DE3941208A1 - Anordnung mit einem werkzeug fuer eine programmierbare werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der mehrere Arbeitsgänge mit unterschiedlichen Werkzeugen umfassenden Bearbeitung eines Werkstückes auf einer NC-Maschine ist es bekannt, die Werkzeuge in einem Magazin vorzuhalten, aus dem mit Hilfe eines programmgesteuerten Greifers für einen be­ stimmten Arbeitsgang ein bestimmtes Werkzeug herausgenommen, in die Maschine eingesetzt und nach Beendigung des Arbeitsganges wieder an seinen Platz im Magazin abgelegt wird. Dazu ist das Werkzeug zum einen mit einer sogenannten Greiferrille versehen und zum andern mit einem elektronischen Datenträger, auf dem werkzeugspezifische Kenngrößen gespeichert sind, die von einem am Greifer befindlichen elektronischen Leser registriert werden, wodurch gewährleistet ist, daß für jeden Arbeitsgang auch das richtige Werkzeug eingesetzt ist.

Diese bekannte Vorgehensweise ist jedoch nicht übertragbar auf solche Werkzeuge, die mit sehr hohen Drehzahlen, z. B. 60 000 U/min, betrieben werden, beispielsweise Hochgeschwindigkeitsfräser. Bei diesen Werkzeugen wären die extrem hohen Fliehkräfte und Unwuchten, bedingt durch die hohen Drehzahlen in Verbindung mit Unsymmetrien am Werkzeug aufgrund des Datenträgers beispielsweise, nicht mehr beherrschbar; zumindest die geforderte Arbeitsgenauig­ keit, die in manchen Fällen im Bereich von einigen hundertstel Millimetern liegt, wäre nicht einzuhalten. Aber auch bei relativ kleinen Werkzeugen, die gar nicht mal im Hochgeschwindigkeitsbe­ reich arbeiten müssen, gäbe es Schwierigkeiten. Man denke nur daran, daß der Greifer und die Greiferrille maßlich aufeinander abgestimmt sein müssen. Verständlicherweise will man an ein und derselben Maschine nun nicht mit mehreren, unterschiedlich großen Greifern arbeiten, weshalb man sich auf eine bestimmte Größe geeinigt hat, d. h. auch die Greiferrillen an den Werkzeugen müssen die gleichen Abmessungen haben. Diese Forderung läßt sich aber bei sehr kleinen Werkzeugen nicht durchsetzen.

Im praktischen Betrieb mit Hochgeschwindigkeitsfräsern kann man aber auf die Kenntnis der werkzeugspezifischen Daten nicht verzichten, zumal diese sich wenigstens teilweise beim Nach­ schleifen des Werkzeuges verändern und die Veränderung bei der Bearbeitung des Werkstückes berücksichtigt werden muß. Man behilft sich deshalb damit, daß die Daten in der Schleiferei auf Zettel geschrieben und diese den jeweiligen Werkzeugen zugeordnet werden. Es ist leicht einsehbar, daß diese Praxis nicht nur umständlich, sondern auch mit erheblichen Risiken behaftet ist. Beispielsweise ist eine Verwechselung oder ein Verlust der Zettel nicht auszuschließen, was den Produktions­ ablauf - etwa durch eine unverhältnismäßig hohe Ausschußquote - empfindlich stören kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer gattungs­ gemäßen Anordnung eine Möglichkeit zu erschließen, die ein rationelles Arbeiten, insbesondere mit rotierenden Hochgeschwin­ digkeitswerkzeugen, erlaubt. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Dank der Erfindung lassen sich die Vorteile eines bekannten Bearbeitungsverfahrens nun auch beim Arbeiten mit einem Hochgeschwindigkeitsfräser oder einer Hochgeschwindigkeitsschleifeinrichtung erzielen.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert. Darin ist im Längsschnitt ein in die nur angedeutete Spindel einer numerisch gesteuerten Arbeitsmaschine eingespannter, das Werkzeug darstellender Hoch­ geschwindigkeitsfräser mit einer Transportfutter genannten Vorrichtung dargestellt.

Der Fräser 1 besteht aus einem Arbeitsbereich 2, einem Einspann­ bereich oder Schaft 3 und einem dazwischen angeordneten profilier­ ten Bund 4. Mit seinem Schaft 3 ist der Fräser 1 in der Spindel 5 der Antriebsmaschine 6 gehalten.

Der in der Zeichnung rechte Teil des Arbeitsbereiches 2 des Fräsers 1 ist von einer Vorrichtung 7 umgeben, die sinnfälliger­ weise als Transportfutter bezeichnet werden kann. Es besteht im wesentlichen aus einem Gehäuse 8 und einer darin befindlichen Spannzange 9 mit einer zentralen Öffnung 10 zur Aufnahme des Fräsers 1. Die Spannzange 9 besteht aus einem hülsenartigen, zylindrischen Teil 11 und mehreren, von dem Teil 11 sich axial erstreckenden, kreisförmig angeordneten Spannfingern 12, die zusammen an ihren freien Enden einen Spannkopf 13 aufweisen. Dieser ist mit einem inneren Profil 14 und einem kegelförmigen äußeren Profil 15 versehen. Dem Profil 14 ist ein erstes Gegen­ profil 16 an dem Bund 4 des Fräsers 1 und dem Profil 15 ein zweites Gegenprofil 17 an dem Gehäuse 8 zugeordnet. Auf das Teil 11 ist ein Druckring 18 mit einer Anschlagfläche 19 für eine Druckfeder 20 aufgeschraubt, die sich mit ihrem anderen Ende gegen eine gehäusefeste Anschlagfläche 21 abstützt. Die Druckfeder 20 ist also bestrebt, Gehäuse 8 und Spannzange 9 in Längsrichtung auseinanderzudrücken, wobei infolge der Kegel­ profile 15 und 17 eine Kraftkomponente in radialer Richtung wirksam wird, die den Spannkopf 13 gegen den Bund 4 preßt und Fräser 1 und Transportfutter 7 kraftschlüssig miteinander ver­ bindet. Diese Verbindung läßt sich wieder lösen, indem gegen die Kraft der Druckfeder 20 der Druckring 18 relativ zum Gehäuse 8 nach rechts verschoben und das Transportfutter 7 in diesem ge­ spannten Zustand nach links heruntergezogen wird.

In einen umlaufenden Vorsprung 22 am Gehäuse 8 ist eine im Querschnitt trapezförmige Nut 23 als sogenannte Greiferrille eingearbeitet. Sie ist in ihren Abmessungen einem hier nicht dargestellten Greifer angepaßt, der zum automatischen Werkzeug­ wechsel eingesetzt wird.

Weiterhin ist in dem Gehäuse 8 an geeigneter Stelle, im Aus­ führungsbeispiel im Bereich der Greiferrille 23, ein elektroni­ scher Datenträger 24 installiert, auf dem werkzeugspezifische Daten, beispielsweise Länge und Durchmesser des Fräsers, ge­ speichert sind, die beim Einsetzen des Fräsers 1 in die Werkzeug­ maschine 6 von einem im Greifer angeordneten Lesekopf in das Programm der Werkzeugmaschine 6 übertragen werden. Umgekehrt weiß der Greifer beim Wiederablegen des Werkzeuges in das Magazin dann auch, an welcher Stelle innerhalb des Magazins er das Werkzeug abzulegen hat.

Ein Arbeitsablauf mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann folgendermaßen aussehen:

In der Schleiferei wird das Transportfutter 7 mittels einer Hilfsvorrichtung entspannt (indem die Feder 20 zusammengedrückt wird) und der Fräser 1 eingesetzt. Danach wird er vermessen (Länge, Durchmesser). Diese Meßdaten und eventuell weitere Kenngrößen werden über einen Schreibkopf, der an der Hilfsvorrich­ tung sitzt, in den Datenträger 24 eingegeben. Jetzt erfolgt der Transport der aus Fräser 1 und Transportfutter 7 bestehenden Baueinheit in den unmittelbaren Bereich der Werkzeugmaschine 6, wo sie in ein Magazin eingesetzt wird, in dem sie neben anderen Werkzeugen auf Abruf bereit liegt.

Bei Bedarf erfolgt dann die Positionierung des benötigten Fräsers 1 relativ zur Spindel 5. Nun wird der Code aus dem Datenträger 24 mit einem Lesekopf in die Werkzeugmaschine 6 übertragen und der Schaft 3 des Fräsers 1 in die Hochgeschwindigkeitsspindel 5 eingeführt und dort befestigt. Erst jetzt wird die kraftschlüssige Verbindung zwischen Transportfutter 7 und Fräser 1 aufgehoben, und das Transportfutter 7 wird beiseite gelegt.

Nach Beendigung des Arbeitsganges wird das zugehörige Transport­ futter 7 wieder auf den Fräser 1 aufgeklemmt, dessen Verbindung mit der Spindel 5 gelöst und die Baueinheit wieder an ihrem angestammten Platz im Magazin abgelegt.

Nun kann ein anderes Werkzeug in die Werkzeugmaschine 6 einge­ spannt werden.

Muß der vorgenannte Fräser 1 nachgeschliffen werden, wird er mitsamt dem Transportfutter 7 der Schleiferei zugeleitet, wo die im Datenträger 24 enthaltenen werkzeugspezifischen Merkmale überprüft und ggf. korrigiert werden.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf den Einsatz von Fräsern beschränkt, beispielsweise können auch Schleifwerk­ zeuge oder Bohrer mit einem erfindungsgemäßen Transportfutter ausgerüstet werden. Entscheidend ist, daß mit der Erfindung auch kleine und mit Hochgeschwindigkeit arbeitende Werkzeuge in NC-Maschinen mit automatischem Werkzeugwechsel zum Einsatz kommen können.

Claims (7)

1. Anordnung mit einem einer programmierbaren Werkzeugmaschine auswechselbar zugeordneten Werkzeug, insbesondere einem einer NC-Maschine zugeordneten Hochgeschwindigkeitsfräser, gekennzeichnet durch eine dem Werkzeug (1) zugeordnete und lösbar mit ihm verbundene Vorrichtung (7), die eine Einrich­ tung (23) zum Erfassen der Vorrichtung (7) durch einen Greif­ arm aufweist und mit einem charakteristische Daten des Werk­ zeuges (1) speichernden Datenträger (24) versehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (7) aus einer von einem Gehäuse (8) umgebenen, im wesentlichen zylindrischen Spannzange (9) mit einer durch­ gehenden zentralen Öffnung (10) zum Durchstecken des Werkzeuges (1) besteht, welche (Spannzange) an einem Ende ein erstes, inneres Profil (14) aufweist, dem ein am Werkzeug befindliches erstes Gegenprofil (16) zugeordnet ist, und ein kegelförmiges zweites, äußeres Profil (15), das in Kontakt steht mit einem am Gehäuse (8) befindlichen kegelförmigen zweiten Gegenprofil (17), und daß das Gehäuse (8) und die Spannzange (9) in einer aufhebbaren Sperrstellung haltende Mittel (20) vorhanden sind.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel von einer zwischen einer ersten, gehäusefesten Anschlag­ fläche (21) und einer zweiten, spannzangenfesten Anschlagfläche (19) wirksamen Druckfeder (20) gebildet sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Anschlagfläche (19) Teil eines auf das andere Ende der Spannzange aufgeschraubten Druckringes (18) ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gegenprofil (16) Teil eines zwischen Arbeitsbereich (2) und Einspannbereich (3) des Werkzeuges (1) befindlichen Bundes (4) ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung zum Erfassen der Vorrichtung (7) als eine im Querschnitt trapezförmige Nut (23) in einem umlaufenden Vorsprung (22) des Gehäuses (8) ausgebildet ist.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der in Form eines elektronischen Bausteins ausgebildete Datenträger (24) im Bereich der Einrichtung (23) zum Erfassen der Vorrichtung (7) angeordnet ist.