DE102022103901A1 - Schneidwerkzeug mit Drucksensor - Google Patents

Schneidwerkzeug mit Drucksensor Download PDF

Info

Publication number
DE102022103901A1
DE102022103901A1 DE102022103901.3A DE102022103901A DE102022103901A1 DE 102022103901 A1 DE102022103901 A1 DE 102022103901A1 DE 102022103901 A DE102022103901 A DE 102022103901A DE 102022103901 A1 DE102022103901 A1 DE 102022103901A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cutting tool
cutting
cavity
tool
supply line
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022103901.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Christoph Gey
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kennametal Inc
Original Assignee
Kennametal Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kennametal Inc filed Critical Kennametal Inc
Priority to DE102022103901.3A priority Critical patent/DE102022103901A1/de
Priority to CN202310097787.7A priority patent/CN116619114A/zh
Priority to US18/107,316 priority patent/US20230264272A1/en
Publication of DE102022103901A1 publication Critical patent/DE102022103901A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B49/00Measuring or gauging equipment on boring machines for positioning or guiding the drill; Devices for indicating failure of drills during boring; Centering devices for holes to be bored
    • B23B49/001Devices for detecting or indicating failure of drills
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • B23Q17/0952Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00Products made by additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2260/00Details of constructional elements
    • B23B2260/128Sensors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2270/00Details of turning, boring or drilling machines, processes or tools not otherwise provided for
    • B23B2270/48Measuring or detecting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B51/00Tools for drilling machines
    • B23B51/0002Drills with connected cutting heads, e.g. with non-exchangeable cutting heads; Drills with a single insert extending across the rotational axis and having at least two radially extending cutting edges in the working position
    • B23B51/0003Drills with connected cutting heads, e.g. with non-exchangeable cutting heads; Drills with a single insert extending across the rotational axis and having at least two radially extending cutting edges in the working position with exchangeable heads or inserts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B51/00Tools for drilling machines
    • B23B51/02Twist drills
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B51/00Tools for drilling machines
    • B23B51/06Drills with lubricating or cooling equipment
    • B23B51/068Details of the lubricating or cooling channel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C5/00Milling-cutters
    • B23C5/006Details of the milling cutter body
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Machine Tool Sensing Apparatuses (AREA)

Abstract

Schneidwerkzeug (10), das mindestens einen Hohlraum (12) umfasst, der von einer Außenkontur (14) des Schneidwerkzeugs (10) durch eine Abnutzungsschicht (16) beabstandet ist, wobei eine Dicke der Abnutzungsschicht (16) einer Verschleißgrenze des Schneidwerkzeugs (10) entspricht, wobei der Hohlraum (12) mit einem innerhalb des Schneidwerkzeugs (10) angeordneten Versorgungsstrang (24) strömungsmäßig verbunden ist, der dazu eingerichtet ist, im Hohlraum (12) einen vorbestimmten Druck bereitzustellen, wobei ein, mit dem Versorgungsstrang (24) strömungsmäßig verbundener Drucksensor (34) einen Verschleiß des Schneidwerkzeugs (10) anzeigt, wenn die Dicke der Abnutzungsschicht (16) soweit reduziert ist, dass eine Druckänderung innerhalb des Versorgungsstrangs (24) stattfindet.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schneidwerkzeug.
  • Üblicherweise werden Schneidwerkzeuge für die spanende Bearbeitung von Werkstücken eingesetzt. Durch den direkten Kontakt mit dem zu bearbeitenden Werkstück verschleißt ein Schneidwerkzeug mit der Zeit. Ist der Verschleiß eines Schneidwerkzeugs soweit fortgeschritten, dass es seine Funktion nicht mehr ordnungsgemäß ausführen kann, so muss dieses Schneidwerkzeug in der Regel ausgetauscht werden.
  • Da ein verschlissenes Schneidwerkzeug seine Aufgabe nicht mehr gänzlich wahrnehmen kann oder sogar die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks beschädigen kann, ist man bestrebt, den Verschleiß eines Schneidwerkzeugs rechtzeitig zu erkennen. Erkennt der Bediener den Verschleiß rechtzeitig, so kann er frühzeitig Gegenmaßnahmen ergreifen, wie Nachschleifen oder ein Austausch des Schneidwerkzeugs.
  • Um den Verschleiß eines Schneidwerkzeugs zuverlässig zu bestimmen, kann das als verschlissen erachtete Schneidwerkzeug unter einem optischen Lichtmikroskop strukturell begutachtet werden. Auf diese Weise können mögliche Schäden an der Spanfläche, Freifläche oder den Schneidkanten erkannt werden. Jedoch ist die Begutachtung unter einem solchen Mikroskop zeitaufwändig und somit kostenintensiv. Zudem muss vom einem Bediener der rechtzeitige Zeitpunkt der Begutachtung ausgewählt werden. Dieser fällt jedoch je nach Anwendung des Schneidwerkzeugs unterschiedlich aus und kann nicht immer eindeutig im Vorhinein bestimmt werden. Darüber hinaus ist für die mikroskopische Untersuchung ein Ausbau des Schneidwerkzeugs erforderlich, welcher ebenfalls einen zeit- und damit kostenintensiven Prozess darstellt.
  • Folglich ist man bestrebt, den Verschleiß eines Schneidwerkzeugs während des Betriebs auf einfache Weise und kostengünstig zu bestimmen.
  • Eine Möglichkeit liegt in der Verwendung von Verschleißanzeigern. Diese sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise bei Bohrköpfen eingebaut, die dazu ausgelegt sind, Ölbohrungen vorzunehmen.
  • Die US 2011/0290560 A1 und US 2021/0079734 A1 zeigen Verschleißanzeiger für derartige Bohrköpfe. Diese weisen einen Bohrkopf mit einer Schneidfläche und einer unterhalb der Schneidfläche angeordneten Kanal auf. Aufgrund von Verschleiß kann die Schneidfläche abgetragen und der Kanal geöffnet werden, sodass eine ohnehin durch den Bohrkopf fließende Bohrflüssigkeit über den nun geöffneten Kanal aus dem Bohrkopf austreten kann. Hierdurch ändert sich mindestens eine Charakteristik des Bohrflüssigkeitsstroms, welche von einer Sensoreinheit auf einer mit dem Bohrkopf verbundenen Ölplattform erkannt werden kann. Jedoch ist diese Methode zur Verschleißerkennung aufwendig und nicht sehr platzsparend, so dass sie sich nicht für jedes Schneidwerkzeug eignet. Insbesondere für kleiner dimensionierte Schneidwerkzeuge, die für die spanende Bearbeitung von Werkstücken eingesetzt werden, kann diese Methode nicht ohne Weiteres angewendet werden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Verschleiß eines Schneidwerkzeugs kostengünstig und auf einfache Weise zu bestimmen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Schneidwerkzeug nach Anspruch 1.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Schneidwerkzeugs sind in den Unteransprüchen angegeben, die wahlweise miteinander kombiniert werden können.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch ein Schneidwerkzeug, das mindestens einen Hohlraum umfasst, der von einer Außenkontur des Schneidwerkzeugs durch eine Abnutzungsschicht beabstandet ist, wobei eine Dicke der Abnutzungsschicht einer Verschleißgrenze des Schneidwerkzeugs entspricht, wobei der Hohlraum mit einem innerhalb des Schneidwerkzeugs angeordneten Versorgungsstrang strömungsmäßig verbunden ist, der dazu eingerichtet ist, im Hohlraum einen vorbestimmten Druck bereitzustellen, wobei ein mit dem Versorgungsstrang strömungsmäßig verbundener Drucksensor einen Verschleiß des Schneidwerkzeugs anzeigt, wenn die Dicke der Abnutzungsschicht soweit reduziert ist, dass eine Druckänderung innerhalb des Versorgungsstrangs stattfindet.
  • Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, in einem Schneidwerkzeug einen Hohlraum anzuordnen, an dem ein vorbestimmter Druck anliegt und der bei einem ausreichenden Verschleiß des Schneidwerkzeugs geöffnet wird. Infolge dessen entsteht eine strömungsmäßige Verbindung zwischen den nun geöffneten Hohlraum und der das Schneidwerkzeug umgebenden Atmosphäre. Auf diese Weise kommt es zu einem Druckverlust im Hohlraum oder auch einer Druckerhöhung, falls im Hohlraum ein Unterdruck erzeugt wurde, wobei sich der Druck im Hohlraum an den Umgebungsdruck anpasst. Diese Druckänderung kann auf einfache Weise durch einen Drucksensor erfasst werden.
  • Das vorgeschlagene Schneidwerkzeug weist den technischen Vorteil auf, dass ein Verschleiß unmittelbar durch die Messung einer Druckänderung im Schneidwerkzeug bestimmt werden kann.
  • Druckmessungen sind für verschiedene Anwendungszwecke bereits bekannt und folglich kostengünstig.
  • Zudem kommt das vorgeschlagene Schneidwerkzeug ohne den Einsatz zusätzlicher Flüssigkeiten oder Substanzen aus, wie sie im Stand der Technik für bekannte Verschleißanzeiger benötigt werden.
  • Gemäß einem Aspekt liegt im Hohlraum ein Vakuum vor, sodass bei einem Verschleiß der Druck im Versorgungsstrang ansteigt.
  • Der Vorteil bei dieser Ausführungsform besteht darin, dass keine zusätzlichen Gase unter Druck in das Schneidwerkzeug geleitet werden müssen. Somit werden keine weiteren Bauteile wie eine Druckgasflasche benötigt. Das Vakuum kann zudem in einfacher Weise durch das Anschließen einer Vakuumpumpe an dem Versorgungsstrang erzeugt werden, beispielsweise einer Drehschieber.
  • Unter einem Vakuum wird hier ein Druck im Hohlraum verstanden, der niedriger ist als der Umgebungsdruck des Schneidwerkzeugs. Beispielsweise kann der Druck 0,1 bar betragen.
  • Vorzugsweise sollte das Vakuum ausreichend sein, um eine Druckänderung messen zu können.
  • In einer weiteren Ausführungsform liegt im Hohlraum ein Überdruck vor, sodass bei einem Verschleiß der Druck im Versorgungsstrang absinkt.
  • Der Vorteil bei der Verwendung eines Überdrucks liegt darin begründet, dass dieser einfacher realisiert werden kann als ein Vakuum oder ein Unterdruck im Hohlraum. Hierzu kann einfach eine Druckgasflasche an das Schneidwerkzeug angeschlossen werden. Über einen Druckminderer kann dann ein Überdruck im Schneidwerkzeug eingestellt werden.
  • Unter einem Überdruck wird hier ein Druck im Hohlraum verstanden, der höher ist als der Umgebungsdruck des Schneidwerkzeugs.
  • Der Überdruck im Hohlraum liegt vorzugsweise in einem Bereich von 1,05 bis 2 bar, besonders bevorzugt bei 1,5 bar.
  • Je nach Anwendungsfall kann zwischen einem Vakuum oder einem Überdruck im Schneidwerkzeug gewählt werden.
  • Die Druckänderung im Verschleißfall kann über eine Druckmessung innerhalb des Versorgungsstrangs erfolgen. Der Druck im Versorgungsstrang kann dabei entweder absolut oder relativ gemessen werden.
  • Der Drucksensor ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus brückenbasierten, kapazitativen und piezoelektrischen Drucksensoren.
  • Besonders bevorzugt ist der Drucksensor ein kapazitativer Drucksensor. Diese Art von Sensoren basiert auf der Änderung einer Kapazität zwischen einer Metallmembran und einer festen Metallplatte. Die Kapazität ändert sich, wenn sich ein Abstand zwischen der Metallplatte und der Metallmembran infolge einer Druckeinwirkung auf die Metallmembran ändert. Darüber hinaus sind kapazitative Drucksensoren vorteilhafterweise schock- und vibrationsunempfindlich.
  • Geeignete Bespiele für Drucksensoren sind kapazitive Drucksensoren wie sie von der Keller AG für Drucktechnik (Winterthur, Schweiz) angeboten werden.
  • Der Drucksensor kann im Schneidwerkzeug oder außerhalb angeordnet sein, solange der Drucksensor im strömungsmäßigen Kontakt mit dem Versorgungsstrang steht.
  • Prinzipiell ist die Erfindung in Bezug auf die Ausbildung des Hohlraums nicht eingeschränkt. Der Hohlraum kann beliebige Formen und Geometrien annehmen, solange sich dieser in einem Schneidwerkzeug anordnen lässt und die strukturelle Integrität des Schneidwerkzeugs nicht gefährdet.
  • Gemäß einem anderen Aspekt ist vorgesehen, dass der Hohlraum als ein Kanal ausgebildet ist.
  • Die Ausführung des Hohlraums in der Form eines Kanals bietet den technischen Vorteil, dass sich mit einem einzigen Hohlraum der Verschleiß über einen weiten Bereich der Oberfläche bzw. der Außenkontur kontrollieren lässt.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist der Hohlraum eine poröse Struktur auf, insbesondere eine poröse wabenartige Struktur.
  • Die Ausbildung einer porösen Struktur, insbesondere einer porösen wabenartigen Struktur, bietet den technischen Vorteil, dass ein Schneidwerkzeug mit einem porösen Hohlraum eine höhere strukturelle Integrität aufweist als ein vergleichbares Schneidwerkzeug mit einem „leeren“ Hohlraum.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist das Schneidwerkzeug mindestens eine Schneidkante und eine Schneidfläche auf. Vorteilhafterweise ist es vorgesehen, dass der Hohlraum der Schneidkante und/oder der Schneidfläche zugeordnet ist. Somit wird der Verschleiß direkt an den am stärksten beanspruchten Abschnitten, der Schneidfläche und der Schneidkante, des Schneidwerkzeugs erfasst.
  • Unter einer Schneidkante werden alle Kanten eines Schneidwerkzeugs verstanden, insbesondere Hauptschneide, Nebenschneide sowie Schneidenecke.
  • Unter dem Begriff Schneidfläche fallen insbesondere Freifläche und Spanfläche.
  • In einer anderen Ausführungsform sind mehrere Schneidkanten und Hohlräume vorgesehen, wobei jeder Schneidkante mindestens ein Hohlraum zugeordnet ist.
  • In einer anderen Ausführungsform sind mehrere Schneidflächen und mehrere Hohlräume vorgesehen, wobei jeder Schneidfläche mindestens ein Hohlraum zugeordnet ist.
  • Die beiden oben genannten Ausführungsformen bieten den technischen Vorteil, dass der Verschleiß einzelner Schneidflächen und Schneidkanten gezielt erfasst werden kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist das Schneidwerkzeug modular aufgebaut und weist einen Schneideinsatz auf, in welchem der Hohlraum vorgesehen ist.
  • Bei einem Verschleiß des modularen Schneideinsatzes wird, wie oben bereits beschrieben, eine Druckänderung festgestellt. Der einen Verschleiß aufweisende Schneideinsatz kann somit entweder gewendet oder komplett ausgetauscht werden, um wieder ein ordnungsgemäß funktionierendes Schneidwerkzeug zu erhalten.
  • Der Schneideinsatz kann insbesondere eine Wendeschneidplatte oder ein Bohrkopf sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt ist das Schneidwerkzeug mit einem Werkzeughalter gekoppelt, sodass der Versorgungsstrang des Schneidwerkzeugs mit einem weiteren Versorgungsstrang des Werkzeughalters strömungsmäßig verbunden ist.
  • Vorteilhafterweise ist der Drucksensor im Werkzeughalter angeordnet. Dies bietet den Vorteil, dass der Werkzeughalter mit verschiedenen Drucksensoren bestückt werden kann, die je nach Anwendungszweck mit dem Versorgungsstrang des Schneidwerkzeugs strömungsmäßig gekoppelt werden können. Darüber hinaus bietet der Werkzeughalter auch ausreichend räumlichen Platz, um einen Drucksensor und die dafür notwendige Elektronik unterzubringen.
  • Ferner wird ein Schneidwerkzeug vorgeschlagen, das erhältlich ist durch ein 3D-Druckverfahren, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
    1. a) Bereitstellen eines Metallpulvers, insbesondere eines Hartmetallpulvers,
    2. b) 3D-Drucken eines Schneidwerkzeugs, das mindestens einen Hohlraum umfasst, unter Verwendung des Metallpulvers und unter Ausbildung eines Schneidwerkzeug-Grünlings, und
    3. c) Sintern des Schneidwerkzeug-Grünlings unter Erzeugung eines 3D-gedruckten Schneidwerkzeugs.
  • Das oben beschriebene Verfahren ermöglicht es, ohne zusätzliche Bauteile und Hilfsmittel, Hohlräume direkt bei der Fertigung im Schneidwerkzeug zu erzeugen.
  • Ferner betrifft die Erfindung eine Werkzeugmaschine für den Betrieb eines Schneidwerkzeugs nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Werkzeugmaschine eine Druckquelle zur Erzeugung eines Vakuums oder eines Überdrucks beinhaltet, wobei die Druckquelle mit dem Versorgungsstrang des Schneidwerkzeugs und/oder des Werkzeughalters strömungsmäßig verbunden ist.
  • Diese Ausführungsform bietet den technischen Vorteil, dass die Druckquelle, die zur Erzeugung eines Vakuums und des Überdrucks benötigt wird, platzsparend in der Werkzeugmaschine untergebracht werden kann. Eine separate Anordnung der Druckquelle entfällt somit.
  • Vorteilhafterweise ist der Drucksensor ebenfalls in der Werkzeugmaschine angeordnet. Der Drucksensor kann somit in unmittelbarer Nähe der Druckquelle angeordnet werden. Zudem können das Schneidwerkzeug bzw. der Bohrkopf, der Schaft und der Werkzeughalter von jeder Sensorik befreit werden, sodass diese Bauteile komplett in der Werkzeugmaschine untergebracht werden können.
  • Bei einem Verschleiß des Schneidwerkzeugs kann somit lediglich das Schneidwerkzeug ausgetauscht werden, ohne dass bei einem Austausch der Drucksensor ebenfalls entsorgt wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
    • - 1 in einer schematischen Querschnittsansicht ein erfindungsgemäßes Schneidwerkzeug mit einem kanalartigen Hohlraum;
    • - 2 in einer schematischen Querschnittsansicht das Schneidwerkzeug aus 1 mit einem wabenartigen Hohlraum;
    • - 3 in einer schematischen Querschnittsansicht das Schneidwerkzeug aus 1 mit einem Werkzeughalter;
    • - 4 in einer schematischen Querschnittsansicht das Schneidwerkzeug aus 2 mit einem Werkzeughalter;
    • - 5 in einer schematischen Querschnittsansicht das Schneidwerkzeug aus 3 mit einer anderen Anordnung des Drucksensors;
    • - 6 in einer schematischen Querschnittsansicht das Schneidwerkzeug aus 4 mit einer anderen Anordnung des Drucksensors;
    • - 7 in einer schematischen Draufsicht einen Bohrkopf aus den 1, 3 und 5;
    • - 8 in einer schematischen Draufsicht einen Bohrkopf aus den 2, 4 und 6;
    • - 9 in einer schematischen Querschnittsansicht den Bohrkopf aus den 1, 3 und 5; und
    • - 10 in einer schematischen Querschnittsansicht ein modulares Schneidwerkzeug mit einem wabenartigen Hohlraum.
  • 1 zeigt ein Schneidwerkzeug 10 zum Durchführen von rotierenden Schneidvorgängen an einem Werkstück (nicht dargestellt).
  • Das in 1 und in den nachfolgenden Figuren beschriebene Schneidwerkzeug ist lediglich beispielhaft genannt. Generell kann das Schneidwerkzeug jedes im Stand der Technik bekannte Schneidwerkzeug sein wie ein Fräser, eine Schneidplatte oder ein Drehwerkzeug.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist das Schneidwerkzeug 10 vom Spiralbohrer-Typ und weist wendelförmige Nuten auf, die entlang der Seiten des Bohrers angeordnet sind.
  • Das Schneidwerkzeug 10 umfasst einen Bohrkopf 18, der einstückig mit einem Schaft 20 ausgebildet ist.
  • Der Schaft 20 weist eine langestreckte Form mit zwei entgegengesetzten Enden auf, wobei der Schaft 20 mit dem einen Ende in den Bohrkopf 18 mündet und am anderen Ende einen Kopplungsabschnitt 38 aufweist.
  • Der Bohrkopf 18 weist eine Außenkontur 14 auf, die der Oberfläche des Bohrkopfes 18 entspricht.
  • Erfindungsgemäß weist der Bohrkopf 18 einen Hohlraum 12 auf.
  • Der Hohlraum 12 befindet sich im Schneidkörper 13 des Bohrkopfes 18.
  • Der Hohlraum 12 ist von der Außenkontur 14 durch eine Abnutzungsschicht 16 beabstandet.
  • Der Hohlraum 12 ist hierbei kanalartig ausgebildet und erstreckt sich von der Spitze des Bohrkopfes 18 in Richtung dessen seitlichen Endes.
  • Der kanalartige Hohlraum 12 ist mit einer proximal im Bohrkopf 18 angeordneten Verteilkammer 28 durch zwei Verbindungskanäle 30 strömungsmäßig verbunden.
  • Die Verbindungskanäle 30 verlaufen dabei von der proximal angeordneten Verteilkammer 28 zu den distal angeordneten Hohlräumen 12.
  • Die Verteilkammer 28 ist strömungsmäßig mit einem Versorgungsstrang 24 verbunden. Der Versorgungsstrang 24 verläuft von der Verteilkammer 28 aus durch den Schaft 20, wobei der Versorgungsstrang 24 von der Außenwand des Schafts 20 gleichmäßig beabstandet ist. Dieser mündet nachfolgend in eine Schnittstelle 32, die dem Kopplungsabschnitt 38 zugeordnet ist.
  • Der Kopplungsabschnitt 38 umfasst ferner einen Drucksensor 34, der strömungsmäßig mit dem Versorgungsstrang 24 verbunden ist. Vorteilhafterweise ist der Drucksensor der Schnittstelle 32 zugeordnet.
  • Besonders bevorzugt ist der Drucksensor 34 ein kapazitativer Drucksensor.
  • Der Kopplungsabschnitt 38 ist dazu ausgelegt mit einem Werkzeughalter gekoppelt zu werden. Dafür kann dieser mit entsprechenden Rasterelemente (hier nicht gezeigt) versehen sein, um eine Kopplung zu ermöglichen.
  • Ferner ist am Kopplungsabschnitt 38 der Versorgungsstrang 24 mit einer Druckquelle 36 strömungsmäßig verbunden.
  • Die Druckquelle 36 ist dazu eingerichtet, einen Überdruck oder ein Vakuum im Versorgungsstrang 24 zu erzeugen. Somit liegt auch ein Überdruck oder ein Vakuum im Hohlraum 12 an. Bei der Druckquelle 36 kann es sich insbesondere um eine Pumpe handeln.
  • Die Druckquelle 36 ist vorzugsweise außerhalb des Schneidwerkzeugs 10 angeordnet.
  • Der Verschleiß des Schneidwerkzeugs 10 aus 1 und die Anzeige dessen wird nachfolgend genauer erläutert.
  • Im Betrieb führt das Schneidwerkzeug 10 rotierende Schneidvorgänge an einem Werkstück durch, wodurch ein Verschleiß an der Außenkontur 14 des Bohrkopfes 18 stattfindet. Infolge des Verschleißes wird die Abnutzungsschicht 16 abgetragen und der Hohlraum 12 geöffnet. Dabei ist es ausreichend, wenn die Abnutzungsschicht 16 an mindestens einer Stelle abgetragen wird. Auch ungleichmäßiger Verschleiß führt daher dazu, dass der Hohlraum 12 an mindestens einer Stelle geöffnet wird. Infolge dessen entsteht im Hohlraum 12 und damit im Versorgungsstrang 24 eine Druckänderung. Diese Druckänderung kann durch den Drucksensor 34 gemessen werden, woraufhin dieser ein Signal erstellt und an einem Bediener weiterleitet. Der Bediener erhält dadurch die Information, dass die Verschleißgrenze des Schneidwerkzeugs 10 erreicht ist. Der Betrieb kann unterbrochen und das Schneidwerkzeug 10 ausgetauscht werden. Eine zeit- und kostenaufwendige Kontrolle unter einem Mikroskop kann so vermieden werden.
  • 2 zeigt das Schneidwerkzeug 10 aus 1 mit dem Unterschied, dass der Hohlraum 12 wabenartig ausgeführt ist.
  • In Bezug auf die anderen Merkmale und Teile gelten die gleichen Ausführungen, wie sie bereits in 1 gemacht wurden.
  • 3 zeigt das Schneidwerkzeug 10 aus 1 mit einem Werkzeughalter 26. Ansonsten enthält 3 die gleichen Komponenten wie bereits in 1 beschrieben.
  • Der Werkzeughalter 26 ist zwischen die Schnittstelle 32 und die Druckquelle 36 aus 1 geschaltet. Beide werden durch einen im Werkzeughalter 26 angeordneten weiteren Versorgungsstrang 24 strömungsmäßig miteinander verbunden.
  • Der Werkzeughalter 26 ist mit dem Kopplungsabschnitt 38 des Schafts 20 so verrastet, dass ein gasdichter Versorgungsstrang 24 gebildet wird, der von der Verteilkammer 28 durch den Schaft 20 in den Werkzeughalter 26 mündet. Der Versorgungsstrang 24 im Werkzeughalter 26 ist über eine Schnittstelle 32 mit der Druckquelle 36 verbunden.
  • 4 zeigt das Schneidwerkzeug aus 3 mit dem Unterschied, dass der Hohlraum 12 eine poröse wabenartige Struktur bildet. Ansonsten enthält 4 die gleichen Komponenten wie bereits in 3 beschrieben.
  • 5 zeigt das Schneidwerkzeug 10 aus 3 mit dem Unterschied, dass der Drucksensor 34 außerhalb des Schneidwerkzeug 10 angeordnet ist.
  • Der Drucksensor 34 kann der Druckquelle 36 zugeordnet werden.
  • Der Drucksensor 34 kann insbesondere zusammen mit der Druckquelle 36 in einer Maschine aufgenommen sein, welche das Schneidwerkzeug 10 antriebt.
  • 6 zeigt das Schneidwerkzeug aus 4 mit dem Unterschied, dass der Drucksensor 34 wie in 5 bereits erläutert außerhalb des Schneidwerkzeugs 10 angeordnet ist. Ansonsten enthält 6 die gleichen Komponenten wie bereits in 4 beschrieben.
  • 7 zeigt eine Draufsicht eines Bohrkopfes 18 aus den 1, 3 und 5.
  • Wie man in 7 gut erkennen kann, ist der kanalartig ausgeführte Hohlraum 12 von der Außenkontur 14 des Bohrkopfs 18 durch eine Abnutzungsschicht 16 beabstandet. Die Abnutzungsschicht 16 weist eine Dicke d auf. Die Dicke d der Abnutzungsschicht 16 entspricht einer Verschleißgrenze des Schneidwerkzeugs 10.
  • 8 zeigt eine Draufsicht des Bohrkopfes 18 aus den 2, 4 und 6. Die in 8 gezeigte Dicke d entspricht ebenfalls der Dicke der Abnutzungsschicht 16.
  • 9 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Bohrkopfs 18 aus den 1, 3 und 5. Darüber hinaus enthält das Schneidwerkzeug 10 aus 9 die gleichen Komponenten und Merkmale wie bereits in den 1, 3 und 5 beschrieben.
  • Wie in 9 gut zu erkennen ist, ist der kanalartige Hohlraum 12 durch eine Abnutzungsschicht 16 mit der Dicke d von der Außenkontur 14 des Schneidwerkzeugs 10, insbesondere des Bohrkopfes 18, beabstandet.
  • Die Abnutzungsschicht 16 entspricht insbesondere einer Verschleißgrenze des Schneidwerkzeugs 10. Mit anderen Worten, wird die Abnutzungsschicht größer gewählt, wird der Verschleiß des Schneidwerkzeugs 10 erst nach einer längeren Betriebsdauer angezeigt. Wird hingegen die Abnutzungsschicht 16 reduziert, so wird auch die Betriebsdauer reduziert, nach der ein Verschleiß angezeigt wird.
  • 10 zeigt ein modulares Schneidwerkzeug 22.
  • Das modulare Schneidwerkzeug 22 umfasst einen austauschbaren Bohrkopf 18, der am Schaft 20 angebracht ist und in diesen eingreift.
  • Darüber hinaus enthält das modulare Schneidwerkzeug 22 die gleichen Komponenten wie bereits in 2 beschrieben. Insofern wird auf die Beschreibungen zu 2 verwiesen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 20110290560 A1 [0007]
    • US 20210079734 A1 [0007]

Claims (13)

  1. Schneidwerkzeug (10), das mindestens einen Hohlraum (12) umfasst, der von einer Außenkontur (14) des Schneidwerkzeugs (10) durch eine Abnutzungsschicht (16) beabstandet ist, wobei eine Dicke der Abnutzungsschicht (16) einer Verschleißgrenze des Schneidwerkzeugs (10) entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (12) mit einem innerhalb des Schneidwerkzeugs (10) angeordneten Versorgungsstrang (24) strömungsmäßig verbunden ist, der dazu eingerichtet ist, im Hohlraum (12) einen vorbestimmten Druck bereitzustellen, wobei ein mit dem Versorgungsstrang (24) strömungsmäßig verbundener Drucksensor (34) einen Verschleiß des Schneidwerkzeugs (10) anzeigt, wenn die Dicke der Abnutzungsschicht (16) soweit reduziert ist, dass eine Druckänderung innerhalb des Versorgungsstrangs (24) stattfindet.
  2. Schneidwerkzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Hohlraum (12) ein Vakuum vorliegt, sodass bei einem Verschleiß der Druck im Versorgungsstrang (24) ansteigt.
  3. Schneidwerkzeug (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Hohlraum (12) ein Überdruck vorliegt, sodass bei einem Verschleiß der Druck im Versorgungsstrang (24) absinkt.
  4. Schneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (12) als ein Kanal und/oder eine poröse Struktur ausgebildet ist, insbesondere eine poröse wabenartige Struktur.
  5. Schneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidwerkzeug (10) mindestens eine Schneidkante und eine Schneidfläche aufweist, wobei der Hohlraum (12) der Schneidkante und/oder der Schneidfläche zugeordnet ist.
  6. Schneidwerkzeug (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schneidkanten und mehrere Hohlräume (12) vorgesehen sind, wobei jeder Schneidkante mindestens ein Hohlraum (12) zugeordnet ist.
  7. Schneidwerkzeug (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Schneidflächen und mehrere Hohlräume (12) vorgesehen sind, wobei jeder Schneidfläche mindestens ein Hohlraum (12) zugeordnet ist.
  8. Schneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidwerkzeug (10) modular aufgebaut ist und einen Schneideinsatz aufweist, in welchem der Hohlraum (12) vorgesehen ist.
  9. Schneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidwerkzeug (10) mit einem Werkzeughalter (26) gekoppelt ist, sodass der Versorgungsstrang (24) des Schneidwerkzeugs (10) mit einem weiteren Versorgungsstrang (24) des Werkzeughalters (26) strömungsmäßig verbunden ist.
  10. Schneidwerkzeug (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (34) im Werkzeughalter (26) angeordnet ist.
  11. Schneidwerkzeug (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schneidwerkzeug (10) erhältlich ist durch ein 3D-Druck Verfahren, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Bereitstellen eines Metall-Pulvers, insbesondere eines HartmetallPulvers, b) 3D-Drucken eines Schneidwerkzeugs, das mindestens einen Hohlraum umfasst, unter Verwendung des Metall-Pulvers und unter Ausbildung eines Schneidwerkzeug-Grünlings, und c) Sintern des Schneidwerkzeug-Grünlings unter Erzeugung eines 3D-gedruckten Schneidwerkzeugs.
  12. Werkzeugmaschine für den Betrieb eines Schneidwerkzeugs (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine eine Druckquelle (36) zur Erzeugung eines Vakuums oder eines Überdrucks beinhaltet, wobei die Druckquelle (36) mit dem Versorgungsstrang (24) des Schneidwerkzeugs (10) und/oder des Werkzeughalters (26) strömungsmäßig verbunden ist.
  13. Werkzeugmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Drucksensor (34) in der Werkzeugmaschine angeordnet ist.
DE102022103901.3A 2022-02-18 2022-02-18 Schneidwerkzeug mit Drucksensor Pending DE102022103901A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022103901.3A DE102022103901A1 (de) 2022-02-18 2022-02-18 Schneidwerkzeug mit Drucksensor
CN202310097787.7A CN116619114A (zh) 2022-02-18 2023-02-08 具有压力传感器的切割工具
US18/107,316 US20230264272A1 (en) 2022-02-18 2023-02-08 Cutting tool with pressure sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022103901.3A DE102022103901A1 (de) 2022-02-18 2022-02-18 Schneidwerkzeug mit Drucksensor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022103901A1 true DE102022103901A1 (de) 2023-08-24

Family

ID=87518596

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022103901.3A Pending DE102022103901A1 (de) 2022-02-18 2022-02-18 Schneidwerkzeug mit Drucksensor

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230264272A1 (de)
CN (1) CN116619114A (de)
DE (1) DE102022103901A1 (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110290560A1 (en) 2010-06-01 2011-12-01 Baker Hughes Incorporated Early wear detection
US20210079734A1 (en) 2018-04-24 2021-03-18 Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras System and method for monitoring wear of a drill bit

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110290560A1 (en) 2010-06-01 2011-12-01 Baker Hughes Incorporated Early wear detection
US20210079734A1 (en) 2018-04-24 2021-03-18 Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras System and method for monitoring wear of a drill bit

Also Published As

Publication number Publication date
US20230264272A1 (en) 2023-08-24
CN116619114A (zh) 2023-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2359106B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur schwingungsanalyse sowie musterdatenbank dafür und verwendung einer musterdatenbank
EP2804713B1 (de) Hartwerkstoff-gewindeverbindung
EP1601305B1 (de) Rohling und mehrere werkzeuge zur herstellung zahntechnischer formteile und verfahren zur herstellung des formteils
EP1898195B1 (de) Temperatursensor mit bearbeitbarer Front
DE102004063417A1 (de) Rohling zur Herstellung zahntechnischer Formteile und Verfahren zur Herstellung des Formteils
EP2981744B1 (de) Kolbenring mit verschleissanzeige
EP2915615A1 (de) Schaftfräser
DE102005060674C5 (de) Positionssensor in Stabbauweise sowie Verfahren zum Austausch
DE102006031825A1 (de) Kontrollverfahren an Werkzeugmaschinen und Werkzeug zur Durchführung des Verfahrens
EP3636373A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur kontrolle einer stabmessereinspannung und/oder eines messerschachts eines stabmesserkopfs zur kegelradherstellung
DE102022103901A1 (de) Schneidwerkzeug mit Drucksensor
DE102004002593A1 (de) Kontrollverfahren
EP2292899A1 (de) Verfahren und Apparatur zur Prüfung von Profilnuten
EP0671599B1 (de) Verfahren und pneumatisches Messwerkzeug zur Überwachung von Abmessungen eines Werkstückes
DE19729824A1 (de) Fahrradfelge, Verfahren zu deren Herstellung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102020129183A1 (de) Druckmessgerät und Verfahren zur Herstellung eines Druckmessgeräts
DE2724173A1 (de) Strahlduese und verfahren zu ihrer herstellung
DE102010035965A1 (de) Druckmessumformer
EP3587336A1 (de) Gleitelement mit verschleisszustandserkennung
WO1991007245A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur überwachung der spannkraft bei werkzeugmaschinen
DE19723803C2 (de) Vorrichtung zum Reinigen eines im Zylinder einer Hubkolbenmaschine angeordneten Meßwertaufnehmers
DE102022103902A1 (de) Schneidwerkzeug mit Indikatorsubstanz
DE102022119071A1 (de) Einstückig ausgebildetes Gegenwerkzeug einer Setzvorrichtung, einstückig ausgebildeter Stempel einer Setzvorrichtung sowie eine entsprechende Setzvorrichtung
EP3884254B1 (de) Verfahren zur herstellung einer hochdruck-hydraulikleitung sowie radialpresse zur durchführung des verfahrens
DE102018101070A1 (de) Radial- oder Axialgleitlagerelement mit Oberflächenstruktur auf der Lagersitzfläche