测或提供刀具数据和工件数据；
b.提供所述旋转驱动装置(6)和定位驱动装置(8)的至少一个参考驱动频率，所述参考驱动频率至少根据刀具数据和工件数据关联于所述刀具(12)的参考刀具状态，数据组式地在所述控制单元(16)的所述存储器件(14)中保存所述旋转驱动装置(6)和定位驱动装置(8)的所述参考驱动频率；
c.检测所述旋转驱动装置(6)和所述定位驱动装置(8)的至少一个实际驱动频率；
d.通过所述控制单元(16)将所述旋转驱动装置(6)和所述定位驱动装置(8)的所述实际驱动频率关联于所述旋转驱动装置(6)和所述定位驱动装置(8)的所述参考驱动频率，以及通过所述控制单元(16)评估和/或说明至少关联于所述实际驱动频率的所述参考驱动频率来关联所述刀具(12)的参考刀具状态；
e.产生显示信号，通过所述显示信号显示所述参考刀具状态；并且，如果关联于所述实际驱动频率的所述参考驱动频率达到或超出报告标准，那么产生报告信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述机床(2)的显示装置上显示所述显示信号和/或报告信号，所述显示装置间接或直接设置在所述机床(2)上和/或所述显示装置功能上关联于所述机床(2)；和/或传递和显示所述显示信号和/或报告信号给外部显示装置，所述外部显示装置独立于所述机床(2)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过显示信号显示的参考刀具状态包括关于刀具(12)的剩余寿命和/或关于所述刀具(12)的磨损的信息；和/或通过报告信号显示的参考刀具状态包括所述刀具(12)的折断、所述刀具(12)的破损和/或所述刀具(12)的过载。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述实际驱动频率和/或参考驱动频率包括电流强度、和/或旋转驱动装置(6)的电功率、和定位驱动装置(8)的位置。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，过滤所述旋转驱动装置(6)和定位驱动装置(8)的经检测的实际驱动频率；和/或在所述存储器件(14)中存储所述旋转驱动装置(6)和定位驱动装置(8)的经检测的实际驱动频率。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述控制单元(16)的存储器件(14)包括分布式计算机结构。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，提供所述旋转驱动装置(6)和所述定位驱动装置(8)的参考驱动频率包括：保存至少一个用于计算所述旋转驱动装置(6)和/或所述定位驱动装置(8)的所述参考驱动频率的算法以及计算所述参考驱动频率。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述工件(12)的加工包括刀具的启动和移开阶段以及工作阶段；且所述启动和移开阶段以及工作阶段关联有各一个参考驱动频率。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，以用于确定刀具(12)的实际刀具状态的检验装置测量和/或分析所述刀具；和通过将所述旋转驱动装置(6)和定位驱动装置(8)的实际驱动频率关联在经检测的实际刀具状态的情形中作为所述旋转驱动装置(6)和所述定位驱动装置(8)的新的参考驱动频率来验证和/或匹配所述参考刀具状态。
10.一种机床(2)，所述机床根据权利要求1至9之一所述的方法运行，包括：至少一个刀架(4)；至少一个用于驱动刀架(4)的、电动的旋转驱动装置(6)；至少一个通过其调节工件(10)与刀架(4)之间的距离和/或角度的电动的定位驱动装置(8)；至少一个抗扭地设置在所述刀架(4)中的刀具(12)；以及至少一个包括存储器件(14)的控制单元(14)。
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