DE3149612C2 - Verfahren zur Ermittlung der Spannkraft - Google Patents

Verfahren zur Ermittlung der Spannkraft

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der in einem vorgegebenen Spannzustand in einer umlaufenden Spanneinrichtung zum Festhalten eines bestimmten Werkstückes unter Berücksichtigung der Fliehkraft vorhandenen Spannkraft mittels eines anstelle des Werkstückes eingespannten Spannkraftaufnehmers. Um trotz des Einsatzes eines Spannkraftaufnehmers anstelle des jeweiligen Werkstückes fehlerhafte Annahmen zu vermeiden und eine möglichst exakte Ermittlung der beim nachfolgenden Einspannen des bestimmten Werkstückes vorhandenen Haltekraft bei der vorgegebenen Drehzahl der Spanneinrichtung zu ermöglichen, wird die vom Spannkraftaufnehmer im vorgegebenen Spannzustand bei umlaufender Spanneinrichtung gemessene Spannkraft einem Rechner zugeführt, dem aus einem Eingabespeicher zur Errechnung der beim Einspannen des Werkstückes auftretenden Spannkraft die Werte für die Steifigkeit der Spanneinrichtung und des Werkstückes aufgegeben werden.

Description

Δ Fs
■Sp.4
('♦■£)
Rn-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der in einem vorgegebenen Spannzustand in einer umlaufenden Spanneinrichtung zum Festhalten eines Werkstückes unter Berücksichtigung der Fliehkraft vorhandenen Spannkraft mittels eines Kraftelements, dessen Meßwerte einem Rechner zugeführt werden.
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errechnet wird, wobei Δ Fspa der mit dem Spannkraftaufnehmer gemessene Spannkraftverlust, Rf die Steifigkeit der Spanneinrichtung, Ra die Steifigkeit des Spannkraftaufnehmers und Rw die Steifigkeit des Werkstückes ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß über den gesamten Drehzahlbereich der Spanneinrichtung im Abstand von vorgegebenen Drehzahlstufen die bei der Einspannung eines bestimmten Werkstückes zur Verfügung stehende Spannkraft ermittelt und einem Speicher zugeführt wird, aus dem die Werte bedarfsweise abrufbar sind.
4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß außer der jeweiligen Spannkraft für das Werkstück auch die zugehörige Drehzahl angezeigt wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eingegebenen Werte für die Steifigkeit der Spanneinrichtung, des Spannkraftaufnehmers und des jeweiligen Werkstückes ständig angezeigt werden.
Beim Betrieb von umlaufenden Spanneinrichtungen treten Fliehkrafteinflüsse auf, die die radial von außen am Werkstück angreifenden Spannelemente entgegen der Spannkraft im Sinne einer Spannkraftvei ringerung beaufschlagen. Die Größe der Fliehkraft hängt von der Masse der radial beweglichen Spannelemente und von der Drehzahl der Spanneinrichtung ab, wobei sich durch eine Drehzahlsteigerung die Fliehkraft im Quadrat erhöht Diese Zunahme der Fliehkraft im Quadrat vermindert die im Stillstand vorhandene Spannkraft mit zunehmender Drehzahl entsprechend, so daß die Gefahr besteht, daß beim Zerspanungsvorgang, insbesondere wenn er durch den Einsatz moderner Schneidwerkzeuge mit hohen Schnittgeschwindigkeiten durchgeführt wird, die erforderliche Haltekraft der umlaufenden Spanneinrichtung für das Werkstück unterschritten und das Werkstück aus dsr Spanneinrichtung herausgeschleudert wird.
Um diese Gefahr zu vermeiden, ist es in der Praxis bekannt, nicht nur die Spannkraft bei stillstehender Spanneinrichtung, sondern auch bei umlaufender Spanneinrichtung mittels eines in die Spanneinrichtung anstelle eines Werkstückes eingespannten Spannkraftaufnehmers zu messen. Man versuchte auf diese Weise, vor dem Einspannen des zu bearbeitenden Werkstückes festzustellen, ob unter den jeweiligen Arbeitsbedingungen die von der Spanneinrichtung bei der Beiriebsdrehzahl trotz der Fliehkraft aufgebrachte Spannkraft ausreicht, das Werkstück sicher in der Spanneinrichtung zu halten.
Hierbei wird unberücksichtigt gelassen, daß die Haltekraft der Spanneinrichtung im Betriebszustand nicht nur von der Steifigkeit der Spanneinrichtung abhängt, sondern auch in einer Wechselwirkung mit der Steifigkeit des jeweiligen Werkstückes steht.
Ausgehend vom Spannzustand bei stillstehender Spanneinrichtung, bei welchem ein Gleichgewicht zwischen den Kräften und Verformungen einerseits der Spanneinrichtung und andererseits des eingespannten Werkstückes herrscht, verändert sich bei umlaufender Spanneinrichtung dieser Gleichgewichtszustand durch den Einfluß der Fliehkraft. Obwohl die absolute Größe der Fliehkraft von der Masse der Spannelemente und der jeweiligen Drehzahl abhängt, geht nur ein Teil dieser Fliehkraft von der im Stillstand aufgebrachten Spannkraft verloren. Der restliche Teil der Fliehkraft wird zur Verformung, d. h. Aufweitung der Spanneinrichtung verbraucht.
Das Verhältnis zwischen dem die Spannkraft reduzierenden Anteil und dem keine Spannkraftverminderung verursachenden Anteil hängt bei gleicher Spanneinrichtung und Drehzahl entscheidend von der an der Spannstelle herrschenden Steifigkeit des jeweils eingespannten Werkstückes ab.
Der im Einspannzustand herrschende Gleichgewichtszustand zwischen Spanneinrichtung und Werkstück wird nur dadurch erreicht, daß die Spanneinrichtung in der Lage ist, so hohe Kräfte aufzubringen, daß das Werkstück im elastischen Bereich verformt wird, wobei ein Teil der Spannenergie über Verformungen im Werkstück gespeichert wird.
Bei Werkstücken mit geringerer Steifigkeit im Einspannzustand bei stillstehender Spindel findet eine verhältnismäßig große Werkstückverformung statt, die beim Aufweiten der Spanneinrichtung durch die Fliehkraft ein nachfolgendes Ausdehnen des Werkstückes und damit einen geringeren Spannkraftverlust zur Folge hat. Bei Werkstücken mit höherer Steifigkeit wird
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dagegen trotz gleich groß eingeleiteter Spannkraft bei denselben Verhältnissen durch die höhere Steifigkeit des Werkstückes eine geringere Verformung erzielt. Demgemäß steht bei Auftreten derselben Fliehkraft ein geringerer Rückdehnweg zur Verfügung, so daß unter gleichen Spannverhältnissen bei steifen Werkstücken weniger Restspannkraft als bei weichen Werkstücken verbleibt. Die Steifigkeit des Werkstücks ist bei ansonsten gleichen Verhältnissen somit für die bei Fliehkraftbeeinflussuug verbleibende Spannkraft von entscheidender Bedeutung.
Die Erfindung geht von einem aus der US-PS 42 54 676 bekannten Verfahren der eingangs beschriebenen Art aus. Bei diesem bekannten Verfahren mißt das in einer Spannbacke angeordnete Kraftmeßelement bei umlaufender Spanneinrichtung die zwischen Werkstück und Spannbacke auftretende Spannkraft Die gemessenen Werte werden einer Einrichtung übertragen, welche die Signale entziffert und die tatsächliche radiale Spannkraft auf einem Anzeigegerät sichtbar macht Da das Kraftmeßelement und die nachgestellte Einrichtung nicht geeignet sind, die tatsächliche Spannkraft zu ermitteln, ist ein Rechner vorgesehen, der die erforderliche Umrechnung der als elektrische Größe gemessenen Werte in eine Kraft durchführt. Mit Hilfe dieses Rechners ist es weiterhin möglich, durch Beeinflussen der Kraftbetätigung für die Spanneinrichtung die jeweils erforderliche Spannkraft einzuhalten. Hierbei handelt es sich um eine normale Regelung der Spannkraft unter Einbeziehung einer Spannkraftmessung.
Diese bekannte Einrichtung hat verschiedene Nachteile. Zum einen ist der konstruktive Aufwand für den Einbau eines Kraftmeßelements in einer Spannbacke im Bereich der Einspannfläche zwischen Werkstück und Werkzeug sowie für die Herausführung der gemessenen Werte aus der umlaufenden Spanneinrichtung und deren Weitergabe an den feststehenden Rechner mit hohem Aufwand verbunden. Zum anderen besteht die große Gefahr, daß durch Fehler bei der Meßwertübergabe völlig falsche Spannkraftwerte angezeigt werden, weshalb das bekannte Verfahren keinen Eingang in die Praxis gefunden hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren derart weiterzubilden, daß auf die Anordnung empfindlicher Kraftmeßelemente in der umlaufenden Spanneinrichtung und die problematische Herausführung der Meßwerte verzichtet werden kann.
Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftmeßelement in einem Spannkraftaufnehmer angeordnet wird, daß der Spannkraftaufnehmer anstelle eines bestimmten Werkstückes in die Spanneinrichtung eingespannt wird, daß die vom Spannkraftaufnehmer in einem vorgegebenen Spannzustand bei umlaufender Spanneinrichtung gemessenen Spannkraft-Werte dem Rechner zugeführt werden und daß aus diesen Meßwerten unter Berücksichtigung der sich aus den unterschiedlichen Verformungen von Spannkraftaufnehmer und zu bearbeitendem Werkstück im vorgegebenen Spannzustand ergebenden Spannkraftdifferenz die Spannkraft für das bestimmte Werkstück vorausbestimmt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet den beim bekannten Verfahren erforderlichen hohen Aufwand einerseits zur Unterbringung des Kraftmeßelements in der Spanneinrichtung und andererseits zur Herausführung der Meßwerte aus der umlaufenden Spanneinrichtung, indem das Kraftmeßelement in einem Spannkraftaufnehmer angeordnet wird, der anstelle des Werkstückes eingespannt wird. Die in einem vorgegebenen Spannzustand, d. h. bei vorgegebener Drehzahl und Spannkraft gemessenen Werte können auf einfache Weise dem ortsfesten Rechner zugeführt werden, weil der Spannkraftaufnehmer einen mit der Spanneinrichtung umlaufenden und einen stillstehenden Teil aufweist, aus dem die Meßwerte dem Rechner problemlos zugeführt werden können. Im Rechner erfolgt eine Umrechnung der gemessenen Spannkraft mit Hilfe von Daten, die dem Rechner aus einem Eingabespeicher zugeführt werden, der die Werte für die Steifigkeit der Spanneinrichtung, des Spannkraftaufnehmers und des Werkstückes enthält Da die Steifigkeitswerte für die Spanneinrichtung und den Spannkraftaufnehmer nur einmal ermittelt werden müssen, bedarf es für diese Umrechnung lediglich der Ermittlung und Eingabe der Steifigkeitswerte für das jeweilige Werkstück, um trotz der Tatsache, daß nicht das Werkstück, sondern ein Spannkraftaufnehmer eingespannt wird, die effektive Spannkraft für ein bestimmtes Werkstück zu ermittein.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine sehr gute Annäherung der unter Einsatz eines Spannkraftaufnehmers ermittelten Spannkraft an die bei der Einspannung des Werkstückes tatsächlich auftretende Spannkraft bei der vorgegebenen Drehzahl der umlaufenden Spanneinrichtung erreicht, so daß die bisher angesetzten Sicherheitsfaktoren erheblich verringert werden können. Hierdurch können bei verformungsempfindlichen Werkstücken unerwünschte Verformungen durch das Einspannen vermieden und bei starren Werkstücken höhere Zerspanungsleistungen angewandt werden, so daß die aufgrund moderner Schneidwerkzeuge erheblich gesteigerten Schnittgeschwindigkeiten realisiert werden können, ohne daß die Unfallsicherheit beeinträchtigt wird.
Aus den CIRP-Annalen, Bd. XI (1962/63), Heft 3, Seiten 117—125 sind zwar Untersuchungen an Dreibakkenfuttern im Hinblick auf ihren Einsatz bei hohen Drehzahlen bekannt, die sich auch mit der Mindestspannkraft beschäftigen, wobei das in F i g. 3 auf Seite 119 der Vorveröffentlichung dargestellte und beschriebene Verspannungsschaubild auf die Steifigkeiten sowohl der Spanneinrichtung als auch des Werkstückes hinweist. Bei diesem bekannten Verfahren zur Ermittlung der Mindestspannkraft wird jedoch aus der Masse und dem Schwerpunktradius der Spannbacken die Fliehkraft errechnet und darüber hinaus mit Hilfe der Steifigkeit von Spanneinrichtung und Werkstück der Spannkraftverlust. Hierbei handelt es sich nicht nur um eine komplizierte Rechnung, auch die Ermittlungen des Schwerpunktradius und der Massen sind aufwendig.
Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet diese komplizierte Rechnung und Ermittlung dadurch, daß an deren Stelle die effektive Spannkraft im Betriebszustand durch einen Spannkraftaufnehmer an der Spannstelle gemessen wird und die Umrechnung nur wegen der unterschiedlichen Steifigkeiten von Spannkraftaufnehmer und tatsächlichem Werkstück erfolgt. Es unterscheidet sich somit von dem bekannten Verfahren dadurch, daß ein Spannkraftaufnehmer dazu benutzt wird, in Zusammenarbeit mit einem Rechner sofort die effektive Spannkraft für das jeweilige Werkstück in Abhängigkeit von der Drehzahl zu ermitteln, ohne daß es aufwendiger Vermessungen der Spanneinrichtung und komplizierter Rechnungen bedarf.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung wird unter der Annahme linearer Funktionen für die Steifigkeiten von Spanneinrichtung, Werkstück und Spann-
kraftaufnehmer der Spannkraftverlust nach der Formel
Δ Fs,
/?„
errechnet, wobei Δ Fspa der mit denn Spannkraftaufnehmer gemessene Spannkraftverlust, Äfdie Steifigkeit der Spanneinrichtung, RA die Steifigkeit! des Spannkraftaufnehmers und Rw die Steifigkeit des Werkstückes ist. Trotz der voranstehend getroffenen Annahme linearer Funktionen für die verschiedenen Steifigkeiten ergibt sich mit diesem Vorschlag der Erfindung eine sehr gute Annäherung der mit dem erfindunjgsgemäßen Verfahren ermittelten Spannkraft an die tatsächlich auftretende Spannkraft, so daß ein einfacher Rechenvorgang durchgeführt werden kann. Selbstverständlich ist es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch möglich, dem Eingabespeicher den Steifigkeitsverlauf von Spanneinrichtung, Werkstück und Spannkraftaufnehmer anhand von errechneten oder ermittelten Funktionen aufzugeben, die nicht linear sind, so daß die Annäherung an die tatsächlich auftretende Spannkraft weiterhin verbessert wird.
In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die bei der Einspannung eines bestimmten Werkstückes zur Verfügung stehende Spannkraft über den gesamten Drehzahlbereidh der Spanneinrichtung im Abstand von vorgegebenen Drehzahlstufen zu ermitteln und einem Speicher zuzuführen, aus dem die Werte bedarfsweise abrufbar sind. In diesem Fall wird nicht nur die bei jeder wählbaren Drehzahl zur Verfugung stehende Spannkraft ermittelt, sondern es steht für die Bedienungsperson auch eine En Ischeidungshilfe zur Verfügung, falls die für die gewählte Drehzahl ermittelte Spannkraft zu niedrig oder zu hoch ist so daß für den anstehenden Bearbeitungsfall entweder aus Sicherheitsgründen eine niedngere Drehzahl gewählt werden muß bzw. zwecks besserer Ausnutzung der Zerspanungsmöglichkeiten eine höhere Drehzahl gewählt werden kann.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist es weiterhin möglich, außer der jeweiligen Spannkraft für das Werkstück auch die zugehörige Drehzahl anzuzeigen. Schließlich ist es erfindungsgemäß möglich, daß die eingegebenen Werte für die Steifigkeiil der Spanneinrichtung, des Spannkraftaufnehmers und des jeweiligen Werkstückes ständig angezeigt werden, so daß diese Werte von der Bedienungsperson der Werkzeugmaschine jederzeit erkennbar sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung der Spannkraft soll nachfolgend anhand von Zeichnungen erläutert werden. Auf den Zeichnungen zeigt
F i g. 1 ein erstes Diagramm, bei welchem die Verformungen eines Spannfutters und eines eingespannten Werkstückes in Abhängigkeit von der Spannkraft und unter Berücksichtigung der Fliehkraft für ein Werkstück aus Vollmaterial aufgetragen sind, und zwar mit einem Schemabild des Spannfutters und des Werkstükkes,
F i g. 2 ein der F i g. 1 entsprechendes Diagramm nebst Schemabild, bei welchem in demselben Spannfutter anstelle des vollen Werkstückes ein mit einer Bohrung versehenes Werkstück eingespannt ist,
Fig.3 ein den Fig.2 und 3 entsprechendes Diagramm nebst Schemabild, bei weichem anstelle der Werkstücke ein Spannkraftaufnehmer in dasselbe Futter eingespannt ist,
F i g. 4 ein den Spannkraftverlauf über der Drehzahl bei einer Einspannung nach F i g. 1 darstellendes Diagramm und
F i g. 5 ein der F i g. 4 entsprechendes Diagramm bei einem Spannkraftverlauf für das Werkstück nach Fig. 2.
In F i g. 1 ist die Spannsituation eines Werkstückes W\ in einem Spannfutter F dargestellt, wobei das Werkstück W\ aus Vollmaterial besteht. Oberhalb des Schemabildes ist über den Verformungen des Spannfutters F und Werkstückes Wi der Spannkraftverlauf aufgetragen. Das Diagramm läßt erkennen, daß bei nicht rotierendem Spannfutter F bei eingespanntem Werkstück W\ ein Gleichgewichtszustand herrscht. Die Spannkraft Fspo bei nicht rotierendem Spannfutter F hat entsprechend der Wirksteifigkeit Rf des Spannfutters F zur Verformung^ V^des Spannfutters und gleichzeitig entsprechend der Steifigkeit Rm des Werkstückes Wi zur Verformung Δ VW des Werkstückes Wi geführt. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß das Spannfutter F sich durch die Spannkraft FSpo entsprechend der Kennlinie Rf aufgeweitet und das Werkstück Wi sich entsprechend der Kennlinie Rm verformt haben.
Wenn nunmehr das Spannfutter F in Umdrehungen versetzt wird, so wirkt zusätzlich zur Spannkraft Fspo die Fliehkraft Fc- Diese weitet das Spannfutter F weiter auf, so daß die im Stillstand vorhandene Spannkraft FSpo um den Spannkraftverlust Δ Fspm vermindert wird. Zum Festhalten des Werkstückes Wl steht nunmehr nur noch die Haltekraft FsPm zur Verfügung. Da bei steifen Werkstücken der Kraftanstieg über dem Weg sehr steil ist, ist der Spannkraftverlust Δ FsP bei dem aus Vollmaterial hergestellten Werkstück Wi sehr stark.
Beim Diagramm nach F i g. 2 wird in demselben Spannfutter F, d. h. bei einem Spannfutter mit gleicher Steifigkeit Rf das Werkstück W2 mit einer Bohrung gespannt, wie dies in dem Schemabild nach F i g. 2 zu erkennen ist Dieses Werkstück W2 hat infolge der Bohrung eine geringere Steifigkeit Rm- Gemäß der Darstellung des Diagramms wird dieselbe Spannkraft Fs^ im Stillstand eingeleitet Es ergibt sich wiederum ein Gleichgewichtszustand
Wenn nunmehr das Spannfutter F mit gleicher Drehzahl wie beim Diagramm nach F i g. 1 in Umdrehungen versetzt wird, entsteht wiederum dieselbe Fliehkraft Fc. Der Spannkraftverlust Δ Fspvn ist jedoch wesentlich geringer, weil die Kennlinie der Steifigkeit Rm des Werkstückes W2 flacher verläuft als die Kennlinie Rm der Steifigkeit des Werkstückes Wi. Das Diagramm in Fig.2 läßt somit erkennen, daß die Haltekraft FsPvn zum Zerspanen des Werkstückes W2 wesentlich höher ist als die entsprechende, bei gleicher Drehzahl ermittelte Haltekraft für das Werkstück W,.
Aus den beiden Diagrammen der F i g. 1 und 2 geht somit eindeutig hervor, daß die Haltekraft zum Festhalten eines Werkstückes ganz entscheidend von der Steifigkeit des Werkstückes abhängt
In F i g. 3 ist nunmehr eine den beiden voranstehend erläuterten Darstellungen entsprechende Situation dargestellt wenn anstelle der Werkstücke Wi bzw. Wj ein Spannkraftaufnehmer A in dem Spannfutter F eingespannt wird. Hierbei wurde angenommen, daß die Steifigkeit Ra des Spannkraftaufnehmers A zwischen den Steifigkeiten Rm bzw. Rm der Werkstücke Wi und W2 liegt Die Kennlinien dieser beiden Steifigkeiten Rm und Rw2 sind mit dünneren Linien in F i g. 3 eingezeich-
Auch in F i g. 3 ist bei demselben Spannfutter F und bei derselben Drehzahl die Fliehkraft Fc eingezeichnet, die sich ergibt, wenn das Spannfutter Fin Umdrehungen versetzt wird. Es ergibt sich die Haltekraft Fspa für den Spannkraftaufnehmer A, und zwar nach Abzug des Spannkraftverlustes Δ Fspa-
Bei einem Vergleich der drei Diagramme gemäß den Fig. 1, 2 und 3 ist zu erkennen, daß die Verformungskraft Δ F des Spannfutters F ebenso wie der Spann- kraftverlust Δ Fsp durch die Fliehkraft entscheidend von der Steifigkeit der eingespannten Werkstücke Wi und W2 bzw. des Spannkraftaufnehmers A abhängen. Da die vom Spannkraftaufnehmer A im vorgegebenen Spannzustand bei umlaufendem Spannfutter F gemessene Haltekraft Fspa für den Spannkraftaufnehmer A einem Rechner zugeführt wird, der unter Berücksichtigung der eingegebenen Werte für die Steifigkeit Äwdes jeweiligen Werkstückes W und der Steifigkeit Ra des Spannkraftaufnehmers A die effektiv für das jeweilige Werkstück Wauftretende Haltekraft Fspw errechnet, werden Fehler bei der Ermittlung der zum Festhalten eines bestimmten Werkstückes vorhandenen Haltekraft vermieden.
In Fig.4 ist der Haltekraftverlauf eines bestimmten Spannfutters F über der Drehzahl η aufgetragen, und zwar einmal für einen Spannkraftaufnehmer A und zum anderen für ein besonders steifes Werkstück W\. Das Diagramm läßt erkennen, daß der vom rotierenden Spannkraftaufnehmer A gemessene Sollwert erheblich größer ist als der Istwert, welcher sich ergibt, wenn anstelle des Spannkraftaufnehmers A mit der Steifigkeit Ra ein Werkstück W\ mit der erheblich größeren Steifigkeit Rw\ im Spannfutter F eingespannt wird. Die F i g. 4 läßt deutlich erkennen, daß eine solche Situation besonders gefährlich ist, weil die für den jeweiligen Bearbeitungsfall angenommene Spannkraft Fspa tatsächlich durch den Istwert wesentlich unterschritten wird, so daß das Werkstück Wi unter Belastung durch die Zerspanung aus dem Spannfutter Fherausfliegen kann.
In dem in Fig.5 dargestellten Fall ist in dem der F i g. 4 entsprechenden Diagramm gezeigt, daß die mit dem Spannkraftaufnehmer A gemessene Haltekraft FspA erheblich niedriger liegt als die tatsächliche Haltekraft Fspwi für das Werkstück W2, weil dieses Werkstück W2 weicher als der Spannkraftaufnehmer A ist. Der mit dem Spannkraftaufnehmer A gemessene Sollwert FsnA liegt demgemäß erheblich unter dem tatsächlichen Istwert FspW2, der sich bei Einspannung des Werkstückes W2 anstelle des Spannkraftaufnehmers A im Spannfutter Fergibt
Dieser Fall zeigt daß es beim Einspannen weicherer Werkstücke W2 zu einer unnötigen Deformation des Werkstückes W2 und damit teilweise zu unzulässigen Formabweichungen kommen kann. Ohne das erfindungsgemäße Verfahren zur Ermittlung der in einem vorgegebenen Spannzustand vorhandenen Spannkraft ist somit bei diesem Beispiel zuviel Spannkraft vorhanden.
Die F i g. 4 und 5 zeigen, welche Fehler bei der Nichtbenutzung der Erfindung auftreten. Diese Fehler werden mit der Erfindung dadurch beseitigt daß aus dem mit dem Spannkraftaufnehmer A gemessenen Wert der Haltekraft Fspa die für das jeweilige Werkstück Wi bzw. W2 vorhandene tatsächliche Haltekraft FSpw\ bzw. FSpwi ermittelt und angezeigt wird. Es ist nunmehr Aufgabe der Bedienungsperson, die für jedes bestimmte Werkstück vorgegebene Haltekraft die im Beispiel dem SoIlwert in den Fig.4 und 5 entspricht, durch Ändern der Spannparameter möglichst exakt zu erzielen. Hierzu wird insbesonders die zum Spannen eingeleitete Kraft verändert.
Erst das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es somit in der Praxis, den Spannvorgang für den Zerspanungsprozeß so zu optimieren, daß für das jeweils zu zerspanende Werkstück Wdie optimale Haltekraft Fs> am Spannfutter Ftatsächlich vorhanden ist.
Kurzzeichenliste
Kräfte
Spannkraftaufnehmer
Spannfutter
Werkstück
Werkstück
Fspo Spannkraft bei nicht rotierendem Spannzeug
Fc Fliehkraft
Δ F Verformungskraft des Spannzeuges
Δ Fsp Spannkraftverlust durch die Fliehkraft
Δ Fspw\ Spannkraftverlust durch die Fliehkraft für
Werkstück W,
Δ FSf1W2 Spannkraftverlust durch die Fliehkraft für Werkstück W2
Spannkraftverlust durch die Fliehkraft für Spannkraftaufnehmer A
Haltekraft für das Werkstück 1
Haitekraft für das Werkstück 2
FspA Haltekraft für den Spannkraftaufnehmer
Steifigkeiten
Rf Wirksteifigkeit der Spanneinrichtung
Rwi Steifigkeit des Werkstückes 1
R wi Steifigkeit des Werkstückes 2
Ra Steifigkeit des Spannkraftaufnehmers
Verformungen
Δ Vf Verformung des Futters
Δ Vw Verformung des Werkstückes
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Ermittlung der in einem vorgegebenen Spannzustand in einer umlaufenden Spanneinrichtung zum Festhalten eines Werkstückes unter Berücksichtigung der Fliehkraft vorhandenen Spannkraft mittels eines Kraftmeßelements dessen Meßwerte einem Rechner zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftmeßelement in einem Spannkraftaufnehmer angeordnet wird, daß der Spannkraftaufnehmer anstelle eines bestimmten Werkstückes in die Spanneinrichtung eingespannt wird, daß die vom Spannkraftaufnehmer in einem vorgegebenen Spannzustand bei umlaufender Spanneinrichtung gemessenen Spannkraft-Werte dem Rechner zugeführt werden und daß aus diesen Meßwerten unter Berücksichtigung der sich aus den unterschiedlichen Verformungen von Spannkraftaufnehmer und zu bearbeitendem Werkstück im vorgegebenen Spannzustand ergebenden Spannkraftdifferenz die Spannkraft für das bestimmte Werkstück vorausbestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Annahme linearer Funktionen für die Steifigkeit von Spanneinrichtung, Werkstück und Spannkraftaufnehmer der Spannkraftverlust nach der Formel
DE3149612A 1981-12-15 1981-12-15 Verfahren zur Ermittlung der Spannkraft Expired DE3149612C2 (de)

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