具有預(yù)防的破裂、斷裂、裂紋和磨損識(shí)別的工具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于對(duì)切削工具進(jìn)行監(jiān)視的方法，所述切削工具在對(duì)主要金屬的材料進(jìn)行切削時(shí)進(jìn)行使用，具有切割工具，其中，在加工時(shí)調(diào)整切割力、進(jìn)給力和背向力，以及具有用于對(duì)力進(jìn)行測量的傳感器。為了能夠在刀身失靈之前2到60秒、優(yōu)選2到10秒停止加工，按照本發(fā)明來提出，所述傳感器在加工期間連續(xù)地探測所提到的力中的至少一個(gè)，并且在出現(xiàn)所探測的力的突然的降低時(shí)停止加工。
【專利說明】
具有預(yù)防的破裂、斷裂、裂紋和磨損識(shí)別的工具
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于對(duì)切削工具進(jìn)行監(jiān)視的方法，所述切削工具在對(duì)主要金屬的材料進(jìn)行切削時(shí)使用，
具有切割工具，其中，在加工時(shí)調(diào)整切割力、進(jìn)給力和背向力(Passivkraft)，
以及具有用于對(duì)力進(jìn)行測量的傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]所述切削工具具有帶有座壁(SitzwSnden)的用于容納刀身的容納空隙，其中，所述刀身用固定器件來固定。所述固定器件為螺紋緊固件、楔或者夾鉗，其將所述刀身牽拉到所述容納空隙中，從而所述刀身貼靠在所述座壁處。但是，所述刀身還能夠如例如通過焊接、粘結(jié)或者類似的固定的連接來與基體相連接。
[0003 ]刀片、通常轉(zhuǎn)位式刀片優(yōu)選由陶瓷或者由含CBN的材料制成。CBN代表立方氮化硼。還能夠使用其它的硬質(zhì)材料。
[0004]在切削期間，在一定的時(shí)間之后所述刀身的所使用的刀角磨損。在所定義的刀具耐用度(Standmenge)、也就是加工量之后，更換所述刀身，或者用所述刀身的其它的刀角來繼續(xù)所述加工，直至耗盡所有的可供使用的刀角。危險(xiǎn)的是，所述刀身在加工時(shí)破裂并且各個(gè)的部分以極高的速度被甩開，或者甚至被壓到待加工的構(gòu)件中去。這能夠?qū)е鹿ぜ蛘咔邢鞴ぞ叩钠茐?。需要避免這一點(diǎn)。
[0005]從文件EPI 984 142 BI中已知，用壓電陶瓷的傳感器來測量施加到刀身或者在其支架上的壓力、拉力和剪切力并且如此控制所述加工，即使得防止由于超負(fù)荷引起的損傷。在此，預(yù)設(shè)用于力的極限值，在超過所述極限值時(shí)對(duì)所述加工進(jìn)行干預(yù)。在此不利的是，十分頻繁地太過早地停止所述加工，因?yàn)橐圆荒敲茨軌蚝雎缘?nicht zu vernachlass igbaren)安全距離來預(yù)設(shè)所述極限值，以便無論如何避免損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明描述具有預(yù)防的破裂、斷裂、裂紋和磨損識(shí)別的工具。
[0007]本發(fā)明的任務(wù)是，如此改進(jìn)按照權(quán)利要求1的前序部分的方法，即使得在所述刀身失靈之前2到60秒、優(yōu)選2到10秒停止所述加工。
[0008]按照本發(fā)明，該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法來解決。
[0009]通過所述傳感器在加工期間連續(xù)地探測所提到的力中的至少一個(gè)并且在出現(xiàn)所探測的力的突然的降低時(shí)停止所述加工的方式，使得直接地在所述刀身失靈之前停止所述加工。
[0010]在迄今的切割試驗(yàn)中表明了，在刀刃(Schneide)或刀身斷裂之前的一定的時(shí)間發(fā)生突然的力降低。所述刀身的結(jié)構(gòu)在破裂之前不久顯得疲勞，這能夠通過屈服(Nachgeben)以及由此力降低使得被察覺到。
[0011 ]在力曲線中的這種“彎折”總是并且可靠地發(fā)生，從而能夠?qū)⑦@種“彎折”視為在所述刀身破裂之前不久出現(xiàn)的信號(hào)。如果出現(xiàn)這種信號(hào)，則必須立即中斷所述加工并且使用其它的刀刃或者其它的刀身。
[0012]這種信號(hào)能夠在所有的3個(gè)力分量中，也就是說，在切割力、進(jìn)給力和背向力中識(shí)別到。
[0013]優(yōu)選地，作為傳感器使用壓電的力傳感器或者固體聲音傳感器。固體聲音傳感器從價(jià)格看來比壓電的力傳感器更適宜。壓電的力傳感器是極可靠的并且在測量的準(zhǔn)確度方面是有利的。
[0014]優(yōu)選地在IHz到大約IMHz的頻率的情況下、特別優(yōu)選地在10Hz到10kHz的頻率的情況下進(jìn)行對(duì)力信號(hào)的評(píng)估。在這些頻率范圍中獲得最好的結(jié)果。
[0015]優(yōu)選地用電荷放大器來評(píng)估所測量的電壓信號(hào)。
[0016]所述切削工具能夠是靜態(tài)的=車削、切槽(Stechen)、仿形(Prof i Iieren)、拉削或者是相應(yīng)相關(guān)的。但是所述切削工具還能夠是旋轉(zhuǎn)的=銑削、鉆孔、鉸孔(Reiben)、擴(kuò)孔(Aufbohren)或者是相應(yīng)相關(guān)的。
[0017]所述切削工具不僅能夠設(shè)計(jì)有可更換的刀刃(也被稱為轉(zhuǎn)位式刀片工具)，而且能夠設(shè)計(jì)為單式工具(Monowerkzeug)(實(shí)心原料工具(Vol lmaterial-Werkzeug))。所述單式工具能夠完全由一種原料制成，而且能夠由與彼此連接、如例如焊接的多種原料制成。
[0018]工具的起切割作用的部分能夠由不同的切割材料制成、如例如:硬金屬、金屬陶瓷、陶瓷、CBN、PKD以及可能將來開發(fā)的切割材料，以及此外作為未涂層和/或涂層的實(shí)施方案。
[0019]通過對(duì)工具失靈的預(yù)防的識(shí)別，首先應(yīng)該在來自最不同的工業(yè)分支的使用者中降低次品成本和一般來說制造和過程成本(例如:汽車工業(yè)、航空和航天工業(yè)、模具和鍛模制造(Formen- und Gesenkbau)、一般的機(jī)械工程、滾動(dòng)軸承工業(yè)等)。
[0020]為了達(dá)到這個(gè)目的，將傳感器裝入到相應(yīng)的工具中，所述傳感器在切削過程期間記錄負(fù)荷系數(shù)并且將其轉(zhuǎn)化為信號(hào)。從大量信號(hào)中同樣在切削過程期間過濾出識(shí)別刀刃的不久的失靈的表示特征的信號(hào)并且將其用作報(bào)警信號(hào)。在這種所提到的報(bào)警信號(hào)的情況下人們能夠例如進(jìn)行切斷工具機(jī)(Werkzeugmaschine，有時(shí)稱為機(jī)床)和/或使用所謂的姊妹工具(Schwesterwerkzeugs)(備用工具)。但是還能夠?qū)⑺鰣?bào)警信號(hào)用于多方面的目的。
[0021]此外，所述工具能夠借助于與控制單元的線纜連接、然而優(yōu)選地以無線纜的方式來傳遞所述報(bào)警信號(hào)。這能夠通過使用各種無線電技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
[0022]如此實(shí)行所述報(bào)警信號(hào)的過濾，即使得過程的使用條件以及間接地或者直接地參與所述過程的其它的邊界條件不起作用(例如:切割速度、切割深度、進(jìn)給、使用或者不使用冷卻潤滑劑、高壓冷卻、四處飛的切肩、振動(dòng)等)。
[0023]工具系統(tǒng)不僅應(yīng)該用作被集成在工具機(jī)中的系統(tǒng)，而且應(yīng)該與彼此獨(dú)立地使用。能夠被視為所述工具系統(tǒng)的次要的用途的是分析切削工具的通常的切割特性(Schneidverhaltens) ο
[0024]一般而言，本發(fā)明還涉及傳感的(sensorisches)工具。
[0025]a)所述工具能夠例如包括壓電的力傳感器，所述力傳感器與彼此分離地探測不同的力分量。
[0026]b )從I Hz到大約IMHz、優(yōu)選地在I OOHz -1 OOkHz的范圍中進(jìn)行評(píng)估力信號(hào)。
[0027]c)用電荷放大器來評(píng)估所產(chǎn)生的電壓信號(hào)。
[0028]-裝入的傳感器在切削過程期間記錄切割力。
[0029]-由此產(chǎn)生力和振動(dòng)信號(hào)并且通過相應(yīng)的、電子的設(shè)備構(gòu)建來對(duì)其進(jìn)行分析。
[0030]-信號(hào)/數(shù)據(jù)分析的任務(wù)是，從大量信號(hào)中過濾出或識(shí)別出如下信號(hào)，所述信號(hào)呈現(xiàn)為表示特征的并且基本上總是相同，從而所述信號(hào)被識(shí)別為有關(guān)的信號(hào)(ZustSndige)，由所述信號(hào)使得人們能夠已經(jīng)于在之后的時(shí)間點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)的刀刃的損傷出現(xiàn)之前防止所述損傷。
[0031]主要地應(yīng)該將用于車削和切槽加工的工具(也被稱為靜態(tài)的工具)配備有可更換的切割嵌件(Schneideinsetzen)，以及沒有可更換的刀身的工具(靜態(tài)的和旋轉(zhuǎn)的，也被稱為單式工具)。
[0032]但是還能夠想到并且是本申請(qǐng)的對(duì)象的是，還將旋轉(zhuǎn)的工具配備有多個(gè)切割嵌件(銑刀、鉆頭、锪鉆(Senker)等)。
[0033]在切削中，我們總是與3個(gè)力分量有關(guān)(切割力、進(jìn)給力和背向力)。這些力分量由傳感器在加工期間來探測并且連續(xù)地被記錄下來(festgehal ten)。此外，振動(dòng)也起作用，所述振動(dòng)由系統(tǒng)同樣來探測。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于對(duì)切削工具進(jìn)行監(jiān)視的方法，所述切削工具在對(duì)主要金屬的材料進(jìn)行切削時(shí)使用， 具有切割工具，其中，在加工時(shí)調(diào)整切割力、進(jìn)給力和背向力， 以及具有用于對(duì)力進(jìn)行測量的傳感器， 其特征在于，所述傳感器在加工期間連續(xù)地探測所提到的力中的至少一個(gè)，并且在出現(xiàn)所探測的力的突然的降低時(shí)停止所述加工。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，作為所述傳感器使用壓電的力傳感器或者固體聲音傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在IHz到大約IMHz的頻率的情況下、優(yōu)選在I OOHz到I OOkHz的頻率的情況下進(jìn)行對(duì)力信號(hào)的評(píng)估。4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，用電荷放大器來評(píng)估所測量的電壓信號(hào)。
【文檔編號(hào)】B23Q17/09GK105939816SQ201480074878
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2014年12月3日
【發(fā)明人】J.奧古斯丁-帕亞, H-J.施賴納, R.賓迪希
【申請(qǐng)人】陶瓷技術(shù)有限責(zé)任公司