具有用于感测工具上的切削刃载荷的工具传感器的机床单元制造技术

提出了一种用于感测切削刃载荷的方法和电机驱动的机床单元，如多轴旋转头或电机主轴，具有定子单元和至少围绕旋转轴线旋转的转子单元，转子单元包括用于接收工具的至少一个工具接收单元，该工具接收单元具体地包括工具夹持装置，该工具夹持装置可在旋转轴线的长度方向上调节并且夹持力可被施加到该工具夹持装置以用于固定和夹持工具的可释放地可固定的工具柄部，该工具的工具头包括至少一个切削刃，存在被设置用于感测工具上的载荷的至少一个工具传感器，该至少一个工具传感器被实现为用于感测单个切削刃上的切削刃载荷的单个切削刃传感器，现有技术至少部分地改善。这尤其是根据本发明专利技术实现的，因为定子单元至少包括一个切削刃传感器。个切削刃传感器。个切削刃传感器。

【技术实现步骤摘要】
具有用于感测工具上的切削刃载荷的工具传感器的机床单元


[0001]本专利技术涉及一种根据权利要求1所述的电机驱动的机床单元，例如多轴旋转头或电机轴，并且涉及根据权利要求11所述的感测切削刃载荷的方法。

技术介绍

[0002]对机床而言，存在经由标准化接口连接到机床的各种可互换的装置或工具。在这种情况下，这些工具经由可分离的锥形连接件连接到机床主轴或电机主轴，并且所谓的夹头通过轴向移动被打开或闭合，使得牢固地固定工具所需的轴向力可以被传递到工具，或者也可以稍后被再次释放。
[0003]用于加工的工具只能在它们达到典型的磨损极限前使用，该磨损极限通常由制造商指定。如果所使用的工具过度磨损并且磨损超过磨损极限，则加工结果通常不再满足要求。为了避免在制造过程中产生很多的废品，寻求能够原位(如在制造过程中)检查和跟踪工具状态，而不是基于质量控制，例如制造公差或尺寸精度或边缘锐度等，来确定接收到的工件由于工具磨损而不在被维持。
[0004]根据EP 2 924 526 Al和WO 2019/101 617 Al，这借助于除了机床以外，配备相应测量传感器的工具老化适配器的测量装置来完成，在该测量装置上，根据在垂直于旋转轴线的两个线性独立方向上取向并且相对于旋转工具静止的分量来感测工具载荷弯曲力矩，并且因此认为是在对应坐标系中感测的值对的分量。在该已知提议的情况下，以这种特别是关于感测的对称性和其干扰方式获得的图像，其中对称性的干扰被感测为与指定状态的偏差，并且被感测为多边缘工具的至少一个切削刃的磨损。该系统已经由公司Pro
‑
Micron Gmb H&Co.KG以品牌名称“SPIKE”提供。
[0005]在这种情况下，具体指示了通过应变仪感测弯矩分量的值对，该值对从垂直于工具的旋转轴线的两个线性独立方向上实现。该目的是识别工具的状态和对于工具的每个单个切削刃的工具的问题，并且通过磨损特征值来指示这一点。
[0006]根据单个切削刃上的磨损，然后应当在早期阶段更换磨损工具，以便特别地避免切削刃/钻刃的断裂，或者尽可能避免机加工的不准确性/或产品/工件的废弃。
[0007]然而，该先前系统的主要缺点是涉及巨大的装配和经济费用，尤其是需要附加的、单个的适配器和附加的评估装置或计算机。在这种情况下，测量电子器件或传感器被集成到机床的每个单个的工具架中，这增加了成本和精力。因此，如果存在相应的需要，自发使用另一工具架的效果也仅可能达到有限的程度。
[0008]在该系统的情况下，传感器数据/信号从工具适配器无线地传输到评估装置或计算机。这不仅是复杂的，而且易受干扰的影响，尤其是在工业切削加工的“恶劣”条件下，并且在生产大厅通常存在无数干扰源。
[0009]此外，力(切削力)的作用与所谓的HSK(空心短锥)平面表面之间的有效长度随着该系统或通过适配器而增加。由于该系统相应地增加了杠杆比，这导致相当大的轴承载荷，这也是不利的。
[0010]此外，现在也可以使用“尖峰轴”"(SPIKE inspindle)变体。这使用基本上放置在轴前面的特殊的锥形套筒。尽管该变体不依赖于工具，但是上面提到的技术和经济缺点在很大程度上仍然存在。
[0011]无论如何，在所谓的“深孔钻削”的情况下，为便避免钻头在工件中断裂并卡住一部分，非常早期和精确的识别对单个切削刃的潜在危险磨损或变化是非常重要的。这可能被进一步改进。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的和优点
[0013]本专利技术的目的是提出一种电机驱动的机床单元和/或用于感测切削刃载荷的方法，其中与现有技术和/或更高的需求相比，尽可能地减少装配难度和经济努力，特别是关于加工的准确性和/或加工的安全性和/或单个切削刃的有害磨损的早期识别。
[0014]该目的通过分别由权利要求1和11的特征，从上述机床单元和上述类型的方法实现。本专利技术的有利实施方式和进一步发展通过从属权利要求中陈述的措施而成为可能。
[0015]因此，根据本专利技术的机床单元的特征在于定子单元至少包括单个切削刃传感器。
[0016]由于根据本专利技术布置在定子单元上/中的单个切削刃传感器，有可能配置附加的单个的工具适配器和有显示单元/屏幕的附加评估装置。另外，正如现有技术中的一些情况那样，不必分割转子轴以集成单切削刃传感器。因此，与现有技术相比，特别显著地降低了装配和经济费用。
[0017]在本专利技术的含义内，单个切削刃传感器使得能够感测单个切削刃上的切削刃载荷，甚至特别是在工具头不仅具有一个切削刃，而是在工具头上有多个切削刃的情况下。目前，例如，可商购的钻头通常包括两个单个切削刃，并且在许多情况下，可商购的铣刀包括四个单个切削刃，或甚至多于四个单个切削刃。在本专利技术内，切削刃缘和所谓的切削刀片或所谓的刀头都可以被理解为切割边缘。在市场上可买到的刀具的情况下，切削刀片或刀头通常由硬质金属、金属陶瓷、多晶立方氮化硼(CBN)、多晶金刚石(PCD)或切割陶瓷构成，或更少地由HSS、HSSE/HSS
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PM构成，并且用作例如加工金属、塑料或木材的切割材料载体。
[0018]因此，根据本专利技术，可以有利地感测和分析/评估单个切削刃和/或多个切削刃的诸如磨损或磨损等变化和/或单个切削刃和/或多个切削刃的部分断裂/断裂和/或堵塞/楔入。如果必要的话，还可以实现有利的机器响应，特别是借助于有利的电气/电子监视单元，例如警报或信号和/或显示的输出，和/或加工或操作的减慢和/或停止。
[0019]根据本专利技术，在施加力/切削力和所谓的HSK平面表面之间的有效长度也不是“延伸的”。因此，与上述现有技术相比，由于相对于先前已知的系统显著缩短杠杆比，这导致相当小的轴承载荷。这对轴承的尺寸/载荷具有积极影响。
[0020]此外，根据本专利技术，尤其是通过工具的较短的延伸长度，通常积极地影响操作/过程。工具具有更大的刚性，结果是在操作/处理期间工具的偏转小于现有技术。颤动效应也受到积极影响。由于较短的工具长度，工具仅在较高载荷下开始振动/颤动，这提高了机加工的准确性。
[0021]基本上，根据本专利技术，由于有工具适配器，在没有转换或修改的情况下，可以使用迄今为止市售的工具和工具架等。而且，根据本专利技术的机床单元的轴承(例如电机主轴等)
通常现在不需要/不能改变，这也降低了成本和精力。
[0022]因此，根据本专利技术的传感器系统可以有利地集成在机床单元或电机主轴中。因此不需要将测量电子器件集成到每个工具架/适配器中，或者集成到多个工具架/适配器中，和/或集成到每个工具中以用于机床单元。此外，有利地，每个机器单元或每个电机轴仅需要/安装或装配一次传感器系统或单个切削刃传感器和/或电子器件。因此，根据本专利技术，成本和费用很低。
[0023]优选地，机器监控单元和/或机器显示单元包括处理或评估/表示或传感器评估单元或传感器显示单元，用于评估和/或准备和/或显示/表示(有利地准备好的)传感器信号/传感器数据。因此，与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电机驱动的机床单元(1，103)，例如多轴旋转头或电机主轴(103)，具有定子单元(2，110)和至少能够围绕旋转轴线(D)旋转的转子单元(3，105)，所述转子单元(3，105)包括用于接收工具的至少一个工具接收单元(108)，所述工具接收单元(108)具体地包括工具夹持装置(101)，所述工具夹持装置(101)在所述旋转轴线(D)的长度方向上可调节，并且夹持力能够被施加到所述工具夹持装置(101)，用于将所述工具(50)的可释放地固定的工具柄部进行固定和夹持，所述工具(50)的工具头(51)包括至少一个切削刃(53)，优选地至少两个/四个切削刃(53)，存在至少一个工具传感器(5，104)，所述工具传感器(5，104)被设置用于感测所述工具(50)上的载荷，所述工具传感器(5，104)被实现为用于感测所述单个切削刃(53)上的切削刃载荷的单个切削刃传感器(5，104)，其特征在于所述定子单元(2，110)至少包括所述单个切削刃传感器(5，104)。2.根据权利要求1所述的机床单元，其特征在于，所述单个切削刃传感器(5，104)被实现为用于感测对所述单个切削刃(53)的力施加的单个削刃力传感器(5，104)。3.根据前述权利要求中任一项所述的机床单元，其特征在于，在轴向方向(D)上观察时，所述单个切削刃传感器(5，104)至少部分地布置在所述工具夹持装置(101)和/或所述工具接收单元(108)的水平处。4.根据前述权利要求中任一项所述的机床单元，其特征在于，所述单个切削刃传感器(5，104)被实现为无接触操作传感器(5，104)，用于非接触式感测所述单个切削刃(53)上的切削刃载荷。5.根据前述权利要求中任一项所述的机床单元，其特征在于，所述单个切削刃传感器(5，104)被实现为距离感应器(5，104)，用于感测所述定子单元(2，110)和/或所述距离感应器(5，104)与所述转子单元(3，105)和/或所述工具接收单元(108)的至少一部分之间的距离(109，u)，该距离(109，u)使得它能够由所述单个切削刃(53)上的所述切削刃载荷改变。6.根据前述权利要求中任一项所述的机床单元，其特征在于，所述单个切削刃传感器(5，104)被实现为具有在所述旋转轴线(D)的长度方向上对齐的至少一个感测区域的轴向传感器(5，104)。7.根据前述权利要求中任一项所述的机床单元，其特征在于，所述转子单元(3，105)和/或所述工具接收单元(108)包括至少一个标记(N)。8.机床，包括工具(53)和根据前述权利要求中任一项所述的机床单元(1，103)。9.用于感测工具(50)的单个切削刃(53)上的切削刃载荷的方法，其中，使用工具(50)的工具头(51)，该工具头具有至少一个切削刃(53)，优选地至少两个/四个切削刃(53)，工具(50)和/或用于保持工具(50)的工具架，特别地可拆卸地固定到转子单元(3，105)的工具接收单元(108)的工具夹持装置(12，101，108)，由电机驱动的机床单元(1，103)接收，特别地，在工具(5)的夹持中，工具夹持装置(12，108)在旋转轴线(D)的长度方向上被调节和/或被布置在转子单元(3)的主轴头和/或工具接收单元(108)中，机床单元具有定子单元(2，110)，转子单元(3，105)相对于定子单元(2，110)被安装成能够围绕旋转轴线(D)旋转，至少一个工具传感器(5，104)被用于感测工具(50)上的载荷，工具传感器(5，104)被实现为用于感测单个切削刃(53)的切削刃载荷，其特征在于，该方法包括以下方法步骤：
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将单个切削刃传感器(5，104)布置在定子单元(2，110)上；
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提供单个切削刃传感器(5，104)的至少一个传感器头(5，104)，用于确定定子单元
(2，110)和/或传感器头(5，104)与转子单元(3，105)的至少一部分和/或工具接收单元(108)/主轴头的至少一部分之间的距离(109，u)，该距离(109，u)由单个切削刃(53)上的切削刃载荷改变，测量从转子单元(3，105)和/或工具接收单元(108)/主轴头的一部分的距离(109，u)...

【专利技术属性】
技术研发人员：约阿希姆，
申请(专利权)人：弗朗茨凯斯勒股份有限公司，
类型：发明
国别省市：