[发明专利]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

说明书

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实现的，因为定子单元至少包括一个切削刃传感器。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

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-MicronGmb HCo.KG以品牌名称“SPIKE”提供。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

发明内容

本发明的目的和优点