DE3112417A1 - Vorrichtung zum einstellen der schneide eines in einem werkzeughalter eingesetzten werkzeuges ausserhalb einer werkzeugmaschine oder zum messen der schneidenlage - Google Patents

Description

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UHLANDSTRASSE Hc-D 7O0O STUTTGART 1

A 44 522 b Anmelder: Fa. Index-Werke Korn.Ges. y - 177 Hahn & Tessky

22. Februar 1981 Plochinger Str. 92

73CX) Esslingen

Vorrichtung zum Einstellen der Schneide eines in einen Werkzeughalter eingesetzten Werkzeuges ausserhalb einer Werkzeugmaschine oder zum Messen der Schneidenlage

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen der Schneide eines in einen Werkzeughalter eingesetzten Werkzeuges ausserhalb einer Werkzeugmaschine oder zum Messen der Schneidenlage/ mit einer Auflageseite und mit Haltemitteln zum Fixieren des Werkzeughalters in einer definierten Einstellebene .

Bei der spangebenden Fertigung kommen in zunehmendem Maße numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen zum Einsatz. Für den Betrieb solcher Werkzeugmaschinen ist eine Voreinstellung der auf ihnen zum Einsatz gelangenden Werkzeuge Voraussetzung. Hierzu sind spezielle, zum Teil technisch aufwendig konzipierte Werkzeugschneiden-Einstellgeräte entwickelt worden. Die Anschaffungskosten für solche Geräte sind dementsprechend hoch. Wenn deshalb lediglich eine oder zwei solcher numerisch gesteuerter Werkzeugmaschinen betrieben werden, ist die Anschaffung eines solchen Werkzeugschneiden-Einstellgerätes wegen der damit verbundenen hohen Kosten kaum zu vertreten.

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Laufen in einem Fertigungsbetrieb hingegen mehrere NC-Werkzeugmaschinen, kommt es darauf an, die Maschinen-Stillstandszeiten so niedrig wie möglich zu halten. Ein Hilfsmittel dazu sind CNC-Handeingabesteuerungen, die eine von einem zentralen Programmierplatz unabhängige Korrektur von Steuerbewegungen diverser Maschinenaggregate sowie Änderungen im Steuerprogramm der Maschine ermöglichen. Es liegt deshalb nahe, auch für die Voreinstellung der Werkzeuge in den Werkzeughaltern nach Wegen zu suchen, die es ermöglichen, diese Einstellarbeiten in einem Betrieb nicht mehr zentralisiert sondern, wenn möglich, unmittelbar an der betreffenden Maschine vornehmen zu können. Bisher scheiterte dies wiederum an den hohen Kosten, die für die bekannten Werkzeugschneiden-Einstellgeräte aufgebracht werden müssen. Aus diesem Grunde sind auch heute noch bei einem Werkzeugbruch (z. B. abgebrochener Zentrierbohrer) unter anderem hohe Stillstandszeiten in Kauf zu nehmen, da sich die Bedienungsperson der Maschine zunächst wieder an einem von der Maschine getrennten Ort ein neues Werkzeug im Werkzeughalter einstellen lassen muß.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Einstell- und Messvorrichtung zu schaffen, die aufgrund ihrer konstruktiven Gestaltung preisgünstig herstellbar ist und somit als Zusatzvorrichtung numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen zugeordnet werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung der eingangs erläuterten Art gelöst, die

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sich erfindungsgemäß dadurch auszeichnet, dass sie mindestens eine zu ihrer Auflageseite parallele Fläche besitzt, wobei der Abstand dieser Fläche gleich ist dem Abstand der Auflageseite von der zu ihr parallelen Einstellebene.

Mit Hilfe der in vorstehendem Umfange definierten Vorrichtung ist es zumindest möglich, Werkzeugschneiden auf Drehmitte exakt einzustellen. Hierzu ist die Vorrichtung mit ihrer Auflageseite auf eine ebene Bezugsfläche abzustellen. Danach läßt sich mit Hilfe eines relativ zu der Bezugsfläche verstellbaren Tasters der zur Einstellung der Höhe der Werkzeugschneide erforderliche Nullpunkt ermitteln. Dazu ist der Taster relativ zur Bezugsfläche entsprechend senkrecht zu verstellen und an der zur Auflageseite parallelen Fläche der Vorrichtung entsprechend zu orientieren und zu fixieren.

Danach kann durch den in den Nullpunkt gebrachten Taster leicht festgestellt werden, ob die Werkzeugschneide zur exakten Schneideneinstellung auf Drehmitte in die eine oder andere Richtung zu verstellen

ist. Dieser Nullpunkt entspricht dem Werkzeug-Bezugspunkt "N" bei NC-Werkzeugmaschinen.

Es lassen sich somit beispielsweise rechts- und linksschneidende Drehmeißel und Bohrstangen auf einfache Art und Weise auf Drehmitte einstellen.

Ebenso ist es aber auch möglich, die Schneidenhöhe zu messen. In diesem Falle kann die tatsächliche Schneidenlage ohne Umrechnung unmittelbar an einem Messgerät abgelesen werden. Der ermittelte Messwert kann auch

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über eine Datenschnittstelle direkt in die Maschinensteuerung eingegeben werden, welche dann automatisch die Werkzeugschneide in Soll-Stellung steuert.

Beim rechnerunterstützten Programmieren sind in der Regel die Werkzeug-Sollmaße bereits in der Werkzeugdatei des Rechners abgespeichert/ so daß hier die Differenz zwischen Ist- und Sollwert in die Maschinensteuerung einzugeben ist.

Zur Aufnahme von mit einem im Querschnitt kreisförmigen Spannschaft ausgestatteten Werkzeughaltern besitzt die Vorrichtung als Haltemittel vorzugsweise eine Schaftaufnahmebohrung, deren Achse in der Einstellebene liegt.

Bei einer bevorzugten Ausführung besitzt die Vorrichtung die Gestalt eines Endmaßes, wobei mindestens eine Kantenlänge gleich ist dem Abstand ihrer Auflageseite von der zu ihr parallelen Einstellebene.

Eine derartige Gestaltung ermöglicht überdies die Durchführung weiterer Voreinstell- und Messarbeiten, wie das Einstellen der Werkzeugschneide in axialer und radialer Richtung sowie auf Drehmitte , sofern die Vorrichtung mindestens vier ebene Flächen besitzt, von denen zwei zueinander parallel und senkrecht zur Achse der Schaftaufnahmebohrung vorgesehen sind und die beiden anderen rechtwinklig zueinander und parallel zur Achse der Schaftaufnahmebohrung angeordnet sind.Es ist klar, daß auch in diesem Fall die ermittelten Messwerte, über eine Datenschnittstelle direkt in die Maschinensteuerung eingegeben werden können.

Eine bevorzugte Bauart der Vorrichtung sieht vor, diese als Körper mit quadratischem Grundriß auszu-

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bilden, dessen Höhe der halben Kantenlänge des Quadrates entspricht, wobei sich die Achse der Sc'haftaufnahmebohrung im Schnittpunkt der Quadratdiagonalen befindet.

Vorteilhaft bildet die insbesondere als halbierter Würfel ausgebildete Vorrichtung einen Teil einer Messeinrichtung/ die eine eine ebene Auflagefläche aufweisende Aufnahmeplatte sowie einen höhenverstellbaren Meßtaster besitzt, welcher über eine mechanische,, optische, maanetische oder optoelektronische Meßeinrichtung die Meßdaten anzeigt.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sind in der sich anschliessenden Beschreibung eines in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung und/oder in den Ansprüchen erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1,

Fig. 3 eine Vorderansicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung gem. Fig. 3,

Fig. 5 diverse Einstellpositionen der Vorrichtung

ρ. ο auf einer Aufnahmeplatte einer Messeinrichtung

zum Einstellen der Schneide eines in einem Werkzeughalter gehaltenen Drehmeißels,

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Fig. 9 bis verschiedene Einstellpositionen der Vor« ^* richtung auf der Aufnahmeplatte einer

Messeinrichtung zum Einstellen der Schneide einer Bohrstange

Fig. 12 eine Darstellung ähnlich Fig. 8 zur Einstellung der Schneiden eines Fräsersatzes.

Die Vorrichtungen gemäß den Fig. 1 bis 4 bilden einen Körper 10 in Form eines halbierten Würfels mit den Seitenlängen a und a/2. Die Vorrichtung ist zur Aufnahme von Werkzeughaltern konzipiert/ die zu ihrer Aufnahme einen im Querschnitt kreisförmigen und vorzugsweise auch kreiszylindrischen Spannschaft besitzen.

Hierzu ist eine Schaftaufnahmebohrung 12 vorgesehen, deren Achse im Schnittpunkt der Diagonalen der quadratischen vorderen und hinteren Stirnflächen 14, 16 liegt. Die einander senkrecht zugeordneten ebenen Seitenflächen sind mit 18-24 bezeichnet.

Aufgrund der Form des Körpers als halbierter Würfel befinden sich zwei zueinander parallele Flächen, nämlich die vorderen und hinteren Stirnflächen 14, 16; in einem Abstand (a/2), der gleich ist dem Abstand der eine Auflageseite definierenden Seitenfläche 18 von einer zu dieser parallelen Werkzeughalter-Einstellebene b-b, in welcher die Achse der Schaftaufnahmevorrichtung 12 liegt.

Der Körper 10 kann somit als Endmaß angesprochen wer-

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den, bei dem eine Kantenlänge gleich ist dem Abstand ihrer Auflageseite 18 von der zu ihr parallelen Einstellebene. Aufgrund der Ausbildung des Körpers als halbierter Würfel hat dabei jede Seitenfläche den gleichen Radialabstand von der Achse der Schaftaufnahmebohrung, was insofern vorteilhaft ist, als ein Teil dieser Flächen, was nachstehend noch erläutert wird, zur Einstellung von Werkzeugschneiden benutzt werden kann.

26 bezeichnet einen im Körper radial zur Schaftaufnahmebohrung angeordneten Spannbolzen zum Feststellen eines Werkzeughalterschaftes in der Bohrung. Der Spannbolzen weist hierzu an seiner an den Schaftumfang anlegbaren Stirnfläche vorzugsweise eine Verzahnung 28 auf, die in formschlüssigeJi Eingriff mit einer Gegenverzahnung am Schaftumfang gebracht werden kann. Damit ist ein als Ganzes mit 30 bezeichneter Werkzeughalter, der auf einer numerisch gesteuerten Drehmaschine zum Einsatz gebracht werden kann, am Körper unverdrehbar und in der Einstellebene b-b definiert festzulegen.

32 bezeichnet einen an der vorderen Stirnfläche 14 vorgesehenen Fixierbolzen, der bei der Aufnahme eines Werkzeughalters mit einer entsprechenden Ausnehmung desselben in Eingriff gebracht und dadurch der Werkzeughalter relativ zur Einstellebene b-b ausgerichtet werden kann.

Die beschriebene Vorrichtung ermöglicht in Verbindung mit einer Messeinrichtung, wie sie beispielsweise in den Fig. 5 bis 12 gezeigt und als Ganzes mit 34

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bezeichnet ist, beispielsweise die exakte Einstellung einer Schneide 36 eines im Werkzeughalter 30 gehaltenen Drehmeißels 38, und zwar sowohl auf Drehmitte als auch in Richtung X-Achse zur Radialeinstellung der Schneidspitze relativ zu einem Werkstück als auch zur Einstellung in Richtung Z-Achse bzw. achsparallel zu einer Werkstückachse.

Aufgrunddessen, daß die Höhe des Körpers der halben Seitenlänge der quadratischen Stirnflächen 14, 16 des Körpers 10 und damit dem Abstand der Auflageseite 18 von der zu ihr parallelen Einstellebene b-b entspricht, ist zur Einstellung eines beispielsweise mit einer Messuhr 40 kombinierten Tasters 42 in die Null-Lage bzw. die Einstellebene b-b der Körper 10 mit seiner hinteren Stirnfläche 16 auf eine ebene Auflagefläche 44 einer Aufnahmeplatte 46 der Meßeinrichtung aufzulegen. An dieser Aufnahmeplatte ist ein Führungsständer 48 angeordnet, an dem senkrecht zur Auflagefläche 44 der Taster 42 nebst Meßuhr 40 verstellbar und feststellbar geführt ist. Der Taster läßt sich in die Null-Lage einstellen, indem er an die am Körper sich nunmehr oben befindende vordere Stirnfläche 14 anzulegen und in dieser Stellung zu justieren ist. (Fig.5) Diese Nullage ist identisch mit dem Werkzeugbezugspunkt "N" der NC-Werkzeugmaschine.

Danach ist der mit dem Werkzeughalter 30 auszustattende Körper 10 auf seine Auflage- bzw. Seitenfläche 18 aufzustellen (Fig. 6). Es kann dann durch Anlegen des Tasters an die Schneidenspitze 50 deren Lage relativ zur Einstellebene b-b festgestellt und gegebenenfalls entsprechend korrigiert oder die ermittelte IST-Stellung, das heißt, die Ausladung des Schneideneckpunktes relativ zum Werkzeug-Bezugspunkt "N" in Längs- und Querrichtung, in den sogenannten Werkzeuglängenspeicher der Maschinensteuerung eingegeben werden.

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Fig. 7 veranschaulicht eine Einstellung einer Werkzeugschneide 52 eines in einem Werkzeughalter 54 eingespannten Drehmeißels 56 in Richtung der Z-Achse (achsparallel zur Werkstückachse). Fig. 8 zeigt eine Einstellmöglichkeit der Schneide 58 eines in einem Werkzeughalter 60 gehaltenen Drehmeißels 62 in Richtung X-Achse (radial zur Werkstückachse).

Fig. 9 zeigt eine durch die Vorrichtung mögliche Einstellung der Schneide 64 einer als Ganzes mit bezeichneten Bohrstange auf Drehmitte. Fig. 10 zeigt deren Einstellung in Richtung der X-Achse und Fig.. in Richtung der ^z-Achse.

Fig. 12 zeigt schließlich das Einstellen eines Fräsersatzes 68, wobei der Taster, der bei den vorbeschriebenen Messvorgängen einen Zylinderschaft besitzen kann, hierzu mit einem Messteller 70 auszurüsten ist.

Im Hinblick darauf, dass Bohrstangen in in dem Körper eingespanntem Zustand an der vorderen Stirnfläche 14 verhältnismäßig weit vorstehen, ist es günstig, einen Körper 72 zu verwenden, der an seiner Vorderseite vorzugsweise in sämtlichen Eckbereichen jeweils einen Vorsprung 74 aufweist, die mindestens zwei einander senkrecht zugeordnete ebene Flächen 76, 78 besitzen, die sich in der Ebene einer der zueinander senkrechten Seitenflächen des Körpers 72 befinden. Diese Vorsprünge ver-

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hindern ein Umkippen des Körpers in einer Einstall- Lage zum Einstellen der Bohrstangendrehmitte oder zum Einstellen in Richtung der X-Achse (Fig. 10).

Sofern Werkzeughalter in der Schaftaufnahmebohrung verdrehbar und in definierten Stellungen zum Einstellen der Drehmitte sowie in Richtung X- und Z-Achsen im Körper 10 festgelegt werden könnten, würde es ausreichen, wenn der Körper beispielsweise lediglich eine ebene Flachseite 18 besitzen würde und deren Entfernung von der Achse der Schaftaufnahmebohrung gleich wäre der Dimension des Körpers in Achsrichtung der Schaftaufnahmebohrung .

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel lassen sich die einzelnen Einstell- und Messvorgänge in einfacher Weise dadurch bewerkstelligen, dass hierzu der Körper abwechselnd zumindest auf zwei der vorhandenen Flachseiten aufgestellt wird.

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Claims (11)

1. HOEGER, STsLLrEC.HX^:&"

   PATENTANWÄLTE UHLANDSTRASSE 14 c D 7000 STUTTGART 1

   A 44 522 b Anm.: Index-Werke Komm.-Ges

   _1ftn Hahn & Tessky

   ^Y Plochinger Straße 92

   22. Febr. 1981 7300 Esslingen

   Patentansprüche

   Γ1.JVorrichtung zum Voreinstellen der Schneide eines in einen Werkzeughalter eingesetzten Werkzeuges außerhalb einer Werkzeugmaschine oder zum Messen der Schneidenlage mit einer Auflageseite und mit Haltemitteln zum Fixieren des Werkzeughalters in einer definierten Einstellebene, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung eine zu ihrer Auflageseite parallele Fläche besitzt, wobei der Abstand dieser Flächen gleich ist dem Abstand der Auflageseite von der zu ihr parallelen Einstellebene.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Aufnahme von mit einem im Querschnitt kreisförmigen Spannschaft ausgestatteten Werkzeughaltern (30) als Haltemittel eine Schaftaufnahmebohrung (12) besitzt, deren Achse in der Einstellebene (b - b) liegt.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie in Art eines Endmaßes ausgebildet ist und mindestens eine Kantenlänge (a/2) gleich ist dem Abstand ihrer Auflageseite (18) von der zu ihr parallelen Einstellebene (b - b).

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4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens drei ebene Flächen (14, 16, 18) besitzt, von denen zwei (14, 16) zueinander parallel und senkrecht zur Achse der Schaftaufnahmebohrung (12) vorgesehen sind und die dritte (18) senkrecht zu den beiden anderen Flächen und parallel zur Achse der Schaftaufnahmebohrung (12) liegt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Körper (10) mit quadratischem Grundriß bildet, dessen eine Kantenlänge (a/2) der halben Seitenlänge des Quadrates entspricht, wobei sich die Achse der Schaftaufnahmebohrung (12) im Schnittpunkt der Quadratdiagonalen befindet.
6. 6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch ein Spannglied (26) zum radialen Verspannen des in die Schaftaufnahmebohrung (12) eingesteckten Werkzeughalterspannschaftes.
7. 7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Fixierglied (32) zum Ausrichten des aufgenommenen Werkzeughalters (30) relativ zur Einstellebene (b - b).
8. 8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Werkzeughalteraufnahmeseite (14) des als halbierter Würfel ausgebildeten Körpers (10) mindestens ein Vorsprung (74) vorgesehen ist, der eine sich in der Ebene der Auflageseite (18) befindende Abstützfläche (78) besitzt.

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9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Werkzeughalteraufnahmeseite (14) des Körpers (10) in jedem Eck ein Vorsprung (74) vorgesehen ist, die mindestens zwei einander senkrecht zugeordnete ebene Flächen (76, 78) aufweisen, die sich jeweils in der Ebene einer der zueinander senkrechten Seitenflächen (18 - 24) des Körpers (10) befinden.
10. 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Teil einer Meßeinrichtung (34) ist, die eine eine ebene Auflagefläche (44) aufweisende Aufnahmeplatte (46) sowie einen höhenverstellbaren mechanischen optischen, magnetischen oder dielektrischen Taster (40, 42) aufweist.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung zur direkten über~ gäbe der ermittelten Messwerte in die Maschinensteuerung einer Werkzeugmaschine eine Datenschnittstelle aufweist.