EP4121826A1 - Method for determining a wear condition of a tool, and device therefor - Google Patents

Method for determining a wear condition of a tool, and device therefor

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Publication number
EP4121826A1
EP4121826A1 EP21713593.8A EP21713593A EP4121826A1 EP 4121826 A1 EP4121826 A1 EP 4121826A1 EP 21713593 A EP21713593 A EP 21713593A EP 4121826 A1 EP4121826 A1 EP 4121826A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wear
tool
cutting edge
test
sacrificial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21713593.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Pierre Abel
Gustav Werthwein
Uli Werthwein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Avantec Zerspantechnik GmbH
Original Assignee
Avantec Zerspantechnik GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Avantec Zerspantechnik GmbH filed Critical Avantec Zerspantechnik GmbH
Publication of EP4121826A1 publication Critical patent/EP4121826A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/406—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by monitoring or safety
    • G05B19/4065—Monitoring tool breakage, life or condition
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/37—Measurements
    • G05B2219/37258—Calculate wear from workpiece and tool material, machining operations

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the state of wear of a tool, in particular a tool based on hard metal, and a device therefor.
  • the tool has a cutting edge, the state of wear of which is determined by means of the method. If the tool is a multi-edged tool, the state of wear of at least one cutting edge is determined which is currently in a ready-to-use setting or position.
  • Milling processes with tools based on hard metal are used for workpiece machining.
  • the workpiece is machined using a defined cutting edge of the hard metal-based tool.
  • a geometrically defined chip is generated when the workpiece is machined.
  • the tools used and the workpieces to be machined can consist of very different materials. Accordingly, a material pairing is created that can vary greatly depending on the material of the tool and the material of the workpiece. This results in various physical parameters, such as parameters relevant to tool wear and tear.
  • the economic and technical service life, also known as the service life, of tools made from a cutting material is determined by the degree of wear of the cutting material.
  • optical monitoring methods are known in which the cutting edge of the tool is observed by means of a camera.
  • the contour of the cutting edge is compared with specified patterns or dimensions in order to identify a maximum state of wear. If it is detected that the maximum state of wear has been reached, the tool is changed by outputting a corresponding signal or related information. If the tool is a multi-edged tool, the cutting edge is changed. It is also known to measure the temperature on the cutting edge in order to draw conclusions about the degree of wear of the cutting edge. It is also known that force or torque measurements take place.
  • An analysis of the important failure types of a cutting edge of a tool shows that the effects of the failure types on the tool can be very different. The main types of failure are flank wear, crater wear, cutting edge breakage, build-up wear and crack formation.
  • One embodiment of the invention relates to a method for determining the state of wear of a tool and / or at least one cutting edge, in particular a tool which is used for machining a workpiece
  • Test measurement is carried out with test processing, the test processing being monitored by means of at least one measuring device with at least one sensor and measured values of the test measurement being storable in a memory, with at least one further test measurement after a defined processing of workpieces by means of the tool or by means of the at least one cutting edge is carried out with a test processing on the sacrificial workpiece, which is also monitored by the measuring device with the at least one sensor and measured values of the test measurement can be stored condition of the tool and / or the at least a cutting edge is determined.
  • a wear condition of the tool can thus be determined from a comparison of stored measured values from the new condition with measured values from a current condition after workpieces have been machined.
  • the state of wear is differentiated according to a state of wear of the following types of wear / failure: flank wear, crater wear, built-up edge, crack formation and / or broken cutting edge. Accordingly, the state of wear is specifically assigned to the most likely types of wear / failure, so that the further course of wear can be better estimated when the tool is used further.
  • the state of wear is determined from a respective state of wear from flank wear, crater wear, built-up edge, crack formation and / or a broken edge.
  • an individual wear condition according to the mentioned types of wear or failure types is merged in order to determine a general wear condition which takes into account the considered types of wear / failure as a whole.
  • test measurement with the test processing is carried out separately for each type of wear / failure considered.
  • various test measurements with test machining operations are carried out on different sacrificial materials with different machining parameters.
  • the machining parameters of the respective test machining are adapted to the type of wear / failure to be detected. In this way, specific consideration can be given to the respective type of wear / failure in their behavior.
  • the test measurement is carried out with the test machining for each type of wear / failure considered on a sacrificial workpiece provided for this purpose. In this way, specific consideration can be given to the respective type of wear / failure in their behavior.
  • test measurement is carried out with the test machining for each type of wear / failure considered with the machining parameters provided for this. In this way, specific consideration can be given to the respective type of wear / failure in their behavior.
  • the state of wear is determined by comparing stored measured values and / or stored processed measured values from test measurements on at least one sacrificial workpiece. A reliable determination of the state of wear can thus be made.
  • processed measured values have or are temporal first derivatives and / or second derivatives of measured value progressions. This makes it easier to identify even small deviations.
  • One embodiment of the invention relates to a device for determining a wear state of a tool and / or at least a cutting edge, in particular a tool which is used for machining a workpiece, with a tool with at least one cutting edge for machining a workpiece, with a measuring device with at least one sensor for monitoring a test measurement with test machining and with at least one sacrificial workpiece for performing the Test measurement with test processing on the sacrificial workpiece, in particular for carrying out a method according to the invention.
  • sacrificial workpieces in particular two or three sacrificial workpieces, made of different sacrificial materials are provided for the determination of a wear condition according to flank wear, crater wear, built-up edge, crack formation and / or a broken edge.
  • a combined sacrificial workpiece can also be provided, which has several sacrificial materials.
  • the cutting forces should increase due to the expected flank wear, whereby through the expected crater wear the cutting forces should decrease, which would lead to an opposite effect with regard to the cutting forces, so that in the extreme case of compensating cutting force curves would lead to a constant cutting force, although both the surface wear and the crater wear would increase.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an inventive
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device 1 with a tool 2 with at least one cutting edge 3, in particular with several cutting edges 3, which is used for machining a workpiece 4, in particular for milling the workpiece.
  • At least one first drive 5 is provided in order to set the tool 2 with its at least one cutting edge 3 or with its several cutting edges 3 in rotation in order to be able to provide the speed of the tool 2 required for the milling process.
  • the speed of the tool 2 can be controlled by means of the first drive 5, in particular between zero and a maximum speed nMaxl.
  • At least one first actuator 6 is provided in order to be able to move the tool 2 with its at least one cutting edge 3 or with its several cutting edges 3 relative to the workpiece 4. It makes sense here if the tool 2 can, in particular, be pivoted and / or moved in a movable manner about at least three axes.
  • the pivoting speed and / or the travel speed can be controlled by means of the at least one first actuator 6, in particular between zero and a maximum pivoting speed and / or a maximum travel speed or also called cutting speed.
  • the tool 2 is held exchangeably in a tool holder, which can be rotatably driven and / or pivoted and / or moved by means of the at least one first drive 5 and / or the at least one first actuator 6, so that the tool 2 can be rotated, pivoted and / or moved accordingly. or is movable.
  • the workpiece 4 is held in a workpiece holder 7.
  • the workpiece 4 and / or the workpiece holder 7 with the workpiece 4 can optionally be rotationally drivable by means of a second drive 8 and / or pivotable and / or displaceable by means of at least one second actuator 9.
  • at least one second drive 8 can optionally be provided in order to be able to set the workpiece 4 in rotation.
  • the speed of the workpiece 4 can be controlled by means of the second drive 8, in particular between zero and a maximum speed nMax2.
  • at least one second actuator 9 can optionally also be provided in order to be able to move the workpiece 4 relative to the tool 2. It is useful if the workpiece 4 can be pivoted and / or moved about at least three axes.
  • the pivoting speed and / or the travel speed can be controlled by means of the at least one second actuator 8, in particular between zero and a maximum pivoting speed and / or travel speed.
  • a holding device 10 is provided, by means of which a sacrificial workpiece 11 can be held.
  • the sacrificial workpiece 11 is used for the tool 2 to machine the sacrificial workpiece 11 with the at least one cutting edge 3 in order to monitor this test machining by means of sensors 12.
  • the data from the sensors 12 relating to the test processing are stored, for example, in a memory 13 of a control unit 14 taking over the control and compared with further test measurements in order to determine a wear state of the tool 2 and / or the at least one cutting edge 3 or the cutting edges 3.
  • the state of wear of a tool 2 or a cutting edge 3 or cutting edges 3 is determined, for example, in direct comparison with the new condition of tool 2, cutting edge 3 or cutting edge 3.
  • the state of wear can be determined in relation to the specific type of wear / failure.
  • test machining steps are carried out as test millings on the sacrificial workpiece 11.
  • the measured values of physical quantities determined by means of the sensor or sensors 12 this new condition are saved as a reference pattern for the new condition.
  • a test measurement or test measurements which is or will be carried out on the sacrificial workpiece 11, is or will be carried out again after workpieces have been processed.
  • measured values are again recorded by the sensor 12 or the sensors 12 in order to compare them with the measured values of the new condition.
  • explicit attention is not only paid to the absolute values of the measured values in the evaluation, but the time course of the measured values can also be taken into account.
  • Both the absolute value of measured values and / or the time course of measured values can be used for the evaluation. For example, a development and / or an impending failure probability can be determined or concluded.
  • test measurements In the case of repeated test measurements on the sacrificial workpiece 11, correspondingly repeated measured values are taken which are assigned to the respective test measurement.
  • Such test measurements can be recorded at regular and / or at irregular intervals and / or as a function of events in order to determine the respective state of wear of the tool 2 and / or the cutting edge 3 and / or the cutting edges 3 at the time of the test measurement.
  • a comparison is made between the measured values of the corresponding test measurement with the measured values of the test measurement when new. In this way, a state of wear can be determined. A development of wear conditions over time can also be determined if data from various test measurements are evaluated. Optionally, a comparison between different test measurements can also advantageously be carried out with one another in order to identify a development of wear conditions.
  • a test measurement in the new condition can be carried out with test measurements relating to a current wear condition, these test measurements being carried out accordingly with a tool which is currently in use when machining workpieces 4.
  • the course of values depending on the period of use of the tool is also advantageous in order to be able to derive a qualified statement about the state of wear of the tool 2, the cutting edge 3 and / or the cutting edge 3.
  • Specific materials and / or specific process parameters and / or specific milling methods, in which the measured values on the sacrificial workpiece 11 are recorded, are used to determine the state of wear with regard to the respective individual types of wear / failure considered.
  • the specific milling processes can be used at a defined cutting speed, rotational speed, feed rate, with up-cut / up-cut milling and / or up-cut / down-cut milling in order to determine the respective specific wear condition.
  • the materials used as the sacrificial workpiece 11 and the process parameters and / or milling methods used in the test measurements can be different for the optimal determination of the respective wear state with regard to the type of wear / failure considered, so that it is advantageous if depending on the type of wear considered Wear / failure mode a different or adapted sacrificial workpiece 11 is used and different or adapted process parameters and / or milling methods are used. It is therefore advantageous if a method for determining a wear condition is optionally defined for the method according to the invention, in which a corresponding measurement is carried out as a reference cut for each wear / failure type considered when a new tool 2 is used as a cutting tool.
  • three test measurements are carried out in the new condition as reference cuts, one reference cut for each possible type of failure considered, each with specific parameters and / or specific milling process on a specific sacrificial workpiece 11.
  • measured values are recorded in each case by means of at least one sensor 12, with in particular a time profile of the measured value being recorded during the test measurement and thus the absolute values of the measured values being determined.
  • the change in the course of the measured value over time, the first derivative as a function of time and / or the second derivative of the measured value as a function of time can optionally also be determined additionally or alternatively.
  • test measurements during processing, such as milling, on the individual available sacrificial materials can be compared with the respectively specified framework conditions, as recorded in the first test measurement in the new condition, and the course or the Processes of the measured values can be determined or updated in the sense of a history.
  • test measurements are carried out on specific sacrificial materials depending on the types of wear / failure considered.
  • the sacrificial materials used can be arranged on the same measuring device with the provided sensors 12, provided that comparable signals / physical quantities are used to determine the specific wear condition. If several different signals / physical quantities are required, several measuring devices with corresponding sensors 12 can also be used.
  • a multifunctional measuring device with various sensors 12 for determining different signals / physical quantities which are used to determine the state of wear would also be advantageous.
  • a provided evaluation unit 15, which can be designed as the control unit 14, for example, or which can also be provided as a separate evaluation unit 15, it is possible, on the basis of the measured values determined and their temporal progression, to determine first derivatives and / or second derivatives as values and / or or their temporal progressions to recognize the respective tool condition or wear condition depending on the specific wear / failure type and / or the specific failure probability.
  • the overall condition of the tool and the probability of failure can also be recognized using defined algorithms.
  • the different measured values and / or wear states per wear / failure type are processed together and, depending on the overall result of this processing, a recommendation for the remaining use and / or further use of the tool, the cutting edge 3 and based on the individual results for each wear / failure type / or the cutting edges 3 are output.
  • a recommendation can be made according to which the cutting speed should be reduced, the feed should be increased or an immediate tool change or cutting edge change should be carried out.
  • the provided measuring device with the at least one sensor 12 with the clamped sacrificial materials is designed individually for each type of wear / failure.
  • the measuring devices can also form a technical unit.
  • the measuring device with the arranged or stretched sacrificial materials can also be designed as a multifunctional element and form a technical unit.
  • the measuring device with the arranged or stretched sacrificial material or with the arranged or stretched sacrificial materials as an independent, in particular preassembled, unit in a processing room of a device for processing workpieces, such as a machine tool can be arranged.
  • the measuring device can be arranged on a machine table of the device for machining workpieces or can be integrated into the machine table.
  • the sensors for the function of measuring the signals and / or physical variables during the test processing of the sacrificial workpiece 11 from the sacrificial material i.e. the measuring device, and the clamping of the sacrificial workpiece 11 or the sacrificial workpieces 11 from the sacrificial material or of the sacrificial materials in one array or in two separate arrays or units are housed.
  • the measuring device can for example be arranged between the tool and a drive unit, such as a drive spindle.
  • a tool with at least one cutting edge 3 can be identified by using at least one sensor 12 and the wear state or states of wear can be stored individually for each type of wear, which is particularly advantageous for tools that are only used temporarily.
  • the senor 12 could also be arranged in the drive train, in particular between the drive 5 and the actuator 6.
  • the tool according to the invention is in particular a multi-edged milling tool, the cutting edges being based on a hard metal.
  • the tool and / or the cutting edges are advantageously designed to be exchangeable.
  • the tools are highly positive tools.
  • the use of highly positive tools means the use of tools with a decreasing rake angle or with a smaller rake angle compared to conventional tools with conventional rake angles.
  • the development towards highly positive tools, i.e. with a decreasing rake angle means that different advantages can be used in machining with the use of highly positive tools. Above all, these advantages are significantly reduced cutting forces. Due to the lower cutting resistance due to the reduced angle, a lower energy consumption is generated during cutting, which results in a significantly reduced heat absorption on the workpiece to be cut and also on the tool. As a result, the thermal expansion is lower and the accuracy of the method increases. at Roughing processes can therefore be expected to have a significantly higher machining volume per unit of time with comparable heat absorption on the workpiece. Likewise, less drive energy is advantageously required.
  • the method according to the invention for determining a state of wear of a tool therefore offers the possibility of better monitoring the use, in particular, of highly positive tools and of predicting or estimating their wear or failure before damage occurs to the workpiece. This has the advantage that the market penetration of highly positive tools can be accelerated with the advantages mentioned.
  • the possible types of failure or types of wear considered are, for example, cutting edge breakage, flank wear, crater wear, built-up edge formation and / or crack formation. These types of wear or failure are examined in more detail below.
  • a cutting edge break occurs when the tool is under too high a mechanical load. This type of wear can also occur as a result of other types of wear. Crater wear, built-up edge formation, high flank wear and / or other process-influencing elements, such as vibrations or incorrectly selected cutting parameters, can lead to cutting edge breakage. Also can an inhomogeneity of the hard metal lead to local breakouts. For example, in the case of abrasive materials, if the Co content in the hard metal is too low, breakouts can occur on the cutting edge of the cutting edge.
  • Adequate countermeasures should be taken to avoid cutting edge breakage.
  • a tool for example an indexable insert, with a defined cutting geometry cannot be used equally well for all materials.
  • the cutting edge break is the result of an excessively stressed cutting edge and can be seen as the last resort for all of the following types of wear.
  • the cutting edge breakage is to be avoided in all machining operations.
  • the cutting parameters are decisive for this. These should be adjusted in good time when wear begins.
  • a brittle material with good transmission of structure-borne noise can be used.
  • up-cut milling can be performed, which generates a pronounced signal peak when the cutter edge enters the workpiece.
  • Normal feed rates and cutting speeds specific to the sacrificial material can be used.
  • a structure-borne sound measurement that is to say a vibration measurement and / or a structure-borne sound in combination with a force measurement and / or also in combination with optical monitoring, for example by means of a camera system, can be carried out for sensing.
  • Flank wear is one of the most common types of wear in machining. This type of wear usually occurs when the actual clearance angle is too small, with abrasive materials or when the selected cutting speed is too high. Flank wear occurs very often during finishing, since the cutting speed is high and the feed rate is low during finishing. Due to the high cutting speed, the temperature rises and microparticles of the flart metal dissolve in the cutting material. In addition, the friction between the cutting edge and the material increases, as the tool is engaged for a longer period of time due to the low feed rate.
  • the solution and example is to reduce the cutting speed.
  • the cutting speed is reduced, for example.
  • the cutting speed can be reduced from 240 m / min to 210 m / min. This optimization can increase the service life by 25%.
  • a ductile / soft material can be used as the sacrificial material, possibly also a plastic composite material.
  • a counter-rotation process for example with a gentle entry with an increase in the chip thickness and the cutting forces, can be carried out. With increasing flank wear, the material tends to "smear away". The boundary can be detected much better with soft material.
  • Very low feed rates can be used here.
  • a low cutting speed and possibly also driving through a speed scale can be used.
  • a force measurement can be carried out.
  • Crater wear is thermal diffusion that occurs as a result of mechanical abrasion between the workpiece and the tool on the rake face. This type of wear is an indication of a too high one
  • crater wear can usually be reduced or avoided. Machining a flange made of steel 1.4301 at a selected cutting speed of 180m / min causes crater wear to occur at an early stage. The addition of cooling lubricant and the reduction of the cutting speed to 120 m / min eliminates crater wear and increases the service life by 30%.
  • a tough material can be used as a sacrificial material.
  • a counter-rotation process can be used, for example with a gentle entry with an increase in the chip thickness and the cutting forces. Normal feed rates can be used for this. It can be specific
  • Cutting speeds can be used depending on the sacrificial material.
  • a force measurement or optionally a force measurement in combination with optical monitoring can be used. This can be checked, for example, on a sacrificial workpiece made of a sacrificial material with steel 1 .4301 or 1 .2738.
  • Built-up edge If the cutting speed is too low or the tooth feed rate is too low, this can lead to a built-up edge. This leads to material sticking to the rake face of the tool. Especially with tough materials such as stainless steels, aluminum and steels with a low carbon content can lead to the formation of built-up edges.
  • a tough material can be used in a counter-rotating or synchronizing method.
  • Normal feed rates can be used, for example normal cutting speeds specific to the sacrificial material.
  • a force measurement or optionally a force measurement in combination with optical monitoring can be used.
  • the cracking of the tool during machining is considered.
  • a crack in a tool tends to expand into the open area. After the crack has grown, neither the cutting edge nor the contact surface is functional.
  • the built-up edge formation is one of the most common causes of crack formation during the machining process.
  • the chips stuck to the cutting edge absorb the cutting forces and at the same time store the high levels of heat. Accordingly, they cause the crumbling on the cutting edge.
  • the chips penetrate the cracks and create undefined stresses that further influence the course of the crack formation. Strong temperature changes and the constant cutting in and out during milling result in so-called comb cracking on the cutting edge.
  • the following measures can be taken to counteract the formation of cracks and comb cracks: If cracks form due to high mechanical loads, the tooth feed should be reduced so that the fatigue strength of the cutting material remains. In the event of crack formation due to built-up edge, the countermeasures for avoiding built-up edge must be applied, see above under the topic of built-up edge formation. In the event of comb cracks, measures can be taken against temperature fluctuations. Dry machining or sufficient cooling lubricant supply as well as a reduction in the cutting speed can help.
  • the cutting speed has been increased to 240 m / min. This measure extended the tool life to 74 m / cutting edge.
  • the resulting increase in temperature in the milling process defined the new end of service life due to crater wear.
  • the goal was to use an average cutting speed of 200 m / min.
  • the new end of service life could be increased to 81 m / cutting edge thanks to process-reliable open surface wear.
  • a brittle material with good structure-borne noise transmission can be used as a sacrificial material. Up-cut milling can be used. In particular, low feed rates can be used that are specific to the selected sacrificial material.
  • a structure-borne noise measurement, such as a vibration measurement, can be carried out.
  • a test processing can be carried out on the corresponding sacrificial materials under the specified process conditions.

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Abstract

The invention relates to a method for determining a wear condition of a tool (2) and/or of at least one cutting edge (3), in particular of a tool (2), which tool/cutting edge is used to machine a workpiece (4), wherein a test measurement involving a test machining is performed on at least one sacrificial workpiece (11) in a new state of the tool (2) or of the at least one cutting edge (3), wherein the test machining is monitored by way of at least one measuring apparatus with at least one sensor (12) and measured values of the test measurement are able to be stored in a memory (13), wherein, following a defined machining of workpieces (4) by way of the tool (2) or by way of the at least one cutting edge (3), at least one further test measurement involving a test machining is performed on the sacrificial workpiece (11), this likewise being monitored by the measuring apparatus with the at least one sensor (12), and measured values of the test measurement are able to be stored, wherein a wear condition of the tool (2) and/or of the at least one cutting edge (3) is determined on the basis of the ascertained measured values. The invention also relates to a device (1) therefor.

Description

Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißzustandes eines Werkzeuges undMethod for determining the state of wear of a tool and
Vorrichtung hierfür Device therefor
Beschreibung description
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißzustandes eines Werkzeugs, insbesondere eines Werkzeugs auf Hartmetallbasis, und eine Vorrichtung hierfür. Dabei weist das Werkzeug eine Schneide auf, deren Verschleißzustand mittels des Verfahrens bestimmt wird. Ist das Werkzeug ein mehrschneidiges Werkzeug, so wird der Verschleißzustand zumindest einer Schneide bestimmt, welche aktuell in einer einsatzbereiten Einstellung oder Position ist. The invention relates to a method for determining the state of wear of a tool, in particular a tool based on hard metal, and a device therefor. The tool has a cutting edge, the state of wear of which is determined by means of the method. If the tool is a multi-edged tool, the state of wear of at least one cutting edge is determined which is currently in a ready-to-use setting or position.
Stand der Technik State of the art
Zur Werkstückbearbeitung werden unter anderem Fräsprozesse mit Werkzeugen auf Hartmetallbasis eingesetzt. Bei Fräsprozessen im industriellen Umfeld wird mit einer definierten Schneide des Werkzeugs auf Hartmetallbasis im spanabhebenden Verfahren das Werkstück zerspant. Dabei wird ein geometrisch definierter Span bei der Zerspanung des Werkstücks erzeugt. Milling processes with tools based on hard metal are used for workpiece machining. In milling processes in an industrial environment, the workpiece is machined using a defined cutting edge of the hard metal-based tool. A geometrically defined chip is generated when the workpiece is machined.
Die eingesetzten Werkzeuge als auch die zu zerspanenden Werkstücke können dabei durchaus aus sehr unterschiedlichen Werkstoffen bestehen. Entsprechend entsteht eine Materialpaarung, die je nach Material des Werkzeugs und des Materials des Werkstücks stark variieren kann. Daraus resultieren verschiedene physikalische Größen, wie unter anderem für die Abnutzung des Werkzeugs relevante Größen. The tools used and the workpieces to be machined can consist of very different materials. Accordingly, a material pairing is created that can vary greatly depending on the material of the tool and the material of the workpiece. This results in various physical parameters, such as parameters relevant to tool wear and tear.
Die wirtschaftliche und technische Nutzungsdauer, auch als Standzeit bekannt, der Werkzeuge aus einem Schneidwerkstoff wird durch den Abnutzungsgrad des Schneidwerkstoffes bestimmt. The economic and technical service life, also known as the service life, of tools made from a cutting material is determined by the degree of wear of the cutting material.
Daher ist es beim Einsatz eines Werkzeugs grundsätzlich das Ziel des Benutzers, die technische Nutzungsdauer der Schneidwerkstoffe des Werkzeugs möglichst voll auszunutzen, da die als Werkzeuge eingesetzten Schneidwerkstoffe kostenintensiv sind. Therefore, when using a tool, it is fundamentally the goal of the user to utilize the technical useful life of the cutting materials of the tool as fully as possible, since the cutting materials used as tools are cost-intensive.
Ausgehend davon existieren eine ganze Reihe von Bestrebungen, den Abnutzungsgrad der Werkzeuge zu bestimmen, um einerseits die technische Lebensdauer möglichst ausnutzen zu können, andererseits jedoch einen drohenden Werkzeugbruch sicher vermeiden zu können. Bei einem Werkzeugbruch droht im schlimmsten Falle die Zerstörung des Werkstückes, was in jedem Falle zu verhindern ist. Based on this, there are a number of efforts to determine the degree of wear of the tools, on the one hand to be able to utilize the technical service life as much as possible, but on the other hand to be able to reliably avoid an impending tool breakage. In the worst case, a tool break threatens to destroy the workpiece, which must be prevented in any case.
Im Stand der Technik sind beispielsweise optische Überwachungsverfahren bekannt, bei welchen die Schneide des Werkzeugs mittels einer Kamera beobachtet wird. Dabei wird die Kontur der Schneide mit vorgegebenen Mustern oder Maßen verglichen, um einen maximalen Verschleißzustand zu erkennen. Wird ein Erreichen des maximalen Verschleißzustandes detektiert, so wird ein Wechsel des Werkzeugs durch die Ausgabe eines entsprechenden Signals bzw. einer diesbezüglichen Information veranlasst. Ist das Werkzeug ein mehrschneidiges Werkzeug, so wird ein Wechsel der Schneide veranlasst. Auch ist es bekannt, die Temperatur an der Schneide zu messen, um Rückschlüsse auf den Abnutzungsgrad der Schneide herzuleiten. Auch ist es bekannt, dass Kraft- oder Drehmomentmessungen stattfinden. Bei einer Analyse der wichtigen Versagensarten einer Schneide eines Werkzeugs zeigt sich, dass die Auswirkungen der Versagensarten auf das Werkzeug sehr unterschiedlich sein können. Die wesentlichen Versagensarten sind dabei der Freiflächenverschleiß, der Kolkverschleiß, der Schneidenbruch, der Aufbauverschleiß und die Rissbildung. In the prior art, for example, optical monitoring methods are known in which the cutting edge of the tool is observed by means of a camera. The contour of the cutting edge is compared with specified patterns or dimensions in order to identify a maximum state of wear. If it is detected that the maximum state of wear has been reached, the tool is changed by outputting a corresponding signal or related information. If the tool is a multi-edged tool, the cutting edge is changed. It is also known to measure the temperature on the cutting edge in order to draw conclusions about the degree of wear of the cutting edge. It is also known that force or torque measurements take place. An analysis of the important failure types of a cutting edge of a tool shows that the effects of the failure types on the tool can be very different. The main types of failure are flank wear, crater wear, cutting edge breakage, build-up wear and crack formation.
Bei den bekannten Verfahren zur Überwachung des Verschleißzustandes einer Schneide eines Werkzeugs liegt das Problem vor, dass die Auswirkungen aller möglichen anstehenden Versagensarten in ihrer Summe betrachtet werden und aus den Ergebnissen der Überwachung kein Rückschluss auf die einzelne Versagensart möglich ist. With the known methods for monitoring the state of wear of a cutting edge of a tool, the problem arises that the effects of all possible upcoming failure types are considered in their totality and no conclusions can be drawn about the individual failure types from the monitoring results.
Da die Auswirkungen eines sich anbahnenden Verschleißes durch einen Freiflächenverschleiß mit einer sich erhöhenden Schnittkraft sich jedoch im Wesentlichen mit den Auswirkungen eines sich zunehmenden Kolkverschleißes mit einer Abnahme der Schnittkraft aufheben kann und zusätzlich durch einen oszillierenden Kraftverlauf durch eine Rissbildung im Schneidwerkstoff überlagert werden kann, können bei den bekannten Verfahren keine zuverlässigen, detaillierten Aussagen zu einer sich anbahnenden Versagensart abgeleitet werden. However, since the effects of impending wear due to flank wear with an increasing cutting force can essentially cancel each other out with the effects of increasing crater wear with a decrease in cutting force and can also be superimposed by an oscillating force curve through crack formation in the cutting material No reliable, detailed statements about an impending type of failure can be derived from the known methods.
Die im Stand der Technik bekannten Verfahren haben entsprechend den Nachteil, dass der Verlauf des Verschleißes insgesamt nur ungenau vorhergesagt werden kann, was dazu führt, dass das Werkzeug typischerweise vor seinem maximalen Verschleißzustand gewechselt wird, weil nicht riskiert werden soll, dass ein noch nicht erwarteter Werkzeugbruch dennoch stattfindet und dabei das in der Regel teure Werkstück beschädigt wird und dadurch unbrauchbar wird. Dies hat zur Folge, dass die kostspieligen Werkzeuge und/oder die kostspieligen Schneiden früher als nötig ausgetauscht werden, was insgesamt für die Bearbeitungskosten eines Werkstücks die Kosten unnötig erhöht. The methods known in the prior art accordingly have the disadvantage that the overall course of the wear can only be predicted imprecisely, which means that the tool is typically changed before its maximum state of wear, because there should be no risk of an unexpected wear Tool breakage nevertheless takes place and the usually expensive workpiece is damaged and thus becomes unusable. As a result, the costly tools and / or the costly cutting edges are replaced earlier than necessary, which, overall, unnecessarily increases the costs for the machining costs of a workpiece.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile Presentation of the invention, task, solution, advantages
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißzustandes eines Werkzeugs, insbesondere eines Werkzeugs auf Hartmetallbasis, zu schaffen, das eine detailliertere Betrachtung einzelner Verschleißarten erlaubt, so dass der Verschleißzustand eines Werkzeugs verbessert abgeschätzt werden kann. Auch ist es die Aufgabe, eine Vorrichtung zur verbesserten Bestimmung des Verschleißzustands eines Werkzeugs zu schaffen. It is the object of the invention to create a method for determining a wear condition of a tool, in particular a tool based on hard metal, which allows a more detailed consideration of individual types of wear, so that the wear condition of a tool can be estimated in an improved manner. Another object is to create a device for the improved determination of the state of wear of a tool.
Die Aufgabe zu dem Verfahren wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. The object of the method is achieved with the features of claim 1.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißzustands eines Werkzeugs und/oder zumindest einer Schneide, insbesondere eines Werkzeugs, welches/welche zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks dient, wobei in einem Neuzustand des Werkzeugs oder der zumindest einen Schneide an zumindest einem Opferwerkstück eine Testmessung mit einer Testbearbeitung durchgeführt wird, wobei mittels zumindest einer Messeinrichtung mit zumindest einem Sensor die Testbearbeitung überwacht wird und Messwerte der Testmessung in einem Speicher speicherbar sind, wobei nach einer definierten Bearbeitung von Werkstücken mittels des Werkzeugs oder mittels der zumindest einen Schneide zumindest eine weitere Testmessung mit einer Testbearbeitung an dem Opferwerkstück durchgeführt wird, welche ebenso von der Messeinrichtung mit dem zumindest einen Sensor überwacht wird und Messwerte der Testmessung speicherbar sind, wobei anhand der ermittelten Messwerte ein Verschleißzustand des Werkzeugs und/oder der zumindest einen Schneide bestimmt wird. So kann aus einem Vergleich von gespeicherten Messwerten von dem Neuzustand mit Messwerten von einem aktuellen Zustand nach einer Bearbeitung von Werkstücken ein Verschleißzustand des Werkzeugs bestimmt werden. One embodiment of the invention relates to a method for determining the state of wear of a tool and / or at least one cutting edge, in particular a tool which is used for machining a workpiece Test measurement is carried out with test processing, the test processing being monitored by means of at least one measuring device with at least one sensor and measured values of the test measurement being storable in a memory, with at least one further test measurement after a defined processing of workpieces by means of the tool or by means of the at least one cutting edge is carried out with a test processing on the sacrificial workpiece, which is also monitored by the measuring device with the at least one sensor and measured values of the test measurement can be stored condition of the tool and / or the at least a cutting edge is determined. A wear condition of the tool can thus be determined from a comparison of stored measured values from the new condition with measured values from a current condition after workpieces have been machined.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Verschleißzustand unterschieden wird nach einem Verschleißzustand der nachfolgenden Verschleiß- /Versagensarten: Freiflächenverschleiß, Kolkverschleiß, Aufbauschneide, Rissbildung und/oder Schneidenbruch. Entsprechend wird der Verschleißzustand den wahrscheinlichsten Verschleiß-/Versagensarten spezifisch zugeordnet, so dass der weitere Verlauf des Verschleißes bei weiterer Benutzung des Werkzeugs besser abgeschätzt werden kann. It is particularly advantageous if the state of wear is differentiated according to a state of wear of the following types of wear / failure: flank wear, crater wear, built-up edge, crack formation and / or broken cutting edge. Accordingly, the state of wear is specifically assigned to the most likely types of wear / failure, so that the further course of wear can be better estimated when the tool is used further.
Vorteilhaft ist es auch, wenn der Verschleißzustand bestimmt wird aus einem jeweiligen Verschleißzustand aus einem Freiflächenverschleiß, einem Kolkverschleiß, Aufbauschneide, Rissbildung und/oder einem Schneidenbruch. Entsprechend wird ein individueller Verschleißzustand gemäß der genannten Verschleißarten bzw. Versagensarten zusammengeführt, um einen allgemeinen Verschleißzustand zu ermitteln, welcher die betrachteten Verschleiß-/Versagensarten gesamthaft berücksichtigt. It is also advantageous if the state of wear is determined from a respective state of wear from flank wear, crater wear, built-up edge, crack formation and / or a broken edge. Correspondingly, an individual wear condition according to the mentioned types of wear or failure types is merged in order to determine a general wear condition which takes into account the considered types of wear / failure as a whole.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Testmessung mit der Testbearbeitung für jede betrachtete Verschleiß-/Versagensart gesondert durchgeführt wird. Entsprechend werden bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel verschiedene Testmessungen mit Testbearbeitungen an unterschiedlichen Opfermaterialien zu unterschiedlichen Bearbeitungsparametern durchgeführt. Dabei sind die Bearbeitungsparameter der jeweiligen Testbearbeitung auf die zu detektierende Verschleiß-/Versagensart angepasst. So kann spezifisch auf die jeweilige Verschleiß-/Versagensart in ihrem Verhalten Rücksicht genommen werden. Entsprechend wird die Testmessung mit der Testbearbeitung für jede betrachtete Verschleiß-/Versagensart an einem dafür vorgesehenen Opferwerkstück durchgeführt. So kann spezifisch auf die jeweilige Verschleiß- /Versagensart in ihrem Verhalten Rücksicht genommen werden. It is particularly advantageous if the test measurement with the test processing is carried out separately for each type of wear / failure considered. Correspondingly, in an advantageous exemplary embodiment, various test measurements with test machining operations are carried out on different sacrificial materials with different machining parameters. The machining parameters of the respective test machining are adapted to the type of wear / failure to be detected. In this way, specific consideration can be given to the respective type of wear / failure in their behavior. Correspondingly, the test measurement is carried out with the test machining for each type of wear / failure considered on a sacrificial workpiece provided for this purpose. In this way, specific consideration can be given to the respective type of wear / failure in their behavior.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Testmessung mit der Testbearbeitung für jede betrachtete Verschleiß-/Versagensart mit dafür vorgesehenen Bearbeitungsparametern durchgeführt wird. So kann spezifisch auf die jeweilige Verschleiß-/Versagensart in ihrem Verhalten Rücksicht genommen werden. It is also advantageous if the test measurement is carried out with the test machining for each type of wear / failure considered with the machining parameters provided for this. In this way, specific consideration can be given to the respective type of wear / failure in their behavior.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bestimmung des Verschleißzustands durch einen Vergleich von gespeicherten Messwerten und/oder gespeicherten bearbeiteten Messwerten von Testmessungen an zumindest einem Opferwerkstück erfolgt. Damit kann eine zuverlässige Bestimmung des Verschleißzustandes erfolgen. It is particularly advantageous if the state of wear is determined by comparing stored measured values and / or stored processed measured values from test measurements on at least one sacrificial workpiece. A reliable determination of the state of wear can thus be made.
Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn bearbeitete Messwerte zeitliche erste Ableitungen und/oder zweite Ableitungen von Messwertverläufen aufweisen oder sind. So lassen sich auch geringe Abweichungen besser erkennen. It is particularly advantageous if processed measured values have or are temporal first derivatives and / or second derivatives of measured value progressions. This makes it easier to identify even small deviations.
Vorteilhaft ist es auch, wenn aus dem ermittelten Verschleißzustand oder aus den ermittelten Verschleißzuständen eine Empfehlung für die weitere Nutzung oder den Austausch des Werkzeugs und/oder der Schneide und/oder der Schneiden erfolgt. It is also advantageous if a recommendation for further use or replacement of the tool and / or the cutting edge and / or the cutting edges is made from the determined wear condition or from the determined wear conditions.
Die Aufgabe zu der Vorrichtung wird mit den Merkmalen von Anspruch 10 gelöst. The object of the device is achieved with the features of claim 10.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Verschleißzustands eines Werkzeugs und/oder zumindest einer Schneide, insbesondere eines Werkzeugs, welches/welche zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks dient, mit einem Werkzeug mit zumindest einer Schneide zur Bearbeitung eines Werkstücks, mit einer Messeinrichtung mit zumindest einem Sensor zur Überwachung einer Testmessung mit Testbearbeitung und mit zumindest einem Opferwerkstück zur Durchführung der Testmessung mit Testbearbeitung an dem Opferwerkstück, insbesondere zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. One embodiment of the invention relates to a device for determining a wear state of a tool and / or at least a cutting edge, in particular a tool which is used for machining a workpiece, with a tool with at least one cutting edge for machining a workpiece, with a measuring device with at least one sensor for monitoring a test measurement with test machining and with at least one sacrificial workpiece for performing the Test measurement with test processing on the sacrificial workpiece, in particular for carrying out a method according to the invention.
Vorteilhaft ist es, wenn eine vordefinierte Anzahl von Opferwerkstücken vorgesehen ist, wobei die einzelnen Opferwerkstücke jeweils zur Bestimmung eines Verschleißzustandes gemäß einer spezifischen Verschleiß- /Versagensart bearbeitbar sind. It is advantageous if a predefined number of sacrificial workpieces is provided, the individual sacrificial workpieces each being machinable to determine a state of wear in accordance with a specific type of wear / failure.
Auch ist es zweckmäßig, wenn mehrere Opferwerkstücke, insbesondere zwei oder drei Opferwerkstücke, aus unterschiedlichen Opfermaterialien vorgesehen sind für die Bestimmung eines Verschleißzustandes gemäß einem Freiflächenverschleiß, einem Kolkverschleiß, Aufbauschneide, Rissbildung und/oder einem Schneidenbruch. Dabei kann auch ein kombiniertes Opferwerkstück vorgesehen sein, welches mehrere Opfermaterialien aufweist. It is also useful if several sacrificial workpieces, in particular two or three sacrificial workpieces, made of different sacrificial materials are provided for the determination of a wear condition according to flank wear, crater wear, built-up edge, crack formation and / or a broken edge. A combined sacrificial workpiece can also be provided, which has several sacrificial materials.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren besteht unterstützend auch die Möglichkeit, eine Verschleiß-/Versagensartbestimmung durch eine zusätzliche optische Überprüfung, beispielsweise mittels eines Kamerasystems, zu unterstützen. Beispielsweise könnte es sein, dass die Zerspanungskräfte konstant bleiben, obwohl mit dem Werkzeug bereits ein hohes Zerspanungsvolumen geleistet wurde, was ausgehend davon eine Zunahme der Zerspanungskräfte erwarten lassen würde. Daher wird in dieser Betriebssituation des Werkzeugs erwartet, dass gleichzeitig eine Kolkbildung und ein Freiflächenverschleiß auftreten würde. Durch den erwarteten Freiflächenverschleiß sollten die Zerspanungskräfte ansteigen, wobei durch den erwarteten Kolkverschleiß die Zerspanungskräfte abnehmen sollten, was zu einem gegenläufigen Effekt bezüglich der Zerspanungskräfte führen würde, so dass im Extremfall sich kompensierender Zerspanungskraftverläufe zu einer gleichbleibenden Zerspanungskraft führen würde, obgleich sowohl der Flächenverschleiß als auch der Kolkverschleiß zunehmen würden. In the method according to the invention, there is also the additional possibility of supporting a determination of the type of wear / failure by means of an additional optical check, for example by means of a camera system. For example, it could be that the cutting forces remain constant even though a high cutting volume has already been performed with the tool, which based on this would lead to an increase in the cutting forces being expected. In this operating situation of the tool, it is therefore expected that crater formation and flank wear would occur at the same time. The cutting forces should increase due to the expected flank wear, whereby through the expected crater wear the cutting forces should decrease, which would lead to an opposite effect with regard to the cutting forces, so that in the extreme case of compensating cutting force curves would lead to a constant cutting force, although both the surface wear and the crater wear would increase.
In dieser Betriebssituation kann daher neben dem Freiflächenverschleiß auch ein Kolkverschleiß vorliegen, der den Spanwinkel verkleinert, wodurch die Zerspanungskräfte sinken würden, wobei dadurch die Gefahr eines Bruches des Werkzeugs deutlich vergrößert wird. Ein zusätzlicher Überprüfungsprozess des Werkzeugs mit optischen Mitteln, beispielsweise mit einer Kamera, könnte besseren Aufschluss über den aktuell vorliegenden Betriebszustand geben bzw. diesbezüglich unterstützen. In this operating situation, therefore, in addition to flank wear, there can also be crater wear, which reduces the rake angle, which would reduce the cutting forces, thereby significantly increasing the risk of the tool breaking. An additional checking process of the tool with optical means, for example with a camera, could provide better information about the current operating state or provide support in this regard.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben. Further advantageous refinements are described by the following description of the figures and by the subclaims.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: The invention is explained in more detail below on the basis of at least one exemplary embodiment with reference to the drawing. It shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßenFig. 1 is a schematic representation of an inventive
Vorrichtung zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Device for carrying out a method according to the invention.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung Preferred embodiment of the invention
Die Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 mit einem Werkzeug 2 mit zumindest einer Schneide 3, insbesondere mit mehreren Schneiden 3, welche zur spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstücks 4 eingesetzt wird, insbesondere zum Fräsen des Werkstücks. Dabei ist zumindest ein erster Antrieb 5 vorgesehen, um das Werkzeug 2 mit seiner zumindest einen Schneide 3 oder mit seinen mehreren Schneiden 3 in Rotation zu versetzen, um die für den Fräsvorgang benötigte Drehzahl des Werkzeugs 2 vorsehen zu können. Dabei ist die Drehzahl des Werkzeugs 2 mittels des ersten Antriebs 5 steuerbar, insbesondere zwischen Null und einer maximalen Drehzahl nMaxl . FIG. 1 shows a schematic representation of a device 1 with a tool 2 with at least one cutting edge 3, in particular with several cutting edges 3, which is used for machining a workpiece 4, in particular for milling the workpiece. At least one first drive 5 is provided in order to set the tool 2 with its at least one cutting edge 3 or with its several cutting edges 3 in rotation in order to be able to provide the speed of the tool 2 required for the milling process. The speed of the tool 2 can be controlled by means of the first drive 5, in particular between zero and a maximum speed nMaxl.
Weiterhin ist zumindest ein erster Aktuator 6 vorgesehen, um das Werkzeug 2 mit seiner zumindest einen Schneide 3 oder mit seinen mehreren Schneiden 3 relativ zu dem Werkstück 4 verlagern zu können. Dabei ist es sinnvoll, wenn das Werkzeug 2 insbesondere zumindest um drei Achsen beweglich verschwenkbar und/oder verfahrbar ist. Dabei ist die Verschwenkgeschwindigkeit und/oder die Verfahrgeschwindigkeit mittels des zumindest einen ersten Aktuators 6 steuerbar, insbesondere zwischen Null und einer maximalen Verschwenkgeschwindigkeit und/oder einer maximalen Verfahrgeschwindigkeit bzw. auch Schnittgeschwindigkeit genannt. Furthermore, at least one first actuator 6 is provided in order to be able to move the tool 2 with its at least one cutting edge 3 or with its several cutting edges 3 relative to the workpiece 4. It makes sense here if the tool 2 can, in particular, be pivoted and / or moved in a movable manner about at least three axes. The pivoting speed and / or the travel speed can be controlled by means of the at least one first actuator 6, in particular between zero and a maximum pivoting speed and / or a maximum travel speed or also called cutting speed.
Das Werkzeug 2 wird dabei in einem Werkzeughalter austauschbar gehalten, welcher mittels des zumindest einen ersten Antriebs 5 und/oder des zumindest einen ersten Aktuators 6 drehantreibbar und/oder verschwenkbar und/oder verfahrbar ist, so dass das Werkzeug 2 entsprechend verdrehbar, verschwenkbar und/oder verfahrbar ist. The tool 2 is held exchangeably in a tool holder, which can be rotatably driven and / or pivoted and / or moved by means of the at least one first drive 5 and / or the at least one first actuator 6, so that the tool 2 can be rotated, pivoted and / or moved accordingly. or is movable.
Das Werkstück 4 wird in einem Werkstückhalter 7 gehalten. Dabei kann das Werkstück 4 und/oder der Werkstückhalter 7 mit dem Werkstück 4 optional mittels eines zweiten Antriebs 8 drehantreibbar sein und/oder mittels zumindest eines zweiten Aktuators 9 verschwenkbar und/oder verfahrbar sein. Entsprechend kann optional zumindest ein zweiter Antrieb 8 vorgesehen sein, um das Werkstück 4 in Rotation versetzen zu können. Dabei ist die Drehzahl des Werkstücks 4 mittels des zweiten Antriebs 8 steuerbar, insbesondere zwischen Null und einer maximalen Drehzahl nMax2. Weiterhin kann auch optional zumindest ein zweiter Aktuator 9 vorgesehen sein, um das Werkstück 4 relativ zu dem Werkzeug 2 verlagern zu können. Dabei ist es sinnvoll, wenn das Werkstück 4 zumindest um drei Achsen beweglich verschwenkbar und/oder verfahrbar ist. Dabei ist die Verschwenkgeschwindigkeit und/oder die Verfahrgeschwindigkeit mittels des zumindest einen zweiten Aktuators 8 steuerbar, insbesondere zwischen Null und einer maximalen Verschwenkgeschwindigkeit und/oder Verfahrgeschwindigkeit. The workpiece 4 is held in a workpiece holder 7. The workpiece 4 and / or the workpiece holder 7 with the workpiece 4 can optionally be rotationally drivable by means of a second drive 8 and / or pivotable and / or displaceable by means of at least one second actuator 9. Correspondingly, at least one second drive 8 can optionally be provided in order to be able to set the workpiece 4 in rotation. The speed of the workpiece 4 can be controlled by means of the second drive 8, in particular between zero and a maximum speed nMax2. Furthermore, at least one second actuator 9 can optionally also be provided in order to be able to move the workpiece 4 relative to the tool 2. It is useful if the workpiece 4 can be pivoted and / or moved about at least three axes. The pivoting speed and / or the travel speed can be controlled by means of the at least one second actuator 8, in particular between zero and a maximum pivoting speed and / or travel speed.
Weiterhin ist eine Haltevorrichtung 10 vorgesehen, mittels welcher ein Opferwerkstück 11 gehalten werden kann. Das Opferwerkstück 11 dient dazu, dass das Werkzeug 2 mit der zumindest einen Schneide 3 das Opferwerkstück 11 bearbeitet, um diese Testbearbeitung mittels Sensoren 12 zu überwachen. Die Daten der Sensoren 12 bezüglich der Testbearbeitung werden beispielsweise in einem Speicher 13 einer die Steuerung übernehmenden Steuereinheit 14 gespeichert und mit weiteren Testmessungen verglichen, um einen Verschleißzustand des Werkzeugs 2 und/oder der zumindest einen Schneide 3 oder der Schneiden 3 zu bestimmen. Furthermore, a holding device 10 is provided, by means of which a sacrificial workpiece 11 can be held. The sacrificial workpiece 11 is used for the tool 2 to machine the sacrificial workpiece 11 with the at least one cutting edge 3 in order to monitor this test machining by means of sensors 12. The data from the sensors 12 relating to the test processing are stored, for example, in a memory 13 of a control unit 14 taking over the control and compared with further test measurements in order to determine a wear state of the tool 2 and / or the at least one cutting edge 3 or the cutting edges 3.
Der Verschleißzustand eines Werkzeuges 2 oder einer Schneide 3 oder der Schneiden 3 wird beispielsweise im direkten Vergleich zum Neuzustand des Werkzeugs 2, der Schneide 3 oder der Schneiden 3 ermittelt. Dabei kann der Verschleißzustand jeweils in Bezug zur spezifischen Verschleiß-/Versagensart bestimmt werden. The state of wear of a tool 2 or a cutting edge 3 or cutting edges 3 is determined, for example, in direct comparison with the new condition of tool 2, cutting edge 3 or cutting edge 3. The state of wear can be determined in relation to the specific type of wear / failure.
Daher werden zur Feststellung des Neuzustands des Werkzeugs 2 und/oder der Schneide 3 und/oder der Schneiden 3 als Ausgangszustand für die spätere Bestimmung des Verschleißzustands testweise Bearbeitungsschritte als Testfräsungen an dem Opferwerkstück 11 durchgeführt. Die dabei mittels des oder der Sensoren 12 ermittelten Messwerte physikalischer Größen dieses Neuzustandes werden als Referenzmuster für den Neuzustand gespeichert. Therefore, to determine the new condition of the tool 2 and / or the cutting edge 3 and / or the cutting edges 3 as the initial condition for the later determination of the wear condition, test machining steps are carried out as test millings on the sacrificial workpiece 11. The measured values of physical quantities determined by means of the sensor or sensors 12 this new condition are saved as a reference pattern for the new condition.
Zu einem späteren Zeitpunkt wird oder werden nach Bearbeitungen von Werkstücken erneut eine Testmessung oder Testmessungen durchgeführt, die an dem Opferwerkstück 11 durchgeführt wird oder werden. Bei diesen erneuten Testmessungen werden wieder Messwerte durch den Sensor 12 oder die Sensoren 12 aufgenommen, um sie mit den Messwerten des Neuzustandes zu vergleichen. Dabei wird bei den Messwerten explizit nicht nur auf die Absolutwerte der Messwerte bei der Auswertung geachtet, sondern es kann auch der zeitliche Verlauf der Messwerte berücksichtigt werden. At a later point in time, a test measurement or test measurements, which is or will be carried out on the sacrificial workpiece 11, is or will be carried out again after workpieces have been processed. With these new test measurements, measured values are again recorded by the sensor 12 or the sensors 12 in order to compare them with the measured values of the new condition. With the measured values, explicit attention is not only paid to the absolute values of the measured values in the evaluation, but the time course of the measured values can also be taken into account.
Dabei kann sowohl der Absolutwert von Messewerten und/oder der zeitliche Verlauf von Messwerten zur Auswertung herangezogen werden. So kann beispielsweise eine Entwicklung und/oder eine sich anbahnende Versagenswahrscheinlichkeit ermittelt werden bzw. darauf geschlossen werden. Both the absolute value of measured values and / or the time course of measured values can be used for the evaluation. For example, a development and / or an impending failure probability can be determined or concluded.
Bei wiederholten Testmessungen am Opferwerkstück 11 werden entsprechend wiederholt Messwerte genommen, die der jeweiligen Testmessung zugeordnet werden. Solche Testmessungen können in regelmäßigen und/oder in unregelmäßigen Abständen und/oder ereignisabhängig aufgenommen werden, um den jeweiligen Verschleißzustand des Werkzeugs 2 und/oder der Schneide 3 und/oder der Schneiden 3 zum Zeitpunkt der Testmessung zu bestimmen. In the case of repeated test measurements on the sacrificial workpiece 11, correspondingly repeated measured values are taken which are assigned to the respective test measurement. Such test measurements can be recorded at regular and / or at irregular intervals and / or as a function of events in order to determine the respective state of wear of the tool 2 and / or the cutting edge 3 and / or the cutting edges 3 at the time of the test measurement.
Dabei wird, wie oben ausgeführt, ein Vergleich zwischen den Messwerten der entsprechenden Testmessung mit den Messwerten der Testmessung im Neuzustand durchgeführt. So kann ein Verschleißzustand ermittelt werden. Dabei kann auch eine zeitliche Entwicklung von Verschleißzuständen ermittelt werden, wenn Daten von verschiedenen Testmessungen ausgewertet werden. Vorteilhaft kann optional auch ein Vergleich zwischen unterschiedlichen Testmessungen untereinander durchgeführt werden, um eine Entwicklung von Verschleißzuständen zu erkennen. As stated above, a comparison is made between the measured values of the corresponding test measurement with the measured values of the test measurement when new. In this way, a state of wear can be determined. A development of wear conditions over time can also be determined if data from various test measurements are evaluated. Optionally, a comparison between different test measurements can also advantageously be carried out with one another in order to identify a development of wear conditions.
Entsprechend kann eine Testmessung im Neuzustand mit Testmessungen zu einem aktuellen Verschleißzustand durchgeführt werden, wobei diese Testmessungen entsprechend mit einem Werkzeug durchgeführt werden, welches sich im aktuellen Einsatz bei der Bearbeitung von Werkstücken 4 befindet. Dabei ist neben dem tatsächlichen Wert des Verschleißzustands auch der Werteverlauf in Abhängigkeit der Einsatzdauer des Werkzeugs vorteilhaft, um eine qualifizierte Aussage über den Verschleißzustand des Werkzeugs 2, der Schneide 3 und/oder der Schneiden 3 ableiten zu können. Für die Bestimmung des Verschleißzustands bezüglich der jeweiligen betrachteten einzelnen Verschleiß-/Versagensarten werden spezifische Werkstoffe und/oder spezifische Prozessparameter und/oder spezifische Fräsverfahren eingesetzt, bei welchen die Messwerte an dem Opferwerkstück 11 aufgenommen werden. Correspondingly, a test measurement in the new condition can be carried out with test measurements relating to a current wear condition, these test measurements being carried out accordingly with a tool which is currently in use when machining workpieces 4. In addition to the actual value of the state of wear, the course of values depending on the period of use of the tool is also advantageous in order to be able to derive a qualified statement about the state of wear of the tool 2, the cutting edge 3 and / or the cutting edge 3. Specific materials and / or specific process parameters and / or specific milling methods, in which the measured values on the sacrificial workpiece 11 are recorded, are used to determine the state of wear with regard to the respective individual types of wear / failure considered.
Die spezifischen Fräsverfahren können bei einer definierten Schnittgeschwindigkeit, Drehzahl, Vorschubgeschwindigkeit, bei einem Gegenlauf-/Mitlauffräsen und/oder Gegen-/Gleichlauffräsen eingesetzt werden, um den jeweiligen spezifischen Verschleißzustand zu bestimmen. The specific milling processes can be used at a defined cutting speed, rotational speed, feed rate, with up-cut / up-cut milling and / or up-cut / down-cut milling in order to determine the respective specific wear condition.
Es zeigt sich, dass die als Opferwerkstück 11 eingesetzten Werkstoffe und die bei den Testmessungen verwendeten Prozessparameter und/oder Fräsverfahren für die optimale Bestimmung des jeweiligen Verschleißzustandes bezüglich der betrachteten Verschleiß-/Versagensart unterschiedlich ausfallen können, so dass es vorteilhaft ist, wenn je nach betrachteter Verschleiß-/Versagensart ein unterschiedliches oder angepasstes Opferwerkstück 11 verwendet wird und unterschiedliche oder angepasste Prozessparameter und/oder Fräsverfahren eingesetzt werden. Vorteilhaft ist es daher, wenn für das erfindungsgemäße Verfahren optional ein Verfahren zu Bestimmung eines Verschleißzustandes definiert wird, bei welchem beim Einsatz eines neuen Werkzeugs 2 als Zerspanungswerkzeug für jede betrachtete Verschleiß-/Versagensart eine entsprechende Messung als Referenzschnitt durchgeführt wird. Werden beispielsweise drei Verschleiß- /Versagensarten betrachtet, so werden drei Testmessungen im Neuzustand als Referenzschnitte, jeweils einen Referenzschnitt für jede mögliche betrachtete Versagensart, mit jeweils spezifischen Parametern und/oder spezifischem Fräsverfahren an jeweils einem spezifischen Opferwerkstück 11 durchgeführt. It turns out that the materials used as the sacrificial workpiece 11 and the process parameters and / or milling methods used in the test measurements can be different for the optimal determination of the respective wear state with regard to the type of wear / failure considered, so that it is advantageous if depending on the type of wear considered Wear / failure mode a different or adapted sacrificial workpiece 11 is used and different or adapted process parameters and / or milling methods are used. It is therefore advantageous if a method for determining a wear condition is optionally defined for the method according to the invention, in which a corresponding measurement is carried out as a reference cut for each wear / failure type considered when a new tool 2 is used as a cutting tool. If, for example, three types of wear / failure are considered, three test measurements are carried out in the new condition as reference cuts, one reference cut for each possible type of failure considered, each with specific parameters and / or specific milling process on a specific sacrificial workpiece 11.
Dabei werden jeweils Messwerte mittels zumindest eines Sensors 12 aufgenommen, wobei insbesondere ein zeitlicher Verlauf des Messwerts während der Testmessung aufgenommen wird und somit die absoluten Werte der Messwerte ermittelt werden. Dazu kann optional auch zusätzlich oder alternativ die zeitliche Veränderung des Verlaufs des Messwerts, die erste Ableitung als Funktion der Zeit ermittelt werden und/oder auch die zweite Ableitung des Messwerts als Funktion der Zeit ermittelt werden. In vordefinierten Abständen, wie beispielsweise in vordefinierten zeitlichen Abständen und/oder ereignisabhängig, können Testmessungen bei Bearbeitungen, wie bei Fräsungen, an den einzelnen verfügbaren Opfermaterialien mit den jeweils festgelegten Rahmenbedingungen, wie bei der ersten Testmessung im Neuzustand aufgenommen, verglichen und den Verlauf oder die Verläufe der Messwerte im Sinne einer Historie ermittelt bzw. fortgeschrieben werden. In this case, measured values are recorded in each case by means of at least one sensor 12, with in particular a time profile of the measured value being recorded during the test measurement and thus the absolute values of the measured values being determined. For this purpose, the change in the course of the measured value over time, the first derivative as a function of time and / or the second derivative of the measured value as a function of time can optionally also be determined additionally or alternatively. At predefined intervals, such as at predefined time intervals and / or event-dependent, test measurements during processing, such as milling, on the individual available sacrificial materials can be compared with the respectively specified framework conditions, as recorded in the first test measurement in the new condition, and the course or the Processes of the measured values can be determined or updated in the sense of a history.
Die Testmessungen, auch als Referenzschnitte bezeichnet, werden dabei je nach den betrachteten Verschleiß-/Versagensarten jeweils an spezifischen Opfermaterialien durchgeführt. Die eingesetzten Opfermaterialien können dabei auf der gleichen Messeinrichtung mit den vorgesehenen Sensoren 12 angeordnet sein, sofern vergleichbare Signale/physikalische Größen zur Ermittlung des spezifischen Verschleißzustandes herangezogen werden. Werden mehrere unterschiedliche Signale/physikalische Größen benötigt, so können auch mehrere Messeinrichtungen mit entsprechenden Sensoren 12 eingesetzt werden. The test measurements, also referred to as reference cuts, are carried out on specific sacrificial materials depending on the types of wear / failure considered. The sacrificial materials used can be arranged on the same measuring device with the provided sensors 12, provided that comparable signals / physical quantities are used to determine the specific wear condition. If several different signals / physical quantities are required, several measuring devices with corresponding sensors 12 can also be used.
Vorteilhaft wäre dabei auch eine multifunktionale Messeinrichtung mit verschiedenen Sensoren 12 zur Ermittlung von unterschiedlichen Signalen/physikalischen Größen, welche zur Bestimmung des Verschleißzustandes herangezogen werden. A multifunctional measuring device with various sensors 12 for determining different signals / physical quantities which are used to determine the state of wear would also be advantageous.
Über eine vorgesehene Auswerteeinheit 15, welche beispielsweise als die Steuereinheit 14 ausgebildet sein kann oder welche auch als separate Auswerteeinheit 15 vorgesehen sein kann, ist es möglich, anhand der ermittelten Messwerte und deren zeitlichen Verläufe, erste Ableitungen und/oder zweite Ableitungen als Werte und/oder deren zeitliche Verläufe den jeweiligen Werkzeugzustand bzw. Verschleißzustand in Abhängigkeit der spezifischen Verschleiß-/Versagensart und/oder der spezifischen Versagenswahrscheinlichkeit zu erkennen. Via a provided evaluation unit 15, which can be designed as the control unit 14, for example, or which can also be provided as a separate evaluation unit 15, it is possible, on the basis of the measured values determined and their temporal progression, to determine first derivatives and / or second derivatives as values and / or or their temporal progressions to recognize the respective tool condition or wear condition depending on the specific wear / failure type and / or the specific failure probability.
Ebenso kann der Gesamtzustand des Werkzeuges sowie die Ausfallwahrscheinlichkeit durch definierte Algorithmen erkannt werden. Hierzu werden die unterschiedlichen Messwerte und/oder Verschleißzustände pro Verschleiß-/Versagensart miteinander verarbeitet und in Abhängigkeit des Gesamtergebnisses dieser Verarbeitung kann basierend auf den Einzelergebnissen pro Verschleiß-/Versagensart eine Empfehlung für die Restnutzung und/oder weitere Nutzung des Werkzeuges, der Schneide 3 und/oder der Schneiden 3 ausgegeben werden. So kann beispielsweise eine Empfehlung gegeben werden, nach welcher die Schnittgeschwindigkeit zu reduzieren wäre, der Vorschub zu erhöhen wäre oder ein sofortiger Werkzeugwechsel oder Schneidenwechsel durchzuführen wäre. The overall condition of the tool and the probability of failure can also be recognized using defined algorithms. For this purpose, the different measured values and / or wear states per wear / failure type are processed together and, depending on the overall result of this processing, a recommendation for the remaining use and / or further use of the tool, the cutting edge 3 and based on the individual results for each wear / failure type / or the cutting edges 3 are output. For example, a recommendation can be made according to which the cutting speed should be reduced, the feed should be increased or an immediate tool change or cutting edge change should be carried out.
Bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist es beispielsweise vorteilhaft, wenn die vorgesehene Messeinrichtung mit dem zumindest einen Sensor 12 mit den aufgespannten Opfermaterialien für jede Verschleiß- /Versagensart einzeln ausgeführt wird. Dabei können die Messeinrichtungen auch eine gerätetechnische Einheit ausbilden. In an exemplary embodiment according to the invention, it is advantageous, for example, if the provided measuring device with the at least one sensor 12 with the clamped sacrificial materials is designed individually for each type of wear / failure. The measuring devices can also form a technical unit.
Alternativ kann die Messeinrichtung mit den angeordneten oder aufgespannten Opfermaterialien auch als multifunktionales Element ausgeführt sein und eine gerätetechnische Einheit ausbilden. Alternatively, the measuring device with the arranged or stretched sacrificial materials can also be designed as a multifunctional element and form a technical unit.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist es optional auch vorteilhaft, wenn die Messeinrichtung mit dem angeordneten bzw. aufgespannten Opfermaterial oder mit den angeordneten oder aufgespannten Opfermaterialien als eigenständige, insbesondere vormontierbare, Einheit in einem Bearbeitungsraum einer Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken, wie beispielsweise einer Werkzeugmaschine, angeordnet werden kann. In an advantageous embodiment of the invention, it is optionally also advantageous if the measuring device with the arranged or stretched sacrificial material or with the arranged or stretched sacrificial materials as an independent, in particular preassembled, unit in a processing room of a device for processing workpieces, such as a machine tool , can be arranged.
Beispielsweise kann die Messeinrichtung auf einen Maschinentisch der Vorrichtung zur Bearbeitung von Werkstücken angeordnet werden oder in den Maschinentisch integriert sein. For example, the measuring device can be arranged on a machine table of the device for machining workpieces or can be integrated into the machine table.
Vorteilhaft ist es bei einem Ausführungsbeispiel, wenn die Sensoren für die Funktion des Messens der Signale und/oder physikalischen Größen bei der testweisen Bearbeitung des Opferwerkstücks 11 aus dem Opfermaterial, also die Messeinrichtung, und das Aufspannen des Opferwerkstücks 11 oder der Opferwerkstücke 11 aus dem Opfermaterial oder aus den Opfermaterialien in einer Anordnung oder in zwei getrennten Anordnungen bzw. Einheiten untergebracht sind. Die Messeinrichtung kann beispielsweise zwischen dem Werkzeug und einer Antriebseinheit, wie Antriebsspindel, angeordnet sein. It is advantageous in one embodiment if the sensors for the function of measuring the signals and / or physical variables during the test processing of the sacrificial workpiece 11 from the sacrificial material, i.e. the measuring device, and the clamping of the sacrificial workpiece 11 or the sacrificial workpieces 11 from the sacrificial material or of the sacrificial materials in one array or in two separate arrays or units are housed. The measuring device can for example be arranged between the tool and a drive unit, such as a drive spindle.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann durch die Verwendung zumindest eines Sensors 12 ein Werkzeug mit zumindest einer Schneide 3 identifiziert werden und es kann der Verschleißzustand bzw. die Verschleißzustände je Verschleißart individuell abgespeichert werden, was insbesondere bei nur temporär genutzten Werkzeugen vorteilhaft ist. In a further exemplary embodiment, a tool with at least one cutting edge 3 can be identified by using at least one sensor 12 and the wear state or states of wear can be stored individually for each type of wear, which is particularly advantageous for tools that are only used temporarily.
Der Sensor 12 könnte alternativ oder zusätzlich auch im Antriebstrang angeordnet werden, insbesondere zwischen dem Antrieb 5 und dem Aktuator 6. As an alternative or in addition, the sensor 12 could also be arranged in the drive train, in particular between the drive 5 and the actuator 6.
Das erfindungsgemäße Werkzeug ist insbesondere ein mehrschneidiges Fräswerkzeug, wobei die Schneiden auf einer Hartmetallbasis beruhen. The tool according to the invention is in particular a multi-edged milling tool, the cutting edges being based on a hard metal.
Vorteilhaft ist das Werkzeug und/oder sind die Schneiden austauschbar ausgebildet. The tool and / or the cutting edges are advantageously designed to be exchangeable.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Werkzeuge hochpositive Werkzeuge sind. Dabei bedeutet die Verwendung von hochpositiven Werkzeugen die Nutzung von Werkzeugen mit abnehmendem Spanwinkel bzw. mit verkleinertem Spanwinkel gegenüber üblichen Werkzeugen mit üblichen Spanwinkeln. Die Entwicklung zu hochpositiven Werkzeugen, also mit abnehmendem Spanwinkel, bedeutet, dass unterschiedliche Vorteile beim Zerspanen unter der Nutzung von hochpositiven Werkzeugen genutzt werden können. Diese Vorteile sind vor allem deutlich reduzierte Zerspanungskräfte. Durch den geringeren Zerspanungswiderstand infolge des reduzierten Winkels wird auch ein geringerer Energieumsatz beim Zerspanen erzeugt, der eine deutlich reduzierte Wärmeaufnahme am zu zerspanenden Werkstück und auch am Werkzeug zur Folge hat. Dadurch ist als Folge die Wärmeausdehnung geringer und die Genauigkeit des Verfahrens nimmt zu. Bei Schruppprozessen kann daher bei vergleichbarer Wärmeaufnahme am Werkstück mit einem deutlich höheren Zerspanungsvolumen pro Zeiteinheit gerechnet werden. Ebenso wird weniger Antriebsenergie in vorteilhafter Weise benötigt. It is also advantageous if the tools are highly positive tools. The use of highly positive tools means the use of tools with a decreasing rake angle or with a smaller rake angle compared to conventional tools with conventional rake angles. The development towards highly positive tools, i.e. with a decreasing rake angle, means that different advantages can be used in machining with the use of highly positive tools. Above all, these advantages are significantly reduced cutting forces. Due to the lower cutting resistance due to the reduced angle, a lower energy consumption is generated during cutting, which results in a significantly reduced heat absorption on the workpiece to be cut and also on the tool. As a result, the thermal expansion is lower and the accuracy of the method increases. at Roughing processes can therefore be expected to have a significantly higher machining volume per unit of time with comparable heat absorption on the workpiece. Likewise, less drive energy is advantageously required.
Die geschilderten Vorteile von hochpositiven Werkzeugen werden allerdings mit einer stärkeren Neigung der hochpositiven Werkzeuge zum Werkzeugbruch erkauft. Durch den verkleinerten Spanwinkel steigt die Versagenswahrscheinlichkeit speziell bei stoßartiger Belastung, speziell zum Ende der Standzeit, stark an. The described advantages of highly positive tools are bought at the price of a stronger tendency of the highly positive tools to break. Due to the reduced rake angle, the probability of failure increases sharply, especially in the case of shock loads, especially at the end of the service life.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißzustands eines Werkzeugs bietet daher die Möglichkeit, die Verwendung insbesondere auch von hochpositiven Werkzeugen besser zu überwachen und deren Verschleiß bzw. Versagen vor einem eintretenden Schaden am Werkstück vorherzusagen bzw. abzuschätzen. Dies hat den Vorteil, dass die Marktdurchdringung von hochpositiven Werkzeugen mit den genannten Vorteilen beschleunigt werden kann. The method according to the invention for determining a state of wear of a tool therefore offers the possibility of better monitoring the use, in particular, of highly positive tools and of predicting or estimating their wear or failure before damage occurs to the workpiece. This has the advantage that the market penetration of highly positive tools can be accelerated with the advantages mentioned.
Die möglichen betrachteten Versagensarten bzw. Verschleißarten sind beispielsweise der Schneidkantenbruch, der Freiflächenverschleiß, der Kolkverschleiß, die Aufbauschneidenbildung und/oder die Rissbildung. Diese Verschleiß- bzw. Versagensarten werden im Nachfolgenden näher betrachtet. The possible types of failure or types of wear considered are, for example, cutting edge breakage, flank wear, crater wear, built-up edge formation and / or crack formation. These types of wear or failure are examined in more detail below.
Schneidenbruch: Cutting edge breakage:
Ein Schneidenbruch tritt auf, wenn das Werkzeug unter einer zu hohen mechanischen Belastung steht. Diese Verschleißart kann auch als Folge anderer Verschleißarten auftreten. Kolkverschleiß, Aufbauschneidenbildung, ein hoher Freiflächenverschleiß und/oder andere prozessbeeinflussende Elemente, wie beispielsweise Vibrationen oder falsch gewählte Schnittparameter, können zu einem Schneidenbruch führen. Außerdem kann eine Inhomogenität des Hartmetalls zu lokalen Ausbrüchen führen. Zum Beispiel kann es bei abrasiven Werkstoffen durch einen zu geringen Co- Gehalt im Hartmetall zu Ausbrüchen an der Schneidkante der Schneide kommen. A cutting edge break occurs when the tool is under too high a mechanical load. This type of wear can also occur as a result of other types of wear. Crater wear, built-up edge formation, high flank wear and / or other process-influencing elements, such as vibrations or incorrectly selected cutting parameters, can lead to cutting edge breakage. Also can an inhomogeneity of the hard metal lead to local breakouts. For example, in the case of abrasive materials, if the Co content in the hard metal is too low, breakouts can occur on the cutting edge of the cutting edge.
Um einen Schneidenbruch zu vermeiden, sollte eine angemessene Gegenmaßnahme ergriffen werden. Ein Werkzeug, beispielsweise eine Wendeschneidplatte, mit einer definierten Schneidgeometrie kann nicht für alle Materialien gleich gut eingesetzt werden. Der Schneidenbruch ist das Resultat einer zu stark belastenden Schneide und kann bei allen folgenden Verschleißsorten als letzte Instanz gesehen werden. Der Schneidenbruch ist bei allen Bearbeitungen zu vermeiden. Dafür sind die Schnittparameter maßgebend. Diese sollten bei einsetzendem Verschleiß rechtzeitig angepasst werden. Adequate countermeasures should be taken to avoid cutting edge breakage. A tool, for example an indexable insert, with a defined cutting geometry cannot be used equally well for all materials. The cutting edge break is the result of an excessively stressed cutting edge and can be seen as the last resort for all of the following types of wear. The cutting edge breakage is to be avoided in all machining operations. The cutting parameters are decisive for this. These should be adjusted in good time when wear begins.
Zur Durchführung der Testmessung an einem Opfermaterial als Opferwerkstück kommt ein spröder Werkstoff mit guter Übertragung des Körperschalls in Frage. Dabei kann beispielhaft ein Gleichlauffräsen vorgenommen werden, was eine ausgeprägte Signalspitze beim Eintritt der Fräserschneide in das Werkstück erzeugt. Es können normale Vorschubwerte und für das Opfermaterial spezifische Schnittgeschwindigkeiten genutzt werden. Zur Sensierung kann beispielsweise eine Körperschallmessung, also eine Schwingungsmessung und/oder eine Körperschall in Kombination mit einer Kraftmessung und/oder auch in Kombination mit einer optischen Überwachung, beispielsweise mittels eines Kamerasystems, durchgeführt werden. To carry out the test measurement on a sacrificial material as a sacrificial workpiece, a brittle material with good transmission of structure-borne noise can be used. For example, up-cut milling can be performed, which generates a pronounced signal peak when the cutter edge enters the workpiece. Normal feed rates and cutting speeds specific to the sacrificial material can be used. A structure-borne sound measurement, that is to say a vibration measurement and / or a structure-borne sound in combination with a force measurement and / or also in combination with optical monitoring, for example by means of a camera system, can be carried out for sensing.
Dies kann beispielsweise an einem Opferwerkstück aus einem Opfermaterial mit AISi2 geprüft werden. This can be checked, for example, on a sacrificial workpiece made of a sacrificial material with AISi2.
Freiflächenverschleiß: Der Freiflächenverschleiß ist eine der häufigsten Verschleißarten in der Zerspanung. Diese Verschleißart tritt meist bei zu geringem tatsächlichem Freiwinkel, bei abrasiven Werkstoffen oder bei zu hoch gewählter Schnittgeschwindigkeit auf. Freiflächenverschleiß kommt sehr häufig beim Schlichten vor, da beim Schlichten die Schnittgeschwindigkeit hoch und der Vorschub gering ist. Durch die hohe Schnittgeschwindigkeit erhöht sich die Temperatur und dadurch lösen sich Mikropartikel des Flartmetalls im Schneidstoff. Zudem erhöht sich die Reibung zwischen Schneide und Werkstoff, da sich das Werkzeug durch die niedrige Vorschubgeschwindigkeit eine längere Zeit im Eingriff befindet. Flank wear: Flank wear is one of the most common types of wear in machining. This type of wear usually occurs when the actual clearance angle is too small, with abrasive materials or when the selected cutting speed is too high. Flank wear occurs very often during finishing, since the cutting speed is high and the feed rate is low during finishing. Due to the high cutting speed, the temperature rises and microparticles of the flart metal dissolve in the cutting material. In addition, the friction between the cutting edge and the material increases, as the tool is engaged for a longer period of time due to the low feed rate.
Lösung und Beispiel ist die Verringerung der Schnittgeschwindigkeit. Beim Zerspanen des Materials GGG60 oder GGG70 ist ein frühzeitiger Freiflächenverschleiß erkennbar. Um diesem Freiflächenverschleiß entgegenzuwirken wird beispielsweise die Schnittgeschwindigkeit reduziert. Dabei kann beispielsweise die Schnittgeschwindigkeit von 240 m/min auf 210 m/min reduziert werden. Durch diese Optimierung kann die Standzeit um 25% gesteigert werden. The solution and example is to reduce the cutting speed. When machining the material GGG60 or GGG70, early flank wear can be seen. To counteract this flank wear, the cutting speed is reduced, for example. For example, the cutting speed can be reduced from 240 m / min to 210 m / min. This optimization can increase the service life by 25%.
Als Opfermaterial kommt ein duktiler/weicher Werkstoff als Opferwerkstoff in Frage, eventuell auch ein Kunstoffverbundwerkstoff. Dabei kann ein Gegenlaufverfahren, beispielsweise mit einem sanften Eintritt mit Zunahme der Spandicke und der Zerspankräfte vorgenommen werden. Bei zunehmendem Freiflächenverschleiß neigt das Material zum "wegschmieren". Die Grenze kann mit weichem Material deutlich besser detektiert werden. Dabei können sehr geringe Vorschubwerte genutzt werden. Eine geringe Schnittgeschwindigkeit und eventuell auch Durchfahren einer Geschwindigkeitsskala kann genutzt werden. Es kann eine Kraftmessung durchgeführt werden. A ductile / soft material can be used as the sacrificial material, possibly also a plastic composite material. A counter-rotation process, for example with a gentle entry with an increase in the chip thickness and the cutting forces, can be carried out. With increasing flank wear, the material tends to "smear away". The boundary can be detected much better with soft material. Very low feed rates can be used here. A low cutting speed and possibly also driving through a speed scale can be used. A force measurement can be carried out.
Dies kann beispielsweise an einem Opferwerkstück aus einem Opfermaterial mit GGG&0 oder GGG70 geprüft werden. Kolkverschleiß: This can be checked, for example, on a sacrificial workpiece made of a sacrificial material with GGG & 0 or GGG70. Crater wear:
Kolkverschleiß ist eine thermische Diffusion, die durch mechanischen Abrieb zwischen Werkstück und dem Werkzeug auf der Spanfläche auftritt. Diese Verschleißart ist ein Anzeichen für eine zu hoch gewählteCrater wear is thermal diffusion that occurs as a result of mechanical abrasion between the workpiece and the tool on the rake face. This type of wear is an indication of a too high one
Schnittgeschwindigkeit, eines ungünstigen Schneidstoffs und/oder einer unzureichenden Kühlung und Schmierung während des Zerspanprozesses. Cutting speed, an unfavorable cutting material and / or insufficient cooling and lubrication during the machining process.
Durch Optimierung der Werkzeugkühlung und Verringerung der Schnittgeschwindigkeit kann der Kolkverschleiß meist reduziert oder vermieden werden. Die Bearbeitung eines Flanschs aus dem Material Stahl 1.4301 mit einer gewählten Schnittgeschwindigkeit von 180m/min, erzeugt einen frühzeitigen Kolkverschleiß. Die Zugabe von Kühlschmierstoff und die Reduzierung der Schnittgeschwindigkeit auf 120 m/min eliminiert den Kolkverschleiß und steigerte die Standzeit um 30%. By optimizing the tool cooling and reducing the cutting speed, crater wear can usually be reduced or avoided. Machining a flange made of steel 1.4301 at a selected cutting speed of 180m / min causes crater wear to occur at an early stage. The addition of cooling lubricant and the reduction of the cutting speed to 120 m / min eliminates crater wear and increases the service life by 30%.
Es kann ein zäher Werkstoff als Opfermaterial eingesetzt werden. Es kann ein Gegenlaufverfahren eingesetzt werden, beispielsweise mit einem sanften Eintritt mit Zunahme der Spandicke und der Zerspankräfte. Dabei können normale Vorschubwerte eingesetzt werde. Es können spezifischeA tough material can be used as a sacrificial material. A counter-rotation process can be used, for example with a gentle entry with an increase in the chip thickness and the cutting forces. Normal feed rates can be used for this. It can be specific
Schnittgeschwindigkeiten je nach Opfermaterial eingesetzt werden. Es kann eine Kraftmessung oder optional eine Kraftmessung in Kombination mit einer optischen Überwachung eingesetzt werden. Dies kann beispielsweise an einem Opferwerkstück aus einem Opfermaterial mit Stahl 1 .4301 oder 1 .2738 geprüft werden. Cutting speeds can be used depending on the sacrificial material. A force measurement or optionally a force measurement in combination with optical monitoring can be used. This can be checked, for example, on a sacrificial workpiece made of a sacrificial material with steel 1 .4301 or 1 .2738.
Aufbauschneidenbildung: Eine zu geringe Schnittgeschwindigkeit oder ein zu geringer Zahnvorschub kann zu einer Aufbauschneide führen. Hierbei kommt es zu Materialaufklebungen auf der Spanfläche des Werkzeuges. Vor allem bei zähen Materialien, wie bei rostfreien Stählen, Aluminium und Stähle mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, kann es zu der Aufbauschneidenbildung kommen. Built-up edge: If the cutting speed is too low or the tooth feed rate is too low, this can lead to a built-up edge. This leads to material sticking to the rake face of the tool. Especially with tough materials such as stainless steels, aluminum and steels with a low carbon content can lead to the formation of built-up edges.
Der Aufbauschneidenbildung kann mit Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit und präziserer Kühlschmierstoffzuführung entgegengewirkt werden. Die Schruppbearbeitung eines Schmiedegesenks aus Stahl 1 .2738 brachte folgendes Problem zum Vorschein. Bei einer Schnittgeschwindigkeit von 180 m/min kam es nach kurzer Einsatzzeit zu erheblichen Materialaufklebungen auf der Spanfläche des Werkzeugs, also einer Wendeschneidplatte. Dies führte nach ca. 66 m Standweg pro Schneide zu einem unvorhersehbaren Schneidkantenbruch. Die Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit auf 210 m/min brachte einen um 15% gestiegenen Standweg. Dies kann beispielsweise an einem Opferwerkstück aus einem Opfermaterial mit Stahl 1 .4301 oder 1 .2738 geprüft werden. The formation of built-up edges can be counteracted by increasing the cutting speed and more precise cooling lubricant supply. The rough machining of a forging die made of steel 1 .2738 brought up the following problem. At a cutting speed of 180 m / min, after a short period of use there was considerable material sticking to the rake face of the tool, i.e. an indexable insert. After approx. 66 m tool life per cutting edge, this led to an unpredictable cutting edge break. The increase in cutting speed to 210 m / min resulted in a 15% increase in tool life. This can be checked, for example, on a sacrificial workpiece made of a sacrificial material with steel 1 .4301 or 1 .2738.
Als Opfermaterial kann ein zäher Werkstoff im Gegenlaufverfahren oder im Gleichlaufverfahren eingesetzt werden. Es können normale Vorschubwerte eingesetzt werden, beispielsweise für das Opfermaterial spezifische normale Schnittgeschwindigkeiten. Es kann eine Kraftmessung oder optional eine Kraftmessung in Kombination mit einer optischen Überwachung eingesetzt werden. As a sacrificial material, a tough material can be used in a counter-rotating or synchronizing method. Normal feed rates can be used, for example normal cutting speeds specific to the sacrificial material. A force measurement or optionally a force measurement in combination with optical monitoring can be used.
Rissbildung: Crack formation:
Dabei wird die Rissbildung des Werkzeugs während der Zerspanung betrachtet. The cracking of the tool during machining is considered.
Je härter das Hartmetall des Werkzeugs ist, desto geringer ist die Zähigkeit des Materials des Werkzeugs. Eine Rissbildung ist wegen der hohen dynamischen und thermischen Belastungen an der Hartmetallschneidkante sehr häufig. Das Verhalten einer Rissbildung im Hartmetall ist nur schwer vorherzusehen. Eine Rissausbreitung kann sehr schnell das Werkzeug, beispielsweise eine Wendeschneidplatte, zum Versagen bringen, so dass das Werkzeug nicht mehr weiterverwendet werden kann. The harder the hard metal of the tool, the lower the toughness of the material of the tool. Crack formation is very common because of the high dynamic and thermal loads on the hard metal cutting edge. The behavior of cracks in the hard metal is difficult to predict. The spread of a crack can very quickly damage the tool, For example, an indexable insert, can fail so that the tool can no longer be used.
Ein Riss in einem Werkzeug neigt dazu, sich auf der Freifläche auszuweiten. Nach dem Risswachstum ist weder die Schneidkante noch die Anlagefläche funktionsfähig. Die Aufbauschneidenbildung ist eine der üblichsten Ursachen für eine Rissbildung während des Zerspanprozesses. Die angeklebten Späne an der Schneidkante nehmen die Zerspankräfte auf und speichern gleichzeitig die hohe Wärme in sich. Entsprechend verursachen sie die Ausbröckelungen an der Schneidkante. Die Späne dringen in die Rissspalten ein und erzeugen unbestimmte Spannungen, die den Verlauf der Rissbildung weiter beeinflussen. Starke Temperaturwechsel und das ständige Ein- und Ausschneiden beim Fräsen haben eine so genannte Kammrissbildung an der Schneidkante zur Folge. A crack in a tool tends to expand into the open area. After the crack has grown, neither the cutting edge nor the contact surface is functional. The built-up edge formation is one of the most common causes of crack formation during the machining process. The chips stuck to the cutting edge absorb the cutting forces and at the same time store the high levels of heat. Accordingly, they cause the crumbling on the cutting edge. The chips penetrate the cracks and create undefined stresses that further influence the course of the crack formation. Strong temperature changes and the constant cutting in and out during milling result in so-called comb cracking on the cutting edge.
Um Riss- und Kammrissbildung entgegenzuwirken können folgende Maßnahmen ergriffen werden: Bei Rissbildung wegen hohen mechanischen Belastungen sollte der Zahnvorschub verringert werden, damit die Dauerfestigkeit des Schneidstoffes gegeben bleibt. Bei Rissbildung wegen Aufbauschneide sind die Gegenmaßnahmen für Vermeidung von Aufbauschneiden anzuwenden, siehe oben bei dem Thema Aufbauschneidenbildung. Bei Kammrissbildung können Maßnahmen gegen Temperaturschwankungen ergriffen werden. Trockenbearbeitung oder ausreichende Kühlschmierstoffzuführung sowie eine Reduzierung der Schnittgeschwindigkeit können Abhilfe schaffen. The following measures can be taken to counteract the formation of cracks and comb cracks: If cracks form due to high mechanical loads, the tooth feed should be reduced so that the fatigue strength of the cutting material remains. In the event of crack formation due to built-up edge, the countermeasures for avoiding built-up edge must be applied, see above under the topic of built-up edge formation. In the event of comb cracks, measures can be taken against temperature fluctuations. Dry machining or sufficient cooling lubricant supply as well as a reduction in the cutting speed can help.
Bei Planfräsen eines Schmiedegesenks aus dem Material 1 .2738 kam es bei einer Schnittgeschwindigkeit von 180 m/min zur deutlichen Aufbauschneidenbildung. Dies hatte ein Standzeitende durch Schneidkantenbruch bei 66 m/Schneide zur Folge. Um einenDuring the face milling of a forging die made of the material 1.2738 at a cutting speed of 180 m / min, there was a noticeable build-up of built-up edges. This resulted in an end of service life due to cutting edge breakage at 66 m / cutting edge. To one
Schneidkantenbruch zu vermeiden, ist die Schnittgeschwindigkeit auf 240 m/min erhöht worden. Diese Maßnahme verlängerte den Standweg auf 74 m/Schneide. Der daraus resultierende Temperaturanstieg im Fräsprozess definierte das neue Standzeitende durch Kolkverschleiß. To avoid cutting edge breakage, the cutting speed has been increased to 240 m / min. This measure extended the tool life to 74 m / cutting edge. The resulting increase in temperature in the milling process defined the new end of service life due to crater wear.
Zielführend war letztlich eine mittlere Schnittgeschwindigkeit von 200 m/min. Das neue Standzeitende konnte auf 81 m/Schneide durch einen prozesssicheren Freiflächenverschleiß angehoben werden. Ultimately, the goal was to use an average cutting speed of 200 m / min. The new end of service life could be increased to 81 m / cutting edge thanks to process-reliable open surface wear.
Es kann als Opfermaterial ein spröder Werkstoff mit guter Übertragung des Körperschalls genutzt werden. Es kann ein Gegenlauffräsen eingesetzt werden. Insbesondere können geringe Vorschubwerte eingesetzt werden, die für das gewählte Opfermaterial spezifisch sind. Es kann eine Körperschallmessung, wie eine Schwingungsmessung, durchgeführt werden. A brittle material with good structure-borne noise transmission can be used as a sacrificial material. Up-cut milling can be used. In particular, low feed rates can be used that are specific to the selected sacrificial material. A structure-borne noise measurement, such as a vibration measurement, can be carried out.
Dies kann beispielsweise an einem Opferwerkstück aus einem Opfermaterial mit Stahl 1 .4301 oder 1 .2738 geprüft werden. This can be checked, for example, on a sacrificial workpiece made of a sacrificial material with steel 1 .4301 or 1 .2738.
Zur Durchführung des Verfahrens zur Analyse verschiedener Versagensarten oder Verschleißarten des Werkzeugs hat es sich daher beispielhaft als vorteilhaft erwiesen, wenn als Opferwerkstück Materialien mit Stahl 1 .4301 oder Stahl 1 .2738, GGG60 oder GGG70 und AISi2 oder ähnliche Materialien als Opfermaterialien eingesetzt werden. To carry out the method for analyzing various types of failure or types of wear of the tool, it has therefore proven to be advantageous, for example, if materials with steel 1.4301 or steel 1.2738, GGG60 or GGG70 and AISi2 or similar materials are used as sacrificial materials as the sacrificial workpiece.
Entsprechend kann zur Analyse der entsprechenden Verschleiß- oder Versagensart eine Testbearbeitung an den entsprechenden Opfermaterialien unter den angegebenen Verfahrensbedingungen durchgeführt werden. Correspondingly, to analyze the corresponding type of wear or failure, a test processing can be carried out on the corresponding sacrificial materials under the specified process conditions.
Bezuqszeichenliste Reference list
I Vorrichtung 2 Werkzeug I device 2 tools
3 Schneide 3 cutting edge
4 Werkstück 4 workpiece
5 erster Antrieb 5 first drive
6 erster Aktuator 7 Werkstückhalter 6 first actuator 7 workpiece holder
8 zweiter Antrieb 8 second drive
9 zweiter Aktuator 9 second actuator
10 Haltevorrichtung 10 holding device
I I Opferwerkstück 12 Sensor I I sacrificial workpiece 12 sensor
13 Speicher 13 memory
14 Steuereinheit 14 control unit
15 Auswerteeinheit 15 evaluation unit

Claims

Patentansprüche Claims
1 . Verfahren zur Bestimmung eines Verschleißzustands eines Werkzeugs (2) und/oder zumindest einer Schneide (3), insbesondere eines Werkzeugs (2), welches/welche zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks (4) dient, wobei in einem Neuzustand des Werkzeugs (2) oder der zumindest einen Schneide (3) an zumindest einem Opferwerkstück (11) eine Testmessung mit einer Testbearbeitung durchgeführt wird, wobei mittels zumindest einer Messeinrichtung mit zumindest einem Sensor (12) die Testbearbeitung überwacht wird und Messwerte der Testmessung in einem Speicher (13) speicherbar sind, wobei nach einer definierten Bearbeitung von Werkstücken (4) mittels des Werkzeugs (2) oder mittels der zumindest einen Schneide (3) zumindest eine weitere Testmessung mit einer Testbearbeitung an dem Opferwerkstück (11) durchgeführt wird, welche ebenso von der Messeinrichtung mit dem zumindest einen Sensor (12) überwacht wird und Messwerte der Testmessung speicherbar sind, wobei anhand der ermittelten Messwerte ein Verschleißzustand des Werkzeugs (2) und/oder der zumindest einen Schneide (3) bestimmt wird. 1 . Method for determining the state of wear of a tool (2) and / or at least one cutting edge (3), in particular of a tool (2), which is used for machining a workpiece (4), with the tool (2) or the at least one cutting edge (3) on at least one sacrificial workpiece (11) a test measurement with test processing is carried out, the test processing being monitored by means of at least one measuring device with at least one sensor (12) and measured values of the test measurement being able to be stored in a memory (13) , wherein after a defined processing of workpieces (4) by means of the tool (2) or by means of the at least one cutting edge (3), at least one further test measurement is carried out with a test processing on the sacrificial workpiece (11), which is also carried out by the measuring device with the at least a sensor (12) is monitored and measured values of the test measurement can be stored, with a V state of wear of the tool (2) and / or of the at least one cutting edge (3) is determined.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleißzustand unterschieden wird nach einem Verschleißzustand der nachfolgenden Verschleiß-/Versagensarten: Freiflächenverschleiß, Kolkverschleiß, Aufbauschneide, Rissbildung und/oder Schneidenbruch. 2. The method according to claim 1, characterized in that the state of wear is differentiated according to a state of wear of the following types of wear / failure: flank wear, crater wear, built-up edge, crack formation and / or broken cutting edge.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleißzustand bestimmt wird aus einem jeweiligen Verschleißzustand aus einem Freiflächenverschleiß, einem Kolkverschleiß, Aufbauschneide, Rissbildung und/oder einem Schneidenbruch. 3. The method according to claim 2, characterized in that the state of wear is determined from a respective state of wear from flank wear, crater wear, built-up edge, crack formation and / or a broken cutting edge.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Testmessung mit der Testbearbeitung für jede betrachtete Verschleiß-/Versagensart gesondert durchgeführt wird. 4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the test measurement with the test processing is carried out separately for each type of wear / failure considered.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Testmessung mit der Testbearbeitung für jede betrachtete Verschleiß-/Versagensart an einem dafür vorgesehenen Opferwerkstück (11) durchgeführt wird. 5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the test measurement is carried out with the test machining for each type of wear / failure considered on a sacrificial workpiece (11) provided for this purpose.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Testmessung mit der Testbearbeitung für jede betrachtete Verschleiß-/Versagensart mit dafür vorgesehenen Bearbeitungsparametern durchgeführt wird. 6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the test measurement is carried out with the test machining for each considered wear / failure type with the machining parameters provided for this.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung des Verschleißzustands durch einen Vergleich von gespeicherten Messwerten und/oder gespeicherten bearbeiteten Messwerten von Testmessungen an zumindest einem Opferwerkstück (11) erfolgt. 7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the state of wear is determined by comparing stored measured values and / or stored processed measured values from test measurements on at least one sacrificial workpiece (11).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bearbeitete Messwerte zeitliche erste Ableitungen und/oder zweite Ableitungen von Messwertverläufen aufweisen oder sind. 8. The method according to claim 7, characterized in that processed measured values have or are temporal first derivatives and / or second derivatives of measured value progressions.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem ermittelten Verschleißzustand oder aus den ermittelten Verschleißzuständen eine Empfehlung für die weitere Nutzung oder den Austausch des Werkzeugs (2) und/oder der Schneide (3) und/oder der Schneiden (3) erfolgt. 9. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that a recommendation for the further use or replacement of the tool (2) and / or the cutting edge (3) and / or the cutting edges ( 3) takes place.
10. Vorrichtung (1) zur Bestimmung eines Verschleißzustands eines Werkzeugs (2) und/oder zumindest einer Schneide (3), insbesondere eines Werkzeugs (2), welches/welche zur spanenden Bearbeitung eines Werkstücks (4) dient, mit einem Werkzeug (2) mit zumindest einer Schneide (3) zur Bearbeitung eines Werkstücks (4), mit einer Messeinrichtung mit zumindest einem Sensor (12) zur Überwachung einer Testmessung mit Testbearbeitung und mit zumindest einem Opferwerkstück (11) zur Durchführung der Testmessung mit Testbearbeitung an dem Opferwerkstück (11 ), insbesondere zur10. Device (1) for determining a wear state of a tool (2) and / or at least one cutting edge (3), in particular a tool (2), which is used for machining a workpiece (4), with a tool (2 ) with at least a cutting edge (3) for machining a workpiece (4), with a measuring device with at least one sensor (12) for monitoring a test measurement with test machining and with at least one sacrificial workpiece (11) for performing the test measurement with test machining on the sacrificial workpiece (11), especially for
Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Implementation of a method according to one of the preceding claims.
11. Vorrichtung (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine vordefinierte Anzahl von Opferwerkstücken (11 ) vorgesehen ist, wobei die einzelnen Opferwerkstücke (11) jeweils zur Bestimmung eines Verschleißzustandes gemäß einer spezifischen Verschleiß- /Versagensart bearbeitbar sind. 11. The device (1) according to claim 10, characterized in that a predefined number of sacrificial workpieces (11) is provided, the individual sacrificial workpieces (11) each being machinable to determine a state of wear according to a specific type of wear / failure.
12. Vorrichtung (1 ) nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass insbesondere zwei oder drei Opferwerkstücke (11) aus unterschiedlichen Opfermaterialien vorgesehen sind für die Bestimmung eines Verschleißzustandes gemäß einem Freiflächenverschleiß, einem Kolkverschleiß, Aufbauschneide, Rissbildung und/oder einem Schneidenbruch. 12. The device (1) according to claim 11, characterized in that in particular two or three sacrificial workpieces (11) made of different sacrificial materials are provided for the determination of a state of wear according to flank wear, crater wear, built-up edge, crack formation and / or a broken cutting edge.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4368358A1 (en) * 2022-11-10 2024-05-15 Illinois Tool Works Inc. Food product slicer with optical knife edge evaluation

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4509126A (en) * 1982-06-09 1985-04-02 Amca International Corporation Adaptive control for machine tools
DE4308246C2 (en) 1993-03-16 1998-06-10 Guntram Dipl Ing Hoerdemann Method and device for monitoring and controlling machine tools
DE10015005A1 (en) 2000-03-20 2001-10-18 Georg Wendland Device for online measurement of wear on tools during machining of abrasive materials, uses a source of light to illuminate rotary cutters and an optical sensor to detect reflection from the wear surfaces of a cutter
FR2828424B1 (en) * 2001-08-07 2004-01-16 Sarl Digital Way TOOL AND / OR TOOL BREAKAGE MONITORING DEVICE FOR A TOOL MACHINE
US20080161959A1 (en) * 2006-12-01 2008-07-03 Jerard Robert B Method to measure tool wear from process model parameters
JP2013071187A (en) * 2011-09-26 2013-04-22 Hitachi Ltd Tool path-calculating device, tool path-calculating method, and processing device
JP6649348B2 (en) 2017-11-21 2020-02-19 ファナック株式会社 Tool life judgment device

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