DE102009031166A1

DE102009031166A1 - Formgebendes Bearbeitungswerkzeug mit integrierten Vorrichtungen zur optischen Überwachung, akustischen Überwachung, Drucküberwachung und Überwachung der Schwingungen und Vibrationen sowie zur Vermessung des Werkstücks

Info

Publication number: DE102009031166A1
Application number: DE102009031166A
Authority: DE
Inventors: Heinz Adams
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-05-06
Publication date: 2010-09-30

Abstract

Es wird ein formgebendes Werkzeug zum Fräsen, Bohren, Schleifen und dgl. beschrieben, das eine integrierte Vorrichtung zur optischen Überwachung und Kontrolle sowie eine integrierte Vorrichtung zur akustischen Überwachung und Kontrolle und eine integrierte Vorrichtung zur Überwachung und Kontrolle der Schwingungen und Vibrationen aufweist. Mit dieser Vorrichtung ist es möglich, insbesondere sehr große Werkstücke vorteilhaft zu bearbeiten, und man kann insbesondere den Bearbeitungsvorgang beobachten und steuern, wenn man insbesondere beim Bohren tief in das Innere eines großen Werkstücks wie z.B. einem teuren geschmiedeten Hydraulikzylinder vordringt, steuern und kontrollieren und für eine hohe Qualität der Bearbeitung sorgen. Die Vorrichtung und ein entsprechendes Verfahren erlauben es insbesondere auch die Bearbeitung mit höchster Präzision durchzuführen und den Bearbeitungsvorgang rechtzeitig abzubrechen, wenn Unregelmäßigkeiten am Werkstück, wie zum Beispiel Riefen auftreten oder am Bearbeitungswerkzeug Verschleiß oder sogar Bruchstellen entstehen. Das formgebende Werkzeug kann ferner noch Messeinrichtungen zur mechanischen Messung, zur Messung mit Lasern oder durch optische Messung umfassen. Die Vorrichtung ist für eine programmgesteuerte Bearbeitung von Werkstücken geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft ein formgebendes Bearbeitungswerkzeug wie z. B. eine Bohrstange oder Ausdrehwerkzeug, mit dem sehr tiefe und große Bohrungen bearbeitet werden können und bei dem während der Bearbeitung der Werkzeugschneidenverschleiß oder Werkzeugschneidenbruch mittels Kamera überwacht wird, und unter anderem auch die Schwingungen und Vibrationen während der Bearbeitung gemessen kontrolliert werden können und verstellbar sind, mit dem aber ggf. auch das Werkstück kontrolliert und vermessen werden kann.
Stand der Technik
Beim Innenbearbeiten von sehr langen zylindrischen Werkstücken wie zum Beispiel geschmiedeten und sehr teuren, abgesetzten Hydraulikzylindern entstehen stets Schwingungen bzw. Vibrationen.
Die Schwingungen entstehen bei der Bearbeitung sowohl in der Maschine als auch in dem formgebenden Werkzeug und bei dem zu bearbeitenden Werkstück.
Verschiedene Schwingungsdämpfungssysteme für Werkzeugmaschinen und Werkzeuge sind bekannt. So wird in der Deutschen Patentschrift DE 100 46 868 C2 eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Drehmaschine, beschrieben, welche Baugruppen umfasst, die in Schweißkonstruktion ausgebildet sind und Hohlräume aufweist und deren Hohlräume ganz oder teilweise mit einer Mischung breiiger Konsistenz aus Flüssigkeit und körnigem Feststoff gefüllt sind.
Auf diese Weise wird zweifelsohne eine erhebliche Verbesserung des Schwingungs- und Vibrationsverhaltens erreicht und die Genauigkeit der Bearbeitung verbessert.
Schwingungsgedämpfte, insbesondere vibrationsgedämpfte formgebende Werkzeuge werden in der DE 102 39 670 B4 offenbart. Diese Werkzeuge weisen einen Hohlraum auf, wobei dieser Hohlraum ganz oder teilweise mit einer Mischung aus einer Flüssigkeit und diskreten Teilchen eines Feststoffs gefüllt ist.
In der noch nicht veröffentlichten Deutschen Patentanmeldung, Aktenzeichen 10 2009 009 212.9 wird ein schwingungsgedämpftes, insbesondere vibrationsgedämpftes Werkzeug zum Bearbeiten von Werkstücken durch formgebendes Bearbeiten wie Drehen, Fräsen, Schleifen, Bohren vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass auf dem Umfang des Werkzeuggrundkörpers ein oder mehrere Schwingungstilger befestigt sind.
Im Rahmen der Erfindung sind Schwingungstilger Schwingungstilger, die auf dem Werkzeuggrundkörper installiert sind. In diesem Zusammenhang wird auf die Offenbarung in der Deutschen Patentanmeldung 10 2009 009 212.9 verwiesen, auf die sich hier ausdrücklich bezogen wird und deren Offenbarung hier mit einbezogen wird. Hier wird insbesondere auf die Seite 3, letzter Absatz, Seite 4 und Seite 5 bis Absatz 3 der vorstehend erwähnten Deutschen Patentanmeldung verwiesen.
Durch die in den zuvor genannten Anmeldungen bzw. Patenten beschriebenen Maßnahmen wird das Dämpfungsverhalten der Werkzeugmaschinen und Werkzeuge sehr vorteilhaft beeinflusst, jedoch können nicht alle Schwingungen maximal verhindert werden.
So können bei der Bearbeitung von Werkstücken mit unterschiedlichem Materialabtrag, unterschiedlichen Werkzeug-Ausgraglängen, unterschiedlichen Bearbeitungs-Schnittwerten wie Vorschub, Drehzahl weitere Restschwingungen vorhanden bleiben, die den Verschleiß oder sogar einen Werkzeugbruch vorzeitig verursachen.
Bei der Innenbearbeitung von sehr langen Werkstücken ist es nicht möglich über die gesamte Bearbeitungslänge die gesamte bearbeitete Werkstückoberfläche zu begutachten, weil ab einer bestimmten Bearbeitungstiefe eine zu geringe Einsicht vorliegt. Der Lichteinfall ist zu gering, oder der Maschinenbediener wird durch das Werkzeug selbst bei der Einsicht behindert.
Lediglich am Anfang der Werkstückbohrung kann der Maschinenbediener feststellen, ob die Oberfläche des Werkstücks in Ordnung ist, wie es sich mit dem Verschleiß der Werkzeugschneide verhält und ob die Werkzeugschneide nicht gebrochen ist.
Es besteht deshalb das Bedürfnis nach Vorrichtungen, mit denen es möglich ist, die Vorgänge, die sich beim Formen von Werkstücken abspielen, besser zu verfolgen und damit besser kontrollieren zu können.
Es besteht ferner auch das Bedürfnis nach einer Vorrichtung, mit der nicht nur das Werkstück bearbeitet werden kann und der Bearbeitungsvorgang während der Bearbeitung kontrolliert werden kann, sondern es besteht auch ein Bedürfnis nach einer solchen Vorrichtung, mit welcher das Werkstück auch vermessen werden kann, und zwar während, nach und vor der Bearbeitung.
Aufgabenstellung
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb u. a. nicht einsehbare Bearbeitungsbereiche durch geeignete Mittel sichtbar und hörbar zu machen.
Aufgabe der Erfindung ist es ferner, sehr wirksame und sehr kostengünstige Mittel und Instrumente zur Verfügung zu stellen, die eine bessere Oberfläche, eine sehr starke Reduzierung der Bearbeitungszeiten an Werkstücken erzielen, den Werkzeugverschleiß an Werkstücken reduzieren, einen stärker werdenden Verschleiß der Werkzeugschneide anzeigen, einen Werkzeugschneidenbruch erkennen lassen, insgesamt eine kostengünstigere Werkstückherstellung ermöglichen und insgesamt optimale Bearbeitungsergebnisse erzielen.
Insbesondere ist es auch Aufgabe der Erfindung insbesondere bei sehr teuren Einzelteilen oder geringen Werkstückstückzahlen zu verhindern, dass Beschädigungen entstehen, die das Werkstück unbrauchbar machen.
Aufgabe der Erfindung ist es auch, die Oberfläche des Werkstücks auf Veränderungen während der Bearbeitung beobachten zu können.
Bei Veränderungen der bearbeiteten Oberfläche wie zum Beispiel Riefenbildung ist der Verschleiß an der Werkzeugschneide meist soweit fortgeschritten, dass die Werkzeugschneide ausgetauscht werden muss, weil sonst ein größerer Schaden am Werkzeug selbst und ein sehr teurer Schaden am Werkstück entstehen kann oder sogar die Maschine beschädigt werden kann.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und insbesondere auch bei einem Werkzeugschneidenbruch sofort reagieren zu können, um größere Schäden zu vermeiden.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es ein formgebendes Bearbeitungswerkzeug mit integrierten Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen, mit dem auch das Vermessen des Werkstücks möglich ist und zwar sowohl während der Bearbeitung als auch nach der Bearbeitung und auch vor der Bearbeitung.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein formgebendes Bearbeitungswerkzeug entsprechend der Lehre von Patentanspruch 1.
Die Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch ein formgebendes Bearbeitungswerkzeug, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es eine einwechselbare oder fest integrierte Messeinrichtung zur Vermessung des Werkstücks, insbesondere der Werkstückinnenkontur und/oder der -außenkontur umfasst. Die Messeinrichtung ist vorzugsweise eine mechanische Messeinrichtung mit Messtaster oder eine Lasermesseinrichtung mit Lasermessköpfen oder eine optische Messeinrichtung mit optischen Messköpfen.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen 3 bis 26 beschrieben.
Ein weiterer Gegenstand ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur programmgesteuerten formgebenden Bearbeitung von Werkstücken.
Gegenstand der Erfindung ist somit einmal ein formgebendes Bearbeitungswerkzeug, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Bearbeitungswerkzeug integrierte Vorrichtungen zur optischen Überwachung und Kontrolle, zur akustischen Überwachung und Kontrolle und zur Überwachung und Kontrolle der Schwingungen und Vibrationen aufweist.
Weil die Bearbeitungsgeräusche in tiefen Bohrungen nur sehr schwer hörbar sind, ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, auch in tiefen Bohrungen von Werkstücken zu hören, wenn der Verschleiß der Werkzeugschneide gestiegen ist und der stärker werdende Verschleiß sich durch ein lauter werdendes Quietschgeräusch oder sonstigem Ändern in der Akustik hörbar macht oder auch wenn die Werkzeugschneide bricht und dadurch ein stärker werdendes Rattern oder Ähnliches zu hören ist. Auch können diese Veränderungen optisch mit dem Auge nicht mehr erfasst werden.
Somit ist eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Vorrichtung zu optischen Überwachung und Kontrolle eine Kamera ist, die mit einem Monitor verbunden ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Kamera eine Infrarotkamera mit oder ohne Mikrofon.
Die Kamera kann auch vorteilhaft eine Tag- und/oder Nachtkamera mit oder ohne Mikrofon sein.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Kamera eine Funkkamera mit oder ohne Mikrofon.
Die Kamera kann zur Werkstückvermessung im Sichtbereich der Messeinrichtung installiert sein und mit einem Monitor verbunden sein.
Vorteilhaft ist es ferner, wenn die integrierte Vorrichtung zur akustischen Überwachung und Kontrolle ein Mikrofon ist, das mit einem Lautsprecher oder mit einem Motor verbunden ist.
So können die Veränderungen entweder auf einem Monitor oder auch auf mehreren Monitoren, die jeweils mit einer integrierten Vorrichtung verbunden sind, festgestellt werden, und es können entsprechende Maßnahmen bei der Bearbeitung eingeleitet werden.
Mittels Schwingungsbeschleuniger, auch Schwingungssensor genannt, der auf dem Werkzeuggrundhalter oder Bohrstangenkopf beziehungsweise in der Nähe der Werkzeugschneide befestigt wird, werden die Schwingungen des formgebenden Werkzeugs aufgenommen und mittels Energieleitung auf einen Monitor übertragen.
Auf dem Monitor werden die Schwingungen dargestellt.
Tritt ein stärker werdender Verschleiß oder Bruch der Werkzeugschneide auf, kann dies auf dem Monitor erkannt werden.
Steigt der Verschleiß an der Werkzeugschneide, sind zum Beispiel größer werdenden Schwingungen auf dem Monitor sichtbar.
Weiterhin kann durch Beobachten der Schwingungen auf dem Monitor der Schwingungstilger auf die Position des formgebenden Werkzeugs verschoben werden, wo zum Beispiel die geringsten Schwingungen vorliegen.
Die Schwingungen können auch über Funkübertragung auf den Monitor übertragen werden.
Zur Überwachung und Kontrolle der Schwingungen und Vibrationen ist somit ein Schwingungssensor, oder auch Schwingungsbeschleuniger genannt, der mit einem Monitor verbunden sein kann, besonders vorteilhaft.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Bearbeitungswerkzeug einen Schwingungstilger auf, der durch die integrierten Vorrichtungen verschiebbar ist.
An der Kamera sind integrierte Leuchten angebracht, die das Sichtfeld der Kamera ausleuchten, auf diese Weise ist es möglich mit der Kamera das zu bearbeitende Werkstück stets aufzunehmen und in entsprechender Weise an den Monitor weiterzugeben, zum Beispiels als ein Bild.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Bearbeitungswerkzeug einen Schwingungstilger aufweist, der durch die integrierten Vorrichtungen steuerbar ist und auf eine optimale Position gebracht wird, wo die Schwingungen dann am geringsten sind.
Ein entsprechender Schwingungstilger wird in der noch nicht veröffentlichten Deutschen Patentanmeldung 10 2009 009 212.9 näher beschrieben. Auf die dort gegebene Offenbarung wird sich hier ausdrücklich bezogen und voll als Offenbarung mit einbezogen.
Das formgebende Bearbeitungswerkzeug ist bevorzugt eine Bohrstange oder ein Ausdrehwerkzeug.
Die Energieleitungen, welche der Weiterleitung der optischen, akustischen und schwingungs- oder vibrationsmäßigen Daten dienen, sind Energieleitungen besonders geeignet, welche durch die Werkzeugkopfplatte und den Werkzeuggrundkörper zu dem oder den Monitoren bzw. zu dem Lautsprecher geführt sind.
Es ist aber auch möglich, die Energieleitungen von den integrierten Vorrichtungen außen am formgebenden Bearbeitungswerkzeug anzuordnen und auf diese Weise zu den Monitoren bzw. zum Lautsprecher zu führen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist das Bearbeitungswerkzeug mit einer Vorrichtung oder einem Gerät zur Übertragung der aufgenommenen optischen, akustischen und schwingungs- oder vibrationsmäßigen Daten per Funk ausgerüstet.
Die integrierten Vorrichtungen sind einzeln, in Kombination mit jeweils einer weiteren integrierten Vorrichtung oder simultan gemeinsam einsetzbar.
Das bedeutet, dass in Einzelfällen nur eine akustische Überwachung eingesetzt wird oder eine optische Überwachung oder nur eine Überwachung hinsichtlich der Schwingungen und Vibrationen.
Es können aber auch akustische und optische Überwachung gleichzeitig angewendet werden oder z. B. optische und schwingungs- und vibrationsmäßige Überwachung. Vorzugsweise werden jedoch alle Überwachungsarten gemeinsam simultan eingesetzt, d. h. der Bearbeitungsvorgang wird sowohl optisch, als auch akustisch als auch schwingungs- und vibrationsmäßig überwacht und kontrolliert.
Es ist vorteilhaft, wenn auf dem Werkzeughalter ein Spritzschutz bzw. Kameraspritzschutz angebracht ist und dieser vorzugsweise durchsichtig ist.
Es ist vorteilhaft, wenn das Bearbeitungswerkzeug eine integrierte Beleuchtung aufweist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung gemäß den Patentansprüchen 2 oder 3.
Durch das erfindungsgemäße formgebende Bearbeitungswerkzeug, wobei es sich insbesondere um eine Bohrstange bzw. Ausdrehwerkzeug handeln kann, ist es möglich, sehr tiefe und große Bohrungen vorzunehmen und vor, während oder nach der Bearbeitung auch das Werkstück innen oder auch außen zu vermessen.
Bei Innenbearbeiten von sehr langen Werkstücken mit unterschiedlichen Geometrien, wie z. B. geschmiedete oder sehr teure abgesetzte Hydraulikzylinder ist es erforderlich, dass auch die Innenkonturen vermessen werden, um die Maßhaltigkeit zu überprüfen.
Dazu kann entsprechend der Erfindung eine Vermessung der einzelnen Geometrieabmessungen durchgeführt werden. So ist es möglich, bei großen Bohrungsabmessungen und bei sehr tief durchzuführenden Bohrungen die Messung durchzuführen und insbesondere das Handeln bei steigender Bohrungstiefe und auch bei steigendem Bohrungsdurchmesser einfacher zu gestalten.
Gemäß der Erfindung ist es möglich, Werkstücke mit sehr großem Durchmesser beispielsweise bis zu 1200 mm oder darüber zu bearbeiten und auch Werkstücke mit sehr großer Länge beispielsweise 14 000 mm oder sogar 16 000 mm formgebend zu bearbeiten. So kann man sehr tiefe Bohrungen durchführen, auch mit sehr großen Bohrungsdurchmessern der unterschiedlichsten Geometrieformen. Es ist möglich Schrägen, Einstiche, Hinterdrehungen, Radien und diverse Rundungen zu messen. Dabei kann man sehr gut die Maßhaltigkeit der Werkstücke überprüfen und somit auch insgesamt optimale Bearbeitungsergebnisse erzielen. Dies ist insbesondere bei sehr teuren Einzelteilen oder auch bei geringen Werkstückzahlen von Bedeutung, da durch das Vermessen der Werkstücke verhindert werden kann, dass die Werkstücke unbrauchbar werden bzw. falsch bearbeitet werden.
Es ist ferner möglich gemäß der Erfindung auch vorgefertigte Werkstücke, z. B. gegossene Werkstücke wie Rohteile mit den vorhandenen Rohmaßen zu vermessen oder auch bereits vorbearbeitete Werkstücke zu vermessen. Sehr vorteilhaft ist es, dass während der Bearbeitung die Geometrie vermessen werden kann. Somit kann sichergestellt werden, dass z. B. bei starkem Verschleiß der Werkzeugschneide das Sollmaß des Werkstücks nicht mehr gefertigt wird.
Mit Hilfe mechanischer Messtaster, Lasermesstaster oder optischer Messtaster im Bereich der Werkzeugschneide kann die bearbeitete Werkstückinnenkontur abgetastet werden. Das gleiche gilt für die Außenkontur.
Es ist möglich beim Abtasten der Geometrie z. B. mittels einer Kamera die Messung über einen Monitor zu verfolgen. Somit kann der Maschinenbediener den Messtaster auf dem Monitor beobachten und einen ganz bestimmten Punkt oder eine bestimmte Geometriet im Werkstück abtasten und vermessen und den Messtaster oder das Messsystem mittels verfahrbarer X-Achse oder Y-Achse auf Position bringen. Die Messköpfe können vor der Werkzeugschneide oder hinter der Werkzeugschneide angebracht sein.
Die Kalibrierung der unterschiedlichen Messeinrichtungen kann über eine Kalibrierkugel bzw. ein Kalibrierzapfen, die außerhalb des Werkstücks angebracht sind, justiert werden oder sonstige vergleichbare Systeme.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zu Bearbeiten von Werkstücken durch Fräsen, Bohren, Schleifen und dgl., das dadurch gekennzeichnet ist, dass man ein formgebendes Bearbeitungswerkzeug nach einer Ausführungsform, wie sie vorstehend beschrieben sind, verwendet, d. h. ein Bearbeitungswerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19 oder 25, und während der Bearbeitung die Akustik, das optische Verhalten und das schwingungsmäßige und vibrationsmäßige Verhalten und ggf. den Druck überwacht und durch Veränderung der Drehzahlen und/oder Reduzierung oder Erhöhung der Vorschübe steuert. Auf diese Weise ist es möglich, Unregelmäßigkeiten beim Bearbeiten festzustellen und durch entsprechende Maßnahmen gegenzusteuern. Durch Variieren der Bearbeitungsdrehzahlen und Bearbeitungsvorschübe können die Schwingungen reduziert bzw. justiert werden.
Es ist im Übrigen sehr vorteilhaft für das Bearbeitungsverfahren, wenn man bei Riefenbildung am Werkstück, Bildung von Verschleiß oder Bruch am Werkzeug den Bearbeitungsvorgang abbricht. Das erfindungsgemäße Verfahren kann kontinuierlich durchgeführt werden, kann jedoch auch diskontinuierlich durchgeführt werden, d. h.
Überwachung und Kontrolle werden entweder rein zufällig oder auch in einem bestimmten vorher festgelegten Rhythmus durchgeführt.
Es ist vorteilhaft, wenn bei der Bearbeitung die Linse der Kamera und der durchsichtige Spritzschutz gegen Verschmutzung mit Sperrluft beaufschlagt wird, und somit auch weitgehend verhindert wird, dass sich z. B. Spritzwasser anhaftet.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines Schwingungstilgers bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, wodurch es möglich ist, die Schwingungen und Vibrationen am Werkzeug, am Werkstück und sogar an der gesamten Werkzeugmaschine zu kontrollieren und zu steuern.
Es ist besonders vorteilhaft, wenn bei dem Bearbeitungsvorgang bei größer werdenden Schwingungen der Bearbeitungsvorgang abgebrochen wird oder dass die Schwingungen mittels Schwingungstilgers verkleinert werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass unterhalb der Werkzeugschneide ein Drucksensor angeordnet ist, der den stärker werdenden Druck, der zum Beispiel bei einem stärker werdenden Werkzeugverschleiß entsteht, aufnimmt und auf einen Monitor überträgt und dort anzeigt.
Somit kann der stärker werdende Verschleiß auch mittels Drucküberwachung beobachtet und überwacht werden.
Weitere Gegenstände der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Figuren, wobei auch einzelne Angaben oder Merkmale zur Charakterisierung der Erfindung dienen können.
Bei mechanischer Vermessung kann diese mit Berührung der Werkstückoberfläche geschehen, eine Laservermessung oder optische Vermessung berührungslos.
Ein weiterer Gegenstand ist die Verwendung der vorstehend beschriebenen Vorrichtungen zum Bearbeiten von Werkstücken, wobei die Verarbeitung programmgesteuert durchgeführt wird. Dies ist beispielsweise möglich, indem man zunächst die Rohmaße des zu bearbeitenden Werkstücks erfasst, sodann die Sollmaße eingibt und den Vorgang unter Verwendung einer Software steuert.
Sehr vorteilhaft ist es, dass die Erfindung es ermöglicht, auch während der Bearbeitung des Werkstücks die Geometrie zu vermessen.
Die Erfindung wird im Übrigen anhand der folgenden Figuren näher erläutert, wobei die folgenden Angaben auch zur allgemeinen Beschreibung der Erfindung dienen sollen und nicht auf beispielhafte Angaben oder Ausführungsbeispiele beschränkt sein sollen. Dies gilt auch für einzelne Angaben zu den Figuren, d. h. sie können auch separat einzeln zur allgemeinen Charakterisierung der Erfindung dienen.
1 stellt schematisch ein formgebendes Werkzeug dar mit einem formgebenden Werkzeuggrundkörper (1) der in einem Werkzeughalter (14) eingespannt ist.
Auf dem Werkzeug-Grundkörper (1) ist der Schwingungs-Tilger (10) in Schwingungs-Tilger-Verschieberichtung (11) verschiebbar angeordnet.
Am Ende des formgebenden Werkzeug-Grundkörpers (1) ist die Werkzeug-Kopfplatte (9) befestigt. Auf der Werkzeug-Kopfplatte (9) ist der Werkzeughalter (3) (s. 2). befestigt.
Auf dem Werkzeughalter (3) sind befestigt die Werkzeugschneide (2) (s. 2), durchsichtige Spritzschutz (4), die Bild-Kamera (5) und der Schwingungs-Beschleuniger (6).
Am Schwingungsbeschleuniger (6) ist Energieleitung Schwingungs-Beschleuniger (7) (s. 2) und an der Bild-Kamera mit Beleuchtung (5) die Energieleitung der Bild-Kamera mit Beleuchtung (8) befestigt, die durch das formgebende Werkzeug verlegt bzw. durch die Werkzeug-Kopfplatte (9) und durch den Werkzeug-Grundkörper (1) verlegt sind. Auf dem Halter für das formgebende Werkzeug (14) ist der Monitor für Kamera (13) installiert und daneben ist der Monitor für die Schwingungen (12) installiert, die mittels Energieleitungen (7, 8) mit der Bild-Kamera (5) und Schwingungs-Beschleuniger (6) verbunden sind.
2 Stellt das Ende des formgebenden Werkzeuges aus der 1 in einer Vergrößerung dar.
3 stellt ein Werkstück (15) im Schnitt dar, das auf der einen Seite mittels einem Spannfutter (16) gespannt wird und auf der gegenüber liegenden Seite von einem Rollenbock (17) zentriert wird.
In dem Werkstück (15) ist ein formgebendes Werkzeug oder auch Bohrstange dargestellt. Das formgebende Werkzeug besteht aus formgebenden Werkzeug-Grundkörper (1) an dessen Ende die Kopfplatte (9) befestigt ist. Auf der Kopfplatte (9) ist der Werkzeughalter (3) befestigt und auf dem Werkzeughalter (3) sind der durchsichtige Spritzschutz (4), die Bild-Kamera (5) und der Schwingungs-Beschleuniger (6) befestigt.
Die Bild-Kamera (5) ist mit einer integrierten Beleuchtung und einem integrierten Mikrophon ausgestattet.
Auf dem formgebenden Werkzeug-Grundkörper (1) ist der Schwingungs-Tilger (10) in Schwingungstilger-Verschieberichtung (11) angeordnet.
4 stellt schematisch ein formgebendes Werkzeug dar mit einem formgebenden Werkzeug-Grundkörper (1).
Am Ende des formgebenden Werkzeug-Grundkörpers (1) ist die Werkzeug-Kopfplatte (9) befestigt.
Auf der Werkzeug-Kopfplatte (9) ist der Werkzeughalter (3) befestigt.
Auf dem Werkzeughalter (3) sind befestigt, die Werkzeugschneide (2) die Bild-Kamera (5).
Vor dem Werkzeuggrundhalter (3) ist der Laserkopf-Halter (21) auf der Kopfplatte (9) befestigt.
In dem Lasermesskopf-Halter (21) ist der Laser-Messkopf (19) befestigt.
Der Laser-Messkopf (19) ist hinter der Werkzeugschneide (2) angeordnet.
Auf der Kopfplatte (9) ist die Laser-Messkopf (18) befestigt.
Der Laser-Messkopf (18) ist vor der Werkzeugschneide (2) angeordnet.

1: Formgebendes Werkzeug (Bohrstangen-Grundkörper, Werkzeuggrundköper)
2: Werkzeugschneide
3: Werkzeughalter
4: Spritzschutz durchsichtig
5: Bild-Kamera (mit integrierter Beleuchtung, mit integriertem Mikrophon)
6: Schwingungs-Beschleuniger (Schwingungssensor)
7: Energieleitung Schwingungsbeschleuniger
8: Energieleitung Bild-Kamera (Energieleitung für optische Einrichtung)
9: Kopfplatte formgebendes Werkzeug (Bohrstange)
10: Schwingungs-Tilger
11: Verschieberichtung Schwingungs-Tilger
12: Monitor für Schwingungen
13: Monitor für Kamera (mit Lautsprecher)
14: Halter für formgebendes Werkzeug (Bohrstange)
15: Werkstück
16: Spannfutter
17: Rollenbock (Lünette)
18: Laser-Messkopf für Laser-Messeinrichtung (vor der Werkzeugschneide)
19: Laser-Messkopf für Laser-Messeinrichtung (hinter der Werkzeugschneide)
20: Laser-Messkopf-Brücke
21: Laser-Messkopf-Halter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10046868 C2 [0004]
- DE 10239670 B4 [0006]
- DE 102009009212 [0007, 0008, 0045]

Claims

Formgebendes Bearbeitungswerkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug integrierte Vorrichtungen zur optischen Überwachung und Kontrolle, zur akustischen Überwachung und Kontrolle und zur Überwachung und Kontrolle der Schwingungen und Vibrationen aufweist.
Formgebendes Bearbeitungswerkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass es es eine einwechselbare oder fest integrierte Messeinrichtung zur Vermessung des Werkstücks, insbesondere der Werkstückinnenkontur und/oder der -außenkontur umfasst.
Messeinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug integrierte Vorrichtungen zur optischen Überwachung und Kontrolle, zur akustischen Überwachung und Kontrolle und zur Überwachung und Kontrolle der Schwingungen und Vibrationen aufweist und dass das Bearbeitungswerkzeug eine einwechselbare oder fest integrierte Messeinrichtung zur Vermessung des Werkstücks, insbesondere der Werkstückinnenkontur und/oder der -außenkontur umfasst.
Messeinrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung eine mechanische Messeinrichtung mit Messtaster oder eine Lasermesseinrichtung mit Lasermessköpfen oder eine optische Messeinrichtung mit optischen Messköpfen ist.
Bearbeitungswerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Vorrichtung zur optischen Überwachung und Kontrolle eine Kamera ist, die mit einem Monitor verbunden ist.
Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera eine Infrarotkamera mit oder ohne Mikrofon ist.
Formgebendes Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera eine Tag- und/oder Nachtkamera mit oder ohne Mikrofon ist.
Formgebendes Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera eine Funkkamera mit oder ohne Mikrofon ist.
Bearbeitungswerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Vorrichtung zur akustischen Überwachung und Kontrolle ein Mikrofon ist, das mit einem Lautsprecher oder einem Monitor verbunden ist.
Formgebendes Bearbeitungswerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierte Vorrichtung zur Überwachung und Kontrolle der Schwingungen und Vibrationen ein Schwingungssensor ist, der mit einem Monitor verbunden ist.
Bearbeitungswerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug einen Schwingungstilger aufweist, der durch die integrierten Vorrichtungen steuerbar ist.
Formgebendes Bearbeitungswerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug eine Bohrstange oder ein Ausdrehwerkzeug ist.
Formgebendes Bearbeitungswerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Energieleitungen von den integrierten Vorrichtungen durch die Werkzeugkopfplatte und den Werkzeuggrundkörper zu dem oder den Monitoren bzw. zum Lautsprecher geführt sind.
Formgebendes Bearbeitungswerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass die Energieleitungen von den integrierten Vorrichtungen außen am formgebenden Bearbeitungswerkzeug angeordnet sind.
Formgebendes Bearbeitungswerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug mit einer Vorrichtung zur Übertragung der aufgenommenen optischen, akustischen und/oder schwingungs- oder vibrationsmäßigen Daten per Funk ausgerüstet ist.
Formgebendes Bearbeitungswerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die integrierten Vorrichtungen einzeln, in Kombination mit einer weiteren integrierten Vorrichtung oder simultan gemeinsam einsetzbar sind.
Formgebendes Bearbeitungswerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Werkzeughalter (3) ein Spritzschutz angebracht ist.
Formgebendes Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzschutz durchsichtig ist.
Formgebendes Bearbeitungswerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug eine integrierte Beleuchtung aufweist.
Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken durch Fräsen, Bohren, Schleifen und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, dass man ein formgebendes Bearbeitungswerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19 oder 25 verwendet und während der Bearbeitung die Akustik, das optische Verhalten und das schwingungsmäßige und vibrationsmäßige Verhalten und ggf. den Druck überwacht und durch Veränderung der Drehzahlen und/oder Reduzierung oder Erhöhung der Vorschübe steuert.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass man bei Riefenbildung am Werkstück, Bildung von Rissen oder Bruch am Werkzeug den Bearbeitungsvorgang abbricht.
Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Überwachung kontinuierlich durchgeführt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse der Kamera und der durchsichtige Spritzschutz gegen Verschmutzung mit Sperrluft beaufschlagt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Bearbeitungsvorgang bei größer werdenden Schwingungen abgebrochen wird oder dass die Schwingungen mittels des Schwingungstilgers verkleinert werden.
Formgebendes Bearbeitungswerkzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1–19, dadurch gekennzeichnet, dass unter der Werkzeugschneide ein Drucksensor angeordnet ist, der den stärker werdenden Druck, der bei einem stärker werdenden Werkzeugverschleiß entsteht, aufnimmt und auf einen Monitor überträgt und anzeigt.
Verwendung der formgebenden Bearbeitungswerkzeuge nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen zum Bearbeiten von Werkstücken verwendet werden, wobei die Verarbeitung programmgesteuert durchgeführt wird.