DE3019751C2 - Einrichtung zur Messung der Schnittkraft von Schneidwerkzeugen eines Mehrfachwerkzeugträgers - Google Patents

Einrichtung zur Messung der Schnittkraft von Schneidwerkzeugen eines Mehrfachwerkzeugträgers

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DE3019751C2
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Description

20
Die ErficiÄing betrifft eine Einrichtung zur Messung der Schnittkraft von Schneidwerkzeugen eines Mehr" fachwerkzeugträgers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer aus Manfred Weck: »Werkzeugmaschinen«, Band 3 Seite 285/286 VDI-Verlag Düsseldorf bekannten Einrichtung dieser Gattung ist-der die Schneidwerkzeuge tragende Mehrfachwerkzeugträger mittels vier Meßringen auf einem den Werkzeugträgervorschub bewirkenden Planschlitten gelagert Die Meßringe sind mit Dehnungsmeßstreifen bestückt und messen nur eine einzige Kraftkomponente, nämlich die in Axialrichtung der Meßringe, d. h. sent recht zj, der den Mehrfachwerkzeugträger lagernden Grundplatte verlaufende Kraftkomponente.
Diese bekannte Einrichtung mißt somit nur die in Schnittrichtung liegende Hauptschnittkraft. Die Verwendung von vier Kraftsensoren hat bei dieser bekannten Vorrichtung den Zweck, die Messung der Hauptschnittkraft unabhängig davon zu ermöglichen, an welchem Punkt des Werkzeugträgers diese Schnittkraft angreift, so daß die Hauptschnittkraft unabhängig von· der Schneidengeometrie, der Einstellänge und der Lage des Werkzeuges zum Werkzeugträger möglich ist. Durch die Summierung der an vier verschiedenen Punkten der Ebene gemessenen, zu dieser Ebene senkrechten Kraftkomponenten kann die senkrecht zu dieser Ebene liegende Hauptschnittkraft unabhängig von ihrem Angriffspunkt ermittelt werden.
Bei dieser bekannten Einrichtung ist die den Mehrfachwerkzeugträger lagernde Grundplatte gegen eine Verschiebung in ihrer Ebene starr gelagert. Die zu der Hauptschnittkraft senkrechten Schnittkraftkomponenten, nämlich die Vorschubkraft und die Passivkraft, können daher nicht bestimmt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Messung der Schnittkraft von Schneidwerkzeugen eines Mehrfachwerkzeugträgers zu schaffen, mit welcher alle drei Schnittkraftkomponenten für eine Werkzeugverschleißüberwachung gemessen werden können.
Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß gelöst durch das Merkmal des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs I.
Aus »Industrie-Anzeiger« 90. Jg. Nr. 85 vom 22.10.1968 Seiten 1909 bis 1912 ist an sich eine Einrichtung zum Messen der drei Komponenten der Schnittkraft mittels piezoelektrischer Dreikoniponen-■ ten-Kraftsensoren bekannt Bei dieser bekannten Einrichtung werden jedoch die vier Dreikomponenten-Kraftsensoren nur zum Messen der Schnittkraftkomponenten eines einzigen Werkzeuges verwendet Es wird dabei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die mittels der piezoelektrischen Kraftsensoren gelagerte, schwingende Masse möglichst gering sein muß. Um die schwingende Masse möglichst gering zu Walten, wird sogar vorgeschlagen, das Werkzeug ohne eine Werkzeughalterung unmittelbar mit der Deckplatte der Kraftsensoren zu verschrauben. Dieser Vorveröffentlichung kann daher keine Anregung entnommen werden, einen Mehrfachwerkzeugträger mittels der Dreikomponenten-Kraftsensoren zu lagern, da dadurch die durch die Kraftsensoren gelagerte schwingende Masse stark vergrößert wird.
Die Erfindung geht entgegen der aus »Industrie-Anzeiger« gegebenen Lehre den Weg, den Mehrfachwerkzeugträger mit sämtlichen Schneidwerkzeugen durch einen einzigen Satz von Dreikomponenten-KraftsensQ-ren zu lagern. Dadurch wird es möglich, in verhältnismäßig preisgünstiger Weise die drei Schnittkraftkomponenten sämtlicher Werkzeuge des Mehrfachwerkzeugträgers in einer für die Verschleißüberwachung ausreichenden Weise zu bestimmen.
Die den Mehrc'achwerkzeugträger drehbar lagernde Grundplatte ist mittels der Dreikomponenten-Kraftsensoren rein kraftschlüssig gelagert Die Grundplatte kann daher auch die in ihrer Ebene wirkenden Kraftkomponenten auf die Kraftsensoren unbeeinflußt übertragen.
Jeder der Dreikomponenten-Kraftsensoren mißt die an seinem Auflagepunkt von der Grundplatte übertragene Belastung in den drei räumlichen Koordinaten. Aus den drei Koordinaten-Meßwerten aller Kraftsensoren werden die drei Komponenten der Schnittkraft nämlich Hauptschnittkraft Vorschubkraft und Passivkraft, bestimmt. Für eine vollständige Bestimmung sämtlicher Komponenten der Schnittkraft genügen an sich drei Dreikomponenten-Kraftsensoren. Um eine stabile Lagerung des Mehrfachwerkzeugträgers zu erhalten und die Belastung der den gesamten Kraftfluß übertragenden Kraftsensoren nicht zu groß werden zu lassen,, sind vorzugsweise sechs Kraftsensoren mit gleichem zentrischen Winkelabstand angeordnet Die Verwendung von sechs Dreikomponenten-Kraftsensoren hat sich als vorteilhafteste Ausbildung erwiesen, einerseits im Hinblick auf die mechanische Festigkeit der Lagerung der Grundplatte und andererseits im Hinblick auf die mit der Zahl der Kraftsensoren ansteigenden Kosten.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfuhrungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Stirnansicht eines mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ausgestatteten Mehrfachwerkzeugträgers und
Fig.2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht dieses Mehrfachwerkzeugträgers.
Der Mehrfachwerkzeugträger ist in der Zeichnung als Zwölffachwerkzeugträger 20 dargestellt, der an jeder seiner zwölf Seitenflächen einen Werkzeughalter 22 aufweist, an dem wiederum in an sich bekannter Weise ein Schneidwerkzeug 24 befestigt ist.
In F i g. 1 ist zur Vereinfachung nur ein Werkzeughalter 22 mit Schneidwerkzeug 24 dargestellt, während die übrigen Werkzeughalter und Schneidwerkzeuge nur symbolisch durch die Zahlen 1 —12 angedeutet sind.
Der Mehrfachwerkzeugträger 20 ist drehbar in einer Grundplatte 26 gelagert und kann in bekannter Weise gesteuert schrittweise gedreht werden.
Die Grundplatte 26 ist an sechs in gleichem Winkelabstand von 60° gegeneinander versetzten Punkten, die in F i g. 1 schematisch mit A bezeichnet sind, mit einer Werkzeugträgervorschubeinrichtung 28, beispielsweise einem Vorschubschlitten, verbunden. Die VerbindungspunLie A befinden sich nahe am Umfang des Mehrfach Werkzeugträgers 20 bzw. der Grundplatte 26.
Die Verbindung von Grundplatte 26 und Vorschubeinrichtung 28 ist in F i g. 2 im einzelnen dargestellt.
Ein Schraubbolzen 30 durchsetzt die Vorschubeinrichtung 28 und ist in ein Gewindesackloch der Grundplatte 26 eingeschraubt An der Vorschubeinrichtung 28 ist der Schraubbolzen 30 durch eine auf sein anderes Ende aufgeschraubte Mutter 32 abgestützt Der Schraubbolzen 30 ist von einer Zentrierhülse 34 umgeben. Zwischen die Grundplatte 26 und die Vorschubeinrichtung 28 ist ein ringförmiger piezoelektrischer Quarzsensor 36 eingesetzt, der \on dem Schraubbolzen 30 und der Zentrierhülse 34 durchsetzt und durch letztere in seiner Lage festgelegt wird.
Der Quarzsensor 36 mißt die in dem Verbindungspunkt übertragene Kraft in ihren drei räumlichen Komponenten. Die Kraftkomponente senkrecht zur Ebene der Grundplatte wird als Kompression des Quarzsensors 36 ermittelt, wobei der Quarzsensor 36 durch den Schraubbplzen 30 in dessen Axiairichtung so stark vorgespannt ist, daß sowohl Druck- als auch Zugkräfte bestimmt werden können. Die starke Vorspannung durch die Schraubbolzen führt außerdem zu einem starken Reibschluß des Quarzsensors 36 mit den Oberflächen der Grundplatte 26 und der Vorschubeinrichtung 28. Die Kräfte in der Ebene der Grundplatte 26 werden daher als Scherkräfte auf den Quarzsensor 36 übertragen und in ihren zwei in dieser Ebene liegenden Komponenten bestimmt
Die fünf weiteren Verbindungen A sind in identischer Weise aufgebaut
Eine zwischen Grundplatte 26 und Vorschubeinrichtung 28 eingesetzte ringförmige Dichtung 38 umschließt sämtliche Verbindungen A, so daß diese gegen Kühlmittel, Späne und dgl. geschützt sind.
Um die drei Komponenten der Gesanitschnittkraft bzw. Zerspankraft, d.h. die Hauptschnittkraft F5, die Vorschubkraft Fv und die Passivkraft Fp zu bestimmen, genügen an sich drei Verbindungen A. Eine größere Anzahl von Verbindungen A erhöht die festigkeit der Verbindung zwischen Vorschubeinrichtung 28 und Grundplatte 26 und erlaubt die Übertragung größerer Kräfte. In der Praxis hat sich die Verwendung von sechs Verbindungen als zweckmäßig in bezug auf Festigkeit und Kosten erwiesen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Einrichtung zur Messung der Schnittkraft von Schneidwerkzeugen eines Mehrfachwerkzeugträgers mit einer den Mehrfachwerkzeugträger drehbar lagernden Grundplatte und mit wenigstens drei Kraftsensoren, die die Grundplatte an einer Werkzeugträgervorschubeinrichtung lagern, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung aller drei Schnittkraftkomponenten die Grundplatte (26) rein kraftschlüssig mittels an sich bekannter piezoelektrischer Dreikomponenten-Kraftsensoren gelagert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sechs Kraftsensoren (36) mit gleichem 1: zentrischem Winkelabstand angeordnet sind.
DE3019751A 1980-05-23 1980-05-23 Einrichtung zur Messung der Schnittkraft von Schneidwerkzeugen eines Mehrfachwerkzeugträgers Expired DE3019751C2 (de)

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