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Method for optimizing the service life of turning tools used in particular CNC-controlled machine tools Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Optimierung der Standzeiten von zum Drehen dienenden Bearbeitungswerkzeugen insbesondere CNC-gesteuerter Werkzeugmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Werkstück als Referenz-Teil bearbeitet (1a) und dabei an zumindest einer Referenz-Position ein Referenz-Wert einer Messgröße ermittelt wird (2), dass bei der anschließenden Bearbeitung (1b) weiterer Werkstücke jeweils der Wert der Messgröße an der zumindest einen Referenz-Position ermittelt (4) und in Abhängigkeit des jeweiligen Messgrößen-Wertes im Vergleich zum Referenz-Wert die Schnittgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine modifiziert wird (5, 6, 7), wobei bei einem Messgrößen-Wert, der aus einer höheren Härte des Werkstückes an der Referenz-Position im Vergleich zur Härte des Referenz-Teils an dessen Referenz-Position resultiert, die Schnittgeschwindigkeit reduziert (7) und bei einem Messgrößen-Wert, der aus einer geringeren Härte des Werkstückes an der Referenz-Position im Vergleich zur Härte des Referenz-Teils an dessen Referenz-Position resultiert, die Schnittgeschwindigkeit erhöht wird, und dass zusätzlich zur Modifizierung der Schnittgeschwindigkeit der Vorschub in Abhängigkeit des jeweiligen Messgrößen-Wertes im Vergleich zum Referenzwert modifiziert...Method for optimizing the service lives of turning tools, in particular CNC-controlled machine tools, characterized in that a first workpiece is processed as a reference part (1a) and a reference value of a measured variable is determined at at least one reference position (2) in that in the subsequent processing (1b) of further workpieces the value of the measured variable is determined at the at least one reference position (4) and the cutting speed of the machine tool is modified as a function of the respective measured value value compared to the reference value (5, 6, 7), wherein at a measured value value which results from a higher hardness of the workpiece at the reference position compared to the hardness of the reference part at its reference position, the cutting speed is reduced (7) and at a measured value Value resulting from a lower hardness of the workpiece at the reference position compared to H hardness of the reference part at its reference position results, the cutting speed is increased, and that in addition to the modification of the cutting speed of the feed function of the respective measured value value compared to the reference value modified ...

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Optimierung der Standzeiten von zum Drehen dienenden Bearbeitungswerkzeugen insbesondere CNC-gesteuerter Werkzeugmaschinen.The The invention relates to a method for optimizing the service life of turning tools used in particular CNC-controlled Machine tools.

Bei der Bearbeitung, insbesondere der CNC-gesteuerten Bearbeitung von Werkstücken, beispielsweise dem Drehen oder Fräsen von Gussteilen, kann es aufgrund unterschiedlicher Härte der einzelnen Werkstücke zu Unregelmäßigkeiten kommen, wodurch das fertige Werkstück eine nicht zufriedenstellende Qualität aufweisen kann oder während der Bearbeitung Fehler, insbesondere Werkzeugbruch, auftreten können. Die Standzeit, also die Lebensdauer eines Bearbeitungswerkzeugs, ist neben anderen Faktoren stark abhängig von der Schnittgeschwindigkeit in Verbindung mit der Materialhärte des zu bearbeitenden Werkstücks. Eine zu hohe Schnittgeschwindigkeit bewirkt eine übermäßige Erwärmung des Bearbeitungswerkzeugs und somit eine reduzierte Standzeit. Erfahrungswerte zeigen, dass eine Steigerung der Schnittgeschwindigkeit um 20% die Standzeit halbieren kann und eine Steigerung der Schnittgeschwindigkeit um 50% die Standzeit auf ein Fünftel verkürzt. Eine zu geringe Schnittgeschwindigkeit von beispielsweise 20–40 m/min kann hingegen zu Rattererscheinungen führen, wodurch die Standzeit ebenfalls verkürzt wird.at the machining, in particular the CNC-controlled machining of Workpieces, for example turning or milling Of castings, it may be due to different hardness of each workpieces to irregularities come, whereby the finished workpiece is an unsatisfactory quality may or may be Machining errors, especially tool breakages, can occur. The Life, so the life of a machining tool is heavily dependent on other factors from the cutting speed in connection with the material hardness of the to be machined workpiece. Too high a cutting speed causes excessive heating of the Machining tool and thus a reduced service life. experience show that an increase in cutting speed by 20% the Can halve tool life and increase the cutting speed by 50% the life to one fifth shortened. Too low a cutting speed of, for example, 20-40 m / min On the other hand, it can lead to chattering, which increases the service life also shortened becomes.

Aus der DE 26 52 574 C2 ist ein Verfahren zur Bearbeitung eines Werkstücks mit einer Werkzeugmaschine bekannt, bei dem die Schneidkraft bei der Bearbeitung eines Werkstücks unter Berücksichtigung zuvor ermittelter Referenzwerte konstant gehalten werden soll. Hierzu wird die Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine angepasst. Dies kann sich jedoch nachteilig auf die Bearbeitungszeit eines Werkstücks auswirken.From the DE 26 52 574 C2 a method for machining a workpiece with a machine tool is known in which the cutting force during the machining of a workpiece is to be kept constant taking into account previously determined reference values. For this purpose, the feed rate of the machine tool is adjusted. However, this can adversely affect the machining time of a workpiece.

Es besteht daher die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem unter Berücksichtigung der Eigenschaften des jeweiligen Werkstücks die Schnittgeschwindigkeit hinsichtlich Qualität der Bearbeitung einerseits und Zuverlässigkeit andererseits angepasst und somit die Standzeit des Bearbeitungswerkzeugs optimiert werden können.It There is therefore the task of a method of the aforementioned Kind of creating with the considering the characteristics of the respective workpiece the cutting speed in terms of quality of processing on the one hand and reliability adapted on the other hand, and thus the life of the machining tool can be optimized.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.The inventive solution this Task consists in the characterizing features of the claim 1.

Die Referenz-Position kann dabei beispielsweise beim Drehen einer Fase an der Außenhaut des Werkstücks zu Beginn des Bearbeitungszyklus' definiert sein. Aus den bei diesem Bearbeitungsschritt auftretenden Belastungen lassen sich Rückschlüsse auf die Härte des Werkstückes ziehen.The Reference position can, for example, when turning a chamfer on the outer skin of the workpiece defined at the beginning of the machining cycle be. From the loads occurring during this processing step can draw conclusions the hardness of the workpiece pull.

Wenn das Referenz-Teil mit den vordefinierten Parametern fehlerfrei, insbesondere ohne Werkzeugbruch bearbeitet wurde, kann die Schnittgeschwindigkeit bei der Bearbeitung weiterer Werkstücke in Abhängigkeit des jeweiligen Messgrößen-Wertes modifiziert und somit die Standzeit des jeweiligen Bearbeitungswerkzeugs optimiert werden.If the reference part with the predefined parameters is error-free, In particular, without tool break was edited, the cutting speed when processing further workpieces depending on the respective measured value value modified and thus the life of the respective machining tool be optimized.

Insbesondere kann bei einem Messgrößen-Wert, der aus einer höheren Härte des Werkstückes an der Referenz-Position im Vergleich zur Härte des Referenz-Teils an dessen Referenz-Position resultiert, die Schnittgeschwindigkeit reduziert werden. Eine höhere Härte des Werkstückes im Vergleich zum Referenz-Teil würde bei gleicher Schnittgeschwindigkeit eine höhere Belastung des Bearbeitungswerkzeugs bedeuten und dessen Standzeit reduzieren. Diesem Effekt wird durch die Reduzierung der Schnittgeschwindigkeit entgegengewirkt, so dass die Standzeit auch bei Bearbeitung härterer Werkstücke verbessert beziehungsweise zumindest gewährleistet ist.Especially can at a measured value value, the one from a higher one Hardness of workpiece at the reference position compared to the hardness of the reference part at its Reference position results, the cutting speed is reduced become. A higher one Hardness of workpiece compared to the reference part would at the same cutting speed, a higher load of the machining tool mean and reduce its service life. This effect is going through the reduction of cutting speed counteracted, so that the Service life harder even when working workpieces improved or at least guaranteed.

Bei einem Messgrößen-Wert, der aus einer geringeren Härte des Werkstückes an der Referenz-Position im Vergleich zur Härte des Referenz-Teils an dessen Referenz-Position resultiert, kann die Schnittgeschwindigkeit erhöht werden.at a measured value value, the one of lower hardness of the workpiece at the reference position compared to the hardness of the reference part at its Reference position results, the cutting speed can be increased.

Um eventuelle Zeitverluste durch eine Reduzierung der Schnittgeschwindigkeit zumindest teilweise auszugleichen und somit die Maschineneffizienz zu erhöhen, wird zusätzlich zur Modifizierung der Schnittgeschwindigkeit der Vorschub in Abhängigkeit des jeweiligen Messgrößen-Wertes im Vergleich zum Referenz-Wert modifiziert. Bei reduzierter Schnittgeschwindigkeit kann der Vorschub erhöht werdenAround any loss of time due to a reduction in the cutting speed At least partially offset and thus the machine efficiency to increase, will be added for modifying the cutting speed of the feed in dependence of respective measured value modified compared to the reference value. At reduced cutting speed the feed can be increased become

Bevorzugt wird als Messgröße die Leistung, insbesondere die Antriebsleistung oder die Wirkleistung eines Bearbeitungswerkzeug-Antriebs erfasst, da dies besonders einfach und mit geringem Aufwand möglich ist.Prefers is measured as the power, in particular the drive power or the active power of a machining tool drive recorded, because this is possible very easily and with little effort.

Es ist möglich, dass die Modifizierung der Schnittgeschwindigkeit manuell vorgenommen wird. Beispielsweise können der Referenz-Wert und der jeweilige Messgrößen-Wert an einem Display angezeigt werden und eine Bedienperson regelt anhand dieser Werte über ein Eingabeelement, beispielsweise ein Po tentiometer an der Werkzeugmaschine die Schnittgeschwindigkeit.It is possible, that the modification of the cutting speed is made manually becomes. For example, you can the reference value and the respective measured value value are shown on a display and an operator regulates these values using Input element, such as a Po tentiometer on the machine tool the cutting speed.

Bevorzugt erfolgt jedoch die Modifizierung der Schnittgeschwindigkeit automatisch. Dazu werden die Messgrößen-Werte beispielsweise in einer Steuereinrichtung mit dem Referenz-Wert verglichen und die Ansteuerung des Bearbeitungswerkzeugs entsprechend modifiziert.Prefers However, the modification of the cutting speed is done automatically. These are the measured value values for example, in a control device compared with the reference value and the control of the machining tool modified accordingly.

Es kann zweckmäßig sein, wenn an dem Referenz-Teil mehrere Referenz-Werte an verschiedenen Referenz-Positionen ermittelt werden und wenn die Schnittgeschwindigkeit bei der Bearbeitung weiterer Werkstücke an den jeweiligen Referenz-Positionen modifiziert wird. Beispielsweise kann bei Bearbeitungsprozessen, in denen nacheinander unterschiedliche Bearbeitungswerkzeuge verwendet werden, zu Beginn des Bearbeitungsbereichs eines jeden Bearbeitungswerkzeugs eine Referenz-Position zur Aufnahme eines Referenz-Wertes vorgesehen sein, um die Schnittgeschwindigkeit für jedes Bearbeitungswerkzeug anzupassen und somit dessen Standzeit zu optimieren. Es ist auch möglich, mehrere Referenz-Positionen für ein Bearbeitungswerkzeug vorzusehen, beispielsweise an Positionen, an denen das Werkstück unterschiedliche Materialstärken oder besondere Formverläufe aufweist.It may be appropriate if at the reference part several reference values at different Reference positions are determined and when the cutting speed when processing further workpieces at the respective reference positions is modified. For example, in machining processes, in which successively uses different editing tools at the beginning of the edit area of each editing tool a reference position is provided for receiving a reference value, around the cutting speed for adapt each machining tool and thus its life to optimize. It is also possible, several reference positions for to provide a machining tool, for example at positions, where the workpiece different material thicknesses or special shape profiles having.

Um für wiederkehrend zu bearbeitende Werkstücke ein wiederholtes Bearbeiten eines Referenz-Werkstücks zu vermeiden und um auf einmalig ermittelte Referenz-Werte zurückgreifen zu können, ist es vorteilhaft, wenn der (die) der (den) Referenz-Position(en) zugeordnete(n) Referenz-Wert(e) gespeichert werden. Diese können bedarfsweise aus einem Speicher abgerufen werden.Around for recurring Workpieces to be machined to avoid repeated machining of a reference workpiece and to fall back on once established reference values to be able to it is advantageous if the (the) the (the) reference position (s) associated (s) Reference value (s) are stored. These can if necessary from a Memory can be retrieved.

Die Modifikation der Schnittgeschwindigkeit erfolgt anhand von Wertevergleichen zwischen Referenz-Werten und jeweiligen Messgrößen-Werten des zu bearbeitenden Werkstücks. Da keine Echtzeit-Regelung während des übrigen Bearbeitungs-Vorgangs erfolgt, kann das erfindungsgemäße Verfahren einfach und kostengünstig umgesetzt werden.The Modification of the cutting speed is based on value comparisons between reference values and respective measured values of the value to be processed Workpiece. Because no real-time control during the rest Processing process takes place, the inventive method easy and inexpensive be implemented.

Nachstehend ist das erfindungsgemäße Verfahren anhand der Zeichnung näher erläutert.below is the inventive method closer to the drawing explained.

Die einzige Figur zeigt ein Flussdiagramm für das erfindungsgemäße Verfahren.The single figure shows a flow chart for the inventive method.

Zu Beginn der Bearbeitung wird entschieden, ob das Werkstück in einer Lern-Funktion als Referenz-Teil bearbeitet werden soll 1. Bei der Bearbeitung als Referenz-Teil 1a wird an zumindest einer Referenz-Position aus Leistungswerten des Antriebs des Bearbeitungswerkzeugs als Messgröße die Härte des Werkstücks ermittelt 2. Die so ermittelten Leistungswerte, die eine direkte Aussage über die Material-Härte des Werkstücks ermöglichen, werden als Referenz-Werte abgespeichert 3.At the beginning of the machining, it is decided whether the workpiece is to be processed as a reference part in a learning function 1 , When editing as a reference part 1a the hardness of the workpiece is determined on at least one reference position from power values of the drive of the machining tool as a measured variable 2 , The performance values determined in this way, which allow a direct statement about the material hardness of the workpiece, are stored as reference values 3 ,

Am Ende der als Lernroutine bezeichenbaren Bearbeitung des Referenz-Werkstücks und dem Bereitstellen des nächsten Werkstücks wird in den Anwendungsprozess 1b gewechselt und die Härte des aktuell bearbeiteten Werkstücks durch Messung der Leistungswerte als Messgröße ermittelt 4. Der so ermittelte Messgrößen-Wert wird mit dem zuvor ermittelten und gespeicherten Referenz-Wert verglichen 5. Bei Abweichung des aktuellen Messgrößen-Werts vom Referenz-Wert wird eine Anpassung der Schnittgeschwindigkeit Vc vorgenommen 6, indem die Schnittgeschwindigkeit Vc reduziert wird 7, wenn der aktuelle Messgrößen-Wert auf eine größere Härte des Werkstücks im Vergleich zum Referenz-Teil schließen lässt.At the end of the processing of the reference workpiece which can be labeled as a learning routine and the provision of the next workpiece is introduced into the application process 1b changed and the hardness of the currently machined workpiece determined by measuring the power values as a measure 4 , The measured variable value thus determined is compared with the previously determined and stored reference value 5 , If the current measured value value deviates from the reference value, the cutting speed V c is adapted 6 by reducing the cutting speed V c 7 if the current measured value value indicates a greater hardness of the workpiece compared to the reference part.

Wenn die Schnittgeschwindigkeit reduziert wurde, kann als Ausgleich optional der Vorschub f erhöht werden 8, um Fertigungszeit-Verluste zu kompensieren.If the cutting speed has been reduced, the feed f can optionally be increased as compensation 8th to compensate for production time losses.

Ist der aktuelle Messgrößen-Wert gleich dem Referenz-Wert, wird keine Anpassung der Schnittgeschwindigkeit Vc vorgenommen 9.If the current measured value value equals the reference value, no adaptation of the cutting speed V c is made 9 ,

Durch die Senkung der Schnittgeschwindigkeit bei härteren Werkstücken kann die Standzeit der Bearbeitungswerkzeuge einer CNC-gesteuerten Werkzeugmaschine auf einfache Weise optimiert werden. Dadurch sind Stillstände der Werkzeugmaschine für erforderliche Werkzeugwechsel reduziert sowie zusätzliche Kosten durch frühzeitig defekte Bearbeitungswerkzeuge vermieden.By the cutting speed can be reduced for harder workpieces the service life of the machining tools of a CNC-controlled machine tool be easily optimized. As a result, shutdowns are the Machine tool for required tool change reduced as well as additional Cost through early defective machining tools avoided.

Claims (5)

Verfahren zur Optimierung der Standzeiten von zum Drehen dienenden Bearbeitungswerkzeugen insbesondere CNC-gesteuerter Werkzeugmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Werkstück als Referenz-Teil bearbeitet (1a) und dabei an zumindest einer Referenz-Position ein Referenz-Wert einer Messgröße ermittelt wird (2), dass bei der anschließenden Bearbeitung (1b) weiterer Werkstücke jeweils der Wert der Messgröße an der zumindest einen Referenz-Position ermittelt (4) und in Abhängigkeit des jeweiligen Messgrößen-Wertes im Vergleich zum Referenz-Wert die Schnittgeschwindigkeit der Werkzeugmaschine modifiziert wird (5, 6, 7), wobei bei einem Messgrößen-Wert, der aus einer höheren Härte des Werkstückes an der Referenz-Position im Vergleich zur Härte des Referenz-Teils an dessen Referenz-Position resultiert, die Schnittgeschwindigkeit reduziert (7) und bei einem Messgrößen-Wert, der aus einer geringeren Härte des Werkstückes an der Referenz-Position im Vergleich zur Härte des Referenz-Teils an dessen Referenz-Position resultiert, die Schnittgeschwindigkeit erhöht wird, und dass zusätzlich zur Modifizierung der Schnittgeschwindigkeit der Vorschub in Abhängigkeit des jeweiligen Messgrößen-Wertes im Vergleich zum Referenzwert modifiziert (8) und der Vorschub bei Reduzierung der Schnittgeschwindigkeit erhöht wird.Method for optimizing the service lives of turning tools used, in particular CNC-controlled machine tools, characterized in that a first workpiece is processed as a reference part ( 1a ) and a reference value of a measured variable is determined at at least one reference position ( 2 ) that during the subsequent processing ( 1b ) of further workpieces in each case the value of the measured variable at the at least one reference position is determined ( 4 ) and, depending on the respective measured variable value, the cutting speed of the machine tool is modified in comparison to the reference value ( 5 . 6 . 7 ), wherein at a measured value value resulting from a higher hardness of the workpiece at the reference position compared to the hardness of the reference part at its reference position, the cutting speed is reduced ( 7 ) and at a measured value value resulting from a lower hardness of the workpiece at the reference position compared to the hardness of the reference part at its reference position, the cutting speed is increased, and that in addition to modifying the cutting speed of the feed in Dependence of the respective measured value value in comparison to the reference value modified ( 8th ) and the feed is increased while reducing the cutting speed. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Messgröße die Leistung, insbesondere die Antriebsleistung oder die Wirkleistung eines Bearbeitungswerkzeug-Antriebs erfasst wird.A method according to claim 1, characterized in that the measured power, esp In particular, the drive power or the active power of a machining tool drive is detected. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifizierung der Schnittgeschwindigkeit automatisch erfolgt.Method according to claim 1 or 2, characterized that the modification of the cutting speed takes place automatically. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Referenz-Teil mehrere Referenz-Werte an verschiedenen Referenz-Positionen ermittelt werden und dass die Schnittgeschwindigkeit bei der Bearbeitung weiterer Werkstücke an den jeweiligen Referenz-Positionen modifiziert wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized that at the reference part several reference values at different Reference positions are determined and that the cutting speed modified when processing further workpieces at the respective reference positions becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der (die) der (den) Referenz-Position(en) zugeordnete(n) Referenz-Wert(e) gespeichert werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized that the reference value (s) assigned to the reference position (s) get saved.
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