DE102012106139B4

DE102012106139B4 - Method and device for determining a tool wear in a machine tool for geometrically determined machining

Info

Publication number: DE102012106139B4
Application number: DE102012106139.4A
Authority: DE
Inventors: Helmut Nebeling
Original assignee: Hochschule Reutlingen
Current assignee: Hochschule Reutlingen
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2015-06-11
Anticipated expiration: 2032-07-10
Also published as: DE102012106139A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Werkzeugverschleiß in einer Werkzeugmaschine zur geometrisch bestimmten Zerspanung und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit zumindest einem ein Werkstück bearbeitenden Werkzeug mit zumindest einer verschleißbehafteten Schneidoberfläche und einer Vorrichtung zur Erkennung von Verschleiß zumindest eines Teils der Schneidoberfläche des zumindest einen Werkzeugs in einem eingebauten oder in einem Werkzeugvorrat der Werkzeugmaschine bevorrateten Zustand des Werkzeugs mit einer Steuereinheit und einer optischen Aufnahmeeinrichtung. Zur Verbesserung derartiger Verschleißermittlungen und einer Integration in den Funktionsablauf einer Werkzeugmaschine werden nach einer vorgegebenen Einsatzdauer des Werkzeugs zwischen zumindest einem optisch aktiven Modul der optischen Aufnahmeeinrichtung und dem zumindest einen Teil der Schneidoberfläche eine vorgegebene Aufnahmeposition dem zumindest einen Modul eingestellt, ein Istzustand des zumindest einen Teils der Schneidoberfläche bildgebend erfasst und aus einem Vergleich des Istzustands mit einem der Steuereinheit zur Verfügung gestellten Sollzustand eine Verschleißgröße des Werkzeugs ermittelt.The invention relates to a method for determining tool wear in a machine tool for geometrically determined machining and an apparatus for carrying out this method with at least one tool machining a workpiece with at least one wear-prone cutting surface and a device for detecting wear of at least a portion of the cutting surface of the at least one Tool in a built-in or in a tool stock of the machine tool stocked state of the tool with a control unit and an optical pickup device. To improve such wear determinations and an integration into the functional sequence of a machine tool, after a predetermined period of use of the tool between at least one optically active module of the optical pickup device and the at least one part of the cutting surface, a predetermined pickup position is set for the at least one module, an actual state of the at least one part the cutting surface detected by imaging and determined from a comparison of the actual state with a control unit provided target state a wear size of the tool.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Werkzeugverschleiß in einer Werkzeugmaschine zur geometrisch bestimmten Zerspanung und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit ein Werkstück bearbeitenden Werkzeugen mit zumindest einer verschleißbehafteten Schneidoberfläche und einer Vorrichtung zur Erkennung von Verschleiß zumindest eines Teils der Schneidoberfläche eines Werkzeugs in einem eingebauten oder in einem Werkzeugvorrat der Werkzeugmaschine bevorrateten Zustand des Werkzeugs mit einer Steuereinheit und einer optischen Aufnahmeeinrichtung.The invention relates to a method for determining tool wear in a machine tool for geometrically determined machining and an apparatus for carrying out this method with a workpiece machining tools with at least one wear-prone cutting surface and a device for detecting wear of at least a portion of the cutting surface of a tool in a built-in or in a tool stock of the machine tool stocked state of the tool with a control unit and an optical pickup device.

Werkzeugmaschinen zur Bearbeitung mit geometrisch bestimmter Zerspanung verfügen über zumindest ein, meistens mehrere zur Herstellung unterschiedlicher Konturen des Werkstücks während eines Fertigungsprozesses bevorzugt automatisiert austauschbare Werkzeuge. Die Qualität der bearbeiteten Werkstücke hängt dabei wesentlich von dem Verschleiß dieser Werkzeuge insbesondere von deren Schneidoberflächen wie Schneidkanten, Ecken und dergleichen ab. Um eine gleichbleibende Qualität zu erzielen, werden hierbei Werkzeuge beispielsweise nach vorgegebenen Einsatzzeiten oder anderen für den Verschleiß maßgeblichen Größen mit Sicherheitszuschlag und dabei meistens vor Erreichen einer kritischen Verschleißgrenze der Werkzeugmaschine entnommen und mittels entsprechender Prüfungsverfahren, beispielsweise unter dem Mikroskop oder externen Messeinrichtungen manuell auf Verschleiß überprüft und gegebenenfalls nachgearbeitet. Im Sinne einer fortgeschrittenen und kostenoptimierten Automatisierung von Zerspanungsprozessen sind diese Überprüfungen nicht zielführend.Machine tools for machining with geometrically determined machining have at least one, usually more for the production of different contours of the workpiece during a manufacturing process preferably automatically interchangeable tools. The quality of the machined workpieces depends essentially on the wear of these tools, in particular their cutting surfaces such as cutting edges, corners and the like. In order to achieve a consistent quality, tools are taken, for example, after predetermined periods of use or other relevant for wear sizes with safety margin and usually before reaching a critical wear limit of the machine tool and manually checked for wear by means of appropriate examination procedures, for example under the microscope or external measuring devices and possibly reworked. In terms of an advanced and cost-optimized automation of machining processes, these checks are not effective.

Aus der DE 42 18 799 A1 ist ein Verfahren zur Verschleißerkennung von Werkzeugen während eines Fertigungsprozesses bekannt. Hierbei wird der Verschleiß der Werkzeuge anhand einer dynamischen Kraftmessung ermittelt, wobei davon ausgegangen wird, dass mit zunehmendem Verschleiß die aufzuwendenden Kräfte eines Zerspanungsprozesses zunehmen. Eine eindeutige Zunahme der Schneidkräfte zu einem Verschleiß der Werkzeuge ist dabei nicht gegeben.From the DE 42 18 799 A1 is a method for the wear detection of tools known during a manufacturing process. In this case, the wear of the tools is determined by means of a dynamic force measurement, it being assumed that with increasing wear, the forces to be expended of a cutting process increase. A clear increase of the cutting forces to a wear of the tools is not given.

Aus der DE 10 2007 008 699 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Qualitätskontrolle bei Werkzeugmaschinen bekannt, bei denen zu Beginn eines Fertigungszyklusses mit einer Vielzahl von Werkstücken ein Referenzteil bei hoher Werkzeugqualität der einzelnen verwendeten Werkzeuge hergestellt und optisch vermessen wird. Anschließend hergestellte Werkzeuge werden durch Soll-/Ist-Vergleich miteinander verglichen, der als Maßstab einer Qualitätsbeurteilung dient. Anhand der der Qualitätsbeurteilung werden die Maschinenparameter geändert oder betroffene Werkzeuge ausgetauscht.From the DE 10 2007 008 699 A1 a method and a device for quality control in machine tools are known in which at the beginning of a production cycle with a plurality of workpieces, a reference part is manufactured and optically measured with high tool quality of the individual tools used. Subsequent manufactured tools are compared with each other by target / actual comparison, which serves as a benchmark for a quality assessment. On the basis of the quality assessment, the machine parameters are changed or affected tools are exchanged.

Aus der DD 0153 746 ist eine Einrichtung zur Kontrolle und Überwachung an Werkzeugmaschinen bekannt, bei der eine Videokamera einem Werkzeug im Bearbeitungsraum gegenübersteht. Die DE 10 2004 021 254 A1 offenbart ein Verfahren zur Vermessung eines Werkzeugs einer Werkzeugmaschine mittels einer Lasermessvorrichtung, wobei das Werkzeug vor der Laservermessung mit einem öl- bzw. fettlösenden Mittel besprüht wird. Die Laservermessung erfolgt vor und nach einer Deponierung in einem Werkzeugmagazin. Die DE 195 28 376 A1 offenbart ein Verfahren zur berührungslosen Messung eines rotierenden Werkzeugs. Aus der WO 2009/038465 A1 ist eine Vorrichtung zur Erfassung geometrischer Änderungen von rotierenden Teilen einer Maschine bekannt, wobei eine optische Eliminierung von Verschmutzungen mittels einer Ermittlung von Fehlermustern der Bildkoordinatenachsen vorgesehen ist. Aus der DD 272 625 A1 ist ein Verfahren zur automatisierten Vermessung von Werkzeugkonstanten in Werkzeugmaschinen mittels einer verschwenkbaren Kamera und einer gegenüberliegenden Lichtquelle bekannt. Die DD 239 369 A1 offenbart eine Werkzeugüberwachung mit einer fest installierten Kamera mit verstellbarer Brennweite und einem verlagerbaren Werkzeug. Die DE 199 50 331 A1 offenbart ein Verfahren zum Prüfen einer Schneidegeometrie an einem drehenden Werkzeug mittels eines auf das drehende Werkzeug synchronisierten Messsystems. Die JP 2010-162671 A offenbart eine Einrichtung zur Überwachung von Schneidwerkzeugen mittels eines Bildbearbeitungsverfahrens.From the DD 0153 746 a device for monitoring and monitoring of machine tools is known in which a video camera faces a tool in the processing room. The DE 10 2004 021 254 A1 discloses a method for measuring a tool of a machine tool by means of a laser measuring device, wherein the tool is sprayed with an oil or fat-dissolving agent before the laser measurement. The laser measurement takes place before and after landfilling in a tool magazine. The DE 195 28 376 A1 discloses a method for non-contact measurement of a rotating tool. From the WO 2009/038465 A1 For example, a device for detecting geometric changes of rotating parts of a machine is known, wherein an optical elimination of soiling is provided by means of a determination of error patterns of the image coordinate axes. From the DD 272 625 A1 a method for the automated measurement of tool constants in machine tools by means of a pivotable camera and an opposite light source is known. The DD 239 369 A1 discloses tool monitoring with a permanently installed adjustable focal length camera and a movable tool. The DE 199 50 331 A1 discloses a method for testing a cutting geometry on a rotating tool by means of a measuring system synchronized with the rotating tool. The JP 2010-162671 A discloses a device for monitoring cutting tools by means of an image processing method.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Verschleißes eines Werkzeugs einer Werkzeugmaschine vorzuschlagen, welche eine direkte Zuordnung eines Verschleißes innerhalb der Werkzeugmaschine und einem mit diesem durchgeführten Fertigungsprozess ermöglichen.The object of the invention is to propose a method and a device for determining a wear of a tool of a machine tool, which allow a direct assignment of wear within the machine tool and a manufacturing process carried out with this.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung nach den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Weiterhin umfassen die Merkmale der Anspruchs 10 eine vorteilhafte Verwendung der Vorrichtung gemäß Anspruch 8. Die auf die Ansprüche 1 und 8 rückbezogenen Unteransprüche geben vorteilhafte Ausführungsformen des vorgeschlagenen Verfahrens beziehungsweise der vorgeschlagenen Vorrichtung wieder.The object is achieved by a method according to the features of claim 1 and a device according to the features of claim 8. Furthermore, the features of claim 10 include an advantageous use of the device according to claim 8. The dependent claims back to claims 1 and 8 give advantageous embodiments of the proposed method or the proposed device again.

In dem vorgeschlagenen Verfahren zur Ermittlung von Werkzeugverschleiß in einer Werkzeugmaschine zur geometrisch bestimmten Zerspanung mit ein Werkstück bearbeitenden Werkzeugen mit zumindest einer verschleißbehafteten Schneidoberfläche und einer Vorrichtung zur Erkennung von Verschleiß zumindest eines Teils der Schneidoberfläche eines Werkzeugs in einem Werkzeugvorrat der Werkzeugmaschine bevorrateten Zustand des Werkzeugs mit einer Steuereinheit und einer optischen Aufnahmeeinrichtung werden demnach nach einer vorgegebenen Einsatzdauer des Werkzeugs zwischen zumindest einem optisch aktiven Modul der optischen Aufnahmeeinrichtung und dem zumindest einen Teil der Schneidoberfläche einer vorgegebenen Aufnahmeposition dem zumindest einen Modul eingestellt und ein Istzustand des zumindest einen Teils der Schneidoberfläche bildgebend erfasst und aus einem Vergleich des Istzustands mit einem der Steuereinheit zur Verfügung gestellten Sollzustand eine Verschleißgröße des Werkzeugs ermittelt.In the proposed method for determining tool wear in a machine tool for geometrically determined machining with a workpiece-machining tools with at least a wear-prone cutting surface and a device for detecting wear of at least a portion of the cutting surface of a tool in a tool supply of the machine tool stocked state of the tool with a control unit and an optical pickup device are accordingly after a predetermined period of use of the tool between at least one optically active module of the optical Receiving device and the at least one part of the cutting surface of a predetermined receiving position set the at least one module and an actual state of the at least part of the cutting surface imaging and detected from a comparison of the actual state with a control unit provided target state determines a wear size of the tool.

Im Sinne der Erfindung ist unter einer Werkzeugmaschine eine Vorrichtung zur geometrisch definierten Zerspanung von einzelnen oder bevorzugt in einem entsprechenden Bearbeitungslos nacheinander zugeführten Werkstücken, an denen ein manuell oder bevorzugt automatisiert vorgegebener Zerspanungsablauf mittels mehrerer Werkzeuge durchgeführt wird, zu verstehen. Bei Anwendung mehrerer Werkzeuge können entsprechende die Werkzeuge aufnehmende Werkzeugwechsel oder Revolver wie Drehrevolver vorgesehen sein. Die Werkzeuge selbst werden in entsprechenden Werkzeugmagazinen wie beispielsweise Kettenmagazinen oder Regalmagazinen vorgehalten und werden mittels entsprechender Übergabevorrichtungen auf einem Bearbeitungskopf befestigt. Typische Werkzeugmaschinen zur Verwendung der vorgeschlagenen Vorrichtung zur Erkennung von Verschleiß können beispielsweise Dreh- und Fräsmaschinen, Drehzentren, Bearbeitungszentren und dergleichen sein. Die Bearbeitung des oder der Werkstücke kann in mehreren seriell oder parallel erfolgenden Bearbeitungsschritten aus dem Prozess einer geometrisch bestimmten Drehspanung wie Fräsen, Drehen, Bohren, Reiben, Hobeln, Stollen, Räumen, Sägen, Walzfräsen erfolgen. Eine Verwendung der Vorrichtung zur Kompensation von Verschleiß kann besonders vorteilhaft in Werkzeugmaschinen eingesetzt werden, die als numerisch gesteuerte Bearbeitungsmaschinen eine vollautomatische Bearbeitung von Werkstücken erlauben. Bei einer Ermittlung des Verschleißes im bypass, also parallel zum Bearbeitungsprozess eines Werkstücks, während ein anderes Werkzeug eingesetzt und das zu messende Werkzeug außer Eingriff ist, kann eine Verschleißermittlung ohne Verlängerung der Taktraten erfolgen.For the purposes of the invention, a device for a geometrically defined machining of individual or preferably successively supplied workpieces in a corresponding machining lot, on which a manually or preferably automatically predefined machining sequence is carried out by means of several tools, is to be understood. If several tools are used, appropriate tool-changing tools or revolvers, such as rotary turrets, can be provided. The tools themselves are held in appropriate tool magazines such as chain magazines or rack magazines and are attached by means of appropriate transfer devices on a machining head. Typical machine tools for using the proposed device for detecting wear may be, for example, turning and milling machines, turning centers, machining centers and the like. The machining of the workpiece or workpieces can be done in several serial or parallel processing steps from the process of a geometrically determined rotational clamping such as milling, turning, drilling, reaming, planing, cleats, broaching, sawing, milling. A use of the device for compensation of wear can be used particularly advantageously in machine tools that allow fully automated machining of workpieces as numerically controlled processing machines. In a determination of the wear in the bypass, so parallel to the machining process of a workpiece, while another tool used and the tool to be measured is disengaged, a wear detection can be done without lengthening the clock rates.

Die für diese Prozesse vorgesehenen Werkzeuge weisen zumindest eine jedoch häufig mehrere verschleißbehaftete Schneidoberflächen wie beispielsweise Schneidkanten oder Schneidecken auf. Hierbei können mittels des vorgeschlagenen Verfahrens und der zugehörigen Vorrichtung eine, alle oder repräsentative von gleichartig auf das Werkzeug zugreifenden Schneidoberflächen, beispielsweise bei einem Bohrer oder Fräser, eine oder mehrere repräsentative Schneidoberflächen zu einer Ermittlung des Verschleißes herangezogen werden. Beispielsweise können bei einem Schaftfräser in Abhängigkeit von Prozesseigenschaften eine oder alle Schneiden untersucht werden. Die Anzahl und der Umfang der Messungen kann pro Werkzeug definiert werden. Ob immer die gleiche Schneide im gleichen Segment oder alternierend unterschiedliche Schneiden oder eine komplette Untersuchung des im Eingriff befindlichen Bereiches vorgenommen werden, kann von der Bearbeitung, dem zu bearbeitenden Werkstoff und der Gesamtstandzeit abhängig gemacht werden. Bei Bohrern wird der Verschleiß vorteilhafterweise an der Quer- und der Hauptschneide aufgenommen.However, the tools provided for these processes have at least one but often a plurality of wear-prone cutting surfaces such as cutting edges or cutting corners. In this case, by means of the proposed method and the associated device, one, all or representative cutting surfaces accessing the tool identically, for example a drill or milling cutter, one or more representative cutting surfaces can be used to determine the wear. For example, with an end mill, one or all blades can be examined, depending on process characteristics. The number and extent of the measurements can be defined per tool. Whether the same cutting edge is made in the same segment, or alternating cutting edges or a complete examination of the engaged region can be made dependent on the machining, the material to be machined and the total service life. In drills, the wear is advantageously absorbed at the cross and the main cutting edge.

Hierbei wird der Werkzeugverschleiß bevorzugt direkt nach dem Eingriff eines Werkzeuges ermittelt. Hierzu werden ein oder mehrere Module der optischen Aufnahmeeinrichtung zur Erfassung optischer Informationen des jeweils relevanten Bereiches der Schneidoberfläche in der Werkzeugmaschine vorgesehen. Als Modul der optischen Aufnahmeeinrichtung können Kameras bevorzugt mit Autofokuseinrichtung, Streiflichtsensoren, gegebenenfalls in Verbindung mit entsprechenden -projektoren, konfokale Messaufnehmer, Punkt- oder Zeilenscanner und dergleichen dienen. Vorteilhafterweise können taktil scannende Einrichtungen beispielsweise in Form von faseroptischen Elementen eingesetzt werden, die mittels einer als Apertur ausgebildeten Stirnseite auf die Schneidoberfläche(n) ausgerichtet werden und die erfassten optischen Informationen der Schneidfläche(n) auf ein fest an der Werkzeugmaschine installiertes Modul, beispielsweise auf einen lichtsensitiven CCD-Chip einer Kamera oder dergleichen übertragen.Here, the tool wear is preferably determined directly after the intervention of a tool. For this purpose, one or more modules of the optical recording device are provided for detecting optical information of the respective relevant region of the cutting surface in the machine tool. As a module of the optical recording device, cameras can preferably be used with autofocus device, grazing light sensors, optionally in conjunction with corresponding projectors, confocal sensors, point or line scanners and the like. Advantageously, tactile scanning devices can be used for example in the form of fiber optic elements, which are aligned by means of an aperture designed as an end face on the cutting surface (s) and the detected optical information of the cutting surface (s) on a permanently installed on the machine tool module, for example transmit a light-sensitive CCD chip of a camera or the like.

In Abhängigkeit vom Funktionsprinzip der Werkzeugmaschine, des Maschinentyps, deren Kinematik, eines Ablaufs der Bearbeitung eines Werkstücks und der während der Bearbeitung eingesetzten Werkzeuge wird eine entsprechende Anordnung der optischen Aufnahmeeinrichtung in Form entsprechend angeordneter Module vorgesehen. Hierbei können die Module und/oder das Werkzeug verlagerbar wie dreh- und/oder verschwenkbar oder in anderer Weise positionierbar ausgebildet sein, um eine aussagekräftige und reproduzierbare Aufnahmeposition der Module gegenüber der Schneidoberfläche einzustellen. Die optische Aufnahmeeinrichtung und das zu untersuchende Werkzeug können dabei in der Form zueinander angeordnet sein, dass die Schneidoberflächen der unterschiedlichen Werkzeuge jeweils in annähernder Normalenrichtung, beispielsweise im Wesentlichen in Richtung der Hauptschnittkräfte des Werkzeugs oder in einem definierten Winkel zu diesen erfasst werden kann. Hierzu kann beispielsweise eine Verkippung eines Moduls, beispielsweise einer Kamera in bis zu drei Richtungen sowie eine Positionierung in ebenfalls bis zu drei Richtungen erforderlich sein. Die Verkippung und Positionierung eines derartigen Moduls relativ zum Werkzeug kann alternativ durch die Bewegung einer das Werkzeug aufnehmenden Einheit, einer das Modul aufnehmenden Einheit und/oder durch die Bewegung des zu messenden Werkzeuges vorgenommen werden.Depending on the functional principle of the machine tool, the machine type, its kinematics, a sequence of machining a workpiece and the tools used during machining, a corresponding arrangement of the optical pickup device in the form of correspondingly arranged modules is provided. In this case, the modules and / or the tool can be designed to be displaceable, such as rotatable and / or pivotable or otherwise positionable, in order to set a meaningful and reproducible receiving position of the modules relative to the cutting surface. The optical recording device and the tool to be examined can be arranged in the form of each other that the cutting surfaces of the different tools each in approximate normal direction, for example, substantially in the direction of the main cutting forces of the tool or in a defined angle to these can be detected. For this purpose, for example, tilting of a module, for example a camera in up to three directions as well as positioning in likewise up to three directions may be required. The tilting and positioning of such a module relative to the tool may alternatively be done by the movement of a tool receiving unit, a module receiving unit and / or by the movement of the tool to be measured.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist die Ermittlung des Verschleißes in einen Verfahrensablauf einer Bearbeitung des Werkstücks integriert. Wird ein Modul der optischen Aufnahmeeinrichtung in einem Raum eines Werkzeugspeichers eines Bearbeitungszentrums eingesetzt, können die Bewegungen des Werkzeugs durch den Werkzeugwechsler, ein Handlinggerät und/oder die optische Aufnahmeeinrichtung vorgenommen werden. In diesem Falle kann ein Werkzeug beispielsweise direkt nach einem Einsatz mit anschließend erfolgtem Werkzeugwechsel erfolgen, wobei der Drehspanprozess ohne Zeitverzögerung mit dem anderen gerade gewechselten Werkzeug fortgeführt werden kann. Damit können Taktzeiten und Fertigungszeiten ohne Verzögerung gehalten werden.According to an advantageous embodiment of the method, the determination of the wear is integrated into a process sequence of a machining of the workpiece. If a module of the optical recording device is used in a space of a tool storage of a machining center, the movements of the tool can be made by the tool changer, a handling device and / or the optical recording device. In this case, a tool can be done, for example, directly after use with subsequent tool change, the Drehspanprozess can be continued without time delay with the other tool just changed. This cycle times and production times can be kept without delay.

Die Geometrie der Schneidoberfläche, deren Verschleiß ermittelt werden soll, beispielsweise Ort und Länge einer Schneide, Anzahl der Schneidkanten, Winkellage eines optisch aktiven Moduls gegenüber der Schneidoberfläche, kann von einem Bediener der Werkzeugmaschine ausgewählt werden oder mittels geometrischer Dimensionen, Funktionsflächen und Eingriffsparametern eines Bearbeitungsprogramms zur Herstellung eines Werkstücks zusammen mit der Werkstückgeometrie abgeleitet werden. Derartige Daten können in einer Datenbank oder auf einem Datenträger gespeichert und von dem Bearbeitungsprogramm aus den Technologie-, Werkzeug-, Werkstück- und Prozessdaten abgeleitet werden. Die relevanten Positionen an einem Werkzeug zur Ermittlung des Verschleißes können die Stellen höchster Belastung, Oberflächenschnittpunkte am Werkstück und dergleichen sein. Damit werden die relevanten Positionen des Werkzeuges, an denen Verschleiß auftritt ermittelt und die aufzunehmenden Daten auf ein Mindestmaß reduziert. Aus den Eingriffsverhältnissen zwischen dem jeweiligen Werkzeug und dem Werkstück werden kritische Positionen an der Werkzeugoberfläche bestimmt, an denen besonders hoher Verschleiß auftritt, um den Aufwand für die Ermittlung des Verschleißes zu reduzieren. Dies sind beispielsweise ein Eingriffspunkt eines Kugelkopfwerkzeuges an der Werkstückoberfläche, ein Eingriffspunkt am Übergang der Werkstückoberfläche bei einer Schaftfräsoperation oder ein Übergangsbereich zwischen einer Werkzeugstirn und einem Schaft bei scharfkantigen Werkzeugen. Auf diese Weise wird die Vermessung innerhalb der teilweise nur kurzen verfügbaren Zeiten des Werkzeugeingriffs hauptzeitparallel möglich. Die Ermittlung des Verschleißes einer oder mehrerer Schneidkanten eines Werkzeuges kann durch Vergleich der ermittelten Verschleißwerte mit den werkzeugspezifisch und messortspezifisch festlegbaren Verschleißwerten erfolgen. Der ermittelte Verschleiß kann der Entscheidung eines Austausches oder eines Wiedereinsatzes des Werkzeuges beim nächsten Einsatz dienen.The geometry of the cutting surface whose wear is to be determined, for example location and length of a cutting edge, number of cutting edges, angular position of an optically active module relative to the cutting surface, can be selected by an operator of the machine tool or geometric dimensions, functional surfaces and intervention parameters of a machining program for Manufacture of a workpiece to be derived together with the workpiece geometry. Such data can be stored in a database or on a data medium and derived from the processing program from the technology, tool, workpiece and process data. The relevant positions on a tool for determining the wear may be the points of highest stress, surface intersection points on the workpiece and the like. This determines the relevant positions of the tool where wear occurs and minimizes the data to be recorded. From the engagement conditions between the respective tool and the workpiece critical positions are determined on the tool surface, where particularly high wear occurs to reduce the burden of determining the wear. These are, for example, an engagement point of a ball head tool on the workpiece surface, an engagement point at the transition of the workpiece surface in a shank milling operation or a transition region between a tool face and a shank with sharp-edged tools. In this way, the measurement within the sometimes only short available times of the tool engagement is possible parallel to the main time. The determination of the wear of one or more cutting edges of a tool can be carried out by comparing the determined wear values with the tool-specific and location-specifically specifiable wear values. The determined wear can serve the decision of an exchange or a re-use of the tool with the next employment.

Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, das Werkzeug, zumindest jedoch die zu erfassende Schneidoberfläche von Verunreinigungen zu befreien. Hierzu kann der Ermittlung des Verschleißes ein entsprechender Reinigungsschritt vorgeschaltet werden. Die Reinigung kann mittels einer Reinigungsvorrichtung der Werkzeugmaschine oder mittels einer separat hierfür vorgesehenen Reinigungsvorrichtung erfolgen. Die Reinigung kann mittels fester, flüssiger und/oder gasförmiger Mittel erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann eine Kompensation von Verschmutzungen erfolgen, indem eine entsprechende Bildbearbeitungssoftware auf das von dem oder den Modulen erfassten Bildmaterial angewendet wird. Hierbei kann eine entsprechend störungsbehaftete Schneidoberfläche beispielsweise bezüglich Störungen bearbeitet werden, die nicht kleiner als gegebenenfalls vorhandene Störungen sind. Die Bildbearbeitungssoftware kann auf die Verschmutzung adaptiert werden, indem beispielsweise Verschmutzungsfilter vorgesehen werden, die aus vorhergehenden Verschleißermittlungen mit entsprechend auftretenden erstellt und laufend aktualisiert werden.It has also proven to be advantageous to free the tool, but at least the cutting surface to be detected from contamination. For this purpose, the determination of the wear can be preceded by a corresponding cleaning step. The cleaning can be done by means of a cleaning device of the machine tool or by means of a separately provided for this purpose cleaning device. The cleaning can be done by means of solid, liquid and / or gaseous means. Alternatively or additionally, contamination can be compensated for by applying corresponding image processing software to the image material captured by the module (s). In this case, a correspondingly faulty cutting surface can be processed, for example, with respect to disturbances that are not smaller than any interferences that may exist. The image processing software can be adapted to the pollution by, for example, pollution filters are provided, which are created from previous wear investigations with corresponding occurring and constantly updated.

Eine Häufigkeit und ein Umfang der Messungen können von einem Bediener der Werkzeugmaschine beispielsweise aufgrund von Erfahrungswerten vorgegeben werden. Beispielsweise kann bei als Wendeschneidplatten für einen Drehprozess vorgesehenen Werkzeugen eine Ermittlung des Verschleißes auf die direkt im Eingriff mit dem Werkstück befindliche Schneidoberfläche wie Schneid- oder Räumkante beschränkt werden. Beispielsweise bei langen Standzeiten des Werkzeugs können stichprobenartige Messungen nach einer Bearbeitung einer vorgebbaren Anzahl an bearbeiteten Werkstücken vorgenommen werden. Bei kurzen Standzeiten, beispielsweise bei Werkstückwerkstoffen wie Titan, hochfesten Stählen oder dergleichen kann eine Ermittlung des Verschleißes nach jedem Werkzeugeingriff oder nach wenigen Eingriffen von Vorteil sein. Alternativ zu einer Vorgabe der Zeiten und Häufigkeiten kann die Ermittlung des Verschleißes durch eine Steuerung der Werkzeugmaschine vorgesehen werden. Hierzu können Belastungen des Werkzeugs, Eigenschaften des Werkzeugs wie dessen Materialbeschaffenheit und dergleichen, die Schneidintensität des zu bearbeitenden Werkstücks, dessen Material und dergleichen ausgewertet werden. Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn die Intervalle einer Ermittlung des Verschleißes abhängig von der Ermittlung des Verschleißes beispielsweise in Form eines Feedbacks erfolgen. Hierzu kann beispielsweise abhängig von einem Verschleißgradienten eine Ermittlung des Verschleißes gestartet werden.A frequency and a scope of the measurements can be predetermined by an operator of the machine tool, for example based on empirical values. For example, in the case of tools provided as indexable inserts for a turning process, a determination of the wear on the cutting surface located directly in engagement with the workpiece, such as a cutting or reaming edge, can be limited. For example, if the tool has a long service life, random measurements can be taken after processing a predefinable number of machined workpieces. For short service life, for example in workpiece materials such as titanium, high-strength steels or the like, a determination of the wear after each tool intervention or after a few interventions can be beneficial. Alternatively to a specification of the times and frequencies, the determination of the wear can be provided by a control of the machine tool. For this purpose, loads on the tool, properties of the tool such as its material properties and the like, the cutting intensity of the workpiece to be machined, the Material and the like are evaluated. It has furthermore proven to be advantageous if the intervals of a determination of the wear occur depending on the determination of the wear, for example in the form of a feedback. For this purpose, for example, depending on a wear gradient, a determination of the wear can be started.

Zur Ermittlung der Verschleißgröße können die geometrischen Proportionen der Werkzeuge beispielsweise in Form von in Dateien abgelegten Daten der Herstellung beziehungsweise der Nachbearbeitung der Werkzeuge dienen. Beispielsweise können entsprechende Geometrien des Ursprungszustands des Werkzeugs (Sollgeometrie), bei maximal zu tolerierendem Verschleiß (Verschleißgeometrie) und dergleichen gespeichert sein, die als Sollzustand mit dem Istzustand nach der Ermittlung des Verschleißes des Werkzeugs verglichen werden. Im Weiteren kann die Geometrie des Werkzeuges im Originalzustand entweder aus CAD-Daten, aus Daten einer Schleifsoftware zur Herstellung des Werkzeuges, einer Messung und Digitalisierung des Werkzeuges im Neuzustand oder einer Kombination mehrerer dieser Verfahren entnommen werden. Zur Identifikation der Geometrie kann diese entweder elektronisch, beispielsweise auf einem in das Werkzeug integrierten Datenträger oder auf beigelegten physischen Informationsträgern zur Verfügung gestellt und in einer Steuereinheit der Werkzeugmaschine, der Vorrichtung zur Ermittlung des Verschleißes oder dergleichen zur Datenverarbeitung, beispielsweise zur Steuerung der Werkzeugmaschine hinterlegt werden.To determine the wear size, the geometric proportions of the tools can serve, for example, in the form of data stored in files for the production or reworking of the tools. For example, corresponding geometries of the original state of the tool (setpoint geometry), with maximum tolerable wear (wear geometry) and the like can be stored, which are compared as a target state with the actual state after the determination of the wear of the tool. Furthermore, the geometry of the tool in the original state can be taken either from CAD data, from data of a grinding software for the production of the tool, a measurement and digitization of the tool when new or a combination of several of these methods. To identify the geometry, this can either be provided electronically, for example on a data carrier integrated in the tool or on enclosed physical information carriers, and be stored in a control unit of the machine tool, the device for determining the wear or the like for data processing, for example for controlling the machine tool ,

In bevorzugter Weise können bei der Erfassung des Verschleißes in der Steuereinheit der Werkzeugmaschine beziehungsweise in einer separaten Steuereinheit der Vorrichtung zur Ermittlung von Werkzeugverschleiß in Sollgeometrien der Werkzeuge beziehungsweise die im Neuzustand gemessenen geometrischen Maße im Neuzustand hinterlegt sein. Mit diesen können die Daten der Ermittlung des Verschleißes nach einem Einsatz oder in vorgegebenen Arbeitsintervallen verglichen werden. Für den Vergleich können weiterhin die Eingriffsverhältnisse, beispielsweise bei einem Formenwerkzeug der Eingriffspunkt des Radius- oder Kugelkopfwerkzeuges herangezogen werden. Diese zusätzlichen Informationen können beispielsweise zur Reduzierung des Ermittlungsaufwands des Verschleißes verwendet werden, um gezielt an bestimmten Punkten den Zustand des Werkzeuges zu ermitteln. Um damit anschließend einen Verschleiß zu ermitteln, wird eine Zuordnung der Positionen auf jeder Werkzeugschneide mit hinreichender Genauigkeit, beispielsweise eine Genauigkeit im Mikrometer-Bereich vorgesehen. Hierzu kann ein Programm zur Positionserkennung in der Steuereinheit vorgesehen sein. Die Positionsgenauigkeit des Werkzeugs ergibt dabei sich aus der Auflösung der erfassten Bilddaten. Weiterhin sind schnelle Zuordnungen der Schneidoberflächen abhängig von einer Größe des Messfensters der zu erfassenden Schneidoberflächen. Es wird dabei bei vorgegebener Auflösung ein möglichst großes Messfenster gewählt, um ein Werkzeug beziehungsweise deren Schneidoberfläche mit ausreichender Positionsgenauigkeit schnell erfassen zu können.Preferably, in the detection of wear in the control unit of the machine tool or in a separate control unit of the device for determining tool wear in desired geometries of the tools or measured in the new state geometric dimensions may be stored in new condition. With these, the data of the determination of the wear can be compared after an application or in given working intervals. For the comparison, the engagement conditions can continue to be used, for example, in the case of a mold, the point of engagement of the radius or ball head tool. This additional information can be used, for example, to reduce the determination effort of the wear, in order to determine the state of the tool targeted at certain points. In order to subsequently determine a wear, an assignment of the positions on each tool cutting edge with sufficient accuracy, for example, an accuracy in the micrometer range is provided. For this purpose, a program for position detection may be provided in the control unit. The position accuracy of the tool results from the resolution of the captured image data. Furthermore, rapid allocations of the cutting surfaces are dependent on a size of the measuring window of the cutting surfaces to be detected. For a given resolution, the largest possible measuring window is selected so that a tool or its cutting surface can be detected quickly with sufficient positional accuracy.

Die ermittelten Verschleißgrößen werden in bevorzugter Weise zur Bildung einer Verschleißhistorie ebenfalls gespeichert und können zur Bildung weiterer charakterisierender Verschleißzustände, beispielsweise zur Ermittlung eines Verschleißgradienten mit dem Istzustand verglichen werden. Bei Erreichen eines Grenzwerts der Verschleißgröße wird das Werkzeug ausgetauscht oder beispielsweise gegen ein gleiches Werkzeug aus dem Werkzeugvorrat der Werkzeugmaschine ausgewechselt. Hierbei können in der Werkzeugmaschine beispielsweise eine von dem Verschleiß der darin enthaltenen Werkzeuge, einem zu erwartenden Verschleiß der Werkzeuge während eines Herstellungsprozesses und dergleichen eine Bestandsliste, deren Bestand beispielsweise abhängig von zu erwartendem Verschleiß im Voraus auf Verschleiß charakterisiert wird, erstellt und gegebenenfalls entsprechende vorsorgende Maßnahmen wie Werkzeugtausch, Vorbestellungen verschleißbehafteter Werkzeuge und dergleichen vorgenommen werden. Mit der Bewertung und Beurteilung des Verschleißes eines Werkzeugs kann aus dem Verschleißbild weiterhin auf Eigenschaften der Werkzeugmaschine geschlossen werden, die beispielsweise in einen Bewertungs-, Wartungs- und Serviceplan implementiert werden können. Beispielsweise kann bei entsprechend ungleicher Abnutzung eines Werkzeugs mit rotierenden Schneidflächen auf die Qualität des Rundlaufs der Werkzeugmaschine geschlossen werden.The determined wear quantities are also stored in a preferred manner for forming a wear history and can be compared to the formation of further characterizing wear conditions, for example, to determine a wear gradient with the actual state. When a limit value of the wear size is reached, the tool is exchanged or replaced, for example, with the same tool from the tool stock of the machine tool. In the machine tool, for example, an inventory of the wear of the tools contained in it, expected wear of the tools during a production process and the like, whose inventory is characterized in advance depending on expected wear in advance, and optionally appropriate preventive measures as tool exchange, pre-orders weary tools and the like are made. With the assessment and assessment of the wear of a tool can be concluded from the wear pattern continues to properties of the machine tool, which can be implemented for example in an evaluation, maintenance and service plan. For example, in accordance with unequal wear of a tool with rotating cutting surfaces on the quality of the concentricity of the machine tool can be concluded.

Bei der Auswertung der mittels der Ermittlung des Verschleißes gewonnenen Daten kann eine Mikrogeometrie einer Schneidkante derart ausgewertet werden, dass eine Zuordnung von gewollten geometrischen Maßen, beispielsweise einer Verrundung der Schneidkante zur Reduzierung des Verschleißes und verschleißbedingten Modifikationen, beispielsweise eine Vergrößerung dieser Verrundung, eine Veränderung der Frei- oder Spanfläche durch Verschleiß, Veränderung der Struktur der Schneidkante durch stochastischen Verschleiß gegenüber einer regelmäßigen Struktur durch die Herstellung beim Schleifen eines Werkzeugs ermöglicht wird.When evaluating the data obtained by determining the wear, a micro-geometry of a cutting edge can be evaluated such that an assignment of desired geometrical dimensions, for example a rounding of the cutting edge to reduce wear and wear-related modifications, for example an enlargement of this rounding, a change in the Free or rake surface due to wear, changing the structure of the cutting edge by stochastic wear compared to a regular structure by the production when grinding a tool is made possible.

Die Erfindung wird anhand der 1 bis 8 näher erläutert. Hierbei zeigen:The invention is based on the 1 to 8th explained in more detail. Hereby show:

1 einen Ablauf eines Verfahrens zur Ermittlung von Werkzeugverschleiß, 1 a sequence of a method for determining tool wear,

2 eine schematisch dargestellte Anordnung einer optischen Aufnahmeeinrichtung zur Erfassung von Werkzeugverschleiß eines scharfkantigen Fräsers, 2 a schematically illustrated arrangement of an optical recording device for detecting tool wear of a sharp-edged milling cutter,

3 eine schematisch dargestellte Anordnung einer optischen Aufnahmeeinrichtung zur Erfassung von Werkzeugverschleiß einer Eckenphase eines Fräsers, 3 a schematically illustrated arrangement of an optical pickup device for detecting tool wear of a corner phase of a milling cutter,

4 eine schematisch dargestellte Anordnung einer optischen Aufnahmeeinrichtung zur Erfassung von Werkzeugverschleiß eines Kugelkopfs eines Fräsers, 4 a schematically illustrated arrangement of an optical pickup device for detecting tool wear of a ball head of a milling cutter,

5 eine schematisch dargestellte Anordnung einer optischen Aufnahmeeinrichtung zur Erfassung von Werkzeugverschleiß einer Wendeschneidplatte, 5 a schematically illustrated arrangement of an optical pickup device for detecting tool wear of an indexable insert,

6 eine schematisch dargestellte Anordnung einer optischen Aufnahmeeinrichtung zur Erfassung von Werkzeugverschleiß einer Wendeschneidplatte, 6 a schematically illustrated arrangement of an optical pickup device for detecting tool wear of an indexable insert,

7 eine schematisch dargestellte Anordnung einer optischen Aufnahmeeinrichtung zur Erfassung von Werkzeugverschleiß einer Wendeschneidplatte, und 7 a schematically illustrated arrangement of an optical pickup device for detecting tool wear of an indexable insert, and

8 eine schematisch dargestellte Anordnung einer optischen Aufnahmeeinrichtung zur Erfassung von Werkzeugverschleiß eines Bohrers. 8th a schematically illustrated arrangement of an optical pickup device for detecting tool wear of a drill.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung eines Verfahrens zur Ermittlung von Werkzeugverschleiß anhand des Flussdiagramms 1 für ein Bearbeitungszentrum mit gesteuertem Bearbeitungsprozess. In Block 2 ist das Werkzeug im Einsatz. Die Auswahl des vorgegebenen Werkzeugs, dessen Einsatzzeit, Schneidkräfte und dergleichen werden von einer Steuereinheit des Bearbeitungszentrums vorgegeben und überwacht. In Block 3 erfolgt der Werkzeugwechsel. Das aus dem Einsatz genommene Werkzeug wird in einem Werkzeugvorrat gegebenenfalls nach einer Reinigung deponiert. In Block 4 erfolgt, falls durch die Deponierung nicht bereits zwangsweise erfolgt, die Positionierung des Werkzeugs gegenüber einem oder mehreren optisch aktiven Modulen einer optischen Aufnahmeeinrichtung. Hierbei kann das Werkzeug und/oder ein oder mehrere Module so gegeneinander verdreht und verschwenkt werden, dass eine Ausrichtung von einer oder mehreren relevanten Schneidoberflächen des Werkzeugs reproduzierbar durch die Module erfasst werden kann. Anschließend erfolgt in Block 5 die Erfassung optischer Daten der Schneidoberfläche(n) mittels des oder der Module und eine Konvertierung in analoge oder bevorzugt digitale elektrische Signale, die in der Steuereinheit der Werkzeugmaschine oder einer separaten Steuereinheit der Vorrichtung zur Erfassung eines Werkzeugverschleißes zu einem Istzustand verarbeitet und beispielsweise vorläufig zur weiteren Verarbeitung abgespeichert werden. 1 shows an embodiment for carrying out a method for determining tool wear with reference to the flowchart 1 for a machining center with controlled machining process. In block 2 the tool is in use. The selection of the given tool, its operating time, cutting forces and the like are specified and monitored by a control unit of the machining center. In block 3 the tool change takes place. The taken out of the tool is deposited in a tool supply, optionally after cleaning. In block 4 takes place, if not already forcibly effected by the landfill, the positioning of the tool relative to one or more optically active modules of an optical pickup device. In this case, the tool and / or one or more modules can be rotated and pivoted relative to one another such that an alignment of one or more relevant cutting surfaces of the tool can be reproducibly detected by the modules. Subsequently, in block 5 the acquisition of optical data of the cutting surface (s) by means of the module or modules and a conversion into analog or preferably digital electrical signals, which are processed in the control unit of the machine tool or a separate control unit of the device for detecting a tool wear to an actual state and, for example provisionally to another Processing be stored.

Verbleibt das Werkzeug nicht an der vorgesehenen Position der optischen Erfassung der Schneidoberfläche(n), wird dieses in Block 6 einem Werkzeugmagazin zugeführt.If the tool does not remain in the intended position of the optical detection of the cutting surface (s), this is in block 6 supplied to a tool magazine.

In Block 7 werden Werkzeugdaten, beispielsweise Referenzdaten aus dem Neuzustand, Daten aus einer oder mehrerer der vorhergehenden Ermittlungen des Verschleißes dieses Werkzeugs, zu erwartende Standzeiten bei dem angewandten Herstellungsprozess und/oder dergleichen des Werkzeugs aus einem Datenspeicher entnommen. Aus diesen Daten wird ein Sollzustand ermittelt. In Block 8 werden Sollzustand und Istzustand miteinander verglichen und eine Verschleißgröße ermittelt. In der Verzweigung 9 wird die Verschleißgröße auf Überschreitung eines Grenzwerts überprüft. Ist der Grenzwert erreicht oder überschritten, werden in Block 10 dem Werkzeug die entsprechenden Verschleißgrenzen zugeordnet. In Block 11 wird das Werkzeug automatisiert gegen ein im Werkzeugvorrat gegebenenfalls vorhandenes Werkzeug getauscht, das heißt im nächsten Einsatz eingesetzt oder es wird eine Warnung ausgegebenen, das Werkzeug von Hand vor dem nächsten Einsatz auszutauschen. Ist der Grenzwert der Verschleißgrenze nicht überschritten, wird die Verschleißgröße in Block 12 beispielsweise zur Bildung einer Verschleißhistorie und/oder zur Bildung eines für eine nachfolgende Bildung eines Sollzustands abgespeichert. In Block 13 wird das Werkzeug für einen nachfolgenden Einsatz in dem Werkzeugmagazin hinterlegt oder für einen unmittelbaren Einsatz vorbereitet.In block 7 tool data, for example reference data from the new state, data from one or more of the preceding determinations of the wear of this tool, expected service life in the applied manufacturing process and / or the like of the tool are taken from a data memory. From these data, a desired state is determined. In block 8th If desired state and actual state are compared with each other and determined a wear size. In the branch 9 the wear size is checked for exceeding a limit value. If the limit is reached or exceeded, in block 10 assigned to the tool the appropriate wear limits. In block 11 the tool is automatically exchanged for a possibly present in the tool stock tool, that is used in the next use or it is issued a warning to replace the tool by hand before the next use. If the limit of the wear limit is not exceeded, the wear size in block 12 for example, to form a wear history and / or to form a stored for a subsequent formation of a desired state. In block 13 the tool is stored in the tool magazine for subsequent use or prepared for immediate use.

Die 2 bis 4 zeigen vorteilhafte Ausführungsformen einer Vorrichtung mit den optischen Aufnahmeeinrichtungen 14, 14a, 14b. Die Aufnahmeeinrichtungen 14, 14a, 14b enthalten jeweils eine Mehrzahl von optisch aktiven Modulen 15, 15a, 15b, 16, 16a, 16b, 17a, 17b, beispielsweise autofokussierende Kameras, die gegenüber relevanten Schneidoberflächen 18, 18a, 18b, 19, 19a, 20a, 20b des Werkzeugs 21, 21a, 21b positioniert sind. Je nach Möglichkeit der Werkzeugführung der Werkzeuge 21, 21a, 21b mittels der Werkzeugmaschine und abhängig von einer Ermittlung des Verschleißzustands weiterer Werkzeuge sind die Module 15, 15a, 15b, 16, 16a, 16b, 17a, 17b verlagerbar an der Werkzeugmaschine aufgenommen, so dass deren Positionen auf die relevanten Schneidoberflächen 18, 18a, 18b, 19, 19a, 20a, 20b ausgerichtet werden können. Die Werkzeuge 21, 21a, 21b können ausschließlich oder in Ergänzung zu einer Ausrichtung der optisch aktiven Module 15, 15a, 15b, 16, 16a, 16b, 17a, 17b gegenüber der Rotationsachse x entlang des Doppelpfeils 22 axial verlagert, um die Rotationsachse x entlang des Doppelpfeils verdreht und/oder zur Rotationsachse entlang der Achse 24 verkippt werden. Desweiteren kann statt den optisch aktiven Modulen 15, 15a, 15b, 16, 16a, 16b, 17a, 17b ein einziges Modul vorgesehen sein, die die zu ermittelnden Schneidoberflächen 18, 18a, 18b, 19, 19a, 20a, 20b nacheinander anfährt und vermisst.The 2 to 4 show advantageous embodiments of a device with the optical recording devices 14 . 14a . 14b , The recording devices 14 . 14a . 14b each contain a plurality of optically active modules 15 . 15a . 15b . 16 . 16a . 16b . 17a . 17b For example, autofocusing cameras, compared to relevant cutting surfaces 18 . 18a . 18b . 19 . 19a . 20a . 20b of the tool 21 . 21a . 21b are positioned. Depending on the possibility of tool guidance of the tools 21 . 21a . 21b by means of the machine tool and depending on a determination of the state of wear of other tools are the modules 15 . 15a . 15b . 16 . 16a . 16b . 17a . 17b displaceable received on the machine tool, so that their positions on the relevant cutting surfaces 18 . 18a . 18b . 19 . 19a . 20a . 20b can be aligned. The tools 21 . 21a . 21b may be exclusive or complementary to an orientation of the optically active modules 15 . 15a . 15b . 16 . 16a . 16b . 17a . 17b opposite the axis of rotation x along the double arrow 22 axially displaced, rotated about the axis of rotation x along the double arrow and / or to the axis of rotation along the axis 24 be tilted. Furthermore, instead of the optically active modules 15 . 15a . 15b . 16 . 16a . 16b . 17a . 17b a single module can be provided which determines the cutting surfaces to be determined 18 . 18a . 18b . 19 . 19a . 20a . 20b one after the other starts and misses.

Im Detail zeigt die 2 das Werkzeug 21 in Form eines zylindrischen Fräsers mit dessen an der Mantelfläche angeordneten Schneidoberfläche 18 und der stirnseitigen Schneidoberfläche 19. Die Module 15, 16 können dabei auf eine repräsentative Schneidkante der Schneidoberflächen 18, 19 fokussiert sein. Alternativ können alle oder mehrere Schneidkanten von den Modulen 15, 16 untersucht werden, indem beispielsweise das Werkzeug 21 gedreht und/oder die Module 15, 16 gegenüber dem Werkzeug 21 verdreht werden. In speziellen Fällen kann es ausreichend sein, wenn mehrere Schneidkanten mittels einer ausreichenden Tiefenschärfe der Module ohne Verdrehung ausgewertet werden.In detail shows the 2 the tool 21 in the form of a cylindrical milling cutter with its cutting surface arranged on the lateral surface 18 and the frontal cutting surface 19 , The modules 15 . 16 can rely on a representative cutting edge of the cutting surfaces 18 . 19 be focused. Alternatively, all or more cutting edges of the modules 15 . 16 be examined by, for example, the tool 21 rotated and / or the modules 15 . 16 opposite the tool 21 to be twisted. In special cases, it may be sufficient if several cutting edges are evaluated by means of sufficient depth of field of the modules without rotation.

3 zeigt das Werkzeug 21a mit im Unterschied zum Werkzeug 21 der 2 vorgesehener Eckenfase mit der Schneidoberfläche 20a, welche mittels des zusätzlichen Moduls 17a auf Verschleiß untersucht wird. 3 shows the tool 21a with unlike the tool 21 of the 2 provided corner bevel with the cutting surface 20a which by means of the additional module 17a is examined for wear.

4 zeigt das Werkzeug 21b, welches als Fräser in Kugelkopfform ausgebildet ist, deren Schneidoberflächen 18b, 20b mittels der Module 15b, 16b, 17b erfasst wird. Es kann auch vorteilhaft sein, für die kugelsegmentförmige Schneidoberfläche 20b ein einziges Modul 16b vorzusehen, welches in vorgegebenem Abstand über den Umfang bewegt wird. Hierbei kann gleichzeitig das Werkzeug 21b gedreht werden, so dass alle oder mehrere Schneidkanten der gesamten Oberfläche der Schneidoberfläche 20b erfassbar sind. 4 shows the tool 21b , which is designed as a cutter in ball-shaped, their cutting surfaces 18b . 20b by means of the modules 15b . 16b . 17b is detected. It may also be advantageous for the spherical segment-shaped cutting surface 20b a single module 16b to provide, which is moved at a predetermined distance over the circumference. This can simultaneously the tool 21b be rotated so that all or more cutting edges of the entire surface of the cutting surface 20b are detectable.

Die 5 bis 7 zeigen schematisch die Aufnahmeeinrichtungen 14c, 14d, 14e mit jeweils einem Modul 15c, 15d, 15e, welches die Schneidoberfläche 18c, 18d, 18e wie Schneidkante der als Schneidplatte ausgebildeten Werkzeuge 21c, 21d, 21e erfasst. Je nach der geometrischen Ausbildung der Schneidplatten ist hierbei das Modul 15c, 15d, 15e entsprechend ausgerichtet, so dass die Schneidkanten als repräsentative Position der Werkzeuge 21c, 21d, 21e erfasst werden.The 5 to 7 show schematically the recording devices 14c . 14d . 14e each with a module 15c . 15d . 15e which is the cutting surface 18c . 18d . 18e as cutting edge of the tool formed as a cutting plate 21c . 21d . 21e detected. Depending on the geometric design of the inserts is in this case the module 15c . 15d . 15e aligned accordingly, so that the cutting edges as a representative position of the tools 21c . 21d . 21e be recorded.

Die 8 zeigt die Erfassung von Verschleißdaten des als Bohrer ausgebildeten Werkzeugs 21f mittels der optischen Aufnahmeeinrichtung 14f. Diese umfasst die beiden Module 16f, 17f, die die als Querschneide wirksame Schneidoberfläche 19f und die als Hauptschneide wirksame Schneidoberfläche 20f erfassen und hierzu entsprechend gewinkelt zueinander angeordnet sind, um die entsprechenden Schnittkanten parallel zur einer Aufnahmefläche wie Sensorfläche der Module 16f, 17f und damit über die Schnittkante ausreichend scharf abbilden zu können.The 8th shows the detection of wear data of trained as a drill tool 21f by means of the optical recording device 14f , This includes the two modules 16f . 17f that the cutting edge effective cutting surface 19f and the cutting edge effective cutting surface 20f capture and are arranged correspondingly angled to each other to the corresponding cutting edges parallel to a receiving surface as the sensor surface of the modules 16f . 17f and thus be able to reproduce sufficiently sharply over the cutting edge.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Flussdiagrammflow chart
22: Blockblock
33: Blockblock
44: Blockblock
55: Blockblock
66: Blockblock
77: Blockblock
88th: Blockblock
99: Verzweigungbranch
1010: Blockblock
1111: Blockblock
1212: Blockblock
1313: Blockblock
1414: optische Aufnahmeeinrichtungoptical recording device
14a14a: optische Aufnahmeeinrichtungoptical recording device
14b14b: optische Aufnahmeeinrichtungoptical recording device
14c14c: optische Aufnahmeeinrichtungoptical recording device
14d14d: optische Aufnahmeeinrichtungoptical recording device
14e14e: optische Aufnahmeeinrichtungoptical recording device
14f14f: optische Aufnahmeeinrichtungoptical recording device
1515: Modulmodule
15a15a: Modulmodule
15b15b: Modulmodule
15c15c: Modulmodule
15d15d: Modulmodule
15e15e: Modulmodule
1616: Modulmodule
16a16a: Modulmodule
16b16b: Modulmodule
16f16f: Modulmodule
17a17a: Modulmodule
17b17b: Modulmodule
17f17f: Modulmodule
1818: Schneidoberflächecutting surface
18a18a: Schneidoberflächecutting surface
18b18b: Schneidoberflächecutting surface
18c18c: Schneidoberflächecutting surface
18d18d: Schneidoberflächecutting surface
18e18e: Schneidoberflächecutting surface
1919: Schneidoberflächecutting surface
19a19a: Schneidoberflächecutting surface
19f19f: Schneidoberflächecutting surface
20a20a: Schneidoberflächecutting surface
20b20b: Schneidoberflächecutting surface
20f20f: Schneidoberflächecutting surface
2121: WerkzeugTool
21a21a: WerkzeugTool
21b21b: WerkzeugTool
21c21c: WerkzeugTool
21d21d: WerkzeugTool
21e21e: WerkzeugTool
21f21f: WerkzeugTool
2222: Doppelpfeildouble arrow
2323: Doppelpfeildouble arrow
2424: Achseaxis
xx: Rotationsachseaxis of rotation

Claims

Method for determining tool wear in a machine tool for geometrically determined machining with tools that work on a workpiece ( 21 . 21a . 21b . 21c . 21d . 21e . 21f ) with at least one wear-prone cutting surface and a device for detecting wear of at least part of the cutting surface ( 18 . 18a . 18b . 18c . 18d . 18e . 19 . 19a . 19f . 20a . 20b . 20f ) of a tool ( 21 . 21a . 21b . 21c . 21d . 21e . 21f ) in a tool stock of the machine tool stocked state of the tool ( 21 . 21a . 21b . 21c . 21d . 21e . 21f ) with a control unit and an optical recording device ( 14 . 14a . 14b . 14c . 14d . 14e . 14f ), after a predetermined period of use of the tool ( 21 . 21a . 21b . 21c . 21d . 21e . 21f ) between at least one optically active module ( 15 . 15a . 15b . 15c . 15d . 15e . 16 . 16a . 16b . 16f . 17a . 17b . 17f ) of the optical recording device ( 14 . 14a . 14b . 14c . 14d . 14e . 14f ) and the at least part of the cutting surface ( 18 . 18a . 18b . 18c . 18d . 18e . 19 . 19a . 19f . 20a . 20b . 20f ) a predetermined receiving position of the at least one module ( 15 . 15a . 15b . 15c . 15d . 15e . 16 . 16a . 16b . 16f . 17a . 17b . 17f ) and an actual state of the at least part of the cutting surface ( 18 . 18a . 18b . 18c . 18d . 18e . 19 . 19a . 19f . 20a . 20b . 20f ) and a wear quantity of the tool is determined from a comparison of the actual state with a desired state made available to the control unit ( 21 . 21a . 21b . 21c . 21d . 21e . 21f ), characterized in that a detection of the actual state of a tool ( 21 . 21a . 21b . 21c . 21d . 21e . 21f ) takes place after a tool change with the tool taken out of the insert and deposited in the tool stock, and a turning chip process during the detection of the actual state with another, changed tool ( 21 . 21a . 21b . 21c . 21d . 21e . 21f ) he follows.

A method according to claim 1, characterized in that an adjustment of the receiving position by means of a displacement of the at least one tool ( 21 . 21a . 21b . 21c . 21d . 21e . 21f ) and / or the at least one module ( 15 . 15a . 15b . 15c . 15d . 15e . 16 . 16a . 16b . 16f . 17a . 17b . 17f ) Based on at least one provided in the machine tool position sensor.

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that prior to a determination of the actual state by means of a cleaning device, the at least one part of the cutting surface ( 18 . 18a . 18b . 18c . 18d . 18e . 19 . 19a . 19f . 20a . 20b . 20f ) is cleaned.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the at least a part of the cutting surface ( 18 . 18a . 18b . 18c . 18d . 18e . 19 . 19a . 19f . 20a . 20b . 20f ) impurities are eliminated by means of an image processing method applied to image data taken by the at least one module.

A method according to claim 4, characterized in that the image processing software is adapted with increasing number of determinations of the wear on the existing impurities.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that a determination of the state of wear is made depending on a wear gradient of the wear size.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that depending on a wear pattern of a tool ( 21 . 21a . 21b . 21f ) at least one property of guiding the tool ( 21 . 21a . 21b . 21f ) is determined by the machine tool.

Device for carrying out the method according to one of Claims 1 to 7, having a control unit, an optical receiving device ( 14 . 14a . 14b . 14c . 14d . 14e . 14f ) and at least one position sensor for detecting and adjusting one between the tool ( 21 . 21a . 21b . 21c . 21d . 21e . 21f ) and at least one module ( 15 . 15a . 15b . 15c . 15d . 15e . 16 . 16a . 16b . 16f . 17a . 17b . 17f ) of the optical recording device ( 14 . 14a . 14b . 14c . 14d . 14e . 14f ) adjustable recording position.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the device with a cleaning device for cleaning at least a part of a cutting surface ( 18 . 18a . 18b . 18c . 18d . 18e . 19 . 19a . 19f . 20a . 20b . 20f ) of the tool ( 21 . 21a . 21b . 21c . 21d . 21e . 21f ) is provided.

Use of the device according to claim 8 or 9 in a machine tool in the form of a machining center.