DD265110A1

DD265110A1 - Verfahren zur automatischen ueberwachung eines rechnergesteuerten spanabhebenden werkzeuges

Info

Publication number: DD265110A1
Application number: DD30734287A
Authority: DD
Inventors: Hans Lutze; Horst Weber; Dieter Foerster; Ronald Zweiniger
Original assignee: Werkzeugmasch Heckert Veb
Priority date: 1987-09-29
Filing date: 1987-09-29
Publication date: 1989-02-22
Also published as: DE3831900A1

Abstract

Verfahren zur automatischen Ueberwachung eines rechnergesteuerten spanabhebenden Werkzeuges. Nach einer direkten Verschleissmessung und einer nachfolgenden Vorausbestimmung der Standzeit wird der Faktor A der Taylorgleichung TAvBsC neu bestimmt, worauf werkstueckchargengebundene Werte fuer die Standzeit, die Nachstellzeit und die fuer das Erreichen bzw. Ausschoepfen einer programmierten Sollstandzeit notwendige Schnittgeschwindigkeit ermittelt werden, nach deren Massgabe das Werkzeug ausser Betrieb gesetzt, nachgestellt oder in der Geschwindigkeit gesteuert wird.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Überwachung eines rechnergesteuerten spanabhebenden Werkzeuges durch Vorausbestimmung der Standzeit. Sie ist insbesondere an Bearbeitungszentren anwendbar.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

!n Bearbeitungszentren wird das Werkstück komplex bearbeitet. Dazu steht eine Vielzahl von Werkzeugen zur Verfügung. Diese unterliegen einem Verschleiß, der von den Schnittwerten und den Werkstoff-Schneidstoff-Paarungen abhängt. Es ist bekannt, die Werkstücke so zu überwachen, daß weder Qualitätsmängel am Werkstück noch ökonomische Verluste durch Nichtauslastung der Werkzeuge auftreten.

Die Überwachung von Schnittkräften und Lastströmen auf die Überschreitung vorbestimmter Schwellwerte beansprucht keine Fertigungszeit, ist aber relativ ungenau.

Das regelmäßige Messen des Verschleißes ist genau, beansprucht aber Fertigungszeit.

Deshalb wurde vorgeschlagen, die Standzeit aufgrund von Messungen des Verschleißes in Abhängigkeit von der Bearbeitungszeit vorauszubestimmen (DE-OS 2440409, DE-OS 3136434).

Die so ermittelte Standzeit besitzt jedoch nur Gültigkeit für die bis zum Zeitpunkt der Verschleißmessungen eingestellten konstanten Schnittwerte und das konkret gemessene Werkzeug, Sobald andere Schnittwerte und/oder andere Werkzeuge zum Einsatz kommen, muß der Verschleiß jedes Mal neu gemessen werden. Das führt bei Beorbeitungszentren zu hohen Meßzeiten, die die Fertigungszeit je Werkstückcharge negativ beeinflussen.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, die Verfahrensökonomie z- · erhöhen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Überwachung eines rechnergesteuerten spanabhebenden Werkzeuges, dessen Standzeit Ti aus der bearbeitungszeitabhängigen Messung des Verschleißes für die eingestellten Werte der Schnittgeschwindigkeit V₁ und des Vorschubs St abgeleitet wird, zu schaffen, das für weitere Schnittwerte und/oder Werkzeuge Gültigkeit besitzt. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß sich an die Standzeitvorausbestimmung die Ermittlung des Faktors A = T,/Vi^Bs,^c der erweiterten Taylorgleichung mit Ihren gespeicherten Exponenten B, C anschließt, nach

dessen Speicherung werkstückchargengebundene Werte für die Standzeit T = A v^Bs^c und/oder die auf einen gespeicherten zulässigen Verschleiß νB_IU) und eine gespeicherte Konstante k bezogene Werkzsugnachstellzeit t_N = k · νEWA v^Bs^c und/oderdie für das Erreichen bzw. Ausschöpfen einer gespeicherten Sollstandzeit Τ«,_Μ notwendige Schnittgeschwindigkeit V-

A s^c)'^/B ermittelt und gespeichert werden, nach deren Maßgabe das Werkzeug außer Betrieb gesetzt, nachgestellt bzw. in der Geschwindigkeit gesteuert wird. Die einmalige Ermittlung und Speicherung des Faktors A für das jeweilige Teilsortiment ermöglicht es, das Werkzeug bei Schnittwertänderungen gemäß der zugehörigen Werte T, t_N und ν außer Betrieb zu setzen, nachzustellen bzw. in der Geschwindigkeit zu steuern, ohne daß weitere Messungen notwendig sind. Die Werte T, tu und ν können auch zur Außerbetriebsetzung, Nachstellung und Steuerung aller weiteren für die Bearbeitung .

derselben Werkstückcharge vorgesehenen Werkzeuge angewendet werden, sofern sich die Schneidstoffe nominell nicht vondem des ausgemessenen Werkzeugs unterscheiden. Dies ist möglich, de sich gezeigt hat, daß der Faktor A auf geringfügige

Schwankungen der Schneidstoffzusammpnsetzung wesentlich geringer reagiert als auf Werkstoffchargenschwankungen. Multipliziert man den Faktor A vor seiner Weiterverrechnung mit einem Quotienten aus dem für den Schneidstoff des

ausgemessenen Werkzeugs gespeicherten Faktor A₆ und einem für den anderen Schneidstoff eines anderen Werkzeugsgespeicherten Faktor A„ so kann mit den dann ermittelten Werten T, t_N und ν auch dieses andere Werkzeug außer Betrieb gesetzt,nachgestellt bzw. gesteuert werden.

Die Exponenten B und C sowie die Faktoren k, A_a, A, lind Werkstoff/Schneidstoffabhängige konstanten der erweiterten Taylorgleichung. Sie sind bekannten Tabellen zu entnehmen. Ausführungsbeispiel Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Werkstücke einer Charge sind nacheinander auszubohren, zu bohren und zu fräsen. Daher müssen Foinausbohr-, Bohr- und Fräswerkzeuge überwacht werden.

Als erstes kommt beispielsweise ein Hartmetall-Feinausbohrwerkzeug zum Einsatz. Seine Verschleißmarkenbreite VB_hm ι (die sich aus dem gemessenen Schneidkantenrückversatz SKV ergibt), wird nach der Bearbeitungszeit ti ermittelt. Da zwischen den Größen Standzeit und Verschleiß eine bekannte Beziehung besteht, läßt sich für eine zulässige Verschleißmarkenbreite VB₁₁₁₁ die reale Standzeit T₁ = t, · VB_n,,/VB₁ ermitteln. Sie gilt für die Schnittwerte V₁ und S₁. Für diese Schnittwerte läßt sich aus dem festgestellten Verschleißfortschritt die Zeit t_N1 ableiten, nach der das Ausbohrwerkzeug im Interesse der Einhaltung vorgegebener Toleranzen nachgestellt werden muß. Sind weitere Ausbohrungen anderer Durchmesser notwendig, müßte nach bekanntem Stand der Technik für jedes neue HM-Feinausbohrwerkzeug gleichen Schneidstoffs eine neue Verschleißmessung durchgeführt werden, da andere Durchmesser andere Schnittwerte und diese wiederum andere Verschleißgeschwindigkeiten verursachen. Erfindungsgemäß wird jedoch stattdessen mit Hilfe bekannter Tabellenwerte B und C (z. B. Degner, Lutze, Smejkal: Spanende Formung. Berlin, Verlag Technik, 1985) und dem für das spezifische Teiiesortiment ermittelten Realwert dor Standzeit T, der werkstückchargengebundene Faktor A = T₁Zv₁ ⁸Si⁰ der erweiterten Taylorgleichung ermittelt, auf dessen Grundlage mit Hilfe bekannterTabellenwertek die Nachhallzeit t_N = k · vB,_u,/A · v^B s^c für die gewünschten Schnittwerte v,s bestimmt werden kann.

Für alle genannten HM-Feinausboh werkzeuge ließen sich auf der Grundlage dieses Faktors A auch die Standzeiten T = A · v^B · s^c ermitteln, nach deren Ablauf die Werkzeuge auszuwechseln sind. Und das ebenfalls ohne erneute Verschleißmessungen. Sind die Ausbohrvorgänge beendet, sollen in einer weiteren Boarbeitungsstufo In die Werkstücke mittels Spiralbohrern Vollbohrungen eingebracht werden. Um festzustellen, nach welcher Zelt die Spiralbohrer ausgewechselt werden müssen (Standzeitende), ist es lediglich notwendig, die für das HM-Feinausbohrwerkzeug ermittelte Standzeit mit dem Quotienten aus den Tabellenwerten Ahm und Aspiral der erweiterten Taylorgleichung zu multiplizieren. Da diese auch modifiziert auftritt, kann übir den für das HM-Feinausbohrwerkzeug ermittelten Koeffizienten A mit den Tabellenwerten für die erweiterte Taylorgleichunp und einem ebenfalls tabellieren Korrelationsfaktor χ auch ein auf den Spiralbohrer bezogener Faktor A berechnet werfen. Für Fräsköpfe ergibt eine analoge Anwendung den neuen Wert. Die Übertragbarkeit der auf die Grundgloichung T = A v^B · s^c bezogenen Vorgehensweisen auf erweiterte Formen der Standzeitgleichung ist gesichert. Die Modifizierungen sind je nach Werkzeugart unterschiedlich. So können für Fräsköpfe noch weitere tebellenwertabhängige Faktoren hinzukommen.

Die Werte VB_Hm ι (bzw. SKV_HM i), t₍, V₁, S₁ werden auf bekannte Welse erfaßt und durch den Rechner, der das Werkzeug steuert, auf bekannte Weise zu Steuerdaten numerisch verrechnet (gemäß Stand der Technik zur Standzeit T₁ und zur abgeleiteten Nachstellzeit tN ι und gemäß Erfindung zu werkstückchargengebundenen Werten T und t_N).

Nun ist auch der Fall denkbar, daß Standzeiten fest programmiert sind und aus fertigungsorganisatorischen Gründen beibehalten werden sollen. Dann ist es gemäß der Erfindung möglich, aufgrund der einen Verschleißmessung (bzw. SKV-Bestimmung) über die Ermittlung des werkstückchargengebundenen Faktors A solche Schnittgeschwindigkeiten V = (T₁₀Ii/ A s^c)'^/B zu ermitteln, mit denen die Sollstandzeiten T_10n erreicht bzw. ausgeschöpft werden können. Diese Geschwindigkeiten werden durch den Rechner auf wieder bekannte Weise als Steuersignale zur Verfügung gestellt. Schließlich ist es auch möglich, die Überwachungswerte T, t_N, ν als Bedieneraufforderung anzuzeigen.

Claims

1. Verfahren zur automatischen Überwachung eines rechnergesteuerten spanabhebenden Werkzeugs, wobei dessen Verschleiß in Abhängigkeit von der Bearbeitungszeit gemessen und aus diesen Werten für die Schnittgeschwindigkeit V₁ und den Vorschub Si die Standzeit T₁ abgeleitet wird, gekennzeichnet dadurch, daß anschließend mit den Werten T₁, V₁, S₁ und den gespeicherten Exponenten B, C der erweiterten Taylorgleichung deren Faktor A = T₁Zv₁ ⁸ · S₁ ⁰ ermittelt und gespeichert wird, worauf werkstückchargengebundene Werte für

— die Werkzeugstandzeit T = A · v^B · s^c und/oder

— die auf einen gespeicherten zulässigen Verschleiß ν B_zut bezogene Werkzeugnachstellzeit t_N = k · vB_ZU|/A · v^B · s^c mit k = Spaicherkonstante und/oder

— die für das Erreichen bzw. Ausschöpfen einer gespeicherten Sollstandzeit T_3On notwendige Schnittgeschwindigkeit ν = (T_8On/A · s^c)'^/B ermittelt und gespeichert werdet.. nach deren Maßgabe das Werkzeug außer Betrieb gesetzt, nachgestellt bzw. in der Geschwindigkeit gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß nach Maßgabe der ermittelten Werte für die Standzeit, und/odor die Nachstellzeit tN und/oder die Schnittgeschwindigkeit ν alle weiteren für die Bearbeitung derselben Werkstückcharge vorgesehenen Werkzeuge gleichen Schneidstoffs außer Betrieb geset7t, nachgestellt bzw. in der Geschwindigkeit gesteuert werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Faktor A mit einem Quotienten aus dem für den Schneidstoff des ausgemessenen Werkzeuges gespeicherten Faktor A₉ und einem für den Schneidstoffeines anderen Werkzeuges gespeicherten Faktor A₃ multipliziert und erst dann zu Werten für die Standzeit T und/oder die Nachstellzeit t_N und/oder die Schnittgeschwindigkeit ν verrechnet wird, nach deren Maßgabe das andere für die Bearbeitung derselben Werkstückcharge vorgesehene Werkzeug anderen Schneidstoffs außer Betrieb gesetzt, nachgestellt bzw. in der Geschwindigkeit gesteuert wird.