DE202013007344U1 - Thermal control for a cutting machine tool - Google Patents

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Abstract

Thermische Steuerung einer spanenden Werkzeugmaschine mit scheibenförmigem rotierendem Schneidwerkzeug, insbesondere Kreissägemaschine oder Werkzeugmaschine mit anderem rotierendem scheibenförmigen, im Verhältnis zum Durchmesser dünnen und axial relativ instabilen Schneidwerkzeug und angetriebenem Werkzeugvorschub, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsparameter, insbesondere Drehzahl und Vorschubgeschwindigkeit des Schneidwerkzeugs in Abhängigkeit von der über einen oder mehrere Sensoren gemessenen Werkzeugtemperatur gesteuert werden und dass zusätzlich oder wahlweise zur Änderung der Betriebsparameter eine Hinzuschaltung einer Werkzeugkühlung erfolgen kann.Thermal control of a cutting machine tool with disk-shaped rotating cutting tool, in particular circular saw machine or machine tool with other rotating disc-shaped, thin in relation to the diameter and axially relatively unstable cutting tool and driven tool feed, characterized in that the operating parameters, in particular speed and feed rate of the cutting tool in dependence can be controlled via one or more sensors measured tool temperature and that additionally or optionally for changing the operating parameters can be done an addition of a tool cooling.

Description

Bei Kreissägemaschinen mit automatischem, mechanisch, elektromechanisch, hydraulisch oder pneumatisch angetriebenem Sägeblattvorschub ist eine wesentliche Anforderung darin gegeben, dass der vom Sägeblatt erzeugte Schnitt in geradliniger, nicht seitlich von der Vorschubrichtung abweichender Weise erfolgt; d. h. dass ein so genannter Schnittverlauf nicht eintritt.In circular sawing machines with automatic, mechanical, electromechanical, hydraulic or pneumatic driven saw blade feed, an essential requirement is that the cut produced by the saw blade takes place in a straight line, not laterally deviating from the feed direction; d. H. that a so-called cutting process does not occur.

Ein unerwünschter Schnittverlauf kann zum Beispiel durch einen nicht gleichmäßig an den beiden seitlichen Schnittflächen der Sägezähne (den so genannten Zahnflanken) sich einstellenden Verschleiß verursacht werden, wodurch die rechtwinklig zur Sägeblattmittenebene gerichteten bzw. auftretenden Axialkräfte nicht mehr im Gleichgewicht sind und ein nach einer Seite gerichtetes Auslenken des Sägeblattes mit dem Effekt des Schnittverlaufs bewirken. Dieser Vorgang geht mit einer erhöhten Reibung des Sägeblattes im Schnittkanal und daher rührender zum Teil erheblichen Erwärmung des Sägewerkzeugs einher.An undesirable cutting profile can be caused for example by a not uniformly on the two lateral cutting surfaces of the saw teeth (the so-called tooth flanks) adjusting wear, whereby the perpendicular to the saw blade center plane directed or occurring axial forces are no longer in equilibrium and directed to one side Deflection of the saw blade with the effect of the cutting process effect. This process is accompanied by an increased friction of the saw blade in the cutting channel and therefore touching sometimes considerable heating of the sawing tool.

Ebenso kann auch bei beidseitig gleichmäßigem Verschleiß der Sägezahnes eines Kreissägeblattes und die dadurch verursachten höheren Reibungskräfte eine starke Erwärmung des Sägewerkzeugs verursacht werden oder aber durch ein seitliches auf Sägezahnflanken und Sägeblattkörper erfolgtes Aufschmieren von Spanmaterial, Harz oder sonstigen Inhaltsstoffen des gesägten Werkstückwerkstoffes, wodurch wiederum Reibungseffekte und in Folge davon unerwünschte Erwärmung auftreten.Likewise, even with bilateral even wear of the sawtooth of a circular saw blade and the resulting higher friction forces a strong heating of the sawing tool can be caused or by a lateral on Sägezahnflanken and saw blade body lubrication of chip material, resin or other ingredients of sawn workpiece material, which in turn friction effects and as a result of this unwanted warming will occur.

Bei jeder Art der gesteigerten Erwärmung eines Sägeblattes oder scheibenartigen Schneidwerkzeugs besteht die Gefahr, dass das Werkzeug seine so genannte Spannung verliert, dadurch zu axialen Bewegungen inklusive dem oben erwähnten Schnittverlauf angeregt wird, was wiederum eine generelle Verschlechterung der Schnittqualität -also der Güte des erzeugten Trennschnitts- zur Folge hat. In extremen Fällen kann durch diese auftretende unerwünschte Erwärmung eine Überhitzung des Schneidwerkzeugs mit gegebenenfalls völliger Zerstörung eintreten.In any type of increased heating of a saw blade or disc-like cutting tool, there is a risk that the tool loses its so-called voltage, is thereby excited to axial movements including the above-mentioned cutting profile, which in turn a general deterioration of the quality of cut -soo the quality of the dividing line produced - entails. In extreme cases, overheating of the cutting tool with possibly complete destruction can occur due to this undesirable heating occurring.

Übliche Werkzeugmaschinensteuerungen von im industriellen Bereich wie zum Beispiel der Möbelfertigung und Spanplattenbearbeitung eingesetzten Kreissägemaschinen oder ähnlichen scheibenförmige Schneidwerkzeuge verwendenden Bearbeitungsmaschinen verfügen über eine Erfassung der Leistungsaufnahme des Antriebsmotors, so dass bei stumpfer werdendem Werkzeug und dadurch steigendem Antriebsleistungsumfang ein unzulässiger Leistungaufnahmeanstieg bei einer vorgegebenen Grenze durch Abschalten oder Reduzierung der Schnittparameter begrenzt und so eine mögliche Schadensentstehung verhindert werden kann.Conventional machine tool controls of machine tools used in the industrial sector, such as furniture manufacturing and chipboard processing, have power sensing of the drive motor so that as the tool becomes dull and drive volume increases, an inadmissible increase in power consumption occurs at a predetermined cut-off or cutoff Reduction of the cutting parameters limited and thus a possible damage can be prevented.

Diese Steuerung durch Erfassung der Leistungsaufnahme kann jedoch nicht sehr feinfühlig eingestellt werden, da eine unvermeidliche, im normalen Arbeitsbetrieb erfolgende Steigerung der Leistungsaufnahme durch den eintretenden und mit fortschreitender Werkzeugabstumpfung zunehmenden Verschleiß des Werkzeugs gegeben ist. Somit kann eine Überwachung der Leistungsaufnahme nur dann praktikabel wirken, wenn der im Verlauf der Einsatzdauer des Werkzeugs auftretende verschleißbedingte Leistungsbedarf mit abgedeckt wird. Erst bei einem darüber hinausgehenden Leistungsbedarf kann dann eine durch Abschaltung oder Reduzierung der Schnittwerte vorgenommene Schutzwirkung genutzt werden.However, this control by detecting the power consumption can not be set very sensitively, since an inevitable, occurring in normal working operation increase the power consumption is given by the incoming and increasing tool wear increasing wear of the tool. Thus, monitoring the power consumption can only be practicable if the occurring during the period of use of the tool wear-related power requirement is covered. Only when there is an additional power requirement can a protection effect made by switching off or reducing the cutting values be used.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine wesentlich feinfühligere Erfassung des Werkzeugzustandes und damit einhergehend des Erkennens von auftretendem unerwünschtem Schnittverlauf, indem nicht der Antriebsleistungsbedarf eines Kreissägeblattes oder anderen scheibenförmigen Schneidwerkzeugs, sondern die Temperatur des Werkzeugs selbst direkt überwacht und zur Steuerung der Betriebsbedingungen genutzt wird. Damit kann schon eine geringe, die Stabilität und geradlinige Schnittrichtung beeinflussende beziehungsweise einen Schnittverlauf verursachende Erwärmung des Werkzeugs erfasst und durch Gegenmaßnahmen beherrscht werden.The present invention allows a much more sensitive detection of the tool state and concomitantly recognizing occurring unwanted cutting profile by not the drive power requirement of a circular saw blade or other disk-shaped cutting tool, but the temperature of the tool itself is directly monitored and used to control the operating conditions. Thus even a slight, the stability and rectilinear cutting direction influencing or a cutting process causing heating of the tool can be detected and controlled by countermeasures.

Ein Totalverlust durch Überhitzungsschaden ist somit vermeidbar; durch Vermeidung von erwärmungsbedingtem Schnittverlauf ist dazuhin eine erhöhte Sicherheit zur Gewährleistung mängelfreier Schnitte gegeben.A total loss due to overheating damage is thus avoidable; By avoiding warming-related cutting process, there is also increased safety to ensure defect-free cuts.

Es ist somit durch Koppelung der Betriebsparameter an die gemessene Werkzeugtemperatur eine Regelung der Werkzeugmaschine möglich, bei der trotz ständigem Betrieb bis hin zum verschleißbedingt erforderlichen Ausbau der Werkzeugs ein kritischer, werkzeugzerstörender oder schnittqualitätsmindernder Zustand vermieden wird. Das Einsatzende des Werkzeugs wird kann damit nicht mehr durch mögliche Überhitzungsschäden vorzeitig eintreten, vielmehr wird die maximale, durch Anzahl der möglichen Nachschärfungen vorgegebene Lebensdauer des Werkzeugs sicher in vollem Umfang ausnutzbar.It is thus by coupling the operating parameters to the measured tool temperature, a control of the machine tool possible in the despite continuous operation to the wear-related required removal of the tool a critical, werkzeugzerstörender or schnittqualitätsmindernder state is avoided. The end of use of the tool is thus unable to prematurely occur due to possible overheating damage, but the maximum, predetermined by the number of possible re-sharpening life of the tool is certainly fully exploitable.

Claims (7)

Thermische Steuerung einer spanenden Werkzeugmaschine mit scheibenförmigem rotierendem Schneidwerkzeug, insbesondere Kreissägemaschine oder Werkzeugmaschine mit anderem rotierendem scheibenförmigen, im Verhältnis zum Durchmesser dünnen und axial relativ instabilen Schneidwerkzeug und angetriebenem Werkzeugvorschub, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsparameter, insbesondere Drehzahl und Vorschubgeschwindigkeit des Schneidwerkzeugs in Abhängigkeit von der über einen oder mehrere Sensoren gemessenen Werkzeugtemperatur gesteuert werden und dass zusätzlich oder wahlweise zur Änderung der Betriebsparameter eine Hinzuschaltung einer Werkzeugkühlung erfolgen kann.Thermal control of a cutting machine tool with disc-shaped rotating cutting tool, in particular circular saw machine or machine tool with other rotating disc-shaped, in relation to the diameter thin and axially relatively unstable cutting tool and driven tool feed, characterized in that the operating parameters, in particular speed and feed rate of the cutting tool in response to the tool temperature measured via one or more sensors are controlled and that additionally or optionally to change the operating parameters can be made an addition of a tool cooling. Thermische Steuerung einer spanenden Werkzeugmaschine mit scheibenförmigem rotierendem Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsignal, dem jeweils ein bestimmter gemessener Temperaturwert zu Grunde liegt, als Eingangssignal in der Steuerung der zugehörigen Werkzeugmaschine mit einem vorgegebenen Wert verglichen wird, wobei dieser vorgegebene Wert einen zulässigen Grenzwert darstellt, bei dem erfahrungsgemäß noch keine Gefährdung der Schnittqualität oder Lebensdauer der Werkzeugs auftritt. Bei Erreichen des vorgegebenen Signal-Grenzwertes erfolgt eine geeignete Maßnahme zur Entastung und damit Reduzierung der Wärmebelastung des Werkzeugs.Thermal control of a cutting machine tool with disc-shaped rotating cutting tool according to claim 1, characterized in that the sensor signal, each of which is based on a specific measured temperature value is compared as an input signal in the control of the associated machine tool with a predetermined value, said predetermined value a permissible limit value at which, according to experience, there is still no danger to the cutting quality or service life of the tool. Upon reaching the predetermined signal limit value, a suitable measure for delimbing and thus reducing the heat load of the tool. Thermische Steuerung einer spanenden Werkzeugmaschine mit scheibenförmigem rotierendem Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduzierung der Wärmebelastung des Werkzeugs durch Reduzierung der Vorschubgeschwindigkeits- oder Drehzahlwerte oder beidem gleichzeitig, durch Einschalten einer Werkzeugkühlung wie zum Beispiel Anblasen des Werkzeugs mit Pressluft oder durch vollständiges Abschalten des Betriebszustandes erfolgt, bis ein Wärmezustand erreicht und durch Sensormessung festgestellt ist, der wieder einen Betrieb mit nicht reduzierten Betriebsparametern erlaubt; wobei bei durch Abkühlmaßnahmen erreichtem Temperaturrückgang und Verlassen eines vordefinierten kritischen Wärmezustandes und Messung dieses Zustandes durch die vorhandene Sensorik der normale Betriebszustand angefahren und so lange beibehalten wird, bis durch wieder angestiegene Erwärmung eine erneute Reduktion der Betriebsparameter oder Einschaltung von Kühlmaßnahmen erforderlich wird.Thermal control of a cutting machine tool with disc-shaped rotating cutting tool according to any one of the preceding claims, characterized in that the reduction of the heat load of the tool by reducing the feed rate or speed values or both at the same time, by switching on a tool cooling such as blowing the tool with compressed air or through complete shutdown of the operating state takes place until a heat state is reached and detected by sensor measurement, which again allows operation with non-reduced operating parameters; wherein when achieved by cooling measures temperature decrease and leaving a predefined critical heat state and measurement of this condition by the existing sensors of the normal operating condition and maintained until a further increase in the heating parameters, a renewed reduction of operating parameters or intervention of cooling measures is required. Thermische Steuerung einer spanenden Werkzeugmaschine mit scheibenförmigem Schneidwerkzeug nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Temperatur des rotierenden Schneidwerkzeugs mittels eines oder mehrerer zur Temperaturmessung geeigneter Sensoren erfolgt, die einseitig oder beidseitig seitlich des Schneidwerkzeugs angeordnet sind und die Oberflächentemperatur des rotierenden Schneidwerkzeugs berührungslos messen.Thermal control of a cutting machine tool with disc-shaped cutting tool according to one of the preceding claims, characterized in that the detection of the temperature of the rotating cutting tool by means of one or more suitable for temperature measurement sensors, which are arranged on one side or both sides of the cutting tool and the surface temperature of the rotating cutting tool measure without contact. Temperaturmessung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Sensoren zur Temperaturmessung geeignete Ausführungen verwendet werden, insbesondere nach dem Infrarotlichtverfahren oder anderen thermooptischen Verfahren berührungslos arbeitende SensorenTemperature measurement according to claim 4, characterized in that as sensors for temperature measurement suitable embodiments are used, in particular by the infrared light method or other thermo-optical methods contactless sensors Temperaturmessung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Sensoren auf einer oder beiden Seiten des scheibenförmigen Schneidwerkzeugs so erfolgt, dass die Sensoren entsprechend dem Durchmesser des verwendeten Schneidwerkzeugs verstellt werden können und dass ihr Abstand von der Oberfläche des Schneidwerkzeugs verstellt werden kann.Temperature measurement according to one of the preceding claims, characterized in that the arrangement of the sensors on one or both sides of the disc-shaped cutting tool is such that the sensors can be adjusted according to the diameter of the cutting tool used and that their distance from the surface of the cutting tool can be adjusted , Temperaturmessung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass pro Seite des zu überwachenden scheibenförmigen Schneidwerkzeugs auch mehrere Sensoren so angeordnet werden können, dass die gesamte Oberfläche des rotierenden Werkzeugs erfasst und insbesondere auch Temperaturunterschiede in unterschiedlichem Abstand von der Werkzeugmitte des rotierenden scheibenförmigen Werkzeugs erfasst werden können; so dass zum Beispiel eine am äußeren Umfang des scheibenförmigen Werkzeugs herrschende höhere Temperatur gegenüber einem weiter zur Werkzeugmitte liegenden Durchmesserbereich erkannt werden kann.Temperature measurement according to one of the preceding claims, characterized in that per side of the disc-shaped cutting tool to be monitored, a plurality of sensors can be arranged so that the entire surface of the rotating tool detected and in particular temperature differences are detected at different distances from the center of the rotating disk-shaped tool can; so that, for example, a higher temperature prevailing on the outer circumference of the disk-shaped tool can be detected in comparison with a diameter range lying further to the middle of the tool.
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