DE2058847C3

DE2058847C3 - Device for measuring the main cutting force on a lathe

Info

Publication number: DE2058847C3
Application number: DE19702058847
Authority: DE
Inventors: Stephan; Dittrich Hans Dipl.-Ing.; Seifert Wolfgang; Dölling Klaus Dipl.-Ing.; DDR 9030 Karl-Marx-Stadt Felber
Original assignee: VBB 'WerkzeugmasdunenVombinat 1. Oktober Berlin, DDR 1120 Berlin
Priority date: 1970-02-27
Filing date: 1970-11-30
Publication date: 1977-01-27

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der Hauptschnittkraft für die jeweils im Eingriff befindlichen Werkzeuge einer Drehmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for measuring the main cutting force for the respectively engaged Tools of a lathe according to the preamble of claim 1.

Zur Messung der Hauptschnittkraft an Werkzeugmaschinen ist es bekannt, zwischen dem Werkzeug und dem Werkzeughalter in Richtung der zu messenden Kraft ein Meßelement, z. B. ein Halbleiter-Dehnungsmeßgerät oder einen induktiven Geber, anzuordnen. Hierbei besteht der Nachteil, daß beim Einsatz mehrerer Werkzeuge pro Werkzeug ein Meßelement erforderlich ist.To measure the main cutting force on machine tools, it is known between the tool and the tool holder in the direction of the force to be measured a measuring element, for. B. a semiconductor strain gauge or an inductive encoder. This has the disadvantage that when using several Tools per tool one measuring element is required.

Weiterhin ist bekannt (US-PS 32 20 315), die Schnittkraft über das Moment an der Arbeitsspindel zu messen, was z. B. bei Drehmaschinen unabhängig von der Anzahl der zum Einsatz kommenden Werkzeuge gegeben ist. Die Messung erfolgt hierbei vorzugsweise unter Verwendung von Meßgebern, welche eine durch die Hauptschnittkraft an einer von dem Werkzeugangriffspunkt entfernten Stelle der Werkzeugmaschine infolge Drehmomentübertragung erzeugte elastische Verformung aufnehmen. Die Verrechnung ist jedoch nur in Abhängigkeit vom jeweiligen Drehdurchmesser gegeben. Soweit die Arbeitsspindel das Werkzeug, beispielsweise einen Scheibenfräser, aufnimmt, ist bei der Berechnung der Schnittkraft der Durchmesser des eingesetzten Fräsers zu berücksichtigen.It is also known (US-PS 32 20 315) to measure the cutting force via the torque on the work spindle, what z. B. given in lathes regardless of the number of tools used is. The measurement is preferably carried out using encoders, which one through the Main cutting force at a point on the machine tool that is remote from the tool application point Record elastic deformation generated by torque transmission. However, the billing is only in Depending on the respective turning diameter. As far as the work spindle is the tool, for example a side milling cutter, the diameter of the one used is the calculation of the cutting force To take into account the milling cutter.

Die Erfindung bezweckt die Beseitigung dieser Nachteile, um eine weniger aufwendige und damit billigere Meßeinrichtung zu erzielen.The aim of the invention is to eliminate these disadvantages in order to create a less complex and therefore cheaper one To achieve measuring device.

Der Erfindung liegt, ausgehend von dem zuletzt genannten Stand der Technik (US-PS 32 20 315), die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Messung der Hauptschnittkraft für die jeweils in Eingriff befindli- ⁶S chen Werkzeuge zu schaffen, die unabhängig von dem jeweiligen Drehdurchmesser ist.The invention is, starting from the last-mentioned prior art (US-PS 32 20 315), based on the object to provide a device for measuring the main cutting force for the befindli- respectively engaged ⁶ S Chen tools irrespective of the Turning diameter is.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei einem bekannten, mit einem formschlüssigen Rastteil gegenüber der Drehmaschine festlegbaren, die Werkzeuge tragenden Revolverkopf das Rastteil den Meßgeber in einem der elastischen Verformung unterliegenden Abschnitt trägtThis is achieved according to the invention in that in a known, with a positive locking part relative to the lathe fixable, the tools-bearing turret head the locking part the encoder carries in a section subject to elastic deformation

In weiterer Ausführung der Erfindung kann sich der der elastischen Verformung unterliegende Abschnitt in der Lagerstelle des Tastteils an dem es tragenden Drehmaschinenbauteil angeordnet sein.In a further embodiment of the invention, the the section subject to elastic deformation in the bearing point of the probe part on the one carrying it Be arranged lathe component.

Darüber hinaus kann auch der der elastischen Verformung unterliegende Abschnitt zwischen zwei Lagerstellen für das Rastteil an dem es tragenden Drehmaschinenbauteil vorgesehen sein.In addition, the section subject to elastic deformation can also be located between two bearing points be provided for the locking part on the lathe component carrying it.

Neben der Beseitigung der benannten Nachteile wird durch die Einrichtung zur Messung der Hauptschnittkraft erreicht daß die Meßstelle von einem Temperatureinfluß frei bleibt der in der Zerspannungswärme seinen Ursprung haben könnte, und daß die Meßstelle gegen Verschmutzung im Werkstätteneinsatz geschützt ist Darüber hinaus besteht der Vorteil, daß die Meßeinrichtung weder bei einem Werkzeughalterwechsei noch bei einem automatischen Werkzeugwechsel hinderlich ist.In addition to eliminating the disadvantages mentioned, the device for measuring the main cutting force achieves that the measuring point remains free from the influence of temperature in the machining heat could have its origin, and that the measuring point is protected against contamination in the workshop In addition, there is the advantage that the measuring device is neither when a tool holder is changed is still a hindrance to an automatic tool change.

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. \n der Zeichnung zeigtThe invention is to be explained in more detail below using two exemplary embodiments. \ n the drawing shows

F i g. 1 den Querschnitt einer Meßeinrichtung, F i g. 2 eine Vorderansicht nach F i g. 1, F i g. 3 den Querschnitt einer weiteren Meßeinrichtung, F i g. 1 shows the cross section of a measuring device, FIG. 2 is a front view according to FIG. 1, F i g. 3 the cross section of a further measuring device,

F i g. 4 eine Vorderansicht nach F i g. 3. Im Schlitten einer Drehmaschine ist ein schwenkbarer Werkzeugträger 1 gelagert, an dem mehrere Werkzeughalter 2 mit Werkzeugen 3 befestigt sind (F i g. 1 und 2). In der Rückseite des Revolverkopfes Γ befinden sich Rastbohrungen 4, die zentrisch zur Werkzeugträgerachse im Winkelabstand der aufzunehmenden Werkzeughalter 2 angeordnet sind. Parallel zur Werkzeugträgerachse ist im Schlitten längsbewegbar ein Rastbolzen 5 gelagert, dessen Radialabstand zur Werkzeugträgerachse dem Radialabstand der Rastbohrungen entspricht. Zwischen den Lagerstellen des Rastbolzens 5 ist ein Meßelement in Form eines Meßgebers 6 so angeordnet, daß es die Verformung des Rastbolzens 5 durch die Hauptschnittkraft Ph vollständig aufnimmt. In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 und 4 ist der Werkzeugträger 1 schwenk- und axial verschiebbar gelagert und ist auf seiner Rückseite mit einer Planverzahnung 7 versehen. Zwischen dem vorderen Lager des Werkzeugträgers 1 und dem Revolverkopf Γ ist auf dem Schaftteil des Werkzeugträgers 1 eine Planrastscheibe 8 lose und unverschiebbar gelagert. Die Planrastscheibe 8 ist mit einer Planverzahnung 9 versehen. Ein Haltebolzen 10 verbindet die vordere Lagerstelle des Werkzeugträgers 1 mit der Planrastscheibe 8. Am Haltebolzen 10 ist ein Meßgeber 11 so angeordnet, daß es die von dem Revolverkopf Γ und der Planrastscheibe 8 übertragene Hauptschnittkraft Ph vollständig aufnehmen kann.F i g. 4 is a front view according to FIG. 3. In the slide of a lathe there is a swivel Mounted tool carrier 1, to which several tool holders 2 with tools 3 are attached (FIG. 1 and 2). In the back of the turret head Γ there are locking bores 4, which are centric to the tool carrier axis are arranged at the angular distance of the tool holder 2 to be accommodated. Parallel to the tool carrier axis a locking bolt 5 is mounted in the slide in a longitudinally movable manner, its radial distance from the tool carrier axis corresponds to the radial spacing of the locking bores. Between the bearings of the locking bolt 5, a measuring element in the form of a transducer 6 is arranged so that it detects the deformation of the locking bolt 5 completely absorbs the main cutting force Ph. In the embodiment according to FIG. 3 and 4 is the Tool carrier 1 is mounted pivotably and axially displaceably and has a face toothing on its rear side 7 provided. Between the front bearing of the tool carrier 1 and the turret head Γ is on the shaft part of the tool carrier 1 is a planar locking disk 8 loosely and immovably mounted. The plan detent disk 8 is provided with face teeth 9. A retaining bolt 10 connects the front bearing point of the tool carrier 1 with the planar locking disk 8. On the retaining bolt 10, a measuring transducer 11 is arranged so that it completely absorb the main cutting force Ph transmitted by the turret head Γ and the locking disk 8 can.

Die Justierung der Meßelemente in Form der Meßgeber 6; 11 kann in bekannter Weise über einen Stellkeil oder eine Stellschraube erfolgen. Zur Erzielung eines richtigen Meßergebnisses ist das Übersetzungsverhältnis des Abstandes zwischen der Werkzeugschneide- und der Werkzeugträgerachse und dem Abstand zwischen der Werkzeugträgerachse und der Achse des Rast- bzw. Haltebolzens zu berücksichtigen. Die Wirkungsweise der Meßeinrichtung nach F i g. 1The adjustment of the measuring elements in the form of the encoder 6; 11 can in a known manner via an adjusting wedge or an adjustment screw. To obtain a correct measurement result, the transmission ratio is the distance between the tool cutting axis and the tool carrier axis and the distance to be taken into account between the tool carrier axis and the axis of the locking or retaining bolt. The mode of operation of the measuring device according to FIG. 1

'f'f

und 2 ist folgendermaßen: Während der Bearbeitung des Werkstückes wird die Hauptschnittkraft Ph vom Werkzeug 3 über den Werkzeughalter 2 und den Revolverkopf Γ auf den eingerasteten Rastbolzen 5 übertragen. Vom Meßgeber 6 wird die Verformung des Rastbolzens 5 gemessen und zur SchnittkraTianzeige oder als Regelgröße benütztand 2 is as follows: During the machining of the workpiece, the main cutting force Ph is from Transfer tool 3 via tool holder 2 and turret head Γ onto the latching bolt 5 that has been engaged. The deformation of the locking pin 5 is measured by the transducer 6 and used to display the cutting force or used as a controlled variable

Unter Verwendung der Einrichtung nach F i g. 3 und 4 wird während der Bearbeitung des Werkstückes, wobei die Planverzahnungen 7; 9 im Eingriff sind, die Hauptschnittkraft Ph vom Werkzeug 3 über den Werkzeughalter 2, den Revolverkopf Γ und die Planrastscheibe 8 auf den Haltebolzen 10 und damit den Meßgeber 11 übertragen. Als Meßgeber 11 dient vorteilhaft eine auf dem magnetoelastischen Effekt basierende Kraftmeßdose, die zur Messung der stationären Größen in eine bekannte Brückenschaltung mit konstanter Trägerfrequenz eingefügt ist. Die Meßspannung kann als Anzeige- oder Steuerspannung verwendet werden.Using the device of FIG. 3 and 4 is used during the machining of the workpiece, wherein the face gears 7; 9 are engaged, the main cutting force Ph from the tool 3 via the tool holder 2, the turret Γ and the face plate 8 on the retaining bolt 10 and thus the encoder 11 transferred. A sensor based on the magnetoelastic effect is advantageously used as the measuring transducer 11 Load cell which is used to measure the stationary quantities in a known bridge circuit with constant Carrier frequency is inserted. The measuring voltage can be used as a display or control voltage.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for measuring the main cutting force for the respective engaged tools of a lathe using transducers which record an elastic deformation generated by the Haiiptschnittkraft a point of the lathe remote from the tool application point as a result of torque transmission, characterized in that in a known with (8,9,10 5) the measuring transducers (6; J1) carries underlying in one of the elastic deformation portion, a form-locking detent member (5 8, 9, 10) can be fixed relative to the lathe, the tool carrying turret (V) the latching part

2. Device according to claim 1, characterized in that the elastic deformation underlying section in the bearing point of the locking part (5; 8, 9, 10) on the lathe carrying it internal component is located.

3. Device according to claim 1, characterized in that the elastic deformation is subject to Section between two bearing points for the locking part (5) on the lathe component carrying it is provided.