DE2945197A1

DE2945197A1 - System for determining cutter wear of saws and toothed cutting tools - uses measurement of amplitude of vibrations caused by cutting process

Info

Publication number: DE2945197A1
Application number: DE19792945197
Authority: DE
Inventors: Bernhard Prof. Dipl.-Ing. 8200 Rosenheim Ettelt
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1979-11-09
Filing date: 1979-11-09
Publication date: 1981-05-14

Abstract

The system measures the amplitude of the vibrations caused by the cutting process and uses the increase in this amplitude as an indication of tool wear. The cutting frequency of the teeth is filtered from the spectrum of vibrations. The vibrations can be measured using e.g. an accelerometer fitted directly onto the machine or using a microphone near the machine. An acoustic or optical signal is released or the machine is stopped when a given amplitude is exceeded.

Description

Patentschrift:Patent specification:

Verfahren und Vorrichtung zum mitt: der Schneidenabstumpfung bei Säge- und rräswerkzeugen Die Erfindung betrifft eiri Verfahren bzw. eine Vorrichtung mit der es möglich ist, .iie Schneidenabstumpfung und damit das Ende der Standzeit von Sage- und Fräswerkzeugen, insbesonders bei der Holz- uno Kunststoffvererbeitung zu bestimmen.Method and device for mit: blunting the cutting edge in sawing and milling tools The invention relates to a method and a device which it is possible to dull the cutting edge and thus the end of the service life of Sawing and milling tools, especially for wood and plastic processing to determine.

Beim Sägen und Fräsen mu das werkzeug rechtzeitig gegen ein frisch geschärftes ausgetauscht werden. Geschieht das nicht, so ist die Folge meistens, daß die erzeugte WerkstUckoberfläche zu schlecht wird. Es können sich jedoch auch andere Folgen einstellen, bis hin zum Verlaufen des WerKzeugs, zum Schwarz werden und bis zur Brandgefahr.When sawing and milling, the tool must be freshly replaced in good time sharpened to be exchanged. If that doesn't happen, the result is usually that the workpiece surface produced is too bad. However, it can also set other consequences, up to and including the tool becoming black and up to the risk of fire.

Zweck der Erfindung ist es, einc Vorrichtung zu schaffen, die e gestattet der; Zustan ser Schneiden während des Betriebs ständig zu überwachen, se dah der Werkzeugwechsei nach einer optimalen Zeit vorgenommen werden kann.The purpose of the invention is to create a device that allows e the; Constantly monitor the condition of the cutting edges during operation Tool change can be made after an optimal time.

Nach dem derzeitigen Stand der Technik gibt es im wesentlichen drei Verfahren, mit denen der Zeitpunkt des Werkzeugwechsels bestimmt wird. Ihre Anwendung hängt von den jeweiligen Einsatzbedingungen ab. Im einfachsten Fall prüft der Mann an der Maschine von Zeit zu Zeit die Qualität der erzeugten Oberfläche, eventuell auch die Schärfe der Messer visuell oder durch Betasten. Es liegt auf der Hand, dafl die Methode von der individuellen Geschicklichkeit des Bedienenden abhängt und von Fall zu Fall unterschiedliche Ergebnisse liefert.In the current state of the art there are essentially three Process with which the time of the tool change is determined. Your application depends on the respective conditions of use. In the simplest case, the man checks on the machine from time to time, the quality of the surface produced, possibly also the sharpness of the knife visually or by touch. It is obvious, that the method depends on the individual skill of the operator and gives different results from case to case.

Eine etwas verfeinerte Methode ist es, die Strom- oder die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors zu messen und das Ende der Standzeit davon abhängig zu machen, daS bestimmte - empirisch festgelegte Werte - nicht überschritten werden dürfen. Dieses Verfahren ist unter gewissen Umständen - z.B.A more refined method is the current or the Power consumption to measure the drive motor and to make the end of the service life dependent on that certain - empirically determined values - must not be exceeded. This method is in certain circumstances - e.g.

bei Kreissägen die Hartholz bearbeiten - sehr brauchbar, unter anderen Umständen, z.8. beim Fräsen von Weichhölzern versagt dieses Verfahren, da die Hauptschnittkraft und damit die Umfangskraft am Fräser und damit wieder die Leistungsaufnahme mit zunehmender Schneidenabstumpfung kaum zunehmen.Working on hardwood with circular saws - very useful, among others Circumstances, e.g. 8. When milling softwood, this method fails because the main cutting force and thus the circumferential force on the milling cutter and thus again the power consumption increasing cutting edge blunting hardly increase.

Ein drittes Verfahren das oft praktiziert wird ist, die Werkzeuge einfach nach empirisch festgelegten Zeiten, z.B. am Ende jeder Schicht zu wechseln. Selbstverständlich ist dieses Verfahren sehr grob und führt zu erheblichen Verlusten, da entweder noch scharfe Werkzeuge zu früh ausgewechselt werden, oder zu lange mit stumpfen Werkzeugen gearbeitet wird.A third method that is often practiced is with the tools easy to change according to empirically determined times, e.g. at the end of each shift. Of course, this procedure is very rough and leads to considerable losses, because either sharp tools are changed too early or with too long blunt tools are used.

Ein Verfahren das seit einiger Zeit bei Bandsägen angewendet wird beruht darauf, das Verlaufen der Sägen mit einem elektronischen Sensor zu messen, kommt jedoch für Fräswerkzeuge und Kreissägen kaum in Frage.A method that has been used in band saws for some time is based on measuring the movement of the saws with an electronic sensor, However, it is hardly an option for milling tools and circular saws.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde mit einfachen Mitteln eine Vorrichtung zu schaffen, die es gestattet, den Zustand der Schneiden zu überwachen damit die Werkzeuge nach einer wirtschaftlich optimalen Zeit ausgewechselt werden können.The invention is based on the object with simple means To create a device that allows the state of the cutting edges to be monitored so that the tools can be exchanged after an economically optimal time can.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäs dadurch gelöst, daß die Amplitude der Schwingungen, die die Schneiden beim Durchgang durch das Werkstück, im Werkstück oder auch im Werkzeug erzeugen, gemessen, und als Maß für den Zustand der Schneiden genommen wird.The object is achieved according to the invention in that the amplitude the vibrations that the cutting edges cause when passing through the workpiece in the workpiece or also generated in the tool, measured, and as a measure of the condition of the cutting edges is taken.

Es ist bekannt, daS die Hauptschnittkraft also die Schnittkraftkomponente in Schnittrichtung bei der Bearbeitung von Holz, Holzwerkstoffen, Kunststoffen und auch Metallen mit zunehmender Schneidenabstumpfung nur geringfügig ansteigt, und daher als Kriterium für die Schneidenabstumpfung schlecht brauchbar ist. Gerade die Hauptschnittkraft ist jedoch über die Leistungsaufnahme gut zu messen. Die Eindringkraft, also die Komponente der Schnittkraft, die senkrecht zur Schnittgeschwindigkeit steht, steigt mit zunehmender Schneidenabstumpfung stark an, ist also als Kriterium für die Schneidenabstumpfung gut brauchbar, ist jedoch bei rotierenden Werkzeugen - außer mit großem Aufwand - kaum zu messen. Diese Kräfte wirken jedoch stoßweise und erzeugen in dem zu bearbeitenden Werkstoff Schwingungen. Die Amplitude dieser Schwingungen ist mit relativ einfachen Mitteln zu messen, hängt jedoch von vielen Faktoren ab, und ist daher als solche kein Kriterium für die Schneidenabstumpfung. Mit zunehmender Schneidenabstumpfung steigt jedoch die Amplitude dieser Schwingung gegenüber einem Anfangswert stark an, und bei sonst unveränderten Bedingungen ist der relative Anstieg auf Grund einer empirisch durchgeführten Eichung ein hervorragend geeignetes Maß, um den Fortschritt der Schneidenabstumpfung zu erfassen. Die Amplitude kann dabei auf einem Meßgerät angezeigt werden, oder mit einfachen elektrischen Mitteln ein optisches oder akustisches Signal auslösen, sobald sie einen bestimmten Wert überschritten hat.It is known that the main cutting force is the cutting force component in the cutting direction when processing wood, wood-based materials, plastics and also metals with increasing cutting edge blunting only slightly increases, and is therefore difficult to use as a criterion for cutting edge blunting is. However, it is precisely the main cutting force that can be easily measured using the power consumption. The penetration force, i.e. the component of the cutting force that is perpendicular to the cutting speed stands, increases sharply with increasing cutting edge blunting, so it is a criterion Good for blunting cutting edges, but it is useful for rotating tools - except with great effort - hardly to be measured. However, these forces act intermittently and generate vibrations in the material to be machined. The amplitude of this Vibration can be measured with relatively simple means, but depends on many Factors, and is therefore not a criterion for cutting edge blunting as such. However, with increasing cutting edge blunting, the amplitude of this oscillation increases compared to an initial value, and with otherwise unchanged conditions the relative increase due to an empirically carried out calibration is excellent suitable measure to record the progress of the cutting edge blunting. The amplitude can be displayed on a measuring device, or with simple electrical Means trigger a visual or acoustic signal as soon as they trigger a certain Exceeded value.

Noch effektiver wird das Verfahren, wenn durch eine Filterung im Meßverstärker die Schwingungen der Zahneingriffsfrequenz von sonst noch vorhandenen Schwingungen, getrennt werden.The process becomes even more effective if it is filtered in the measuring amplifier the vibrations of the tooth meshing frequency of any other vibrations, be separated.

Im übrigen kann der Schwingungsaufnehmer den zu bearbeitenden Werkstoff direkt über einen Fühler berUhren;bei der hohen Verstärkung die sich heute mit elektronischen Bausteinen erreichen läßt, ist es jedoch auch möglich mit einer Art Mikrofon berührungslos die Luftschwingungen zu messen, die vom Werkstück ausgehen, und da die Zahneingriffskräfte auch Schwingungen in der Maschine selbst erzeugen, ist es auch möglich den Schwingungsaufnehmer an der Maschine selbst zu befestigen.In addition, the vibration sensor can use the material to be processed touching it directly with a feeler; with the high amplification that is nowadays used with electronic Building blocks can be achieved, however, it is also possible without contact with a kind of microphone to measure the air vibrations emanating from the workpiece, and since the tooth meshing forces also generate vibrations in the machine itself, it is also possible to use the vibration sensor to be attached to the machine itself.

Claims

Claims: 1.) Method and device for detecting the blunting of the cutting edge characterized by circular saws and milling cutters that the amplitude of the vibrations which the cutting engagement caused is measured, and its increase as a measure far the incisal blunting is increasingly taken.

2.) Method and device according to claim 1, characterized in that that the meshing frequency is filtered out of the spectrum of the existing vibrations will.

3.) Method and device according to claim 1 or according to claim 1 and 2 characterized in that the vibration pick-up via a. Push button that Touches workpiece.

4.) Method and device according to claim 1 or 1 and 2 thereby characterized in that the vibrations are measured without contact using a microphone.

5.) Method and device according to claim 1 or claim 1 and 2 characterized in that the vibrations via a vibration sensor which is attached to the machine itself.

6.) Method and device according to claim 1 to 5, characterized in that that when a certain amplitude is exceeded an acoustic or optical signal Signal is triggered, or the machine is automatically shut down.