DD209691A1

DD209691A1 - Wendeschneidplatte mit elektrischer leitschicht zur signalisierung des verschleissfortschrittes

Info

Publication number: DD209691A1
Application number: DD24253382A
Authority: DD
Inventors: Fredi Schubert; Horst Koenig; Rudi Simon
Original assignee: Werkzeugindustrie Fz
Priority date: 1982-08-16
Filing date: 1982-08-16
Publication date: 1984-05-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wendeschneidplatte fuer die spanende Metallbearbeitung, mit einer an der Freiflaeche der Wendeschneidplatte auf einer Isolierschicht aufgebrachten elektrisch leitfaehigen Leitschicht zur Signalisierung des Verschleissfortschrittes waehrend des Spannungsvorganges. Es ist d. Ziel d. Erfindg. die Auswertungsmoeglichk. zu erweitern u. d. Anzeigesicherheit zu erhoehen. Der Erfindg. liegt die Aufg. zugrunde, die Struktur der Leitschicht sowie d. stoffl. Beschaffenheit d. Leit-u. Isolierschichten zu verbessern. Diese Aufg. wird erfindungsg. dadurch geloest, dass unter jeder zum Einsatz vorgesehenen Hauptschneidkante im stufenweisen Abstand innerh. d. zulaessigen Verschleissmarkenbreite mehrere parallel zur Hauptschneidkante verlaufende nicht miteinander in Verbindg. stehende Leiterbahnen in der Art einer gedruckten Verdrahtung strukturiert angeordnet sind u. dass die Isolierschicht u. die Leiterbahnen aus den in der Hartmetalltechnik ueblichen hochverschleissfesten Oberflaechenbeschichtungen bestehen.

Description

Titel der Erfindung

Wendeschneidplatte mit elektrischer Leitschicht zur Signalisierung des Verschleißfortsohrittes

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Wendeschneidplatte für die spanende Metallbearbeitung, mit einer an der Freifläche der Wendeschneidplatte auf einer Isolierschicht aufgebrachten elektrisch leitfähigen Leitschicht zur Signalisierung des Verschleißfortschrittes während des Spanungsvorgang es, wobei mit Erreichen einerbestimmten Breite des Freiflächenversohleißes zwischen der Leitschicht und dem Werkstück ein angelegter Stromkreis geschlossen wird, der über eine Auswerteschaltung einen automatischen Werkzeugwechsel auslöst.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Ein wesentliches Element in der vollständigen Automatisierung von Produktionsabläufen in der spanenden !Fertigung stellt die Bereitstellung und Auswertung von Meßdaten über den Versohleißfortsohritt an der Werkzeugschneide während des Spanungsvorganges dar, wofür neben dynamisch, optisch oder pneumatisch wirkenden Meßwertgebern auch solche vorgeschlagen werden, die auf einer Isolierschicht an der !Freifläche der Schneidplatte in der l^?orm von dünnen Leitsohichten mit definiertem ohmschen Widerstand angebracht sind und an einem äußeren Strom—'

kreis anliegen (DD-PS 90 870,DB-P3 124 162 und DD-PS 129 081). Diese sogenannten Dünnschichtsensoren basieren auf der Grundidee, daß nach Erreichen einer bestimmten Verschleißmarkenbreite an der Freifläche der Werkzeugsohneide ein an die Leitschicht angelegter elektrischer Stromkreis geschlossen und der sich in Abhängigkeit vom zunehmenden Verschleißfortschritt ändernde ohmsche Widerstand gemessen bzw. zum Zwecke der Einleitung des automatischen Werkzeugwechsels ausgewertet wird. Die ftiderstands-Leitschicht wird an der Schneidenecke als eine senkrecht zur Schneidkante liegende Leiterbahn angebracht, die mit zunehmendem Preiflächenverscialeiß kürzer wird, wobei sich deren ohmscher Widerstand entsprechend verringert. Theoretisch ist eine solche Signalgewinnung möglich, sie ist aber sehr störanfällig, wenn man bedenkt, daß die an der Schneidenecke auftretende maximal zulässige Verschleißmarkenbreite sehr klein ist, woraus sich nur geringe Widerstandsänderungen ergeben. Es treten auch infolge der hohen Schneidentemperaturen während des Spanungsvorganges temperaturabhängige Widerstanüsänderungen auf, die das Meßergebnis stark beeinträchtigen. Die Anordnung der Leiterbahn an der Schneidenecke hat außerdem noch den Haehteil, daß der Verschleißfortschritt nur an dieser Stelle angezeigt wird und über die im Eingriff befindlichen Bereiche der Haupt- und lieb en schneide keine Signale geliefert werden. In einem in der DD-PS 90 870 dargestellten Ausführungsbeispiel soll den vorstehend aufgezeigten Machteilen dadurch abgeholfen werden, daß eine Widerstands-Leitschicht bandförmig um die Freiflachen der «Ifendeschneidplatte im Abstand der zugelassenen Verschleißmarkenbreite parallel zu den Schneidkanten angeordnet wird. Der Kontakt bzw. der angelegte Stromkreis wird geschlossen, sobald diese zugelassene Verschleißmarkenbreite erreicht ist. Es werden folglich keine Zwischenwerte über den Verschleißfortschritt

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geliefert und auch keine ausv^ertbaren Signale bei Schneidenausbrüchen bereitgestellt, was einen erheblichen Nachteil darstellt. Außerdem ist die Verwendung einer zusammenhängenden Leiterbahn als Signalgeber für alle vier Schneidkanten nicht sicher, weil sich an den Stellen der Verschleißmarken bereits eingesetzter Schneidkanten leitende tfberbrückungen ergeben, von denen die Signalgebung verfälscht wird.

Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, bei den bekannten Wendeschneidplatten mit einer an der Freifläche auf einer Isolierschicht zur Signalisierung des Verschleißfortschrittes aufgebrachten Leitschicht, die Auswertungsmöglichkeiten zu erweitern und die Anzeigesicherheit zu erhöhen ohne dabei die Verschleißfestigkeit der Wendeschneidplatte an der Freifläche zu beeinträchtigen,

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem bekannten Verfahren zur Verschleißerkennung durch Schließung eines elektrischen Stromkreises zwischen einer Leitschicht an der Freifläche der Wendeschneidplatte und dem Werkstück, die Struktur der Leitschicht sowie die stoffliche Beschaffenheit der Leit- und Isolierschichten zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unter jeder zum Einsatz vorgesehenen Hauptschneidkante im stufenweisen Abstand innerhalb der zulässigen Verschleißmarkenbreite mehrere parallel zur Hauptschneidkante verlaufende nicht miteinander in Verbindung stehende Leiterbahnen in der Art einer gedruckten Verdrahtung strukturiert angeordnet sind und daß die Isolierschicht und die Leiterbahnen aus den in der Hartmetalltechnik üblichen

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hochversohleißfesten Gberflächeabeschichtungen bestehen. Es ist zweckmäßig, die Leiterbahnen so auszubilden, daß diese im mittleren Bereich; der HauptSchneidkante beginnend um die Scluaeidöüeokö herum bis etwa zur Hälfte der Nebenschaeidkante parallel zu diesen lia'Abstandsbereich der zulässigen TTersphleißraarkenbreite verlaufen und dann durch schräge Leiterbahnen abgesetzt unterhalb der Leiterbahnen für die nächste Hauptschneidkante und um deren Schaeideneoke bis zu.-den die Kontaktstellen bildenden Enden der Leiterbahnen parallel zur ursprünglichen Richtung weitergeführt sind«

Eine vorteilhafte Ausführung der erfindungsgemäßen Wendesohneidplatte aus Sinterhartmetall besteht darin, daß die Leiterbahnen aus TiN und die Isolierschicht aus AIpO-bestehen und daß gegebenenfalls eia.e die Leiterbahnen überdeckende Deckschicht aus A3U0~ aufgebracht ist.

Sie Funktionsweise der nach den Merkmalen der Erfindung ausgeführten Wendeschneidplatte beruht auf dem Prinzip einer vom Yerschleißf ortschritt bzw.«,-von der Yerschleißmarkeabreit® abhängigen stufenweisen Einschaltung von Stromkreisen* so daß die unterste leiterbahn mit ihrer Oberkante in dem Abstand der maximal zugelassenen ¥ersehleißmarkenbreite zu-liegen.kommt♦ Die übrigen Leiterbahnen, vorzugsweise zwei,'liegen innerhalb dieses Abstandes. IUr die Ausführung des Spanungsvorganges ^iird die Wendeschneidplatte in einem Klemmhalter aufgenommen der entsprechend der die Kontaktstellen bildenden Enden der Leiterbahnen Gegenkontakte aufweist, an denen die einen Polseiten der Stromkreise angeschlossen sind, während die Gegenpole mit dem Werkstück in Verbindung stehen. Es sind folglich mehrere diskrete Stromkreise vorhanden, die nacheinander eingeschaltet werden«, sobald die während des Spanungsprozesses zunehmende Yersohleißmarkenbreite die einzelnen Leiterbahnen erreicht und dadurch diese mit dem

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Werkstück elektrisch leitend verbindet. Dadurch werden mehrere Breiten der Verschleißmarke stufenweise über eine anzuschließende Auswerteschaltung angezeigt und diese Signale zur Steuerung der Vorbereitung sowie Durchführung des verschleißabhängigen Werkzeugwechsels verwertet. Bei Ausbruch der Schneidkante wird der erste Stromkreis wieder geöffnet, was mit Hilfe einer Auswertelogik für die Steuerung des Werkzeugwechsels sofort verwertet werden muß ο

Die Vorteile der erfindungsgemäß realisierten Signalisierung des Verschleißfortschrittes sind darin zu sehen, daß die im gesamten Eingriffsbereich der eingesetzten Haupt- und Hebenschneide einschließlich der Schneidenecke vorhandene größte Breite der Verschleißmarke angezeigt isird und daß Schneidenausbrliche die Übertragung logisch verwertbarer Signale zur I'olge haben. Sin weiterer Vorteil besteht darin, daß die während des Spanungsvorganges im Schneidenbereich auftretenden hohen !Temperaturen die elektrische Signalgebung der Leiterbahnen nicht beeinträchtigen. Es ist auch vorteilhaft, daß für die vorgeschlagene stoffliche Ausführung der Isolier- und Leiterbahnenschichten, die in der Hartmetalltechnologie üblichen hochverschleißfesten Oberflächenschichten eingesetzt werden können, weil hier bewährte Verfahren zur Anwendung zur Verfügung stehen und diese Schichten gleichzeitig die Verschleißfestigkeit an den Freiflächen erhöhen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

S'ig. 1: Eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Wendeschneidplatte

Pig. 2ϊ Eine Wendeschneidplatte naoh Pig. 1 im spanenden Eingriff, schematisch dargestellt.

Pig. 3s Eine Schaltungsanordnung für eine Auswertesohaltung der Signalge"bung einer Wendeschneidplatte entsprechend Mg. 1.

Bei der dargestellten Wendeschneidplatte 1 handelt es sich um eine in quadratischer Grundform ausgebildete, die eine zentrale Aufnahmebohrung aufweist und die aus einer gesinterten Hartmetall-Legierung besteht» An der Überfläche bzw«, an den Freiflächen ist die Sfendesohneidplatte 1 mit einer Isolierschicht 2 aus Al₃O₃ beschichtet, auf die ebenfalls mittels einer Besohichtungsteohnologie Leiterbahnen 3a, b und c aufgebracht sind, die gruppenweise jeweils in einem Schneidenbereich 5 wirksam sind und in diesem Bereich mit einem Abstand entsprechend der maximal zulässigen Verschleißmarkenbreite parallel zur Sohneidkante verlaufen. Im mittleren Teil der Freifläche sind die Leiterbahnen 3 schräg nach unten und dann parallel zur ursprünglichen Richtung um die nächste Schneidenecke herum bis zu den Kontaktstellen 4 iseitergeführt. Jede Gruppe der Leiterbahnen 3? bei der quadratischen Wendeschneidplatte 1 sind vier solcher Gruppen zu je drei Leiterbahnen 3 a, b und 0 vorhanden, verlaufen in der aus Pig» 1 ersichtlichen miteinander verschränkten Form und sind in.der Art einer gedruckten Verdrahtung nach dem bekannten Verfahren der Dünnschichttechnik und der Hartmetallbesohiohtung aus TiH hergestellt. Bei einer im Schnitt an einem Werkstück 6 angreifenden Wendeschneidplatte 1 kommen mit zunehmender Verschleißmarkenbreite die Leiterbahnen 3 a, b und c mit dem Werkstück 6 in eine elektrisch leitende Verbindung, wodurch die Stromkreise 7 a§ b und 0 geschlossen werden und in dieser Weise den Tersohleißfortschritt an eine Auswerte»

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schaltung signalisieren. Bei Ausbruch der Schneide wird die erste Leiterbahn 3a unterbrochen und der erste Stromkreis 7a geöffnet, was mit Hilfe einer Auswertelogik angezeigt werden kann.

Claims

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1. Wendeschneidplatte mit einer an deren Freifläche auf einer Isolierschicht' aufgebrachten elektrisch leitfähigen Leitschicht zur Signalisierung des Verschleißfortschrit'tes während des SpanungsVorganges, dadurch gekennzeichnet j daß unter jeder zum Einsatz vorgesehenen Haupt schneidkante im stufenteisen Abstand innerhalb der zulässigen Verschleißmarkenbreite mehrere parallel zur Hauptschneidkante·verlaufende nicht miteinander in Verbindung stehende Leiterbahnen (3a, b und c) in der Art einer gedruckten Verdrahtung strukturiert angeordnet sind und daß die Isolierschicht (2) und die Leiterbahnen(3) aus den in der Hartmetalltechnik üblichen hochverschleißfesten Oberflächenbesohichtungen bestehen»

2. Wendeschneidplatte nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen (3 a, b und ο im mittleren Bereich der Hauptsohneidkante beginnend um die Schneidenecke herum bis etwa zur Hälfte der liebenschneidkante parallel zu diesen im Abstandsbereich der zulässigen Versciileißmarkenbreite verlaufen und dann durch schräge Leiterbahnen (3 a₃ b und c) abgesetzt unterhalb der Leiterbahnen (3 a, b und c) für die nächste Haupt schneidkante und um deren Schneideneoke bis zu den die Kontaktstellen (4) bildenden Enden der Leiterbahnen (3 a, b

und. c) parallel zur ursprünglichen Richtung weiterge-. fährt sind»

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Wendeschneidplatte nach Punkten 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterbahnen(3 a, b und c) aus TiIT und die Isolierschicht (2) aus Al₉O_q bestehen und daß gesstcne^falls eine die Leiterbahnen (3) Überdeckende Deckschicht aus Al₂O^ aufgebracht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen