DE1085009B - Einrichtung zur Standzeitverlaengerung von in Werkzeugmaschinen verwendeten Hartmetallwerkzeugen - Google Patents

Einrichtung zur Standzeitverlaengerung von in Werkzeugmaschinen verwendeten Hartmetallwerkzeugen

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DE1085009B
DE1085009B DES43274A DES0043274A DE1085009B DE 1085009 B DE1085009 B DE 1085009B DE S43274 A DES43274 A DE S43274A DE S0043274 A DES0043274 A DE S0043274A DE 1085009 B DE1085009 B DE 1085009B
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DE
Germany
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thermal
thermal current
resistor
resistance
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DES43274A
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Rer Nat Hanns V Stengel Dr
Dipl-Ing Heinrich Seligmann
Dr-Ing Werner Feist
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23B2270/02Use of a particular power source
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  • General Induction Heating (AREA)

Description

  • Einrichtung zur Standzeitverlängerung von in Werkzeugmaschinen verwendeten Hartmetallwerkzeugen Durch Versuche in jüngerer Zeit hat man festgestellt, daß bei Werkzeugmaschinen, die mit Hartmetallwerkzeugen arbeiten, Thermoströme auftreten können, die durch die Erwärmung an der Bearbeitungsstelle zwischen Werkzeug und Werkstück entstehen und ihren Weg über die Werkzeugmaschine nehmen. Man hat ferner festgestellt, daß sich dieser Thermostrom schädlich auf die Standzeit des Hartmetallwerkzeuges auswirkt, und hat deshalb versucht, den Thermostrom durch Kompensation zu beseitigen, indem man in den äußeren, über die Werkzeugmaschine gehenden Verbindungsweg eine Gegenstromduelle eingeschaltet hat.
  • Bei einem solchen bekannten Verfahren wird der elektrische, chemische oder elektrochemische Verschleiß durch Anwendung einer der bei Bearbeitung erzeugten EMK entgegengerichteten EMK oder eines dem bei der Bearbeitung entstandenen elektrischen oder magnetischen Feld entgegengerichteten Feldes verringert oder unterbunden. Eine entsprechend aufgebaute, bekannte Einrichtung enthält eine Spannungsduelle mit einer Spannungsteilerschaltung und einem Kontrollgerät, durch die die EMK der Spannungsduelle der an der Bearbeitungsstelle erzeugten EMK entgegengesetzt geschaltet ist.
  • Die Erfindung bringt eine vorteilhafte Verbesserung an einer Einrichtung zum Verlängern der Standzeit von in Werkzeugmaschinen verwendeten Hartmetallwerkzeugen, bei der in den Stromkreis einer an der Bearbeitungsstelle erzeugten EMK ein einstellbarer Widerstand eingeschaltet ist, insbesondere die von einer Spannungsquelle ausgehende EMK mit Hilfe eines einstellbaren Widerstandes und einem Kontrollgerät der an der Bearbeitungsstelle erzeugten EMK entgegengesetzt geschaltet ist. Erfindungsgemäß ist der einstellbare Widerstand als Stellglied eines selbständigen Steuer- oder Regelkreises steuerbar ausgebildet und in Steuerverbindung mit einem den Thermostrom erfassenden Meßfühler gebracht unter gleichzeitiger Anwendung einer Vergleichssollgröße für den für die Standzeit des Werkzeuges günstigsten Thermostrom. Auf diese Weise kann man die verhältnismäßig raschen Änderungen des vom Werkzeugstahl über die Maschine zum Werkstück verlaufenden Thermostromes leicht erfassen und den Strom auf einem die günstigste Standzeit bedingenden Wert halten. Die erfindungsgemäße Ausbildung ist hinsichtlich einer wirksamen Verlängerung der Standzeit von Hartmetallwerkzeugen sehr vorteilhaft, denn durch die Konstanthaltung des Thermostromes auf einem bestimmten Wert lassen sich die durch die bekannte Kompensation oder Verringerung des Thermostromes erzielten Ergebnisse noch verbessern.
  • Der die günstigste Standzeit bedingende Thermostrom ist von Fall zu Fall verschieden. Er richtet sich einerseits nach der Art des bearbeiteten Werkstückes und andererseits nach dem Material des verwendeten Werkzeugstahles und kann durch Versuche ermittelt werden.
  • Mit besonderem Vorteil kann der einstellbare Widerstand so ausgebildet sein, daß er kontaktlos steuerbar ist. Hierzu eignet sich in besonderer Weise ein magnetisch kontaktlos steuerbarer Widerstand, der in Form eines dünnen Plättchens an geeigneter Stelle in den Thermostromkreis eingeschaltet und durch ein äußeres Magnetfeld gesteuert wird. Besonders geeignet hierzu sind in neuerer Zeit bekanntgewordene Halbleiterverbindungen mit Trägerbeweglichkeiten größer als 6000cm2V-IS-1, vor allem Stoffe von der Form AIIIBv, wie etwa Indiumantimonid. Bei den AIII Bv-Stoffen handelt es sich um Verbindungen eines Elementes A der III. Gruppe mit einem Element B der V. Gruppe des Periodischen Systems der Elemente.
  • Weiter kann die Steuerung bzw. Regelung des Thermostromes durch einen zusätzlich zum einstellbaren Widerstand oder allein durch einen in den Thermostromkreis eingebrachten Hilfsstrom erfolgen, der dem Thermostrom in an sich bekannter Weise entgegenwirkend überlagert ist. Es wird bevorzugt, den gesteuerten bzw. geregelten Thermostrom nach Größe und Richtung derart zu bemessen, daß ein der Richtung des Therrnostromes entgegenfließender Gesamtstrom vorliegt. Durch diesen kann infolge der damit verbundenen Materialwanderung, d. h. durch einen Ionenffuß, vom Werkstück zum Werkzeugstahl eine sogenannte Aufbauschneide auf letzterem erzielt werden. Durch eine richtige Bemessung des Stromes kann eine Aufbauschneide von solcher Ausbildung erhalten werden, daß diese zusätzlich die Standzeit des Hartmetallwerkzeuges verlängert.
  • Zur näheren Erläuterung der Erfindung ist auf die Zeichnung Bezug genommen. Es zeigt Fig. 1 eine Anordnung, bei der ein einstellbarer Widerstand als Stellglied in den Thermostromkreis geschaltet ist, Fig.2 eine Anordnung mit einem magnetfeldabhängigen Widerstand als Stellglied im Thermostromkreis, Fig. 3 eine Meßschaltung mit einem Magnetverstärker, Fig. 4 eine weitere Anordnung mit einem Magnetverstärker als Meßfühler, Fig. 5 ein Kombinationsgerät aus Meßfühler und steuerbarem Widerstand, Fig. 6 eine Anordnung ähnlich der nach Fig. 1 zur Erzeugung eines umgekehrten Ionenflusses, Fig. 7 eine erläuternde graphische Darstellung.
  • In Fig. 1 ist der Grundgedanke der Erfindung schematisch am Beispiel einer Drehbank dargestellt. Diese ist nur teilweise wiedergegeben, soweit es für das Verständnis erforderlich ist. Im umlaufenden Spannfutter 1 der Drehbank sitzt zwischen den Spannbacken 2 das zu bearbeitende Werkstück 3. Ein Werkzeugstahl s mit (nicht näher bezeichneter) Hartmetallschneide ist in den vereinfacht dargestellten Support 5 der Drehbank elektrisch isoliert mit Hilfe von Isolierstücken 6 eingespannt. Am hinteren Ende des Werkzeugstahles 4 ist durch eine Schraube 7 ein flexibles Kabel 8 befestigt, dessen anderes Ende an einem einstellbaren Widerstand 9 als Stellglied ebenfalls mit einer Schraube 7 befestigt ist. Der Widerstand 9 besteht aus einem langgestreckten Widerstandskörper 10, der auf einer isolierenden Unterlage 11 befestigt ist, und aus einem verstellbaren Abgriff 12, der entlang einer Schiene 13 verschoben werden kann. Das linke Ende des Widerstandskörpers 10 steht mit dem Abgriff 12 in Verbindung und ist außerdem über die Leitung 14 und einem darin eingeschalteten Meßinstrument 15 mit dem Spannfutter 1 der Drehbank verbunden. Zur Schließung des Stromkreises dient eine Bürste 16, die beispielsweise auf dem zylindrischen Teil des Spannfutters 1, gegebenenfalls auf einer besonderen Kontaktbahn, schleift. Durch den so geschlossenen Stromkreis, der vom Werkstück 3 über das Spannfutter 1, die Bürste 16, das Meßinstrument 15, die Leitung 14, den Widerstand 9, das Kabel 8 und den Werkzeugstahl 4 geht, fließt der an der Berührungsstelle zwischen Werkstück 3 und Werkzeugstahl 4 durch die Thermo-EMK entsprechende Thermostrom, dessen Richtung durch einen Pfeil 17 dargestellt ist. Diese Stromrichtung gilt für einen angenommenen Fall, daß das Werkstück 3 aus Baustahl und der Werkzeugstahl 4 mit einer Hartmetallschneide versehen ist. Bestehen Werkstück und Werkzeugstahl aus anderen Metallen, so kann sich entsprechend der thermoelektrischen Spannungsreihe auch die umgekehrte Stromrichtung ergeben. Der einstellbare Widerstand 9 dient zur Begrenzung des Thermostromes auf den von Fall zu Fall verschieden günstigsten Wert. Der Strom kann in dem Meßinstrument 15 abgelesen werden.
  • Durch den in Fig. 1 geschaffenen Stromkreis reit definierter Strombahn werden bei der Anordnung nach Fig. 1 die Verhältnisse begründet, die für die Einhaltung des gewünschten Thermostromes erforderlich sind. Ein solcher Stromkreis vermeidet die Nachteile, die vorliegen, wenn sich der Stromkreis über die Lagerung des Spannfutters und die Drehbank schließen würde. In diesem Fall können undefinierte Widerstandsverhältnisse insbesondere dadurch bedingt sein, daß die Drehbank einmal mit großer und einmal mit kleiner Geschwindigkeit läuft und dadurch unterschiedliche Ölfilme in den Lagerstellen hervorgerufen werden.
  • Zur selbsttätigen Konstantsteuerung bzw. -regelung des Thermostromes der Anordnung nach Fig. 1 wird der von dem Meßinstrument 15 erfaßte Meßwert durch (nicht dargestellte) Glieder verstärkt und der verstärkte Meßwerf zur Verstellung des Schiebers 12 des Widerstandes 9 verwendet. Eine solche Schaltung erfordert jedoch einen mechanischen Stellmotor mit verhältnismäßig großem und umständlichem Aufwand.
  • Bei der Anordnung nach Fig. 2 sind ein mechanischer Stellmotor und die dadurch bedingten Nachteile vermieden. Die Einrichtung arbeitet außerdem kontaktlos, also vollständig mit ruhenden Teilen. Von den Teilen der Einrichtung nach Fig. 1 ist lediglich die Bürste 16 und der isoliert eingespannte Werkzeugstahl 4 noch einmal dargestellt sowie der zwischen diesen Teilen vorhandene äußere Stromkreis, der das Stellglied und den Meßfühler enthält. Als Meßfühler ist hier jedoch ein Magnetverstärker 20 verwendet, eine Einrichtung, die mit wechselstromgespeisten gleichstromvormagnetisierten Drosselspulen arbeitet. Derartige Einrichtungen sind hinlänglich bekannt; deshalb genügt an dieser Stelle zunächst eine schematische Darstellung. In den Thermostromkreis ist eine Steuerwicklung 21 eingeschaltet. Mit 22 ist eine aus einem bei 23 angeschlossenen Wechselstromnetz gespeiste Arbeitswicklung bezeichnet und mit 24 eine von einer Gleichstromquelle 18 gespeiste Hilfswicklung. Zur Einstellung des Stromes in der Hilfswicklung 24 dient ein Widerstand 25. Die Arbeitswicklung 22 ist, beispielsweise über eine Gleichrichterbrücke 26, an die Steuerwicklung 27 einer Magnetfeldanordnung 28 angeschlossen. Im Luftspalt ihres Eisenkernes 29 befindet sich ein in den Thermostromkreis eingeschalteter magnetfeldabhängiger Widerstandskörper 30. Dieser dient als Stellglied zur Beeinflussung des Thermostromes. Als magnetfeldabhängige Widerstände werden solche aus Halbleiterverbindungen hoher Trägerbeweglichkeit, d. h. größer als 6000 cm2 V-1 s-1, bevorzugt, da diese erheblich größere Widerstandsänderungen gestatten als die geläufig bekannten magnetfeldabhängigen Widerstände aus dem Metall Wismut. Eine Halbleiterverbindung, die sich besonders gut eignet, stellt Indiumantimonid dar. Es kommen aber auch andere Halbleiterverbindungen mit hoher Trägerbeweglichkeit in Frage, insbesondere jedoch aus Elementen der III. mit Elementen der V. Gruppe des Periodischen Systems der Elemente, beispielsweise Indiumarsenid, das sieh durch eine große Temperaturunabhängigkeit des elektrischen Widerstandes auszeichnet.
  • Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 2 ist folgende: Durch den die Steuerwicklung 21 durchfließenden Strom erhält der Magnetverstärker 20 eine bestimmte Aussteuerung, so daß sich ein bestimmter Ausgangsstrom und damit eine bestimmte Erregung der Magnetfeldanordnung 28 ergibt. Die Erregung bestimmt die Magnetisierung des Magnetkernes 29 und damit die Induktion des magnetfeldabhängigen Widerstandskörpers 30, dessen Leitwert also vom Thermostrom gesteuert wird. Steigt der Thermo- Strom in der Steuerwicklung 21 an, so nimmt der Strom in der Arbeitswicklung 22 infolge der eintretenden Sättigung der Drosselspulenanordnung 24 zu. Damit vergrößert sich die Induktion des magnetfeldabhängigen Widerstandskörpers 30, und dessen Widerstand steigt an. Dieser Widerstandsanstieg verringert den Thermostrom. Einem Anstieg desselben wird also entgegengewirkt. Umgekehrt sinkt der Widerstand von 30, wenn der Thermostrom sinkt.
  • Die Anordnung nach Fig. 2 ist also als selbsttätige Regeleinrichtung ausgebildet. Der Sollwert der Regelung, d. h. des gewünschten Thermostromes, wird durch die Hilfswicklung 24 vorgegeben. Durch den Widerstand 25 läßt sich der gewünschte Sollwert des Thermostromes einstellen. Die Hilfswicklung 24 magnetisiert in entgegengesetzter Richtung wie die Steuerwicklung 22. Zur Wirkung gelangt insgesamt die Differenz der beiden Magnetisierungen. überwiegt durch angestiegenen Thermostrom die Magnetisierung der Steuerwicklung 21, so steuert die entstandene Differenzmagnetisierung den magnetfeldabhängigen Widerstandskörper 30 so, daß dessen ansteigender Widerstand den größer gewordenen Thermostrom kompensiert. Wird der Thermostrom dagegen kleiner, so liegt die umgekehrte Wirkung vor, d. h. der Widerstandskörper 30 nimmt einen kleineren Widerstand an, so daß also der Thermostrom wieder ansteigt.
  • In Fig. 3 ist ein Beispiel für eine praktisch erprobte Schaltungsausführung des als Meßfühler und zugleich als Meßwertverstärker für den Thermostrom dienenden Magnetverstärkers 20 aus Fig. 2 dargestellt. Dieser enthält zwei Arbeitswicklungen 22a und 22b, die mit vier Trockengleichrichtern 31 in sogenannter Magnetverstärker-Brückenschaltung angeordnet sind. Diese Trockengleichrichter treten an Stelle der Gleichrichterbrücke 26 in Fig. 2. Die Speisung des Magnetverstärkers 20 erfolgt über ein einstellbares Potentiometer 32 und einen Transformator 33 aus einem (nicht dargestellten) Wechselstromnetz. Die Ausgangsanschlüsse des Magnetverstärkers sind mit 34 bezeichnet. Entsprechend den beiden Arbeitswicklungen 22 a und 22 b sind zwei Steuerwicklungen 21 a und 21 b vorgesehen, die gegebenenfalls aus einem einzigen Leiter bestehen können und in den Thermostromkreis eingeschaltet werden. Zur Einstellung eines günstigen Arbeitspunktes des Magnetverstärkers dienen zwei Vormagnetisierungswicklungen 35a und 35 b sowie ein Widerstand 36, der in den Ausgangskreis einer Hilfsgleichrichterbrücke 37 eingeschaltet ist. Diese wird ebenfalls über das Potentiometer 32 und den Transformator 33 aus dem Wechselstromnetz gespeist. Durch das Meßinstrument 15 kann wahlweise je nach Einstellung des Schalters 38 die dem zu messenden Thermostrom proportionale Ausgangsspannung des Magnetverstärkers oder die zur Arbeitspunkteinstellung dienende Ausgangsspannung der Hilfsgleichrichterbrücke 37 angezeigt werden. Im letzten Fall wird die Netzspannung gemessen. Dies dient zur Kontrolle, ob richtig gemessen wird. Schließlich ist noch ein Relais 39 vorhanden. Dies verhindert mit Hilfe der Kontakte 39 a und 39 b, die bei ungewolltem Netzspannungsausfall öffnen, eine Beschädigung des Meßinstrumentes 15.
  • Die Schaltung nach Fig. 3 kann auch zur selbsttätigen Regelung des Thermostromes verwendet werden. In diesem Fall wird an die Stelle des Meßinstrumentes 15 ein Meßfühler gesetzt, z. B. der Magnetverstärker 20 aus Fig. 2, der gegebenenfalls über eine weitere Verstärkerstufe das Stellglied der Regelung und damit den Thermostrom beeinflußt. Außerdem werden noch Maßnahmen zur Bildung der Regelabweichung getroffen, so daß das Stellglied also letztlich durch die Differenz zwischen dem vorgegebenen Sollwert und dem gemessenen Istwert des Thermostromes beeinflußt wird.
  • Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der Magnetverstärker zur Messung des Thermostromes direkt auf den Werkzeugstahl oder auf eine Anbauvorrichtung desselben aufgesetzt werden. Hierzu zeigt Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel. Der Werkzeugstahl 4, der - ähnlich wie in Fig. 1 -in einem Support 5 eingespannt ist, bearbeitet das Werkstück 3. Eine mit Pfeilen versehene gestrichelte Linie zeigt den Verlauf des Thermoströmes vom Werkstück 3 zum Werkzeugstahl 4 an. Unmittelbar auf dem Werkzeugstahl zwischen Support und Werkstück - gegebenenfalls auch hinter dem Support auf der dem Werkstück abgewandten Seite - sitzt der zur Messung des Thermostromes dienende Magnetverstärker. Die Schnittansicht = zeigt zwei Bandringkerne 41 und 42, die von den (nicht näher bezeichneten) schematisch dargestellten Last- und Vormagnetisierungswicklungen umgeben und in einer Schutzkappe 43 aus nichtmagnetischem Material, beispielsweise aus Messing, untergebracht sind. Die Schutzkappe ist durch (nicht dargestellte) Mittel auf dem Werkzeugstahl 4 befestigt und an der offenen Seite durch einen Deckel 44 aus elektrisch nicht leitendem Material, beispielsweise Preßspan, abgeschlossen. Die Lastwicklungen sind dadurch zu erkennen, daß sie die Brandringkerne je für sich umgeben, während die Vormagnetisierungswicklungen daran zu erkennen sind, daß sie die beiden Kerne gemeinsam umfassen. Die eingezeichneten Pfeile geben die Stromrichtungen in den Wicklungen an.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der magnetfeldabhängige Widerstand in dem von dem Thermostrom durchflossenen Werkzeugstahl oder in dem Werkzeugstahlhalter untergebracht, wobei dieser gleichzeitig als Magnetkern für die Wicklungen zur Erzeugung des den magnetfeldabhängigen Widerstandskörper beeinflussenden Magnetfeldes dient. Diese Anordnung kann mit dem Magnetverstärker zur Messung des Thermostromes kombiniert werden, so daß sich auf diese Weise eine besonders einfache und vorteilhafte Anordnung zur Messung, Steuerung oder Regelung eines Thermostromes ergibt, die äußerlich lediglich durch ein auf dem Werkzeugstahl aufgesetztes Gerät in Erscheinung tritt sowie ein Paar davon ausgehende elektrische Verbindungsleitungen. Diese wird man zweckmäßig in einem Kabel zusammenfassen. Irgendwelche weiteren Einrichtungen und Maßnahmen an der Werkzeugmaschine oder in deren Nähe entfallen damit. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Einrichtung zeigt Fig. 5 in zwei verschiedenen Schnittansichten.
  • In Fig. 5 ist mit 4 wieder ein zwischen Isolierstücken 6 eingespannter Werkzeugstahl 4 bezeichnet. An diesen schließen sich, gehalten durch eine Schraube 7, die gleichzeitig zur Befestigung eines Kabels 8 für den Thermostromkreis dient, zwei Ansatzstücke 51 aus weichmagnetischem Werkstoff an, die zwischen sich einen magnetfeldabhängigen Widerstandskörper 30 einschließen. Der magnetfeldabhängige Widerstandskörper ist ebenso wie die Ansatzstücke 51 mit einer Bohrung zur Aufnahme der Schraube 7 versehen, die aus Messing oder einem anderen urimagnetischen Werkstoff besteht. Ansatzstücke 51 und Widerstandskörper 30 tragen ein Gehäuse 43, das ähnlich wie das nach Fig. 3 ausgebildet ist und in seinem Inneren den Magnetverstärker 20 mit den Kernen 41 und 42 und den Wicklungen enthält. Außerdem ist in dem Gehäuse eine in zwei Hälften aufgeteilte Wicklung 27 untergebracht, die jedoch nicht zum Magnetverstärker gehört. Von ihren beiden Wicklungsteilen ist je einer einem der Ansatzstücke 51 zugeordnet. Die Wicklung 27 stellt die Erregerwicklung der zur Steuerung des halbleitenden Widerstandskörpers 30 dienenden Magnetfeldanordnung dar. Die beiden Ansatzstücke dienen als Magnetpole. Da die Wicklung 27 einen Magnetfluß in Richtung des Werkzeugstahles hervorruft, jedoch für die magnetische Beeinflussung des Widerstandskörpers 30 eine zu diesem Magnetfluß senkrechte Stromrichtung benötigt wird, ist der durch den Werkzeugstahl 4 und die Ansatzstücke 51 fließende Therrnostrom in dem Widerstandskörper 30 mit Hilfe von dünnen elektrischen Isolierschichten 52 in die erforderliche Richtung gelenkt. Eine elektrisch leitende Berührung der Ansatzstücke 51 mit dem Widerstandskörper 30 findet daher nur an dessen linker oberer und rechter unterer Kante statt.
  • Die Schnittansicht im rechten Teil von Fig.5 läßt schematisch die elektrischen Anschlüsse der verschiedenen in dem Gehäuse 43 untergebrachten Wicklungen erkennen. Die Arbeitswicklungen 22 des Magnetverstärkers liegen in Reihe mit den zur magnetischen Beeinflussung des Widerstandskörpers 30 dienenden Wicklungen 27. Zur gesonderten Einstellung des Stromes der Wicklung 27 ist ein Nebenschlußkreis mit einem Widerstand 53 vorgegeben. Auf den Magnetverstärkern 42 ist außerdem eine Hilfswicklung 54 zu sehen, die zur Darstellung des Sollwertes der Regelung dient.
  • Bei den bisherigen Ausführungsbeispielen war stets eine Steuerung bzw. Regelung des Thermostromes durch einen in den Thermostromkreis eingeschalteten Widerstand angenommen. In vorteilhafter Weise kann die Thermostromsteuerung bzw. -regelung anstatt durch einen Widerstand zusätzlich oder lediglich durch einen in den Thermostromkreis eingebrachten Hilfsstrom erfolgen, der dem Thermostrom vorzugsweise entgegenwirkt und derart bemessen ist, daß ein der Richtung des Thermostromes entgegenfließender Gesamtstrom vorliegt. Hierzu wird zweckmäßig eine Stromquelle 60 in den Thermostromkreis eingeschaltet, wie dies schematisch in Fig.6 dargestellt ist. Diese Figur zeigt im übrigen ähnlich wie in vorhergehenden Ausführungsbeispielen den Thermostromkreis mit dem zwischen Isolierplatten 6 gehaltenen Werkzeugstahl 4, dem Meßinstrument 15, dem Widerstand 9 und dem Werkstück 3. Nach den der Erfindung zugrunde liegenden Erkenntnissen ist es in manchen Fällen vorteilhaft, den durch die Stromquelle 60 erzeugten Strom entgegen der Richtung des Thermostromes fließen zu lassen und ihn zugleich so groß zu machen, daß der Gesamtstrom vom Werkstück 3 zum Werkzeugstahl 4 fließt. Diese Stromrichtung ist durch einen Pfeil 71 angedeutet. Es ergibt sich dadurch die eingangs erwähnte Ionenwanderung vom Werkstück 3 zum Werkzeugstahl und dadurch eine Aufbauschneide, die bei richtiger Bemessung des Ionenflusses zusätzlich eine Standzeitverlängerung ergeben kann. Durch den Gesamtstrom umgekehrter Richtung ergibt sich auch der dem Thermoeffekt entgegengesetzte Effekt, der sogenannte Peltier-Effekt, der zu einer Abkühlung der Berührungsstelle zwischen Werkstück und Schnittwerkzeug, also unmittelbar an der Schnittstelle, führt. Es ist nicht ausgeschlossen, daß der Peltier-Effekt ebenfalls dazu beiträgt, die Standzeit des Schnittwerkzeuges zu verlängern.
  • Zur besseren Veranschaulichung der Verhältnisse der Anordnung nach Fig. 6 im Gegensatz zu Fig. 1 dient die graphische Darstellung nach Fig. 7. Bei dieser ist die Spannung U an der Berührungsstelle zwischen Werkstück und Schnittwerkzeug auf der Ordinatenachse und der über die Berührungsstelle fließende Strom T auf der Abszissenachse aufgetragen. Ohne Gegenspannungsquelle, im Falle der durch die Thermospannung bestimmten Richtung des Thermostromes und einer Richtung des Ionenflusses vom Schnittwerkzeug zum Werkstück wird im oberen rechten Quadranten des Achsenkreuzes gearbeitet, im Falle eines Gegenstromes, der größer als der Thermostrom ist, wenn also ein Ionenstrom vom Werkstück zum Schnittwerkzeug fließt, im unteren linken Quadranten. Die gestrichelten Bereiche gegen die möglichen Stromspannungswerte an. Die Anwendung der Maßnahmen nach der Erfindung, betreffend Messung und Beeinflusssung des Thermostromes, ist, was wohl keiner besonderen Erläuterung bedarf, in beiden Fällen möglich, ohne daß die Erfindung dabei jedoch auf die speziellen, an Hand der einzelnen Figuren dargestellten und beschriebenen Einrichtungen beschränkt wäre.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zur Standzeitverlängerung von in Werkzeugmaschinen verwendeten Hartmetallwerkzeugen, bei der in den Stromkreis einer an der Bearbeitungsstelle erzeugten EMK ein einstellbarer Widerstand eingeschaltet ist, insbesondere die von einer Spannungsquelle ausgehende EMK mit Hilfe eines einstellbaren Widerstandes und einem Kontrollgerät der an der Bearbeitungsstelle erzeugten EMK entgegengesetzt geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Widerstand als Stellglied (9) eines selbständigen Steuer- oder Regelkreises steuerbar ausgebildet und in Steuerverbindung mit einem den Thermostrom erfassenden Meßfühler (15) gebracht ist unter gleichzeitiger Anwendung einer Vergleichssollgröße für den für die Standzeit des Werkzeuges günstigsten Thermostrom.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der einstellbare Widerstand kontaktlos steuerbar ist.
  3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Thermostromes durch einen zusätzlich zum einstellbaren Widerstand oder allein durch einen in den Thermostromkreis eingebrachten Hilfsstrom erfolgt, der dem Thermostrom in an sich bekannter Weise entgegenwirkend überlagert ist.
  4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der entgegenwirkende Hilfsstrom derart bemessen ist, daß ein der Richtung des Thermostromes entgegenfließender Gesamtstrom vorliegt.
  5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Meßfühler eine von Wechselstrom gespeiste Anordnung aus steuerbarer Drosselspule (20) mit sättigbarem Eisenkern dient, der einen vom Thermostrom durchflossenen Teil des elektrischen Verbindungsweges zwischen Werkzeugstahl und Werkstück vorzugsweise den Werkzeugstahl umschließt, so daß der den Stahl bzw. den betreffenden Teil durchfließende Thermostrom den Wechselstrom der Drosselspule steuert, und daß der Wechselstrom einerseits mittelbar oder unmittelbar zum Verändern des Widerstandes verwendet ist.
  6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand ein magnetisch steuerbarer Widerstand (30) ist, insbesondere aus einer Halbleiterverbindung hoher Trägerbeweglichkeit, und vorzugsweise aus Indiumantimonid besteht.
  7. 7. Einrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung des magnetfeldabhängigen Widerstandskörpers (30) eine vom Speisewechselstrom der Drosselspulenanordnung durchflossene Wicklung dient, die vorzugsweise aus zwei Teilen (27, 27) besteht, die zwei den magnetisch steuerbaren Widerstand zwischen sich aufnehmenden ferromagnetischen Polstücken (51, 51) zugeordnet sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 923 100.
DES43274A 1955-03-30 1955-03-30 Einrichtung zur Standzeitverlaengerung von in Werkzeugmaschinen verwendeten Hartmetallwerkzeugen Pending DE1085009B (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6729212B2 (en) 1999-11-02 2004-05-04 Mueller Roland Method for machining electrically conductive workpieces with a cutting tool

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE923100C (de) * 1953-05-03 1955-03-10 Herwart Opitz Dr Ing Verfahren zur Standzeitverbesserung von Werkzeugen und Geraet zur Ausuebung des Verfahrens

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