DE-102017117059-B4 - WERKZEUGMASCHINENSYSTEM MIT AUTOMATISCHER WUCHTPROTOKOLLVERWERTUNG

Abstract

Werkzeugmaschinensystem (1) mit einer Werkzeugmaschine (2), die eine zum Zwecke der spanabhebenden Werkstückbearbeitung drehend antreibbare Spindel (3) umfasst, mit mehreren, jeweils in Spannfutter (5) eingespannten Werkzeugen in Gestalt sog. Werkzeugköpfe (4), die an die Spindel (3) ankuppelbar sind, und mit einer Wuchteinrichtung (8) zum Auswuchten der Werkzeugköpfe (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeugmaschinensystem (1) einen Datenspeicher (11) umfasst, in dem für die systemzugehörigen Werkzeugköpfe (4) jeweils das zugehörige Wuchtprotokoll abgespeichert ist, und einen Controller (12) umfasst, der für einen an die Spindel (3) anzukuppelnden Werkzeugkopf (4) Wuchtdaten aus dem Wuchtprotokoll ausliest und mit einem oder mehreren Parametern der spanabhebenden Bearbeitung, für die dieser Werkzeugkopf (4) vorgesehen ist, vergleicht oder mit mindestens einem allgemeinen Wuchtparameter vergleicht, wobei das Werkzeugmaschinensystem (1) vorzugsweise so gestaltet ist, das es einen Werkzeugkopf (4) ablehnt, wenn keine Wuchtdaten für diesen Werkzeugkopf (4) verfügbar sind.

Inventors

• Andreas Haimer

Assignees

• FRANZ HAIMER MASCHINENBAU KG

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20170727

Priority Date

20170726

Claims (14)

1. Werkzeugmaschinensystem (1) mit einer Werkzeugmaschine (2), die eine zum Zwecke der spanabhebenden Werkstückbearbeitung drehend antreibbare Spindel (3) umfasst, mit mehreren, jeweils in Spannfutter (5) eingespannten Werkzeugen in Gestalt sog. Werkzeugköpfe (4), die an die Spindel (3) ankuppelbar sind, und mit einer Wuchteinrichtung (8) zum Auswuchten der Werkzeugköpfe (4), dadurch gekennzeichnet , dass das Werkzeugmaschinensystem (1) einen Datenspeicher (11) umfasst, in dem für die systemzugehörigen Werkzeugköpfe (4) jeweils das zugehörige Wuchtprotokoll abgespeichert ist, und einen Controller (12) umfasst, der für einen an die Spindel (3) anzukuppelnden Werkzeugkopf (4) Wuchtdaten aus dem Wuchtprotokoll ausliest und mit einem oder mehreren Parametern der spanabhebenden Bearbeitung, für die dieser Werkzeugkopf (4) vorgesehen ist, vergleicht oder mit mindestens einem allgemeinen Wuchtparameter vergleicht, wobei das Werkzeugmaschinensystem (1) vorzugsweise so gestaltet ist, das es einen Werkzeugkopf (4) ablehnt, wenn keine Wuchtdaten für diesen Werkzeugkopf (4) verfügbar sind.
2. Werkzeugmaschinensystem (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der Controller (12) so gestaltet ist, dass er einen oder mehrere Parameter für die vorgesehene spanabhebende Bearbeitung an die Wuchtdaten anpasst, die das Wuchtprotokoll für den betreffenden Werkzeugkopf (4) dokumentiert.
3. Werkzeugmaschinensystem (1) nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass der Controller (12) so gestaltet ist, dass er einen Werkzeugkopf (4), vorzugsweise noch vor dessen Ankuppeln an die Spindel (3), zurückweist, wenn dessen Wuchtdaten nicht zu einem oder mehreren Parametern der spanabhebenden Bearbeitung passen, für die dieser Werkzeugkopf (4) vorgesehen ist, oder wenn dessen Wuchtdaten nicht hinreichend dokumentiert sind, um zu beurteilen, ob sie zu dem oder den Parametern der spanabhebenden Bearbeitung passen, für die dieser Werkzeugkopf (4) vorgesehen ist.
4. Werkzeugmaschinensystem (1) nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass der Controller (12) so gestaltet ist, dass er für einen Werkzeugkopf (4), vorzugsweise noch vor dessen Ankuppeln an die Spindel (3), ausnahmsweise eine Freigabe zur weiteren Verwendung zulässt, wenn dessen Wuchtdaten nicht zu den Parametern der spanabhebenden Bearbeitung passen, für die dieser Werkzeugkopf (4) vorgesehen ist, wobei der Controller (12) die Sonderfreigabe dokumentiert, vorzugsweise im Wuchtprotokoll für den betreffenden Werkzeugkopf (4) und die Sonderfreigabe vorzugsweise visualisiert.
5. Werkzeugmaschinensystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Werkzeugmaschine (2) so ausgerüstet ist, dass sie das Wuchtprotokoll fortschreiben kann.
6. Werkzeugmaschinensystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Wuchtprotokoll einen, bevorzugt mehrere und idealerweise mindestens alle bis auf zwei der nachfolgend genannten Wuchtdaten dokumentiert: Datum des letzten Auswuchtvorgangs, Angabe der zulässigen Drehzahl, Angabe der vorhandenen Restunwucht, statische Unwucht mit oder ohne Angabe der Werkzeugmasse, dynamische Unwucht mit oder ohne Angabe der Werkzeugmasse, z. B. als Kombination statische Unwucht mit Momentenunwucht, Auswuchtgüte mit oder ohne Angabe der Werkzeugmasse, Quotient aus Werkzeugmasse/Restunwucht, Zerspanungs- und Fräsparameter ausgewuchtet, nicht ausgewuchtet, Auswuchtzustand gut oder schlecht.
7. Werkzeugmaschinensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet , dass der Controller (12) des Werkzeugmaschinensystems (1) die Wuchtdaten des Wuchtprotokolls im Zuge des Einsetzens des betreffenden Werkzeugkopfes (4) in ein der Werkzeugmaschine (2) zugeordnetes Magazin mit dem oder den Parametern der spanabhebenden Bearbeitung abgleicht.
8. Werkzeugmaschinensystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet , dass der Controller (12) des Werkzeugmaschinensystems (1) die Wuchtdaten des Wuchtprotokolls nur oder auch vor der Einwechslung eines Werkzeugkopfes (4) im Zuge der laufenden Bearbeitung aus dem Magazin mit dem oder den Parametern der spanabhebenden Bearbeitung abgleicht.
9. Werkzeugmaschine (2) zum Einsatz in einem Werkzeugmaschinensystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Werkzeugmaschine (2) betriebsfertig dazu gerüstet ist, über einen Controller (12) Wuchtdaten aus einem Datenspeicher (11) für ein Wuchtprotokoll auszulesen.
10. Werkzeugmaschine (2) nach Anspruch 9 , dadurch gekennzeichnet , dass die Werkzeugmaschine (2) den Controller (12) als körperlich-integralen Bestandteil umfasst.
11. Werkzeugmaschine (2) nach Anspruch 9 oder 10 , dadurch gekennzeichnet , dass die Werkzeugmaschine (2) den Datenspeicher (11) für das Wuchtprotokoll als körperlich-integralen Bestandteil umfasst.
12. Werkzeugmaschinensystem (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Werkzeugmaschinensystem (1) eine Einrichtung aufweist, die Abweichungen einem oder mehreren Parametern visualisiert.
13. Verfahren zur Verringerung unwuchtbedingter Qualitätseinbußen bei der spanabhebenden Werkstückbearbeitung mittels eines Werkzeugmaschinensystems (1) mit einer Werkzeugmaschine(2), die eine zum Zwecke der spanabhebenden Werkstückbearbeitung drehend antreibbare Spindel (3) umfasst, mit mehreren, jeweils in Spannfutter (5) eingespannten Werkzeugen („sog. Werkzeugköpfen“ (4)), die an die Spindel (3) ankuppelbar sind, und mit einer Wuchteinrichtung (8) zum Auswuchten der in die Spannfutter (5) eingespannten Werkzeuge, dadurch gekennzeichnet , dass für jeden Werkzeugkopf (4) ein Wuchtprotokoll abgespeichert wird, dessen Wuchtdaten für einen an die Spindel (3) anzukuppelnden Werkzeugkopf (4) ausgelesen und mit den Parametern der spanabhebenden Bearbeitung, für die dieser Werkzeugkopf (4) vorgesehen ist, verglichen werden.
14. Verwendung eines einem bestimmten Werkzeugkopf (4) zuordenbar gespeicherten und vor Verwendung des Werkzeugkopfes (4) auslesbaren Wuchtprotokolls zur Veränderung eines oder mehrerer Parameter einer spanabhebenden Bearbeitung, für die dieser Werkzeugkopf (4) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeugmaschinensystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine zugehörige Werkzeugmaschine nach dem Anspruch 9, ein komplementäres Verfahren nach dem Anspruch 13 und eine entsprechende Verwendung nach dem Anspruch 14. TECHNISCHER HINTERGRUND Werkzeugmaschinen zur spanabhebenden Bearbeitung werden heutzutage üblicherweise mit nachfolgend als „Werkzeugköpfe“ bezeichneten Werkzeugen bestückt, die aus einem Werkzeugspannfutter bzw. Spannfutter mit dem darin festgesetzten Zerspanungswerkzeug bestehen, z. B. in Gestalt eines Schaft-Schruppfräsers. Zusätzlich kann ein solcher Werkzeugkopf weitere Komponenten umfassen, z. B. ein Sprühsystem für die Abgabe eines Kühlmittelstrahls an die Werkzeugschneiden. Zum Zwecke des schnellen und präzisen Werkzeugwechsels wird einfach der aktuelle Werkzeugkopf von der Spindel der Werkzeugmaschine abgekuppelt. Dann wird ein anderer Werkzeugkopf in Gestalt eines Spannfutters angekuppelt, in dem das für den nächsten Bearbeitungsschritt benötigte Zerspanungswerkzeug gehalten ist, beispielsweise in Gestalt eines Schaft-Schlichtfräsers. Der Zusammenbau eines Zerspanungswerkzeugs mit einem Werkzeughalter und ggf. den weiteren Komponenten, beispielsweise einem Kühlmittelrohr, einem Anzugsbolzen oder einer modularen Verlängerung, führt durchweg zu einem Werkzeugkopf, der eine gewisse Unwucht aufweist. Sobald der Werkzeugkopf an die Spindel angekuppelt rotiert, verursacht seine mehr als nur unwesentliche Unwucht Vibrationen, die den Zerspanungsprozess qualitativ beeinträchtigen und im resonanznahen Bereich sogar die Spindel zerstören können. Daher werden Werkzeugköpfe der hier in Rede stehenden Art im besten Fall nach ihrem Zusammenbau bzw. vor ihrer ersten Inbetriebnahme ausgewuchtet. Das Auswuchten ist jedoch aufwändig und kann übersehen oder bewusst ausgelassen werden, obwohl auf der Maschinenspindel meist ein Warnhinweis als Sticker aufgebracht ist. Selbst bei ausgewuchteten Werkzeugköpfen besteht die Gefahr, dass der letzte Wuchtvorgang schon längere Zeit zurückliegt und der aktuelle Auswuchtzustand nicht bekannt ist. In diesem Zusammenhang ist zu bedenken, dass sich der Auswuchtzustandim Betrieb verändern kann, z. B. durch verschleißbedingten Materialabtrag bzw. durch Ausbrüche an den Schneiden des Zerspanungswerkzeugs und/oder dadurch, dass das Zerspanungswerkzeug vibrationsbedingt bzw. durch kurzzeitige Überlastung im Werkzeughalter migriert, auch wenn die Migrationsbeträge oft nur gering sind. Aufgrund dessen können im Laufe des Betriebs oder nach wiederholtem Arbeitseinsatz der Werkzeugköpfe unerwartete Unwuchten auftreten. Moderne Werkzeugmaschinen verfügen deshalb über eine Vibrationsüberwachung durch Sensoren im Bereich der Spindel, meist in der Gestalt von Beschleunigungssensoren. Diese messen die tatsächlich auftretenden Vibrationen und stoppen die Bearbeitung, wenn die Vibrationen einen maximal zulässigen Grenzwert übersteigen. Ein solcher Stopp kann aber naturgemäß erst geschehen, wenn die Bearbeitung bereits begonnen hat. Ein Stopp der Bearbeitung bedeutet indes Stillstands- und Ausfallzeiten an der Maschine, da die Ursache der Vibrationen erst gefunden und beseitigt werden muss. Hohe Kosten und Verzögerungen sind die Folge. Bei Maschinen ohne Vibrationsüberwachung können die Vibrationen ohne Vorwarnung Schäden an Werkstück und Maschine hervorrufen. Die DE 196 41 494 A1 beschreibt eine Maschine zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken. Die DE 10 2006 008 395 A1 beschreibt ein rotierendes Werkzeug mit elektronischem Datenträger. Die DE 10 2015 220 533 A1 beschreibt einen Werkzeughalter mit integrierter Sensorik. Die DE 20 2006 019 339 U1 beschreibt eine Messeinrichtung für eine Werkzeugmaschine zum Überwachen einer Unwucht. Die DE 698 04 817 T2 beschreibt eine Vorrichtung zum Voreinstellen und Wuchtausgleichen eines Werkzeughalters. Die EP 0 132 528 B1 bezieht sich auf ein Werkzeug oder auf einen Werkzeughalter, insbesondere für die zerspanende Bearbeitung auf numerisch gesteuerten Bearbeitungszentren. Die EP 1 746 530 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Werkzeug- und Aggregatidentifikation. Die WO 2015/036519 A1 betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Zahnradschleifmaschine. Der Firmenprospekt TOOL DYNAMIC der Haimer GmbH, 02/2015 beschreibt ein modulares Auswuchtsystem. DIE DER ERFINDUNG ZUGRUNDE LIEGENDE AUFGABE Angesichts dessen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein System zu schaffen, bei dem die Unwuchteigenschaften eines Werkzeugkopfes zuverlässig, frühzeitig und möglichst schon zu einem Zeitpunkt berücksichtigt werden können, der zeitlich vor dem nächstfolgenden Arbeitsbeginn des Werkzeugkopfes liegt. DIE ERFINDUNGSGEMÄSSE LÖSUNG Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des ersten Hauptanspruchs. Demnach wird ein Werkzeugmaschinensystem mit einer Werkzeugmaschine vorgeschlagen, die (mindestens) eine zum Zwecke der spanabhebenden Werkstückbearbeitung drehend antreibbare Hauptspindel bzw. Spindel umfas