DE2220237A1

DE2220237A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Verschleissmarke von spanabhebenden Werkzeugen

Info

Publication number: DE2220237A1
Application number: DE19722220237
Authority: DE
Inventors: Reinhard Oesterle
Original assignee: Werkzeugmaschinenkombinat Fritz Heckert VEB
Current assignee: Werkzeugmaschinenkombinat Fritz Heckert VEB
Priority date: 1971-05-10
Filing date: 1972-04-25
Publication date: 1972-11-23
Also published as: DD90870A1

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Verschleißmarke von spanabhebenden Werkzeu en0 Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Verschleißmarke von spanabhebenden Werkzeugen beim Bearbeiten eines Werkstückes, wobei der Meßwertgeber von Strom durchflossen und einer stetigen Messung unterzogen ist Für die adaptive Regelung von spanabhebenden Bearbeitungsmaschinen sind Aussagen über den Zustand des Werkzeuges während des Bearbeitungsvorganges eine wesentliche Voraussetzung. Infolge der Eigenart und dem Wechsel der Bearbeitungsbedingungen werden an diesem zügliche Meßverfahren besondere Anforderungen gestellt.
Es ist bekannt, die Verschleißmarke der Hauptfreifläche durch optische, pneumatische und elektromechanische Verfahren zu messen.
Beim optischen Verfahren wird die ausgeleuchtete Verschleißmarke durch ein spezielles Mikroskop und mit Hilfe einer Fernsehanlage ausgemessen, Der Nachteil des optischen Meßverfahrens besteht darin, daß die Freifläche des Werkzeuges in dem ErfassungsDereich eines Meßmikroskopes und damit einer Fernsehkame ra gebracht werden muß. Selbst bei diskontinulerlichen Abspanvorgängen ist eine geeignete Positionierung von Meßmikroskop und Kamera, wenn eine Schnittunterbrechung vermieden werden soll, nur selten zu verwirkllchen, Dies hangt nicht zuletzt von der Größe der Werkstücke und damit von der Maschine sowie von der Größe der Aufnahniekamera und der Auswertungsgeräte ab. Ein weiterer Nachteil des optischen Meßverfahrens ist in dem großen erforderlichen Aufwand zu sehen.
Beim pneumatischen Verfahren fällt ein stabilisierter Vordruck Pv über eine Vordrossel und eine nachgeschal--tete Meßdüse auf den Außenluftdruck # Pa ab. Zwischen Vordrossel und Meßdüse stellt sich ein Druck Pm ein.
Befindet sich vor der Meßdüse eine Prallplatte, ändert sich der Druck pE in Abhängigkeit von der Entfernung der Platte. Wird die Freifläche eines Zerspanungswerkzeuges als Prallplatte benutzt und das Werkzeug in be zug auf die Meßdüse bei jeder Messung gleich justiert, läßt sich der Freiflächenverschleiß durch eine Messung des Druckes Pm bestimmen Der Nachteil dieses pneumatischen Meßverfahrens besteht darin, daß das Werkzeug vor die Meßdüse geschwenkt werden muß. Diese Notwendigkeit erfordert eine Unterbrechung des Abspanvorganges, wodurch der Anfall an Nebenzeiten enorm ansteigt.
Beim elektromechanischen Verfahren tastet ein Fühler die von der Hauptschneide bearbeitete Oberfläche ab.
Mit steigendem Freiflächenverschleiß nähert sich diese Oberfläche relativ dem Werkzeugschaft. Dadurch entsteht im Fühler ein elektrisches Signal, welches dem FreiS ohenverschleiß proportional ist. Die durch die Schnittkraft und die Temperatur bedingte Verschiebung der Schneide wird durch einen zweiten Meßfühler an der Frei.flë.-che des Werkzeuges abgetastet und dient zur elektrischen Kompensation dieser Einflüsse auf das Meßergebw nis des Hauptfühlers. Damit kann bei diesem elektromechanischen Meßverfahren der Freiflächenverschleiß prinzipiell während des Abspanens gemessen werden.
Nachteilig bei diesem Meßverfahren ist jedoch, daß die mechanische Oberflächentastung wegen Verschleiß und Beschädigung der Meßfühler durch die entstehenden Späne sehr seöranflli ist.
Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Messung der Verschleißmarkenbreite an spanabhebenden Werkzeugen und eine Vorrichtung anzugeben, durch welche die Verschleißmessung kontinuierlich und ohne Unterbrechung des Zerspanungsvorganges bei hoher Funktionssicherheit und geringem Aufwand möglich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfah ren und eine Vorrichtung zur Messung der ~rVerschleißmarke von spanabhebenden Werkzeugen beim Bearbeiten eines Werkstückes, wobei der Meßwertgeber von Strom durchflossen und einer stetigen Messung unterzogen ist, zu schaffen, welches den Meßwertgeber direkt am Werkzeug angeordnet vorsieht und so ein hinderuiigsfreies Messen am tätigen zerspanenden Werkzeug einschließlich verdeckt arbeitendem Werkzeug ermöglicht, Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß durch das Heraus bilden der Verschleißmarke am Werkzeug gleichzeitig der Meßwertgeber mit verschleißt und somit dessen ursprünglich definierter Ohmscher Widerstand analog zur Vergrößerung der Verschleißmarke verkleinert wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sieht vor, daß das Werkzeug an seiner Freifläche mit dem Meßwertgeber, bestehend aus zwei Isolierschichten und einer dazwischenliegenden Widerstandsschicht ausgestattet ist und über elektrische Leiter mit einer Widerstandsmeßbrücke verbunden ist.
Besonders vorteilhaft ist dabei, daß das Werkzeug und das zu bearbeitende Werkstück als elektrische Leiter dienen, Es kann in anderer Weise auch vorteilhaft sein, daß als elektrischer Leiter von der Widerstandsschicht zur Widerstandsmeßbrücke am Werkzeug eine gesonderte isolierte Leiterbahn angeordnet ist.
Von besonderem Vorteil ist weiterhin, daß die Widerstandsschicht eine Geometrie besitzt, durch welche Proportionalität zwischen Widerstandsänderung und Verschleißmarkenbreite herrscht.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist es vorteilhaft, daß die Widerstandsschicht mit ihrer oberen Begrenzung in Höhe der maximalen Verschleißmarkenbreite liegt.
Dieses Verfahren hat gegenüber den bisher bekannten den Vorteil, daß ohne Beeinträchtigung des Abspanvorganges ein Meßsignal über die Größe der Verschleißmarkenbreite zur Verfügung steht, selbst dann, wenn das Werkzeug verdeckt oder in Bohrungen arbeitet. Dadurch kann für sich selbst anpassende Werkzeugmaschinen ein Regelsignal für den Abspanvorgang gewonnen werden. Außerdem wird durch das Nicht#rnterbrechen des Abspanvorganges beim Messen eine beträchtliche Verkürzung der Webenzeit erreicht, Darüber hinaus zeichnet sich das Verfahren und die Vorrichtung durch geringen Aufwand und große Funktionssicherheit aus.
Die Erfindung soll nachstehend an einem nusfi#r#ilbeispiel näher erläutert werden.
In der zugehö#igen Zeichnung zeigen: Fig 1: Räumliche Darstellung einer Wendeschneidplatte mit aufgebrachter isolierter Widerstandsschicht und mittig verlaufender Kontaktbahn, Figv 2: einen #ttenschnitt A - A nach Fig. 1, Fig. 3: Schnittdarstellung von Wendeschneidplatte und Werkstück mit ausgebildeter Verschleißmarke und Abtragung der Widerstandsschicht, Fig. 4: räumliche Darstellung einer Wendeschneidplatte mit nach oben und unten begrenzter, umlaufender, isolierter Widerstandsschicht, Pig. 5: einen Mittenschnitt B - B nach Fig. 4, An der Freifläche ist auf das Werkzeug 1 (Fig. 1 und Fig. 2) zwischen zwei Isolierschichten 2; 4 eine Widerstandaschicht 3 aufgebracht. Diese Isolierschichten 2; 4 als auch die Widerstandsschicht 3 sind ausgehend von der Freifläche des Werkzeuges 1, nach beiden Seiten verlängert und bieten somit Anschlußmöglichkeit an eine Widerstandsmeßbrücke (nicht dargestellt). In einer anderen Ausführungsform für Werkzeuge mit mehreren Preiflächen, beispiqaweise Wendeschneidplatten, sind die Isolierschichten 2; 4 und die Widerstandsschicht 3 durchgehend über alle Freiflächen aufgebracht (Fig. 4).
Weiterhin kann die Widerstandsschicht 3 an der Freifläche des Werkzeuges 1 nach oben so begrenzt aufgebracht sein, daß die obere Kante der Widerstandsschicht 3 bis in die Höhe der maximalen Verschleißmarkenbreite reicht (Fig. 4 und Fig. 5).
Die Widerstandsschicht 3 ist über einen Kontakt (nicht dargentellt) mit der Widerstandsmeßbrücke verbunden, w#hrend der zweite Abgriff der Widerstandsschicht über das Werkstück 5 und das Werkzeug 1 am Werkseugschaft oder einem anderen mit dem Baschinengestell verbundenen Basseteil angeschlossen ist, Die zweckmäßige Gestaltung der Geometrie der Widerstandsachicht 3 ermöglicht es, die Widerstandsänderung und die Verschleißmarkenbreite proportional zu gestal ten und dadurch einStereinfachung der Auswertung zu erzielen.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Durchführung des Xeßverfahrens ist wie folgt: Wir d das Werkzeug 1 erstmalig zum Zwecke der Spanabnahme mit dem Werkstück 5 in Berührung gebracht, so werden die Isolierschichten ; 4 und die Widerstandsschicht 3 so weit verschlissen, bis die Schneidkante des Werkzeuges 1 mit dem Werkstück 5 in Berührung kommt und die Spanabnahme beginnt, Zu diesem Zeitpunkt besteht bereits der Kontakt zwischen Widerstandsschicht 3 und Werkzeug 1 über das Werkstück 5, Somit kann mittels der Widerstandsmeßbrucke der Ausgangswert des Gesamtwiderstandes gemessen werden. Wåhrend des Bearbeitungsvorganges erfolgt nun die ständige Kontrolle der Änderung des Widerstandswertes, woraus, nach den Gesetzmäßigkeiten des Ohmschen Gesetzes und unter Berücksichtigung der sich aus der Geometrie der Widerstandsschicht 3 ergebenden Proportionen, die Verschleißmarkenbreite ermittelt werden kann.
Wird der Abspanvorgang mit einem Werkzeug 1 durchgeführt, dessen Widerstandsschicht 3 oben an der maximalen Verschleißmarkengrenze abschließt (Fig. 5), so erfolgt erst nach eingetretenem maximalem Verschleiß die Verbindung zwischen Widerstandsschicht 3 und Werkzeug 1 über das Werkstück 5. Da durch die anliegende Spannung fließende Strom vermittelt über die Widerstandsmeßbrükke eine Aussage über den Verschleiß des Werkzeug es.

Claims

Patentans#rüche

1. Verfahren zur Messung der Verschleißmarke von spanabhebenden Werkzeugen beim Bearbeiten eines Werkstückes, wobei ein Meßwertgeber von Strom durchflossen und eine stetige Messung stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Herausbilden der Verschleißmarke am Werkzeug gleichzeitig der Meßwertgeber mit verschleißt und somit dessen ursprünglich definierter Ohmscher Widerstand analog zur Vergrößerung der Verschleißmarke verkleinert wird.

2, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wobei das Werkzeug auch mit metallischen oder nicht metallischen Wendeschneidplatten bestückt sein kein, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (i) an seiner Freifläche mit dem Meßwertgeber, bestehend aus zwei Isolierschichten (2; 4) und einer dazwischenliegenden Widerstandsschicht (3) ausgestattet ist und über elektrische Leiter mit einer Widerstandsmeßbrücke verbunden ist.

3, Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (1) und das zu bearbeitende Werkstück (5) als.elektrische Leiter dienen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrischer Leiter von der Widerstandsschicht (3) zur Widerstandsmeßbrücke am Werkzeug (1) eine gesonderte, isolierte Leiterbahn' angeordnet ist,

5, Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ~Widerstandsschicht (3) eine Geometrie besitzt, durch welche P,#roportionalität zwischen Widerstands änderung und Verschleißmarkenbreite herrscht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht (3) mit ihrer oberen Begrenzung in Höhe der maximalen Verschleißmarkenbreite liegt.

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