DE102023110560A1

DE102023110560A1 - Machine tool for machining workpieces, hydraulic device, hydraulic system and method for machining a workpiece

Info

Publication number: DE102023110560A1
Application number: DE102023110560.4A
Authority: DE
Inventors: Rolf Kettemer; Wolfgang DIETENHAUSER; Florian Boos; Peter Buhl; Piotr Graca
Original assignee: Dmg Mori Pfronten GmbH; IFM Electronic GmbH
Current assignee: DMG MORI PFRONTEN GMBH, DE; IFM Electronic GmbH
Priority date: 2023-04-25
Filing date: 2023-04-25
Publication date: 2024-10-31
Also published as: WO2024223486A1

Abstract

Die Erfindung stellt eine Werkzeugmaschine 1000 zur zerspanenden Werkstückbearbeitung unter Einsatz eines Bearbeitungsfluids bereit Die Werkzeugmaschine 1000 umfasst einen Arbeitsraum 1, in dem die Werkstückbearbeitung erfolgt, zumindest einen Fluidverbraucher 2, über den dem Arbeitsraum 1 ein Bearbeitungsfluid für die Werkstückbearbeitung zugeführt werden kann, eine Hydraulikvorrichtung 3, die eingerichtet ist, den zumindest einen Fluidverbraucher 2 mit dem Bearbeitungsfluid zu versorgen, und eine Steuervorrichtung 4 zum Steuern der Werkzeugmaschine. Die Hydraulikvorrichtung 3 umfasst eine Pumpe 32 zum Fördern des Bearbeitungsfluids, einen Zulauf 35, über den durch die Pumpe 32 gefördertes Bearbeitungsfluid zu dem zumindest einen Fluidverbraucher 2 geleitet wird, und eine dem Zulauf zugeordnete Durchflussmesseinrichtung 351, die zumindest eine erste Messeinheit 351a und eine zweite Messeinheit 351b umfasst, die jeweils zum Erfassen einer Durchflussrate des Bearbeitungsfluids im Zulauf 35 eingerichtet sind. Die Steuervorrichtung 4 ist dabei dazu eingerichtet, die Werkzeugmaschine 1000 in Abhängigkeit eines von der ersten Messeinheit 351a erfassten ersten Istwerts und/oder eines von der zweiten Messeinheit 351b erfassten zweiten Istwerts der Durchflussrate des Bearbeitungsfluids im Zulauf 35 zu steuern.The invention provides a machine tool 1000 for machining workpieces using a machining fluid. The machine tool 1000 comprises a work space 1 in which the workpiece machining takes place, at least one fluid consumer 2 via which a machining fluid for workpiece machining can be supplied to the work space 1, a hydraulic device 3 which is set up to supply the at least one fluid consumer 2 with the machining fluid, and a control device 4 for controlling the machine tool. The hydraulic device 3 comprises a pump 32 for conveying the machining fluid, an inlet 35 via which machining fluid conveyed by the pump 32 is guided to the at least one fluid consumer 2, and a flow measuring device 351 assigned to the inlet, which comprises at least a first measuring unit 351a and a second measuring unit 351b, each of which is set up to detect a flow rate of the machining fluid in the inlet 35. The control device 4 is designed to control the machine tool 1000 as a function of a first actual value detected by the first measuring unit 351a and/or a second actual value of the flow rate of the machining fluid in the inlet 35 detected by the second measuring unit 351b.

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur zerspanenden Werkstückbearbeitung, eine Hydraulikvorrichtung zum Einsatz an einer solchen Werkzeugmaschine, ein Hydrauliksystem und ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks.The present invention relates to a machine tool for machining workpieces, a hydraulic device for use on such a machine tool, a hydraulic system and a method for machining a workpiece.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Im Bereich der zerspanenden Werkstückbearbeitung kommen üblicherweise Bearbeitungsfluide zum Einsatz, insbesondere Kühlschmierstoffe (kurz: KSS; engl. kurz: CL, für cooling lubricant), über die die Werkstückbearbeitung im Hinblick auf Verschleiß des Werkzeugs sowie auf Bearbeitungsgüte verbessert werden soll. Bei den KSS handelt es sich dabei in der Regel um Öl-Wasser-Emulsionen, die einem Bearbeitungsbereich, also einem Bereich in dem ein Werkzeug Material von einem Werkstück zerspanend abträgt, zugeführt werden.In the area of machining workpieces, machining fluids are usually used, in particular cooling lubricants (CL for short), which are intended to improve workpiece machining in terms of tool wear and machining quality. The cooling lubricants are usually oil-water emulsions that are fed into a machining area, i.e. an area in which a tool removes material from a workpiece by machining.

Der Einsatz des Bearbeitungsfluids verringert die Reibung zwischen Werkstück und Werkzeug und führt die bei der Werkstückbearbeitung zwangsläufig entstehende Wärme aus dem Bearbeitungsbereich ab.The use of the machining fluid reduces the friction between the workpiece and the tool and removes the heat that inevitably arises during workpiece machining from the machining area.

Das Bearbeitungsfluid dient somit der Kühlung des Werkzeugs bzw. des Werkstücks sowie der Verschleißverminderung des Werkzeugs. Ferner kann das Bearbeitungsfluid bei einigen Zerspanungsprozessen zum Entfernen der erzeugten Späne durch Abspülen aus dem Bearbeitungsbereich eingesetzt werden. Zudem kann das Bearbeitungsfluid korrosionshemmende Eigenschaften besitzen, wodurch Werkstück und/oder Werkstück vor Korrosion bei oder nach der Werkstückbearbeitung geschützt werden.The machining fluid is therefore used to cool the tool or workpiece and to reduce wear on the tool. The machining fluid can also be used in some machining processes to remove the chips produced by rinsing them out of the machining area. The machining fluid can also have corrosion-inhibiting properties, which protects the workpiece and/or workpiece from corrosion during or after workpiece machining.

Durch die vorstehenden Effekte wird die Bearbeitungsgüte und damit die Maßhaltigkeit des Werkstückes verbessert, beispielsweise die Oberflächengüte, was zu gefertigten Werkstücken hoher Qualität führt.The above effects improve the machining quality and thus the dimensional accuracy of the workpiece, for example the surface quality, which leads to manufactured workpieces of high quality.

Im Stand der Technik ist es üblich, das Bearbeitungsfluid mittels einer drehzahlgeregelten Pumpe an der Werkzeugmaschine bereitzustellen. Da kein Risiko bei der Versorgung während der Werkstückbearbeitung eingegangen werden darf, erfolgt die Bereitstellung durch die Pumpe mit einem konstant vorgegebenen und vergleichsweise hohen Versorgungsdruck von etwa 40 bis 100 bar, um auf jeden Fall eine Unterversorgung des Bearbeitungsbereichs bei der Werkstückbearbeitung zu verhindern, durch die beispielsweise das eingesetzte Werkzeug unbrauchbar wird.In the current state of the art, it is common practice to provide the machining fluid using a speed-controlled pump on the machine tool. Since no risk can be taken with the supply during workpiece machining, the pump provides the fluid at a constant, specified and comparatively high supply pressure of around 40 to 100 bar in order to prevent undersupply of the machining area during workpiece machining, which could, for example, render the tool used unusable.

Die pauschale Bereitstellung eines konstanten Versorgungsdrucks während der kompletten Werkstückbearbeitung in einem solch hohen Druckbereich ist zwangsläufig mit einem hohen Energiebedarf der Pumpe verbunden. Dies kann je nach Ausgestaltung der das Bearbeitungsfluid zuführenden Komponente, insbesondere in Abhängigkeit von deren strömungsmechanischen Eigenschaften, zu einer hohen Verlustleistung führen, als dass die Pumpe einen größeren Versorgungsdruck bereitstellt, als eigentlich benötigt wird.The blanket provision of a constant supply pressure during the entire workpiece processing in such a high pressure range is inevitably associated with a high energy requirement of the pump. Depending on the design of the component supplying the processing fluid, in particular depending on its fluid mechanics properties, this can lead to a high power loss because the pump provides a higher supply pressure than is actually required.

Dadurch reduziert sich die Lebensdauer der Pumpe und anderer hydraulischer Komponenten zur Versorgung mit dem Bearbeitungsfluid, wodurch Wartungsaufwand und -kosten steigen. Ferner ist der Energieverbrauch zur Versorgung mit dem Bearbeitungsfluid teilweise unnötig hoch, was wiederum zu hohen Energiekosten führt, die gerade im Bereich der Massenfertigung nicht unerheblich sind.This reduces the service life of the pump and other hydraulic components used to supply the machining fluid, which increases maintenance effort and costs. Furthermore, the energy consumption for supplying the machining fluid is sometimes unnecessarily high, which in turn leads to high energy costs, which are not insignificant, especially in the area of mass production.

ZusammenfassungSummary

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die im Stand der Technik bekannten Probleme zu überwinden und eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Möglichkeit zur Werkstückbearbeitung unter Einsatz eines Bearbeitungsfluids bereitzustellen, mit der insbesondere ein Energieverbrauch bei der Werkstückbearbeitung und eine Beanspruchung hydraulischer Komponenten reduziert werden.The present invention is therefore based on the object of overcoming the problems known in the prior art and of providing an improved possibility for workpiece machining using a machining fluid compared to the prior art, with which in particular energy consumption during workpiece machining and stress on hydraulic components are reduced.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Werkzeugmaschine zur zerspanenden Werkstückbearbeitung nach Anspruch 1, eine Hydraulikvorrichtung nach Anspruch 20, ein Hydrauliksystem nach Anspruch 21 sowie ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks nach Anspruch 22 bereitgestellt.To achieve this object, a machine tool for machining workpieces according to claim 1, a hydraulic device according to claim 20, a hydraulic system according to claim 21 and a method for machining a workpiece according to claim 22 are provided.

Die jeweiligen abhängigen Ansprüche beziehen sich dabei auf bevorzugte Ausführungsformen, die jeweils für sich genommen oder in Kombination bereitgestellt werden können.The respective dependent claims relate to preferred embodiments, which can be provided individually or in combination.

Gemäß eines ersten Aspekts der Erfindung wird eine Werkzeugmaschine zur zerspanenden Werkstückbearbeitung unter Einsatz eines Bearbeitungsfluids, insbesondere eines Kühlschmierstoffs, bereitgestellt. Die Werkzeugmaschine umfasst einen Arbeitsraum, in dem die Werkstückbearbeitung erfolgt, zumindest einen Fluidverbraucher, über den dem Arbeitsraum ein Bearbeitungsfluid für die Werkstückbearbeitung zugeführt werden kann, eine Hydraulikvorrichtung, die eingerichtet ist, den zumindest einen Fluidverbraucher mit dem Bearbeitungsfluid zu versorgen, und eine Steuervorrichtung zum Steuern der Werkzeugmaschine. Die Hydraulikvorrichtung umfasst eine Pumpe zum Fördern des Bearbeitungsfluids, einen Zulauf, über den durch die Pumpe gefördertes Bearbeitungsfluid zu dem zumindest einen Fluidverbraucher geleitet wird, und eine dem Zulauf zugeordnete Durchflussmesseinrichtung, die zumindest eine erste Messeinheit und eine zweite Messeinheit umfasst, die jeweils zum Erfassen einer Durchflussrate des Bearbeitungsfluids im Zulauf, insbesondere eines Volumenstroms des Bearbeitungsfluids, eingerichtet sind. Die Steuervorrichtung ist dabei dazu eingerichtet, die Werkzeugmaschine, insbesondere die Hydraulikvorrichtung als Teil der Werkzeugmaschine, in Abhängigkeit eines von der ersten Messeinheit erfassten ersten Istwerts und/oder eines von der zweiten Messeinheit erfassten zweiten Istwerts der Durchflussrate, insbesondere des Volumenstroms des Bearbeitungsfluids im Zulauf zu steuern.According to a first aspect of the invention, a machine tool is provided for machining workpieces using a machining fluid, in particular a cooling lubricant. The machine tool comprises a work space in which the workpiece machining takes place, at least one fluid consumer via which a machining fluid for the workpiece machining can be supplied to the work space, a hydraulic device which is set up to supply the at least one fluid consumer with the machining fluid, and a control device for controlling the machine tool. The hydraulic device comprises a pump for conveying the machining fluid, an inlet via which machining fluid conveyed by the pump is guided to the at least one fluid consumer, and a flow measuring device assigned to the inlet, which comprises at least a first measuring unit and a second measuring unit, each of which is set up to detect a flow rate of the machining fluid in the inlet, in particular a volume flow of the machining fluid. The control device is designed to control the machine tool, in particular the hydraulic device as part of the machine tool, as a function of a first actual value detected by the first measuring unit and/or a second actual value of the flow rate, in particular the volume flow of the machining fluid in the inlet, detected by the second measuring unit.

Während der Werkstückbearbeitung strömt das Bearbeitungsfluid durch den Fluidverbraucher bis in den Arbeitsraum der Werkzeugmaschine und wird dem Bearbeitungsbereich zugeführt, um dort die Werkstückbearbeitung wie eingangs beschrieben zu unterstützen.During workpiece machining, the machining fluid flows through the fluid consumer into the working area of the machine tool and is fed to the machining area to support the workpiece machining as described above.

Unter dem Fluidverbraucher kann dabei jedwede Komponente der Werkzeugmaschine verstanden werden, über die dem Arbeitsraum das Bearbeitungsfluid für die Werkstückbearbeitung zugeführt werden kann. Die Abgabe in den Arbeitsraum kann dabei direkt oder über am Fluidverbraucher angesetzte Düsen, Vernebler oder sonstige Komponenten, die einen Durchfluss des Bearbeitungsfluids gestatten und so als Zufuhrstellen fungieren, erfolgen.The fluid consumer can be understood as any component of the machine tool through which the machining fluid for workpiece machining can be supplied to the work area. The fluid can be supplied to the work area directly or via nozzles, nebulizers or other components attached to the fluid consumer that allow the machining fluid to flow through and thus act as supply points.

Unter Durchflussrate soll jedwede Größe verstanden werden, über die eine über einen bestimmten Zeitraum durch eine jeweilige Komponente, z. B. den Zulauf oder den Fluidverbraucher, strömende Menge des Bearbeitungsfluids angegeben wird. Nicht erschöpfend kann es sich hierbei um einen Volumenstrom, eine Massenstrom oder aber auch um eine Strömungsgeschwindigkeit handeln, aus der unter Kenntnis von Dichte und Strömungsquerschnitt beispielsweise der Massen- oder den Volumenstrom berechnet werden kann. Es versteht sich, dass jedweder Bezug zu einer Durchflussrate in dieser Beschreibung durch einen Bezug auf eine der vorstehenden Größen ersetzt werden kann.The term flow rate is understood to mean any quantity that indicates the amount of processing fluid flowing through a particular component, e.g. the inlet or the fluid consumer, over a certain period of time. This may be, but is not limited to, a volume flow, a mass flow or a flow velocity, from which, for example, the mass or volume flow can be calculated with knowledge of the density and flow cross-section. It is understood that any reference to a flow rate in this description can be replaced by a reference to one of the above quantities.

Bevorzugt ist am Fluidverbraucher ein Werkzeug mit inneren Fluidkanälen angesetzt, über das das Bearbeitungsfluid in den Arbeitsraum abgegeben wird. Dadurch wird nicht nur das Bearbeitungsfluid direkt über das Werkzeug dem Bearbeitungsbereich zugeführt, sondern das Werkzeug wird zusätzlich durch das in dessen Innerem strömende Bearbeitungsfluid gekühlt. Dadurch wird das im Stand der Technik bekannte Konzept der inneren KSS-Zufuhr umgesetzt.Preferably, a tool with internal fluid channels is attached to the fluid consumer, through which the machining fluid is released into the work area. This not only supplies the machining fluid directly to the machining area via the tool, but the tool is also cooled by the machining fluid flowing inside it. This implements the concept of internal coolant supply known in the prior art.

Für die Werkstückbearbeitung ist letztlich die Menge des zugeführten Bearbeitungsfluids entscheidend und nicht der am Fluidverbraucher anliegende Versorgungsdruck.Ultimately, the quantity of machining fluid supplied is decisive for workpiece machining and not the supply pressure at the fluid consumer.

Je nach strömungsmechanischen Eigenschaften einer Zufuhrstelle am Fluidverbraucher, z. B. den geometrischen Abmessungen einer Öffnung oder eines Kanals, durch die das Bearbeitungsfluid in den Arbeitsraum gelangt, hat der Versorgungsdruck ab einem gewissen Wert keinen nennenswerten bzw. nur noch einen geringen Einfluss auf die Durchflussrate bzw. auf den Volumenstrom, sodass eine Steigerung des Versorgungsdrucks primär nur eine Verlustleistung der Hydraulikvorrichtung erhöht, ohne dabei die Zufuhr des Bearbeitungsfluids maßgeblich zu erhöhen. Dadurch würden die Komponenten der Hydraulikvorrichtung unnötig beansprucht und auch unnötig hohe Energiekosten verursacht werden.Depending on the fluid mechanics properties of a supply point on the fluid consumer, e.g. the geometric dimensions of an opening or a channel through which the processing fluid enters the work area, the supply pressure above a certain value has no significant or only a small influence on the flow rate or volume flow, so that an increase in the supply pressure primarily only increases the power loss of the hydraulic device without significantly increasing the supply of the processing fluid. This would place unnecessary strain on the components of the hydraulic device and also cause unnecessarily high energy costs.

Dies ist im Stand der Technik der Fall, in dem unter Zuhilfenahme von Druckmesseinheiten der Hydraulikvorrichtung der am Fluidverbraucher anliegende Versorgungsdruck pauschal auf den eingangs erwähnten 40 bis 100 bar gehalten wird, was einer Drucksteuerung entspricht Insbesondere angesichts der Vielzahl von einsetzbaren Zufuhrstellen und deren jeweils unterschiedlichen strömungsmechanischen Eigenschaften können die damit verbunden Nachteile unterschiedlich stark ausfallen.This is the case in the prior art, in which, with the aid of pressure measuring units of the hydraulic device, the supply pressure applied to the fluid consumer is kept at a flat rate of 40 to 100 bar as mentioned above, which corresponds to pressure control. In particular, in view of the large number of supply points that can be used and their respective different fluid mechanics properties, the associated disadvantages can vary in severity.

Die vorliegende Erfindung bricht nun mit diesem unvorteilhaften Konzept der Drucksteuerung bei der Zufuhr des Bearbeitungsfluids und stellt insbesondere die notwendige Hardware auf Seiten der Werkzeugmaschine zum Umsetzen einer zuverlässigen Durchflussratensteuerung bzw. einer Volumenstromsteuerung, falls es sich bei der zu steuernden Durchflussrate um einen Volumenstrom handelt, bereit (statt der üblichen Drucksteuerung). Dies ermöglicht insbesondere den Einsatz einer Vielzahl strömungsmechanischer unterschiedlicher Zufuhrstellen unter steter Einhaltung optimaler Betriebsbedingungen der Hydraulikvorrichtung.The present invention now breaks with this disadvantageous concept of pressure control when supplying the machining fluid and in particular provides the necessary hardware on the machine tool side to implement a reliable flow rate control or a volume flow control if the flow rate to be controlled is a volume flow (instead of the usual pressure control). This enables in particular the use of a large number of different flow-mechanical supply points while constantly maintaining optimal operating conditions of the hydraulic device.

Zum Umsetzen einer Durchflussratensteuerung bzw. -regelung muss die Durchflussrate des Bearbeitungsfluids im Zulauf zuverlässig und möglichst genau bestimmt werden können. Dies ist aufgrund der Vielzahl an einsetzbaren Zufuhrstellen und den dadurch bedingten stark unterschiedlich ausfallenden Durchflussraten bzw. Volumenströmen im Zulauf, also eines vergleichsweise großen abzudeckenden Wertebereichs, nur schwer möglich.In order to implement flow rate control or regulation, the flow rate of the processing fluid in the inlet must be able to be determined reliably and as accurately as possible. This is difficult due to the large number of feed points that can be used and the resulting greatly varying flow rates or volume flows in the inlet, i.e. a comparatively large range of values that must be covered.

Die Hydraulikvorrichtung kann dabei eingerichtet sein, während der Werkstückbearbeitung als Volumenströme angegebene Durchflussraten im Zulauf in einem Bereich von 0,001 Litern pro Minute (l/min) bis 80 l/min bereitzustellen oder in einem Bereich von 0,01 bis 50 l/min, die insbesondere dem besagten abzudeckenden Wertebereich entsprechen.The hydraulic device can be designed to provide flow rates in the inlet, specified as volume flows, in a range from 0.001 litres per minute (l/min) to 80 l/min or in a range from 0.01 to 50 l/min during workpiece machining, which in particular correspond to the said value range to be covered.

Die Erfinder haben nun herausgefunden, dass die zum Umsetzen einer robusten Durchflussratensteuerung g bzw. -regelung erforderliche Genauigkeit über den besagten großen Wertebereich hinweg durch den Einsatz der zuvor beschriebenen Durchflussmesseinrichtung erreicht werden kann, die zumindest zwei voneinander unabhängige Messeinheiten umfasst. Die beiden Messeinheiten ergänzen sich gegenseitig, um so den besagten großen Wertebereich abzudecken und die für die Durchflussratensteuerung bzw. -regelung erforderliche Messgenauigkeit sowohl für kleine als auch für große Durchflussraten bereitzustellen.The inventors have now discovered that the accuracy required to implement a robust flow rate control or regulation over the said wide range of values can be achieved by using the previously described flow measuring device, which comprises at least two independent measuring units. The two measuring units complement each other in order to cover the said wide range of values and to provide the measuring accuracy required for the flow rate control or regulation for both small and large flow rates.

Dadurch ist es beispielsweise möglich, als Volumenströme angegebenen Durchflussraten in einem Bereich von wenigen hundert Millilitern pro Minute bis hin zu über 30 l/min zuverlässig und genau zu erfassen.This makes it possible, for example, to reliably and accurately measure flow rates specified as volume flows in a range from a few hundred milliliters per minute up to over 30 l/min.

Ersteres ist beispielsweise bei innerer KSS-Zufuhr über Bohrer mit wenigen Millimetern Durchmesser der Fall, wohingegen Letzteres ein üblicher Wert bei innerer KSS-Zufuhr über Fräsköpfe bei großflächiger Werkstückbearbeitung ist.The former is the case, for example, with internal coolant supply via drills with a diameter of a few millimeters, whereas the latter is a common value with internal coolant supply via milling heads when machining large-area workpieces.

Durch die beiden unabhängig erfolgenden Messungen kann somit stets eine verlässliche Aussage über die aktuelle Durchflussrate im Zulauf getroffen werden und zwar über den gesamten, im Kontext der Erfindung groß ausfallenden Wertebereich möglicher Durchflussraten im Zulauf hinweg, was Grundlage für eine zuverlässige Durchflussratensteuerung ist.The two independent measurements therefore always make it possible to make a reliable statement about the current flow rate in the inlet, across the entire range of possible flow rates in the inlet, which is large in the context of the invention, which is the basis for reliable flow rate control.

Der beschriebene Aufbau der Werkzeugmaschine bzw. der Hydraulikvorrichtung gestattet daher eine zuverlässige Durchflussratensteuerung bzw. Volumenstromsteuerung bei der Versorgung des Fluidverbrauchers und zwar unabhängig von strömungsmechanischen Eigenschaften der eigentlichen Zufuhrstelle. So kann stets eine optimale Durchflussrate bzw. ein optimaler Volumenstrom bereitgestellt werden.The described design of the machine tool or hydraulic device therefore allows reliable flow rate control or volume flow control when supplying the fluid consumer, regardless of the fluid mechanical properties of the actual supply point. This means that an optimal flow rate or volume flow can always be provided.

Somit wird durch die vorliegende Erfindung eine Durchflussratensteuerung bzw. Volumenstromsteuerung ermöglicht, mit der unvorteilhafte Betriebszustände mit einem „zu hohen“ Druck für eine Vielzahl strömungsmechanisch unterschiedlich ausgestalteter Zufuhrstellen erfolgreich vermieden werden können. Hierdurch können eine Beanspruchung der Hydraulikvorrichtung sowie eine innerhalb dieser auftretende Verlustleistung erheblich reduziert werden, was wiederum die Energiekosten beim Betrieb der Werkzeugmaschine senkt und die Lebensdauer der Hydraulikvorrichtung selbst erhöhtThe present invention thus enables a flow rate control or volume flow control with which disadvantageous operating conditions with a "too high" pressure can be successfully avoided for a large number of supply points with different fluid mechanics. This can significantly reduce the stress on the hydraulic device and the power loss occurring within it, which in turn reduces the energy costs when operating the machine tool and increases the service life of the hydraulic device itself.

Besonders im Hinblick auf das Konzept der inneren KSS-Zufuhr, wird durch die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine bzw. deren Hydraulikvorrichtung zur Durchflussratensteuerung die Möglichkeit geschaffen, stets die für das jeweilige Werkzeug mit inneren Fluidkanälen optimale Durchflussrate einzustellen, um so die optimale Kühlung und Schmierung bei möglichst geringer Verlustleistung der Hydraulikvorrichtung zu erzielen.Particularly with regard to the concept of internal coolant supply, the machine tool according to the invention or its hydraulic device for flow rate control creates the possibility of always setting the optimum flow rate for the respective tool with internal fluid channels in order to achieve optimum cooling and lubrication with the lowest possible power loss of the hydraulic device.

Die konventionelle Drucksteuerung ist im Vergleich dazu sehr ungenau und ein optimaler Druck für einen jeweiligen Prozess ist nicht oder wenn überhaupt nur schwer zu ermitteln. Zudem lassen sich solche Werte auch bei gleichem Werkzeug oder gleichem Prozess nicht auf andere Werkzeugmaschinen übertragen, da hier aufgrund von unterschiedlichen Verrohrungen und dergleichen der am Fluidverbraucher anliegende Druck variiert.In comparison, conventional pressure control is very imprecise and it is difficult or impossible to determine the optimum pressure for a particular process. In addition, such values cannot be transferred to other machine tools, even if the tool or process is the same. because the pressure applied to the fluid consumer varies due to different piping and the like.

Im Gegensatz dazu bietet die erfindungsgemäße den Vorteil, dass diese weitestgehend unabhängig von spezifischen Eigenschaften einzelner Werkzeugmaschinen ist, sodass an einer Werkzeugmaschine ermittelte Optimalwerte für die Durchflussrate einzelner Werkzeuge mit innerer KSS-Zufuhr ohne Probleme auch auf andere Werkzeugmaschinen übertragbar sind und dort im Wesentlichen zu den gleichen Ergebnissen führen.In contrast, the invention offers the advantage that it is largely independent of the specific properties of individual machine tools, so that optimal values for the flow rate of individual tools with internal coolant supply determined on one machine tool can be transferred without problems to other machine tools and lead to essentially the same results there.

Ein weiterer negativer Effekt bei der konventionellen Drucksteuerung mit „zu hohem“ Druck besteht in der hohen Zerstäubung des Bearbeitungsfluids beim Einleiten in den Arbeitsraum. Insbesondere beim Einsatz der in diesem Bereich üblicherweise verwendeten Nebelabsaugung zum Abführen des zerstäubten Bearbeitungsfluids, bedingt die hohe Zerstäubung einen hohen Verbrauch des Bearbeitungsfluids und hohe Energiekosten zum Betreiben der Nebelabsaugung.Another negative effect of conventional pressure control with "too high" pressure is the high atomization of the processing fluid when it is introduced into the work area. In particular, when using the mist extraction system commonly used in this area to remove the atomized processing fluid, the high atomization results in high consumption of the processing fluid and high energy costs for operating the mist extraction system.

Im Gegensatz dazu bietet die erfindungsgemäße Möglichkeit den Vorteil, dass eine kontrollierte Menge an Bearbeitungsfluid eingeleitet wird, also nicht „zu viel“, sodass eine Überversorgung, die unter anderem zur einer unnötig hohen Zerstäubung führt, erfolgreich vermieden werden können. Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung eingerichtet, die Hydraulikvorrichtung und insbesondere deren Pumpe in Abhängigkeit des erfassten ersten und/oder des erfassten zweiten Istwerts zu steuern, vorzugsweise durch Einstellen eines die Förderleistung bestimmenden Betriebsparameters der Pumpe.In contrast, the possibility according to the invention offers the advantage that a controlled amount of processing fluid is introduced, i.e. not "too much", so that an oversupply, which among other things leads to an unnecessarily high atomization, can be successfully avoided. Preferably, the control device is set up to control the hydraulic device and in particular its pump depending on the detected first and/or the detected second actual value, preferably by setting an operating parameter of the pump that determines the delivery capacity.

Bei der Werkzeugmaschine handelt es sich vorzugsweise um eine numerisch gesteuerte Werkzeugmaschine, wobei die Steuervorrichtung zum Steuern diverser Aktoren der Werkzeugmaschine eingerichtet ist. Zu besagten Aktoren können neben Antrieben einer Bearbeitungseinrichtung, z. B. einer Arbeitsspindel, auch Antriebe einer Werkstückaufnahme, z. B. eines Maschinentischs, zählen.The machine tool is preferably a numerically controlled machine tool, wherein the control device is set up to control various actuators of the machine tool. Said actuators can include not only drives of a processing device, e.g. a work spindle, but also drives of a workpiece holder, e.g. a machine table.

Wahlweise kann die Werkzeugmaschine auch zwei Steuervorrichtungen umfassen; eine für die Hydraulikvorrichtung und eine für übrige Aktoren, die nicht zur Hydraulikvorrichtung zählen. Vorzugsweise sind diese beiden Steuervorrichtungen dabei miteinander gekoppelt.Optionally, the machine tool can also comprise two control devices; one for the hydraulic device and one for other actuators that are not part of the hydraulic device. These two control devices are preferably coupled to one another.

Vorzugsweise kann die Durchflussmesseinrichtung noch weitere Messeinheiten für die Durchflussrate umfassen, um so die Messgenauigkeit im abzudeckenden Wertebereich noch weiter zu erhöhen.Preferably, the flow measuring device can comprise further measuring units for the flow rate in order to further increase the measuring accuracy in the value range to be covered.

Vorzugsweise umfasst die Durchflussmesseinrichtung eine Auswerteinheit, die eingerichtet ist, aus den beiden erfassten Istwerten einen Führungswert auszuwählen, der für das Steuern der Werkzeugmaschine zum Einsatz kommt Alternativ kann die Auswerteinheit eingerichtet sein, aus den beiden erfassten Istwerten einen resultierenden Durchflussratenwert zu ermitteln, beispielsweise durch gewichtete Mittelung der erfassten Istwerte, wobei die Gewichtungsfaktoren selbst vorzugsweise von einem oder beiden erfassten Istwerten abhängig sind. Besagter resultierender Durchflussratenwert kann dabei für das Steuern der Werkzeugmaschine zum Einsatz kommen.The flow measuring device preferably comprises an evaluation unit which is set up to select a reference value from the two recorded actual values, which is used for controlling the machine tool. Alternatively, the evaluation unit can be set up to determine a resulting flow rate value from the two recorded actual values, for example by weighted averaging of the recorded actual values, wherein the weighting factors themselves are preferably dependent on one or both recorded actual values. Said resulting flow rate value can be used for controlling the machine tool.

Dadurch können Unterschiede der beiden Messeinheiten, insbesondere im Hinblick auf deren Messbereiche und Messabweichungen, besser berücksichtigt werden, um so die Genauigkeit der Steuerung noch weiter zu verbessern.This allows differences between the two measuring units, especially with regard to their measuring ranges and measurement deviations, to be better taken into account in order to further improve the accuracy of the control.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Durchflussmesseinrichtung eine Volumenstrommesseinrichtung, sodass zumindest die Durchflussrate im Zulauf über einen Volumenstrom angegeben ist.In a preferred embodiment, the flow measuring device is a volume flow measuring device, so that at least the flow rate in the inlet is indicated via a volume flow.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste Messeinheit und die zweite Messeinheit in Bezug auf eine Fließrichtung des Bearbeitungsfluids im Zulauf in Reihe angeordnet.In a preferred embodiment, the first measuring unit and the second measuring unit are arranged in series with respect to a flow direction of the processing fluid in the inlet.

Dadurch werden die Istwerte hintereinander erfasst, sodass sich die erfassten Istwerte auf den gleichen Fluidstrom beziehen.This means that the actual values are recorded one after the other so that the recorded actual values refer to the same fluid flow.

In einer bevorzugten Ausführungsform unterscheidet sich ein Messbereich der ersten Messeinheit von einem Messbereich der zweiten Messeinheit, insbesondere ist keiner der beiden Messbereiche eine Teilmenge des jeweils anderen Messbereichs.In a preferred embodiment, a measuring range of the first measuring unit differs from a measuring range of the second measuring unit, in particular neither of the two measuring ranges is a subset of the other measuring range.

Dadurch ergänzen sich die beiden Messeinheiten, um den großen Wertebereich der möglichen Durchflussraten möglichst vollständig abzudecken.The two measuring units complement each other in order to cover the wide range of possible flow rates as completely as possible.

Bei den Messbereichen der Messeinheiten kann es sich um einen nominellen aber auch um einen technischen Messbereich handeln, in denen akkurate und damit auch für die Steuerung verwertbare Messwerte der zu steuernden Durchflussrate erfasst werden können.The measuring ranges of the measuring units can be a nominal or a technical measuring range in which accurate and therefore also usable measurement values of the flow rate to be controlled can be recorded.

Der Messbereich beschreibt dabei einen Wertebereich der zu messenden Größe, hier der Durchflussrate zum Beispiel über den Volumenstrom, in dem die Messabweichungen innerhalb festgelegter Grenzen bleiben. Vorzugsweise ist mit Bezug auf einen Volumenstrom die betragsmäßig maximale Messabweichung der ersten Messeinheit in ihrem Messbereich kleiner gleich 3 l/min, weiter bevorzugt kleiner gleich 1,5 l/min, weiter bevorzugt kleiner gleich 0,75 l/min und besonders bevorzugt kleiner gleich 0,1 l/min. Weiter vorzugsweise ist die betragsmäßig maximale Messabweichung der zweiten Messeinheit in ihrem Messbereich kleiner gleich 8 l/min, weiter bevorzugt kleiner gleich 5 l/min, weiter bevorzugt kleiner gleich 2,5 l/min und besonders bevorzugt kleiner gleich 1 l/min.The measuring range describes a range of values of the quantity to be measured, here the flow rate, for example via the volume flow, in which the measurement deviations remain within specified limits. Preferably, with reference to a volume flow, the maximum measurement deviation of the first measuring unit in its measuring range is less than or equal to 3 l/min, more preferably less than or equal to 1.5 l/min, more preferably less than or equal to 0.75 l/min and particularly preferably less than or equal to 0.1 l/min. More preferably, the maximum measurement deviation of the second measuring unit in its measuring range is less than or equal to 8 l/min, more preferably less than or equal to 5 l/min, more preferably less than or equal to 2.5 l/min and particularly preferably less than or equal to 1 l/min.

In einer bevorzugten Ausführungsform überlappen sich der Messbereich der ersten Messeinheit und der Messbereich der zweiten Messeinheit in einem Überlappungsbereich.In a preferred embodiment, the measuring range of the first measuring unit and the measuring range of the second measuring unit overlap in an overlap region.

Dadurch können die beiden Messbereiche besonders gut vereinigt werden, ohne allzu große Messabweichungen im Bereich des Übergangs von einem in den anderen Messbereich in Kauf zu nehmen.This allows the two measuring ranges to be combined particularly well without having to accept excessive measurement deviations in the area of the transition from one measuring range to the other.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Messbereich der ersten Messeinheit ein Bereich von 0 bis 30 l/min, bevorzugt ein Bereich von 0,01 bis 15 l/min, und/oder der Messbereich der zweiten Messeinheit ist ein Bereich von 1 bis 80 l/min, bevorzugt ein Bereich von 1 bis 50 l/min.In a preferred embodiment, the measuring range of the first measuring unit is a range from 0 to 30 l/min, preferably a range from 0.01 to 15 l/min, and/or the measuring range of the second measuring unit is a range from 1 to 80 l/min, preferably a range from 1 to 50 l/min.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Messbereiche der ersten und der zweiten Messeinheit sowie ein Mindestvolumenstrom der Pumpe derart aufeinander angepasst, dass der Mindestvolumenstrom im Überlappungsbereich liegt.In a preferred embodiment, the measuring ranges of the first and the second measuring unit as well as a minimum volume flow of the pump are adapted to one another in such a way that the minimum volume flow lies in the overlap range.

Der Mindestvolumenstrom bezeichnet den geringsten Volumenstrom, den die Pumpe bei ordnungsgemäßem Betrieb bereitstellen kann. Wird versucht, einen geringeren Volumenstrom einzustellen, kommt es in der Regel zu unvorteilhaften Betriebszuständen, beispielsweise mit unerwünschter Überhitzung oder Resonanzschwingungen der mechanischen Komponenten, was eben nicht einem ordnungsgemäßen Betrieb entsprichtThe minimum flow rate is the lowest flow rate that the pump can provide when operating properly. If you try to set a lower flow rate, this usually leads to unfavorable operating conditions, such as undesirable overheating or resonance vibrations of the mechanical components, which is not consistent with proper operation.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Volumenstrombetriebsbereich der Pumpe eine Teilmenge einer Vereinigungsmenge aus den Messbereichen der ersten und der zweiten Messeinheit.In a preferred embodiment, a volume flow operating range of the pump is a subset of a union of the measuring ranges of the first and the second measuring unit.

Dadurch liegt der komplette Bereich an durch die Pumpe umsetzbaren Volumenströmen innerhalb des durch die beiden Messeinheiten aufgespannten resultierenden Messbereichs.As a result, the entire range of volume flows that can be implemented by the pump lies within the resulting measuring range spanned by the two measuring units.

Der Volumenstrombetriebsbereich beschreibt dabei die möglichen Volumenströme, die die Pumpe, bedingt durch ihre werkseitigen Vorgaben bereitstellen kann. Die untere Grenze des Volumenstrombetriebsbereiches entspricht üblicherweise dem Mindestvolumenstrom; dies muss aber nicht der Fall sein.The volume flow operating range describes the possible volume flows that the pump can provide based on its factory specifications. The lower limit of the volume flow operating range usually corresponds to the minimum volume flow; however, this does not have to be the case.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Volumenstrombetriebsbereich der Pumpe ein Bereich von 0,1 bis 80 l/min, bevorzugt von 1 bis 50 l/min und besonders bevorzugt von 5 bis 40 l/min.In a preferred embodiment, the volume flow operating range of the pump is a range from 0.1 to 80 l/min, preferably from 1 to 50 l/min and particularly preferably from 5 to 40 l/min.

Vorzugsweise kann die Pumpe einen Druck im Zulauf von bis zu 100 bar aufbauen, vorzugsweise von bis zu 80 bar und besonders bevorzugt von bis zu 50 bar.Preferably, the pump can build up a pressure in the inlet of up to 100 bar, preferably up to 80 bar and particularly preferably up to 50 bar.

Durch die Volumenstromsteuerung ist es nicht länger nötig, einen möglichst hohen Versorgungsdruck bereitzustellen, um auf diesem Weg einen gewissen Mindestvolumenstrom bereitzustellen, sodass die Pumpe an sich kleiner dimensioniert werden kann.Thanks to the volume flow control, it is no longer necessary to provide the highest possible supply pressure in order to provide a certain minimum volume flow, so that the pump itself can be dimensioned smaller.

In einer speziellen Ausführungsform, bei der sich die Durchflussmessung bzw. die Volumenstrommessung als besonders akkurat herausgestellt hat, reicht der Volumenstrombetriebsbereich der Pumpe von 5 bis 36 l/min, der erste Messbereich reicht von 0,01 bis 15 l/min mit einer betragsmäßig maximalen Messabweichung von 0,75 l/min und der zweite Messebereich reicht von 1 bis 50 l/min bei einer betragsmäßig maximalen Messabweichung von 2,5 l/min.In a special embodiment, where the flow measurement or volume flow measurement has proven to be particularly accurate, the volume flow operating range of the pump extends from 5 to 36 l/min, the first measuring range extends from 0.01 to 15 l/min with a maximum measuring range of deviation of 0.75 l/min and the second measuring range is from 1 to 50 l/min with a maximum measuring deviation of 2.5 l/min.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Werkzeugmaschine weiterhin einen Sollwertgeber, über den ein Sollwert einer an dem zumindest einen Fluidverbraucher anliegenden Durchflussrate, insbesondere eines Volumenstroms des Bearbeitungsfluids bereitgestellt ist.In a preferred embodiment, the machine tool further comprises a setpoint generator, via which a setpoint value of a flow rate applied to the at least one fluid consumer, in particular a volume flow of the machining fluid, is provided.

Bevorzugt ist die Steuervorrichtung dabei eingerichtet, die Hydraulikvorrichtung in Abhängigkeit des durch den Sollwertgeber bereitgestellten Sollwerts und des erfassten ersten Istwerts und/oder des erfassten zweiten Istwerts, oder in Abhängigkeit des ermittelten resultierenden Durchflussratenwerts, zu steuern, insbesondere um die am zumindest einen Fluidverbraucher anliegenden Durchflussrate zu steuern.Preferably, the control device is designed to control the hydraulic device as a function of the setpoint value provided by the setpoint generator and the detected first actual value and/or the detected second actual value, or as a function of the determined resulting flow rate value, in particular to control the flow rate applied to the at least one fluid consumer.

Der Sollwertgeber kann dabei als separate Komponente der Werkzeugmaschine, oder als Teil der Steuervorrichtung ausgebildet sein. Alternativ kann der Sollwertgeber auch extern bereitgestellt werden, zum Beispiel in einem externen Datenverwaltungssystem, das mit der Werkzeugmaschine über eine Datenschnittstelle verbunden ist.The setpoint generator can be designed as a separate component of the machine tool or as part of the control device. Alternatively, the setpoint generator can also be provided externally, for example in an external data management system that is connected to the machine tool via a data interface.

Dadurch kann die Hydraulikvorrichtung individuell auf ein beliebiges Werkzeug angepasst werden, in dem die zugehörigen Werkzeugparameter ausgelesen werden und zur Steuerung eingesetzt werden. So kann besonders vorteilhaft eine für ein spezifisches Werkzeug im Vorfeld für Werkzeug bestimmte und abgespeicherte optimale Durchflussrate, insbesondere ein optimaler Volumenstrom für die Steuerung verwendet werden.This means that the hydraulic device can be individually adapted to any tool by reading out the associated tool parameters and using them for control. This makes it particularly advantageous to use an optimal flow rate, in particular an optimal volume flow, that has been determined and saved in advance for a specific tool for control.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung eingerichtet, einen die Förderleistung bestimmenden Betriebsparameter der Pumpe der Hydraulikvorrichtung, insbesondere eine Fördermenge oder eine Drehzahl der Pumpe, in Abhängigkeit des bereitgestellten Sollwerts und des erfassten ersten Istwerts und/oder des erfassten zweiten Istwerts, oder in Abhängigkeit des ermittelten resultierenden Durchflussratenwerts, einzustellen.In a preferred embodiment, the control device is configured to set an operating parameter of the pump of the hydraulic device that determines the delivery capacity, in particular a delivery rate or a speed of the pump, depending on the provided setpoint value and the detected first actual value and/or the detected second actual value, or depending on the determined resulting flow rate value.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Hydraulikvorrichtung weiterhin eine zwischen dem Zulauf und der Pumpe angeordnete Bypasseinrichtung.In a preferred embodiment, the hydraulic device further comprises a bypass device arranged between the inlet and the pump.

Dadurch können Teilmengen des durch die Pumpe geförderten Bearbeitungsfluids vor Eintritt in den Zulauf abgezweigt werden (Rückfluss), um so im Zulauf auch Durchflussraten bzw. Volumenströme bereitstellen zu können, die unterhalb des Mindestvolumenstroms der Pumpe liegen. Der durch die Bypasseinrichtung strömende Rückfluss strömt dabei beispielsweise zurück in einen Fluidtank für das Bearbeitungsfluid.This allows partial quantities of the processing fluid pumped by the pump to be diverted before entering the inlet (backflow) in order to be able to provide flow rates or volume flows in the inlet that are below the minimum volume flow of the pump. The backflow flowing through the bypass device flows back into a fluid tank for the processing fluid, for example.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Bypasseinrichtung zumindest ein Durchflussregulierungsmittel, über das ein Durchfluss eines durch die Bypasseinrichtung strömenden Rückflusses des Bearbeitungsfluids regulierbar ist.In a preferred embodiment, the bypass device comprises at least one flow regulating means, via which a flow of a return flow of the processing fluid flowing through the bypass device can be regulated.

Derartige Regulierungsmittel können den Durchfluss beispielsweise durch Änderung eines Strömungswiderstand durch die Bypasseinrichtung regulieren, z. B. in Form eines durch die Steuervorrichtung steuerbaren Drosselmittels bzw. eines steuerbaren Bypassventils.Such regulating means can regulate the flow, for example, by changing a flow resistance through the bypass device, e.g. in the form of a throttling means controllable by the control device or a controllable bypass valve.

Statt einem steuerbaren Bypassventil kann alternativ oder zusätzlich auch eine Bypasspumpe zum Einsatz kommen, die durch die Steuervorrichtung steuerbar ist, insbesondere durch Einstellen eines die Förderleistung bestimmenden Betriebsparameters der Bypasspumpe.Instead of a controllable bypass valve, a bypass pump can be used alternatively or additionally, which can be controlled by the control device, in particular by setting an operating parameter of the bypass pump that determines the delivery capacity.

Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, einen den Rückfluss bestimmenden Betriebsparameters des Durchflussregulierungsmittel in Abhängigkeit des erfassten ersten und/oder des erfassten zweiten Istwerts, oder in Abhängigkeit des ermittelten resultierenden Durchflussratenwerts, und/oder des bereitgestellten Sollwerts einzustellen, insbesondere um die am zumindest einen Fluidverbraucher anliegenden Durchflussrate zu steuern.Preferably, the control device is designed to set an operating parameter of the flow regulating means that determines the backflow as a function of the detected first and/or the detected second actual value, or as a function of the determined resulting flow rate value, and/or the provided target value, in particular in order to control the flow rate applied to the at least one fluid consumer.

Auf diese Weise wird die Steuerung um eine zusätzliche Stellschraube ergänzt, mit der auch steuerbare Durchflussraten bzw. Volumenströme im Zulauf unterhalb des Mindestvolumenstroms ermöglicht werden. Vorzugsweise umfasst das Steuern des Bypassventils dabei ein Einstellen eines Öffnungsgrads des Bypassventils oder ein Einstellen eines Strömungswiderstands des Bypassventils.In this way, the control is supplemented by an additional adjusting screw, which also enables controllable flow rates or volume flows in the inlet below the minimum volume flow. Preferably, controlling the bypass valve includes setting an opening degree of the bypass valve or setting a flow resistance of the bypass valve.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Bypasseinrichtung eine dritte Messeinheit, die zum Erfassen einer Durchflussrate, insbesondere eines Volumenstroms des durch die Bypasseinrichtung strömenden Rückflusses des Bearbeitungsfluids eingerichtet ist.In a preferred embodiment, the bypass device comprises a third measuring unit which is designed to detect a flow rate, in particular a volume flow of the return flow of the processing fluid flowing through the bypass device.

Bevorzugt ist die Steuervorrichtung dabei dazu eingerichtet, die Hydraulikvorrichtung in zusätzlicher Abhängigkeit eines von der dritten Messeinheit erfassten Istwerts der Durchflussrate des Rückflusses zu steuern.Preferably, the control device is designed to control the hydraulic device in additional dependence on an actual value of the flow rate of the return flow detected by the third measuring unit.

Insbesondere ist die Steuervorrichtung dabei dazu eingerichtet, einen die Förderleistung bestimmenden Betriebsparameter der Pumpe und/oder einen den Rückfluss bestimmenden Betriebsparameter des Durchflussregulierungsmittels der Bypasseinrichtung in zusätzlicher Abhängigkeit des erfassten Istwerts der Durchflussrate des Rückflusses einzustellen.In particular, the control device is designed to set an operating parameter of the pump which determines the delivery capacity and/or an operating parameter of the flow regulating means of the bypass device which determines the backflow in additional dependence on the detected actual value of the flow rate of the backflow.

Auf diese Weise stehen der Steuerung auch Informationen über den Rückfluss in der Bypasseinrichtung bereit, die im Zuge des Steuerns berücksichtigt werden können.In this way, the control system also has information about the return flow in the bypass device, which can be taken into account during control.

Vorzugsweise ist der Messbereich der dritten Messeinheit ein Bereich von 0 bis 30 l/min, bevorzugt ein Bereich von 0,01 bis 15 l/min und besonders bevorzugt 0,01 bis 10 l/min. Vorzugsweise ist die betragsmäßig maximale Messabweichung der dritten Messeinheit in ihrem Messbereich dabei kleiner gleich 3 l/min, weiter bevorzugt kleiner gleich 1,5 l/min, weiter bevorzugt kleiner gleich 0,75 l/min und besonders bevorzugt kleiner gleich 0,1 l/minPreferably, the measuring range of the third measuring unit is a range from 0 to 30 l/min, preferably a range from 0.01 to 15 l/min and particularly preferably 0.01 to 10 l/min. Preferably, the maximum measurement deviation of the third measuring unit in its measuring range is less than or equal to 3 l/min, more preferably less than or equal to 1.5 l/min, more preferably less than or equal to 0.75 l/min and particularly preferably less than or equal to 0.1 l/min.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der zumindest eine Fluidverbraucher eine Werkzeugschnittstelle zum Aufnehmen eines Werkzeugs, das zumindest einen inneren Fluidkanal umfasst. Die Werkzeugschnittstelle ist dabei eingerichtet, das zu dieser geleitete Bearbeitungsfluid in das in der Werkzeugschnittstelle aufgenommene Werkzeug bzw. in dessen zumindest einen Fluidkanal einzuleiten und über diesen das Bearbeitungsfluid dem Arbeitsraum zuzuführen. Dies entspricht dem vorstehend beschriebenen Konzept der inneren KSS-Zufuhr, durch das das Bearbeitungsfluid besonders nah im Bearbeitungsberiech ausgegeben wird und zusätzlich das Werkzeug von Innen kühlt.In a preferred embodiment, the at least one fluid consumer is a tool interface for receiving a tool that includes at least one internal fluid channel. The tool interface is designed to introduce the machining fluid directed to it into the tool received in the tool interface or into its at least one fluid channel and to supply the machining fluid to the work space via this. This corresponds to the concept of the internal coolant supply described above, through which the machining fluid is dispensed particularly close to the machining area and additionally cools the tool from the inside.

Die Werkzeugschnittstelle kann dabei zur Aufnahme bzw. zum Halten eines oder mehrere verschiedener Werkzeugtypen ausgelegt sein, so zum Beispiel für Fräs- und/oder Bohrwerkzeuge, Drehwerkzeuge oder Schleifwerkzeuge mit innerer KSS-Zufuhr.The tool interface can be designed to accommodate or hold one or more different tool types, for example milling and/or drilling tools, turning tools or grinding tools with internal coolant supply.

Alternativ kann es sich bei dem zumindest einen Fluidverbraucher auch um eine Werkzeughalterschnittstelle zum Aufnehmen eines Werkzeughalters handeln, in den wiederum ein Werkzeug aufgenommen werden kann. Der Werkzeughalter umfasst dabei zumindest einen inneren Fluidkanal, wobei die Werkzeughalterschnittstelle eingerichtet ist, das zu dieser geleitete Bearbeitungsfluid in den Werkzeughalter bzw. in dessen zumindest einen Fluidkanal einzuleiten und über diesen das Bearbeitungsfluid dem Arbeitsraum zuzuführen. Auf diese Weise erfolgt die Zufuhr über den Werkzeughalter, falls ein Werkzeug für die Bearbeitung eingesetzt wird, das selbst keine Fluidkanäle aufweist.Alternatively, the at least one fluid consumer can also be a tool holder interface for receiving a tool holder, in which a tool can be received. The tool holder comprises at least one inner fluid channel, wherein the tool holder interface is designed to introduce the machining fluid directed to it into the tool holder or into its at least one fluid channel and to supply the machining fluid to the work space via this. In this way, the supply takes place via the tool holder if a tool is used for machining that does not have any fluid channels itself.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Werkzeugschnittstelle als Arbeitsspindel ausgeführt, über die ein aufgenommenes Werkzeug rotatorisch antreibbar ist.In a preferred embodiment, the tool interface is designed as a work spindle, via which a mounted tool can be driven in rotation.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sollwertgeber eingerichtet, den Sollwert für die am Fluidverbraucher bzw. an der Werkzeugschnittstelle anliegende Durchflussrate in Abhängigkeit des darin aufgenommenen Werkzeugs einzustellen bzw. festzulegen, insbesondere in Abhängigkeit eines Werkzeugparameters. Vorzugsweise wird dieser Werkzeugparameter einer Werkzeugdatenbank entnommen und kann einer nominellen, werkzeugspezifischen Solldurchflussrate bzw. einem Sollvolumenstrom entsprechen. Vorzugsweise wird dieser Werkzeugparameter dabei aus einer in der Werkzeugdatenbank hinterlegten Pumpenkennlinie des aufgenommenen Werkzeugs entnommen.In a preferred embodiment, the setpoint generator is designed to set or determine the setpoint for the flow rate at the fluid consumer or at the tool interface depending on the tool accommodated therein, in particular depending on a tool parameter. This tool parameter is preferably taken from a tool database and can correspond to a nominal, tool-specific setpoint flow rate or a setpoint volume flow. This tool parameter is preferably taken from a pump characteristic curve of the accommodated tool stored in the tool database.

Dadurch kann die Steuerung anhand der für ein spezifisches Werkzeug im Vorfeld als optimal bestimmte Durchflussrate bzw. Volumenstrom erfolgen. Optimal kann hierbei als Betriebszustand mit einem Minimum einer Verlustleistung am Werkzeug unter Einhaltung einer Mindestmenge an zugeführtem Bearbeitungsfluid verstanden werden. Besagte Mindestmenge kann hierbei ebenfalls werkzeugspezifisch und vorbestimmt sein.This means that control can be carried out based on the flow rate or volume flow determined in advance as optimal for a specific tool. Optimal can be understood as an operating state with a minimum power loss on the tool while maintaining a minimum amount of processing fluid supplied. The said minimum amount can also be tool-specific and predetermined.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sollwertgeber eingerichtet, den Sollwert zusätzlich oder alternativ in Abhängigkeit zumindest eines an der Steuervorrichtung vorliegenden Bearbeitungsparameters der Werkstückbearbeitung festzulegen.In a preferred embodiment, the setpoint generator is configured to determine the setpoint additionally or alternatively as a function of at least one machining parameter of the workpiece machining present on the control device.

Dadurch kann eine auf einen jeweiligen Bearbeitungsschritt angepasste Durchflussratenteuerung umgesetzt werden, bei der die Menge an zugeführtem Bearbeitungsfluid an der Bearbeitung orientiert wird, umso eine Unter- aber auch eine Überversorgung zu verhindern.This makes it possible to implement a flow rate control adapted to a particular processing step, in which the amount of processing fluid supplied is oriented towards the processing in order to prevent under- as well as oversupply.

Vorzugsweise handelt es sich bei dem Bearbeitungsparameter um eine Schneidgeschwindigkeit des Werkzeugs, eine Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs oder um eine Eindringtiefe des Werkzeugs in das zu bearbeitende Werkstück.Preferably, the machining parameter is a cutting speed of the tool, a feed rate of the tool or a penetration depth of the tool into the workpiece to be machined.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung weiterhin zur Prozessüberwachung einer Werkstückbearbeitung im Arbeitsraum ausgelegt und in diesem Zusammenhang dazu eingerichtet ist, zumindest einen Bearbeitungsparameter der Werkstückbearbeitung in Abhängigkeit des erfassten ersten und/oder des erfassten zweiten Istwerts, oder in Abhängigkeit des ermittelten resultierenden Durchflussratenwerts , anzupassen.In a preferred embodiment, the control device is further designed for process monitoring of a workpiece machining in the work space and in this context is set up to adapt at least one machining parameter of the workpiece machining depending on the detected first and/or the detected second actual value, or depending on the determined resulting flow rate value.

Vorzugsweise handelt es sich bei den anpassbaren Bearbeitungsparametern um eine Bearbeitungsgeschwindigkeit von Werkzeug und/oder von zu bearbeitendem Werkstück, bei denen es sich beispielsweise um eine Schneidgeschwindigkeit des Werkzeugs relativ zum Werkstück oder um eine Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs relativ zum Werkstück oder um eine Schneid- oder Kontaktkraft zwischen Werkstück und Werkzeug handeln kann.Preferably, the adjustable machining parameters are a machining speed of the tool and/or of the workpiece to be machined, which may be, for example, a cutting speed of the tool relative to the workpiece or a feed speed of the tool relative to the workpiece or a cutting or contact force between the workpiece and the tool.

Die durch die Messeinheiten erfassten Istwerte geben Aufschluss über die bei der Werkstückbearbeitung zugeführte Menge an Bearbeitungsfluid, die als Ausgangspunkt für die Detektion eines unvorteilhaften oder gar anormalen Betriebszustands herangezogen werden können. So können die Istwerte Aufschluss über einen zu schnellen Vorschub oder eine zu geringe Schneidgeschwindigkeit geben. Als anormal können dabei unter anderem eine Werkzeugbeschädigung (da diese die Bearbeitungsfluidzufuhr behindern kann) oder eine unzureichende Abfuhr von Materialspänen (da diese die Bearbeitungsfluidzufuhr blockieren können) gesehen werden, was beides zu einer schlechteren Bearbeitungsgüte als „normal“ führt.The actual values recorded by the measuring units provide information about the amount of machining fluid supplied during workpiece machining, which can be used as a starting point for detecting an unfavorable or even abnormal operating state. The actual values can provide information about a feed rate that is too fast or a cutting speed that is too low. Abnormal factors include tool damage (as this can hinder the supply of machining fluid) or inadequate removal of material chips (as this can block the supply of machining fluid), both of which lead to poorer machining quality than "normal".

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuervorrichtung im Zuge der Prozessüberwachung weiterhin dazu eingerichtet, einen Maschinenstopp der Werkzeugmaschine zu instruieren, falls der erfasste erste Istwert außerhalb eines vorbestimmten ersten Sollbereichs und/oder der erfasste zweite Istwert außerhalb eines zweiten vorbestimmten Sollbereichs liegt.In a preferred embodiment, the control device is further configured, during the process monitoring, to instruct a machine stop of the machine tool if the detected first actual value is outside a predetermined first target range and/or the detected second actual value is outside a second predetermined target range.

Dadurch kann eine finanziell unter Umständen kostspielige Beschädigung von Werkzeug und/oder Werkstück verhindert werden, bevor diese verursacht wird.This can prevent potentially costly damage to the tool and/or workpiece before it occurs.

Vorzugsweise werden die Sollbereiche in Abhängigkeit des festgelegten Sollwerts bestimmt, insbesondere auf Basis einer maximal zulässigen relativen Abweichung, beispielsweise von ±75%, oder ±50%, oder ±25%. Alternativ können die Sollbereiche auch durch explizite Grenzwerte definiert sein.Preferably, the target ranges are determined depending on the specified target value, in particular on the basis of a maximum permissible relative deviation, for example of ±75%, or ±50%, or ±25%. Alternatively, the target ranges can also be defined by explicit limit values.

Vorzugsweise kann aus den beiden Istwerten auch ein Effektivwert ermittelt werden, der im Zuge der vorstehend beschriebenen Prozessüberwachung zum Einsatz kommt.Preferably, an effective value can also be determined from the two actual values, which is used in the process monitoring described above.

Vorzugsweise umfasst die Hydraulikvorrichtung eine dem Zulauf zugeordneten Temperaturmesseinheit zum Erfassen einer Temperatur des Bearbeitungsfluids und/oder eine dem Zulauf zugeordnete Druckmesseinheit zum Erfassen eines Drucks des Bearbeitungsfluids. Diese sind mit der Steuervorrichtung gekoppelt, wobei das Steuern der Werkzeugmaschine wahlweise in zusätzlicher Abhängigkeit der durch die besagten Messeinheiten erfassten Werte erfolgt, um so das Steuern der Durchflussrate weiter zu verbessern oder die Prozessüberwachung zu verbessern, insbesondere die Detektion anormaler Betriebszustände.The hydraulic device preferably comprises a temperature measuring unit associated with the inlet for detecting a temperature of the machining fluid and/or a pressure measuring unit associated with the inlet for detecting a pressure of the machining fluid. These are coupled to the control device, wherein the control of the machine tool optionally takes place in additional dependence on the values detected by said measuring units in order to further improve the control of the flow rate or to improve the process monitoring, in particular the detection of abnormal operating states.

Gemäß eines zweiten Aspekts der Erfindung wird eine Hydraulikvorrichtung einer Werkzeugmaschine gemäß des ersten Aspekts oder einer bevorzugten Ausführungsform der Werkzeugmaschine bereitgestellt.According to a second aspect of the invention, a hydraulic device of a machine tool according to the first aspect or a preferred embodiment of the machine tool is provided.

Auf diese Weise kann eine bestehende Werkzeugmaschine um die Hydraulikvorrichtung ergänzt werden, um so zur erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine zu gelangen, ohne eine komplett neue Werkzeugmaschine bereitstellen zu müssen.In this way, an existing machine tool can be supplemented with the hydraulic device in order to obtain the machine tool according to the invention without having to provide a completely new machine tool.

Gemäß eines dritten Aspekts der Erfindung wird ein Hydrauliksystem zum Einsatz an einer Werkzeugmaschine bereitgestellt, das eine Hydraulikvorrichtung, die eingerichtet ist, zumindest einen Fluidverbraucher der Werkzeugmaschine mit einem Bearbeitungsfluid für eine zerspanende Werkstückbearbeitung zu versorgen, und eine Steuervorrichtung umfasst. Die Hydraulikvorrichtung umfasst wiederum eine Pumpe zum Fördern des Bearbeitungsfluids, einen Zulauf, über den durch die Pumpe gefördertes Bearbeitungsfluid zu dem zumindest einen Fluidverbraucher geleitet wird, und eine dem Zulauf zugeordnete Durchflussmesseinrichtung, die zumindest eine erste Messeinheit und eine zweite Messeinheit umfasst, die jeweils zum Erfassen einer Durchflussrate des Bearbeitungsfluids im Zulauf eingerichtet sind. Die Steuervorrichtung ist zumindest dazu eingerichtet, die Hydraulikvorrichtung in Abhängigkeit eines von der ersten Messeinheit erfassten ersten Istwerts und/oder eines von der zweiten Messeinheit erfassten zweiten Istwerts der Durchflussrate des Bearbeitungsfluids zu steuern, insbesondere durch Einstellen eines eine Förderleistung bestimmenden Betriebsparameters der Pumpe.According to a third aspect of the invention, a hydraulic system for use on a machine tool is provided, which comprises a hydraulic device that is designed to supply at least one fluid consumer of the machine tool with a machining fluid for machining a workpiece, and a control device. The hydraulic device in turn comprises a pump for conveying the machining fluid, an inlet via which machining fluid conveyed by the pump is guided to the at least one fluid consumer, and a flow measuring device assigned to the inlet, which comprises at least a first measuring unit and a second measuring unit, each of which is designed to detect a flow rate of the machining fluid in the inlet. The control device is at least designed to control the hydraulic device depending on a first actual value detected by the first measuring unit and/or a second actual value of the flow rate of the machining fluid detected by the second measuring unit, in particular by setting an operating parameter of the pump that determines a delivery rate.

Auf diese Weise wird eine Möglichkeit bereitgestellt, bestehende Werkzeugmaschinen um eine Hydraulikvorrichtung samt eigener Steuervorrichtung nachzurüsten.This provides the possibility of retrofitting existing machine tools with a hydraulic device including its own control device.

Im Gegensatz zur Bereitstellung der Hydraulikvorrichtung gemäß des zweiten Aspekts wird so ein eigeständiges Hydrauliksystem mit eigener Steuervorrichtung bereitgestellt, für den Fall, dass eine bestehende Steuervorrichtung der Werkzeugmaschine beispielsweise nicht zur Steuerung der Hydraulikvorrichtung zum Einsatz kommen soll oder kann (z. B. wegen Inkompatibilitäten beim Datenaustausch oder dergleichen).In contrast to the provision of the hydraulic device according to the second aspect, an independent hydraulic system with its own control device is thus provided in the event that an existing control device of the machine tool, for example, should not or cannot be used to control the hydraulic device (e.g. due to incompatibilities in data exchange or the like).

Die Hydraulikvorrichtung des Hydrauliksystems kann gemäß jeder in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Werkzeugmaschine beschriebenen Hydraulikvorrichtungen ausgeführt sein, sodass auf eine erneute Beschreibung an dieser Stelle verzichtet wird.The hydraulic device of the hydraulic system can be designed according to any hydraulic device described in the above-described embodiments of the machine tool, so that a repeated description is omitted here.

Die Steuervorrichtung des Hydrauliksystems kann dabei die gleichen Funktionalitäten wie die vorstehend beschriebene Steuervorrichtung der Werkzeugmaschine in Bezug auf die Hydraulikvorrichtung der Werkzeugmaschine aufweisen.The control device of the hydraulic system can have the same functionalities as the control device of the machine tool described above with respect to the hydraulic device of the machine tool.

Vorzugsweise entspricht die Steuervorrichtung des Hydrauliksystems einer Steuervorrichtung einer Werkzeugmaschine, sodass das Hydrauliksystem gemäß des dritten Aspekts im Grunde einer Kombination der Hydraulikvorrichtung und der Steuervorrichtung der Werkzeugmaschine gemäß des ersten Aspekts der Erfindung entspricht.Preferably, the control device of the hydraulic system corresponds to a control device of a machine tool, so that the hydraulic system according to the third aspect basically corresponds to a combination of the hydraulic device and the control device of the machine tool according to the first aspect of the invention.

Alternativ zu der vorstehenden Ausführung kann die Steuervorrichtung des Hydrauliksystems aber auch separat bereitgestellt und insbesondere mit einer Steuervorrichtung einer Werkzeugmaschine zur Daten- und Signalübertragung gekoppelt sein, sodass die Steuervorrichtungen auf die Daten der jeweils anderen zum Zwecke der Steuerung zugreifen können.Alternatively to the above embodiment, the control device of the hydraulic system can also be provided separately and in particular coupled to a control device of a machine tool for data and signal transmission, so that the control devices can access each other's data for control purposes.

Vorzugsweise umfasst das Hydrauliksystem einen Sollwertgeber, über den ein Sollwert einer an dem zumindest einen Fluidverbraucher anliegenden Durchflussrate bzw. eines Volumenstroms des Bearbeitungsfluids bereitgestellt ist Bevorzugt ist dieser Sollwertgeber als Teil der Steuervorrichtung des Hydrauliksystems ausgeführtPreferably, the hydraulic system comprises a setpoint generator, via which a setpoint of a flow rate or a volume flow of the processing fluid applied to the at least one fluid consumer is provided. Preferably, this setpoint generator is designed as part of the control device of the hydraulic system.

Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung des Hydrauliksystems dabei eingerichtet, die Hydraulikvorrichtung in Abhängigkeit des durch den Sollwertgeber bereitgestellten Sollwerts und des erfassten ersten Istwerts und/oder des erfassten zweiten Istwerts zu steuern, insbesondere um die am zumindest einen Fluidverbraucher anliegenden Durchflussrate zu steuern.Preferably, the control device of the hydraulic system is designed to control the hydraulic device as a function of the setpoint value provided by the setpoint generator and the detected first actual value and/or the detected second actual value, in particular in order to control the flow rate applied to the at least one fluid consumer.

Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung des Hydrauliksystems eingerichtet, einen die Förderleistung bestimmenden Betriebsparameter der Pumpe der Hydraulikvorrichtung, insbesondere eine Fördermenge oder eine Drehzahl der Pumpe, in Abhängigkeit des bereitgestellten Sollwerts und des erfassten ersten Istwerts und/oder des erfassten zweiten Istwerts einzustellen.Preferably, the control device of the hydraulic system is configured to set an operating parameter of the pump of the hydraulic device that determines the delivery capacity, in particular a delivery rate or a speed of the pump, depending on the provided setpoint value and the detected first actual value and/or the detected second actual value.

Für den Fall, dass die Hydraulikvorrichtung eine Bypasseinrichtung umfasst, ist die Steuervorrichtung des Hydrauliksystems vorzugsweise zum Steuern der Bypasseinrichtung eingerichtet, insbesondere dazu, einen der den Rückfluss durch die Bypasseinrichtung bestimmenden Betriebsparameter eines Durchflussregulierungsmittels der Bypasseinrichtung einzustellen.In the event that the hydraulic device comprises a bypass device, the control device of the hydraulic system is preferably designed to control the bypass device, in particular to adjust one of the operating parameters of a flow regulating means of the bypass device which determines the return flow through the bypass device.

Gemäß eines vierten Aspekts der Erfindung wird ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks mittels einer Werkzeugmaschine bereitgestellt, insbesondere mittels einer Werkzeugmaschine gemäß des ersten Aspekts oder einer diesbezüglich bevorzugten Ausführungsform. Das Verfahren umfasst zumindest ein Zuführen des Bearbeitungsfluids in einen Arbeitsraum der Werkzeugmaschine über zumindest einen Fluidverbraucher der Werkzeugmaschine, wiederum umfassend ein Betreiben einer Pumpe zum Fördern des Bearbeitungsfluids über einen Zulauf zu dem zumindest einen Fluidverbraucher, ein Erfassen eines ersten Istwerts der Durchflussrate, insbesondere des Volumenstroms des Bearbeitungsfluids an einer ersten Stelle des Zulaufs, ein Erfassen eines zweiten Istwerts der Durchflussrate, insbesondere des Volumenstroms des Bearbeitungsfluids an einer zweiten Stelle des Zulaufs und ein Steuern der Werkzeugmaschine zur Werkstückbearbeitung in Abhängigkeit des erfassten ersten Istwerts und/oder des erfassten zweiten Istwerts, wobei die vorstehenden Schritte jeweils zumindest vor und/oder während eines zerspanenden Bearbeitens eines im Arbeitsraum platzierten Werkstücks durch ein Werkzeug der Werkzeugmaschine erfolgen.According to a fourth aspect of the invention, a method for machining a workpiece by means of a machine tool is provided, in particular by means of a machine tool according to the first aspect or a preferred embodiment in this regard. The method comprises at least supplying the machining fluid into a work space of the machine tool via at least one fluid consumer of the machine tool, again comprising operating a pump for conveying the machining fluid via an inlet to the at least one fluid consumer, detecting a first actual value of the flow rate, in particular the volume flow of the machining fluid at a first point of the inlet, detecting a second actual value of the flow rate, in particular the volume flow of the machining fluid at a second point of the inlet and controlling the machine tool for machining the workpiece depending on the detected first actual value and/or the detected second actual value, wherein the above steps are each carried out at least before and/or during machining of a workpiece placed in the work space by a tool of the machine tool.

Dadurch wird ein Verfahren zum Bearbeiten eines Werkstücks bereitgestellt, das sich ebenso durch die vorstehend bereits im Zuge der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine beschriebenen Vorteile bei der spanenden Werkstückbearbeitung auszeichnet, die an dieser Stelle nicht erneut wiedergegeben werden. Gleiches gilt für die nachfolgend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen des Verfahrens, die mit den jeweiligen bevorzugten Ausführungsformen der Werkzeugmaschine korrespondieren.This provides a method for machining a workpiece which is also characterized by the advantages in machining workpieces already described above in connection with the machine tool according to the invention, which are not repeated here. The same applies to the preferred embodiments of the method described below, which correspond to the respective preferred embodiments of the machine tool.

Die Werkzeugmaschine kann dabei eingerichtet sein, das Werkzeug und/oder das Werkstück im Zuge des zerspanenden Bearbeitens anzutreiben.The machine tool can be designed to drive the tool and/or the workpiece during machining.

Vorzugsweise liegen die erste Stelle und die zweite Stelle des Zulaufs bezogen auf eine Fließrichtung des Bearbeitungsfluids in Reihe.Preferably, the first point and the second point of the inlet are arranged in series with respect to a flow direction of the processing fluid.

Vorzugsweise erfolgt das Erfassen des ersten Istwerts mit einer ersten Messeinheit und das Erfassen des zweiten Istwerts mit einer zweiten Messeinheit, deren jeweilige Messbereiche sich voneinander unterscheiden. Die zu den Messbereichen und Messabweichungen gemachten Ausführungen in Bezug auf die Werkzeugmaschine gelten hier ebenso.Preferably, the first actual value is recorded using a first measuring unit and the second actual value is recorded using a second measuring unit, the respective measuring ranges of which differ from one another. The statements made regarding the measuring ranges and measurement deviations in relation to the machine tool also apply here.

Vorzugsweise erfolgt das Betreiben der Pumpe in einem Volumenstrombetriebsbereich der Pumpe, der vorzugsweise ein Bereich von 1 bis 50 l/min ist, und bevorzugt von 5 bis 40 l/min.Preferably, the pump is operated in a volume flow operating range of the pump, which is preferably a range of 1 to 50 l/min, and preferably from 5 to 40 l/min.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Bereitstellen eines Sollwerts für eine an dem zumindest einen Fluidverbraucher während der Werkstückbearbeitung anliegenden Durchflussrate des Bearbeitungsfluids, wobei das Steuern der Werkzeugmaschine in zusätzlicher Abhängigkeit vom bereitgestellten Sollwert erfolgt.In a preferred embodiment, the method comprises providing a setpoint value for a flow rate of the machining fluid applied to the at least one fluid consumer during workpiece machining, wherein the control of the machine tool takes place in additional dependence on the setpoint value provided.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren weiterhin ein Auswählen einer der beiden erfassten Istwerte als Führungswert, wobei das Steuern der Werkzeugmaschine in Abhängigkeit des ausgewählten Führungswerts erfolgt.Preferably, the method further comprises selecting one of the two detected actual values as a reference value, wherein the control of the machine tool takes place depending on the selected reference value.

Alternativ kann das Verfahren ein Ermitteln eines resultierenden Durchflussratenwerts auf Basis des erfassten ersten und des erfassten zweiten Istwerts umfassen. Vorzugsweise erfolgt das Ermitteln dabei durch gewichtete Mittelung der beiden erfassten Istwerte, wobei Gewichtungsfaktoren, mit denen die Istwerte bei der Mittelung gewichtet werden, selbst vorzugsweise von einem oder beiden erfassten Istwerten abhängig sind.Alternatively, the method can comprise determining a resulting flow rate value on the basis of the detected first and the detected second actual value. Preferably, the determination is carried out by weighted averaging of the two detected actual values, wherein weighting factors with which the actual values are weighted during averaging are themselves preferably dependent on one or both detected actual values.

Vorzugsweise handelt es sich beim Fluidverbraucher um eine Werkzeugschnittstelle zum Aufnehmen eines Werkzeugs mit innerem Fluidkanal, wie vorstehend beschrieben.Preferably, the fluid consumer is a tool interface for receiving a tool with an internal fluid channel, as described above.

Vorzugsweise umfasst das Bereitstellen des Sollwerts dabei ein Einstellen des Sollwerts in Abhängigkeit des darin aufgenommenen Werkzeugs, insbesondere in Abhängigkeit eines Werkzeugparameters. Vorzugsweise umfasst das Bereitstellen des Sollwerts dazu ein Auslesen eines Werkzeugparameters aus einer Werkzeugdatenbank, insbesondere einer nominellen Solldurchflussrate bzw. eines Sollvolumenstroms des aufgenommenen Werkzeugs.Preferably, the provision of the target value includes setting the target value depending on the tool accommodated therein, in particular depending on a tool parameter. Preferably, the provision of the target value includes reading out a tool parameter from a Tool database, in particular a nominal target flow rate or a target volume flow of the recorded tool.

Vorzugsweise umfasst das Auslesen des Werkzeugparameters dabei ein Auslesen aus einer in der Werkzeugdatenbank hinterlegten Pumpenkennlinie des aufgenommenen Werkzeugs.Preferably, the reading of the tool parameter comprises reading from a pump characteristic curve of the recorded tool stored in the tool database.

Vorzugsweise umfasst das Bereitstellen des Sollwerts zusätzlich oder alternativ ein Einstellen des Sollwerts in Abhängigkeit zumindest eines Bearbeitungsparameters der Werkstückbearbeitung festzulegen. Hierzu umfasst das Bereitstellen des Sollwerts Vorzugsweise ein Auslesen ein oder mehrerer Bearbeitungsparameter der Werkstückbearbeitung aus einer Steuervorrichtung der Werkzeugmaschine, insbesondere einer Schneidgeschwindigkeit des Werkzeugs, einer Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs oder einer Eindringtiefe des Werkzeugs in das zu bearbeitende Werkstück.Preferably, the provision of the target value additionally or alternatively includes setting the target value as a function of at least one machining parameter of the workpiece machining. For this purpose, the provision of the target value preferably includes reading out one or more machining parameters of the workpiece machining from a control device of the machine tool, in particular a cutting speed of the tool, a feed rate of the tool or a penetration depth of the tool into the workpiece to be machined.

Vorzugsweise umfasst das Steuern der Werkzeugmaschine weiterhin ein Einstellen zumindest eines Bearbeitungsparameters der Werkstückbearbeitung an einer Steuervorrichtung der Werkzeugmaschine in Abhängigkeit des erfassten ersten und/oder des erfassten zweiten Istwerts anzupassen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem zumindest einen einzustellenden Bearbeitungsparameter um eine Bearbeitungsgeschwindigkeit von Werkzeug und/oder von zu bearbeitendem Werkstück, insbesondere um eine Schneidgeschwindigkeit des Werkzeugs relativ zum Werkstück oder um eine Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs zum Werkstück oder um eine Schnitt- oder Kontaktkraft zwischen Werkzeug und Werkstück.Preferably, controlling the machine tool further comprises adjusting at least one machining parameter of the workpiece machining on a control device of the machine tool depending on the detected first and/or the detected second actual value. Preferably, the at least one machining parameter to be adjusted is a machining speed of the tool and/or of the workpiece to be machined, in particular a cutting speed of the tool relative to the workpiece or a feed speed of the tool relative to the workpiece or a cutting or contact force between the tool and the workpiece.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Steuern der Werkzeugmaschine ferner ein Steuern der am zumindest einen Fluidverbraucher anliegenden Durchflussrate, insbesondere des Volumenstroms des Bearbeitungsfluids in Abhängigkeit des bereitgestellten Sollwerts und des erfassten ersten Istwerts und/oder des erfassten zweiten Istwerts, vorzugsweise wiederum umfassend ein Einstellen eines die Förderleistung bestimmenden Betriebsparameters der Pumpe in Abhängigkeit des bereitgestellten Sollwerts und des erfassten ersten Istwerts und/oder des erfassten zweiten Istwerts.In a preferred embodiment, controlling the machine tool further comprises controlling the flow rate applied to the at least one fluid consumer, in particular the volume flow of the machining fluid, depending on the setpoint value provided and the detected first actual value and/or the detected second actual value, preferably again comprising setting an operating parameter of the pump that determines the delivery rate depending on the setpoint value provided and the detected first actual value and/or the detected second actual value.

Weitere Aspekte und deren Vorteile als auch speziellere Ausführungsbeispiele der zuvor genannten Aspekte und Ausführungsformen werden im Folgenden unter Zuhilfenahme der in den beigefügten Figuren gezeigten Zeichnungen beschrieben.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine.
2 zeigt eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine.
3 zeigt eine schematische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine in zwei Alternativen gemäß 3A und 3B.
4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bearbeiten eines Werkstücks.
5 zeigt Pumpenkennlinien und Betriebspunkte für verschiedene Werkzeuge zum Einsatz in der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine mit innerer KSS-Zufuhr.
6 zeigt Messergebnisse hydraulischer Größen beim Einsatz der Erfindung während einer Werkstückbearbeitung unter Einsatz einer inneren KSS-Zufuhr durch die Hydraulikvorrichtung.
7 zeigt Messergebnisse zur Werkzeugabnutzung beim Einsatz der Erfindung zur Werkstückbearbeitung unter Einsatz einer inneren KSS-Zufuhr durch die Hydraulikvorrichtung.
8 zeigt eine Tabelle mit Bearbeitungsergebnissen beim Einsatz der Erfindung während einer Werkstückbearbeitung unter Einsatz einer inneren KSS-Zufuhr durch die Hydraulikvorrichtung.

Further aspects and their advantages as well as more specific embodiments of the aforementioned aspects and embodiments are described below with the aid of the drawings shown in the accompanying figures.

1 shows a schematic view of a first embodiment of the machine tool according to the invention.
2 shows a schematic view of a second embodiment of the machine tool according to the invention.
3 shows a schematic view of a third embodiment of the machine tool according to the invention in two alternatives according to 3A and 3B .
4 shows a schematic flow diagram of an embodiment of the method according to the invention for machining a workpiece.
5 shows pump characteristics and operating points for various tools for use in the machine tool according to the invention with internal coolant supply.
6 shows measurement results of hydraulic quantities when using the invention during workpiece machining using an internal coolant supply through the hydraulic device.
7 shows measurement results for tool wear when using the invention for workpiece machining using an internal coolant supply through the hydraulic device.
8 shows a table with machining results when using the invention during workpiece machining using an internal coolant supply through the hydraulic device.

Es wird hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist. Die Erfindung umfasst weiterhin Modifikationen der genannten Ausführungsbeispiele, insbesondere diejenigen, die aus Modifikationen und/oder Kombinationen einzelner oder mehrerer Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen des Schutzumfanges der unabhängigen Ansprüche hervorgehen.It is emphasized that the present invention is in no way limited to the embodiments described below and their design features. The invention further includes modifications of the embodiments mentioned, in particular those which result from modifications and/or combinations of individual or multiple features of the described embodiments within the scope of protection of the independent claims.

Ausführliche FigurenbeschreibungDetailed character description

1 zeigt eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine 1000. 1 shows a schematic view of a first embodiment of the machine tool 1000 according to the invention.

Die Werkzeugmaschine 1000 umfasst einen Arbeitsraum 1, in dem die Bearbeitung eines Werkstücks 1002 erfolgt, eine Arbeitsspindel 2 als Fluidverbraucher, in der ein Werkzeug 1001 aufgenommen und rotatorisch angetrieben werden kann, eine Hydraulikvorrichtung 3 die eingerichtet ist, die Arbeitsspindel 2 mit einem Kühlschmierstoff (KSS) zu versorgen, und eine Steuervorrichtung 4, die zur Steuerung der Werkzeugmaschine 1000 eingerichtet ist.The machine tool 1000 comprises a work space 1 in which the machining of a workpiece 1002 takes place, a work spindle 2 as a fluid consumer in which a tool 1001 can be accommodated and driven in rotation, a hydraulic device 3 which is configured to supply the work spindle 2 with a cooling lubricant (KSS), and a control device 4 which is configured to control the machine tool 1000.

Über den als Arbeitsspindel 2 ausgeführten Fluidverbraucher, kann dem Arbeitsraum 1 KSS für die Werkstückbearbeitung zugeführt werden. Die Arbeitsspindel 2 entspricht dabei einer Werkzeugschnittstelle, über die ein darin aufgenommenes Werkzeug 1001 mit zumindest einem inneren Fluidkanal derart mit KSS versorgt werden kann, dass dieser über den zumindest einen Fluidkanal des Werkzeugs 1001 dem Arbeitsraum 1 zugeführt wird und so das Konzept der inneren KSS-Zufuhr umsetzt.The fluid consumer designed as a work spindle 2 can be used to supply coolant to the work space 1 for machining the workpiece. The work spindle 2 corresponds to a tool interface via which a tool 1001 accommodated therein with at least one internal fluid channel can be supplied with coolant in such a way that it is supplied to the work space 1 via the at least one fluid channel of the tool 1001, thus implementing the concept of internal coolant supply.

Die Versorgung der Arbeitsspindel 2 mit KSS für die innere KSS-Zufuhr erfolgt dabei über die Hydraulikvorrichtung 3, die einen Tank 11, in dem der KSS bereitgestellt ist, eine Pumpe 32 zum Fördern des KSS und einen Zulauf 35 umfasst, über den KSS von der Pumpe 32 zur Arbeitsspindel 2 geleitet wird. Ein Überdruckventil 33 schützt dabei die Hydraulikvorrichtung 3 vor Schäden, falls die Pumpe 32 fördern sollte und ein Volumenstrom durch den Zulauf 35 blockiert wäre.The supply of the work spindle 2 with coolant for the internal coolant supply is carried out via the hydraulic device 3, which comprises a tank 11 in which the coolant is provided, a pump 32 for conveying the coolant and an inlet 35 via which the coolant is fed from the pump 32 to the work spindle 2. A pressure relief valve 33 protects the hydraulic device 3 from damage if the pump 32 should convey and a volume flow through the inlet 35 is blocked.

Der der Werkzeugmaschine 1000 zugeführte KSS wird gesammelt und durch einen Ablauf 36 der Hydraulikvorrichtung, der einen Ablauffilter 361 umfasst, wieder dem Tank 31 zugeführt.The coolant supplied to the machine tool 1000 is collected and fed back to the tank 31 through an outlet 36 of the hydraulic device, which includes an outlet filter 361.

Die Hydraulikvorrichtung kann weiterhin einen Drucksensor 352 und/oder einen Temperatursensor 353 am Zulauf 35 umfassen, so wie in 1 gezeigt, wodurch eine umfassende Zustandsbeschreibung des KSS im Zulauf 35 im Wege und zur Nutzung bei der Steuerung ermöglicht wird.The hydraulic device may further comprise a pressure sensor 352 and/or a temperature sensor 353 at the inlet 35, as in 1 which enables a comprehensive description of the condition of the coolant in inlet 35 in the way and for use in the control.

Ferner umfasst die Hydraulikvorrichtung 3 eine dem Zulauf zugeordnete Volumenstrommesseinrichtung 351, die einen ersten Volumenstromsensor 351a und einen zweiten Volumenstromsensor 351b umfasst, die bezogen auf die Fließrichtung des KSS im Zulauf 35 in Reihe angeordnet sind und jeweils zum Erfassen eines Volumenstroms des KSS im Zulauf 35 eingerichtet sind.Furthermore, the hydraulic device 3 comprises a volume flow measuring device 351 assigned to the inlet, which comprises a first volume flow sensor 351a and a second volume flow sensor 351b, which are arranged in series with respect to the flow direction of the coolant in the inlet 35 and are each set up to detect a volume flow of the coolant in the inlet 35.

Vorzugsweise weisen die beiden Volumenstromsensoren 351a und 351b unterschiedliche Messbereiche auf, die jeweils keine Teilmengen voneinander sind, sodass sich die Messbereiche gegenseitig ergänzen, um ein zuverlässiges Erfassen eines Volumenstroms im Zulauf 35 mit möglichst geringer Messabweichung zumindest über den kompletten Volumenstrombetriebsbereich der Pumpe 32 zu ermöglichen. Bevorzugte Werte der Messbereiche können der obigen Zusammenfassung entnommen werden.Preferably, the two volume flow sensors 351a and 351b have different measuring ranges, which are not subsets of each other, so that the measuring ranges complement each other to enable reliable detection of a volume flow in the inlet 35 with the smallest possible measurement deviation at least over the entire volume flow operating range of the pump 32. Preferred values of the measuring ranges can be taken from the above summary.

Die Steuervorrichtung 4 ist mit der Hydraulikvorrichtung 3 gekoppelt und dabei zumindest mit den beiden Volumenstromsensoren 351a, 351b gekoppelt.The control device 4 is coupled to the hydraulic device 3 and is coupled at least to the two volume flow sensors 351a, 351b.

Weiterhin ist die Steuervorrichtung 4 im vorliegenden Ausführungsbeispiel zur Steuerung der Hydraulikvorrichtung 3 bzw. zum Steuern eines während der Bearbeitung des Werkstücks 1002 an der Arbeitsspindel 2 anliegenden KSS-Volumenstroms eingerichtet. Hierzu umfasst die Steuervorrichtung 4 einen Sollwertgeber 41, über den ein Sollwert des an der Arbeitsspindel 2 anliegenden KSS-Volumenstroms bereitgestellt ist.Furthermore, the control device 4 in the present embodiment is set up to control the hydraulic device 3 or to control a coolant volume flow applied to the work spindle 2 during the machining of the workpiece 1002. For this purpose, the control device 4 comprises a setpoint generator 41, via which a setpoint of the coolant volume flow applied to the work spindle 2 is provided.

Wahlweise oder zusätzlich kann die Steuervorrichtung 4 auch mit anderen Aktoren der Werkzeugmaschine verbunden sein, beispielsweise mit einem Antrieb der Arbeitsspindel 2.Optionally or additionally, the control device 4 can also be connected to other actuators of the machine tool, for example to a drive of the work spindle 2.

Der Sollwert kann am Sollwertgeber 41 manuell durch einen Maschinenbediener eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Sollwertgeber 41 eingerichtet sein, auf einen in einer Speichereinrichtung 43 der Steuervorrichtung hinterlegten Werkzeugparameter des Werkzeugs 1001 zuzugreifen und auf dessen Basis den Sollwert bestimmen. Alternativ oder zusätzlich kann der Sollwertgeber 41 eingerichtet sein, über eine Datenschnittstelle 42 der Steuervorrichtung 4 auf eine Werkzeugdatenbank zuzugreifen und dort einen Werkzeugparameter des Werkzeugs 1001 auszulesen und auf dessen Basis den Sollwert zu bestimmen. Alternativ oder zusätzlich kann der Sollwert dem Sollwertgeber 41 über die Datenschnittstelle 42 übermittelt werden.The setpoint value can be set manually by a machine operator on the setpoint value generator 41. Alternatively or additionally, the setpoint value generator 41 can be set up to access a tool parameter of the tool 1001 stored in a memory device 43 of the control device and to determine the setpoint value on the basis of this. Alternatively or additionally, the setpoint value generator 41 can be set up to access a tool database via a data interface 42 of the control device 4 and to read out a tool parameter of the tool 1001 there and to determine the setpoint value on the basis of this. Alternatively or additionally, the setpoint value can be transmitted to the setpoint generator 41 via the data interface 42.

Die Steuervorrichtung 4 ist zwecks Umsetzung einer Volumenstromsteuerung mit der Pumpe 32 der Hydraulikvorrichtung 3 gekoppelt und dazu eingerichtet, einen die Förderleistung bestimmenden Betriebsparameter der Pumpe 32, insbesondere eine Drehzahl, in Abhängigkeit des durch den Sollwertgeber 41 bereitgestellten Sollwerts, eines vom ersten Volumenstromsensor 351a erfassten ersten Istwerts und/oder eines vom zweiten Volumenstromsensor 351b erfassten zweiten Istwerts des Volumenstroms des KSS im Zulauf 35 zu steuern.The control device 4 is coupled to the pump 32 of the hydraulic device 3 for the purpose of implementing a volume flow control and is designed to control an operating parameter of the pump 32 that determines the delivery capacity, in particular a speed, as a function of the setpoint value provided by the setpoint generator 41, a first actual value detected by the first volume flow sensor 351a and/or a second actual value of the volume flow of the coolant in the inlet 35 detected by the second volume flow sensor 351b.

Der beschriebene Aufbau der Werkzeugmaschine 1000 bzw. der Hydraulikvorrichtung 3 gestattet damit eine zuverlässige Volumenstromsteuerung bei der Versorgung der Arbeitsspindel 2 mit KSS während der Bearbeitung und zwar unabhängig von den strömungsmechanischen Eigenschaften eines darin aufgenommenen Werkzeugs 1001. Durch diese für eine Vielzahl von Werkzeugen ermöglichte Volumenstromsteuerung, können die im Stand der Technik bei der Drucksteuerung auftretenden und unvorteilhafte Betriebszustände mit einem „zu hohen“ Druck erfolgreich vermieden werden. Hierdurch können eine Beanspruchung der Hydraulikvorrichtung 3 sowie eine innerhalb dieser auftretende Verlustleistung erheblich reduziert werden, was wiederum die Energiekosten beim Betrieb der Werkzeugmaschine 1000 senkt und die Lebensdauer der Hydraulikvorrichtung 3 selbst erhöht.The described structure of the machine tool 1000 or the hydraulic device 3 thus allows reliable volume flow control when supplying the work spindle 2 with coolant during machining, regardless of the fluid mechanics properties of a tool 1001 accommodated therein. This volume flow control, which is possible for a large number of tools, makes it possible to successfully avoid the disadvantageous operating conditions with "too high" pressure that occur in the prior art when controlling pressure. This can significantly reduce the stress on the hydraulic device 3 and the power loss that occurs within it, which in turn reduces the energy costs when operating the machine tool 1000 and increases the service life of the hydraulic device 3 itself.

Eine Kombination aus Hydraulikvorrichtung 3 und Steuervorrichtung 4 der Werkzeugmaschine 1000 in 1 entspricht überdies einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hydrauliksystems, da die dortige Steuervorrichtung 4 der Werkzeugmaschine 1000 zumindest zum Steuern der Hydraulikvorrichtung 3 eingerichtet ist.A combination of hydraulic device 3 and control device 4 of the machine tool 1000 in 1 Furthermore, it corresponds to an embodiment of the hydraulic system according to the invention, since the control device 4 of the machine tool 1000 there is at least configured to control the hydraulic device 3.

Alternativ zu dem in 1 gezeigten Aufbau kann auch eine separate Steuervorrichtung für die Hydraulikvorrichtung bereitgestellt sein (nicht dargestellt), die ihrerseits wiederum mit einer Steuervorrichtung der Werkzeugmaschine gekoppelt sein kann, wobei diese zum Steuern anderweitiger Aktoren der Werkzeugmaschine eingerichtet ist.As an alternative to the 1 In the construction shown, a separate control device for the hydraulic device can also be provided (not shown), which in turn can be coupled to a control device of the machine tool, which is set up to control other actuators of the machine tool.

2 zeigt eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine 1000. 2 shows a schematic view of a second embodiment of the machine tool 1000 according to the invention.

Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht größtenteils dem ersten Ausführungsbeispiel und unterscheidet sich von diesem durch einen zwischen Zulauf 35 und Pumpe 32 angeordneten Bypass 34, über den zumindest eine Teilmenge des durch die Pumpe 32 geförderten KSS als Rückfluss zum Tank 31 geleitet werden kann. Dadurch können im Zulauf 35 auch Volumenströme bereitgestellt werden, die unterhalb eines Mindestvolumenstroms der Pumpe 32 liegen.The second embodiment largely corresponds to the first embodiment and differs from it by a bypass 34 arranged between the inlet 35 and the pump 32, via which at least a portion of the coolant pumped by the pump 32 can be directed as a return flow to the tank 31. As a result, volume flows can also be provided in the inlet 35 that are below a minimum volume flow of the pump 32.

Der Bypass 34 umfasst vorliegend ein als steuerbares Drosselventil 342 ausgeführtes Durchflussregulierungsmittel, über das ein Durchfluss durch den Bypass reguliert werden kann, z. B. durch Einstellen eines Öffnungsgrads des Drosselventils zur Anpassung eines Strömungswiderstands im Bypass 34.In the present case, the bypass 34 comprises a flow regulating means designed as a controllable throttle valve 342, via which a flow through the bypass can be regulated, e.g. by adjusting a degree of opening of the throttle valve to adjust a flow resistance in the bypass 34.

Weiterhin umfasst der Bypass einen eigenen, dritten Volumenstromsensor 341, der zum Erfassen des Volumenstroms des Rückflusses im Bypass 34 eingerichtet ist.Furthermore, the bypass comprises its own third volume flow sensor 341, which is designed to detect the volume flow of the return flow in the bypass 34.

Der von der Pumpe 32 bereitgestellte Volumenstrom ergibt sich dabei aus der Summe der Volumenströme im Zulauf 35 und im Bypass 34, die über die jeweiligen Sensoren 341, 351a, 351b erfasst werden können.The volume flow provided by the pump 32 results from the sum of the volume flows in the inlet 35 and in the bypass 34, which can be detected via the respective sensors 341, 351a, 351b.

Vorzugsweise ist die Steuervorrichtung dazu eingerichtet, einen den Rückfluss bestimmenden Betriebsparameter des Durchflussregulierungsmittels in Abhängigkeit des erfassten ersten und/oder des erfassten zweiten Istwerts, oder in Abhängigkeit des ermittelten resultierenden Volumenstromwerts, und/oder des bereitgestellten Sollwerts zu steuern, insbesondere um den am zumindest einen Fluidverbraucher anliegenden Volumenstrom zu steuern.Preferably, the control device is designed to control an operating parameter of the flow regulating means that determines the backflow as a function of the detected first and/or the detected second actual value, or as a function of the determined resulting volume flow value, and/or the provided target value, in particular in order to control the volume flow applied to the at least one fluid consumer.

Sowohl das Drosselventil 342 als auch der dritte Volumenstromsensor 341 sind mit der Steuervorrichtung 4 gekoppelt. Zum Zwecke der Volumenstromsteuerung im Zulauf 35 ist diese dabei dazu eingerichtet, die Hydraulikvorrichtung 3 in Abhängigkeit eines erfassten ersten Istwerts des ersten Volumenstromsensors 351a und/oder eines erfassten zweiten Istwerts des zweiten Volumenstromsensors 351b und/oder eines erfassten dritten Istwerts des dritten Volumenstromsensors 341 und des bereitgestellten Sollwerts des Sollwertgebers 41.Both the throttle valve 342 and the third volume flow sensor 341 are coupled to the control device 4. For the purpose of volume flow control in the inlet 35, the latter is designed to control the hydraulic device 3 as a function of a detected first actual value of the first volume flow sensor 351a and/or a detected second actual value of the second volume flow sensor 351b and/or a recorded third actual value of the third volume flow sensor 341 and the setpoint value provided by the setpoint generator 41.

Hierzu ist die Steuervorrichtung 4 eingerichtet, einen die Förderleistung bestimmenden Betriebsparameter der Pumpe 32 und/oder einen den Rückfluss bestimmenden Betriebsparameter des Drosselventils 342 im Bypass 34 in vorstehend beschriebener Abhängigkeit einzustellen, insbesondere um den an der Arbeitsspindel 2 anliegenden Volumenstrom während der Werkstückbearbeitung zu steuern.For this purpose, the control device 4 is designed to set an operating parameter of the pump 32 which determines the delivery capacity and/or an operating parameter of the throttle valve 342 in the bypass 34 which determines the return flow in the dependency described above, in particular in order to control the volume flow applied to the work spindle 2 during workpiece machining.

3 zeigt eine schematische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine 1000 in zwei Alternativen gemäß 3A und 3B. 3 shows a schematic view of a third embodiment of the machine tool 1000 according to the invention in two alternatives according to 3A and 3B .

Die beiden Alternativen des dritten Ausführungsbeispiels entsprechen größtenteils dem zweiten Ausführungsbeispiel. Aus Gründen der vereinfachten Darstellung wurde in den 3A und 3B auf eine erneute Wiedergabe des mit 2 identischen linken Abschnitts verzichtet.The two alternatives of the third embodiment largely correspond to the second embodiment. For reasons of simplified representation, the 3A and 3B to a replay of the 2 identical left section was omitted.

Die Alternativen des dritten Ausführungsbeispiel unterscheiden sich vom zweiten Ausführungsbeispiel durch den Einsatz eines Zulauffilters 354 im Zulauf 35, der in 3A in Fließrichtung nach der Volumenstrommesseinrichtung 351 und in 3B in Fließrichtung vor der der Volumenstrommesseinrichtung 351 angeordnet ist. Ferner ist die Werkzeugmaschine 1000 nicht mit den optionalen Druck- und Temperatursensoren im Zulauf 35 ausgerüstet. Der Zulauffilter 354 kann wahlweise das in 3A und 3B dargestellte Rückschlagventil umfassen.The alternatives of the third embodiment differ from the second embodiment by the use of an inlet filter 354 in the inlet 35, which is 3A in the flow direction after the volume flow measuring device 351 and in 3B in the flow direction in front of the volume flow measuring device 351. Furthermore, the machine tool 1000 is not equipped with the optional pressure and temperature sensors in the inlet 35. The inlet filter 354 can optionally 3A and 3B check valve shown.

Über den Zulauffilter 354 können Verunreinigung im KSS vor der Zufuhr entfernt werden, die sich beispielsweise negativ auf die Bearbeitung auswirken oder unter Umständen sogar die Fluidkanäle des Werkzeugs 1001 verstopfen könnten.The inlet filter 354 can be used to remove impurities in the coolant before supply, which could, for example, have a negative effect on the machining or possibly even clog the fluid channels of the tool 1001.

Die Erfinder haben dabei herausgefunden, dass insbesondere die Anordnung der Volumenstrommesseinrichtung 351 nach dem Zulauffilter 354 gemäß 3B die besten Ergebnisse bei der Volumenstromsteuerung an der Arbeitsspindel 2 erzielt werden, da zwischen Messstelle und Steuerstelle am Fluidverbraucher bzw. der Arbeitsspindel 2 unter anderem keine weiteren Komponenten, wie beispielsweise besagter Zulauffilter 354, angeordnet sind, die sich auf den bereits vermessenen KSS-Strom auswirken könnten. Dies ist insbesondere vorteilhaft, falls der Zulauffilter 354, wie in 3A und 3B gezeigt, mit einem Rückschlagventil ausgeführt ist, über das ein Teil des bereits vermessenen KSS-Stroms unter Umständen vor dem Zuführen zur Arbeitsspindel 2 abgezweigt wird.The inventors have found that in particular the arrangement of the volume flow measuring device 351 after the inlet filter 354 according to 3B The best results are achieved with the volume flow control on the work spindle 2, since between the measuring point and the control point on the fluid consumer or the work spindle 2 there are no other components, such as the aforementioned inlet filter 354, which could affect the already measured coolant flow. This is particularly advantageous if the inlet filter 354, as in 3A and 3B shown, is designed with a check valve through which a part of the already measured coolant flow is branched off under certain circumstances before being fed to the work spindle 2.

Weiterhin kann der Zulauffilter 354 auch zwischen Pumpe und der in 2 gezeigten Abzweigung in den Bypass 34 angeordnet sein, wodurch weiterhin Messergebnisse des Rückflusses im Bypass 34 verbessert werden.Furthermore, the inlet filter 354 can also be installed between the pump and the 2 shown branch into the bypass 34, which further improves measurement results of the return flow in the bypass 34.

Besagter Zulauffilter 354 kann in den Ausführungen gemäß 3A und 3B natürlich auch analog im Ausführungsbeispiel ohne Bypass 34 aus 1 eingesetzt werden.Said inlet filter 354 can be supplied in the versions according to 3A and 3B of course also analogous in the example without bypass 34 from 1 be used.

4 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bearbeiten eines Werkstücks an einer Werkzeugmaschine unter Verwendung eines Bearbeitungsfluids, insbesondere eines KSS. 4 shows a schematic flow diagram of an embodiment of the method according to the invention for machining a workpiece on a machine tool using a machining fluid, in particular a cooling lubricant.

In Schritt S1 erfolgt ein Bereitstellen eines Sollwerts für eine an einem Fluidverbraucher während der Werkstückbearbeitung anliegende Durchflussrate, beispielsweise eines Volumenstrom, des Bearbeitungsfluids.In step S1, a setpoint value is provided for a flow rate, for example a volume flow, of the machining fluid applied to a fluid consumer during workpiece machining.

In Schritt S2 erfolgt ein Zuführen des Bearbeitungsfluids in einen Arbeitsraum der Werkzeugmaschine über den Fluidverbraucher, umfassend den Teilschritt S2.1 eines Betreibens einer Pumpe zum Fördern des Bearbeitungsfluids über einen Zulauf zu dem Fluidverbraucher.In step S2, the machining fluid is supplied into a working space of the machine tool via the fluid consumer, comprising the sub-step S2.1 of operating a pump for conveying the machining fluid via an inlet to the fluid consumer.

In Schritt S3 erfolgt ein Erfassen eines ersten Istwerts der Durchflussrate des Bearbeitungsfluids an einer ersten Stelle des Zulaufs.In step S3, a first actual value of the flow rate of the processing fluid is recorded at a first point of the inlet.

In Schritt S4 erfolgt ein Erfassen eines zweiten Istwerts der Durchflussrate des Bearbeitungsfluids an einer zweiten Stelle des Zulaufs.In step S4, a second actual value of the flow rate of the processing fluid is recorded at a second point of the inlet.

In Schritt S5 erfolgt ein Steuern der Werkzeugmaschine zur Werkstückbearbeitung in Abhängigkeit des bereitgestellten Sollwerts aus Schritt S1 des erfassten ersten Istwerts aus Schritt S3 und/oder des erfassten zweiten Istwerts aus Schritt S4, umfassend den Teilschritt S5.1 eines Einstellens eines eine Förderleistung bestimmenden Betriebsparameters der Pumpe, insbesondere der Drehzahl, in Abhängigkeit des bereitgestellten Sollwerts und des erfassten ersten Istwerts und/oder des erfassten zweiten Istwerts.In step S5, the machine tool for machining the workpiece is controlled as a function of the setpoint value provided from step S1, the detected first actual value from step S3 and/or the detected second actual value from step S4, comprising the sub-step S5.1 of setting an operating parameter of the pump that determines a delivery rate, in particular the speed, as a function of the setpoint value provided and the detected first actual value and/or the detected second actual value.

Alle der vorstehenden Schritte erfolgen jeweils zumindest vor und/oder während eines zerspanenden Bearbeitens eines im Arbeitsraum platzierten Werkstücks durch ein von der Werkzeugmaschine aufgenommenes Werkzeug.All of the above steps are carried out at least before and/or during machining of a workpiece placed in the work area by a tool held by the machine tool.

5 zeigt exemplarische Pumpenkennlinien und Betriebspunkte für verschiedene Werkzeuge W1 bis W6 zum Einsatz in der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine mit innerer KSS-Zufuhr. 5 shows exemplary pump characteristics and operating points for various tools W1 to W6 for use in the machine tool according to the invention with internal coolant supply.

Die Pumpenkennlinien entsprechen hier werkzeugspezifischen Leistungskurven einer Pumpe einer für die innere KSS-Zufuhr konzipierten Hydraulikvorrichtung in Abhängigkeit des durch die Pumpe bereitgestellten Volumenstroms des KSS ohne Verwendung eines Bypasses.The pump characteristics here correspond to tool-specific performance curves of a pump of a hydraulic device designed for the internal coolant supply as a function of the volume flow of the coolant provided by the pump without the use of a bypass.

Daten der zugehörigen Werkzeuge W1 bis W6 können der folgenden Tabelle entnommen werden. Werkzeug Werkzeugart Werkzeugdurchmesser [mm] Anzahl Fluidkanäle Durchmesser Fluidkanäle [mm] W1 Bohrer 3 2 0,25 W2 Bohrer 6 2 0,60 W3 Gewindeschneider M10x1,5 1 2,00 W4 Bohrer 8,5 2 0,80 W5 Fräser 32 3 2,00 W6 Fräser 63 25 1,20 Data for the corresponding tools W1 to W6 can be found in the following table. Tool tool type tool diameter [mm] number of fluid channels Diameter of fluid channels [mm] W1 drill 3 2 0.25 W2 drill 6 2 0.60 W3 thread cutter M10x1.5 1 2.00 W4 drill 8.5 2 0.80 W5 milling cutter 32 3 2.00 W6 milling cutter 63 25 1.20

Die Leistungskurven zeigen alle eine im Wesentlichen exponentielle Abhängigkeit der Leistung von dem umgesetzten Volumenstrom. Eine geringfügige Änderung des Volumenstroms führt damit zu einer signifikanten Änderung der Leistung und damit auch zu einer signifikanten Änderung der beim Betrieb anfallenden Energiekosten.The performance curves all show an essentially exponential dependence of the performance on the volume flow implemented. A slight change in the volume flow therefore leads to a significant change in the performance and thus also to a significant change in the energy costs incurred during operation.

Exemplarisch sind bei der Pumpenkennlinie zu W5 an ausgezeichneten Stellen zusätzlich die anliegenden Drücke mit angegeben. So liegt bei einem Volumenstrom von 29 l/min ein Druck von 80 bar an, bei einem Volumenstrom von 20,6 l/min ein Druck von 40 bar und bei einem Volumenstrom von 13,5 l/min ein Druck von 17 bar. Ausgehend vom obersten Datenpunkt zeigt sich, dass eine Halbierung des Drucks lediglich zu einer Abnahme von ca. 29% des Volumenstroms, aber bereits zu einer Abnahme von ca. 64% der Leistung führt Dabei ist ein Volumenstrom von 20,6 l/min für das Werkzeug W5 bereits mehr als ausreichend für die Werkstückbearbeitung, der zudem zu einem deutlich geringeren Druck und damit zu einer deutlich geringeren Belastung der Hydraulikvorrichtung führtAs an example, the pressures applied are also indicated at designated points on the pump characteristic curve for W5. For example, a pressure of 80 bar is applied at a flow rate of 29 l/min, a pressure of 40 bar at a flow rate of 20.6 l/min and a pressure of 17 bar at a flow rate of 13.5 l/min. Starting from the top data point, it can be seen that halving the pressure only leads to a decrease of approx. 29% in the flow rate, but already to a decrease of approx. 64% in the performance. A flow rate of 20.6 l/min for the W5 tool is already more than sufficient for workpiece machining, which also leads to a significantly lower pressure and thus to a significantly lower load on the hydraulic device.

Die Pumpenkennlinien der Werkzeuge W1 bis W6 verdeutlichen die Problematik einer reinen Drucksteuerung, bei der auf Verdacht ein hoher Druck an der Pumpe eingestellt wird, um das Risiko einer KSS-Unterversorgung zur vermeiden. So führt diese Strategie üblicherweise zu unnötigen Energiekosten und Überbelastung der Hydraulikvorrichtung, obgleich ein Betrieb mit einem deutlich geringeren Druck und damit einer geringeren Leistung der Pumpe bereits zu einer ausreichenden KSS-Versorgung für ein spezifisches Werkzeug führtThe pump characteristics of tools W1 to W6 illustrate the problem of pure pressure control, where a high pressure is set on the pump on suspicion in order to avoid the risk of an undersupply of coolant. This strategy usually leads to unnecessary energy costs and overloading of the hydraulic device, although operation with a significantly lower pressure and thus a lower pump performance already leads to a sufficient coolant supply for a specific tool.

Die Abkehr von der im Stand der Technik bekannten Drucksteuerung hin zu einer Volumenstromsteuerung wird dabei durch die vorliegende Erfindung ermöglichtThe move away from the pressure control known in the prior art to a volume flow control is made possible by the present invention

Besagte Pumpenkennlinien können der Steuervorrichtung der Werkzeugmaschine bereitgestellt sein, beispielsweise in einer Speichereinrichtung und/oder über eine Schnittstelle in einer externen Werkzeugverwaltungsdatenbank.Said pump characteristics can be provided to the control device of the machine tool, for example in a storage device and/or via an interface in an external tool management database.

6 zeigt Messergebnisse hydraulischer Größen beim Einsatz der Erfindung während einer Werkstückbearbeitung unter Einsatz einer inneren KSS-Zufuhr durch die Hydraulikvorrichtung. 6 shows measurement results of hydraulic quantities when using the invention during workpiece machining using an internal coolant supply through the hydraulic device.

6 zeigt eine Gegenüberstellung hydraulischer Größen einer konventionellen Drucksteuerung (oberes Diagramm) und der erfindungsgemäßen Volumenstromsteuerung (unteres Diagramm) beim Einbringen einer Bohrung in ein Werkstück mit einem Werkzeug gemäß W2 (Bohrer). Weitere Parameter der Werkstückbearbeitung waren:

- Material des Werkstücks: AISI 316 (austenitische Chrom-Nickel-Molybdän-Stahl)
- Schneidgeschwindigkeit: 50 m/min
- Vorschub pro Zahn: 0,1 mm
- Tiefe der Bohrung: 180 mm

6 shows a comparison of hydraulic variables of a conventional pressure control (upper diagram) and the volume flow control according to the invention (lower diagram) when drilling a hole in a workpiece with a tool according to W2 (drill). Other parameters of the workpiece processing were:

- Material of the workpiece: AISI 316 (austenitic chromium-nickel-molybdenum steel)
- Cutting speed: 50 m/min
- Feed per tooth: 0.1 mm
- Depth of the hole: 180 mm

Die Eindringtiefe in das Werkstück ist dabei proportional zur Zeit, da ein konstanter Vorschub gewählt wurde.The penetration depth into the workpiece is proportional to the time, since a constant feed rate was selected.

In beiden Diagrammen sind zeitliche Verläufe des während der Werkstückbearbeitung am Bohrer anliegenden Drucks p sowie des anliegenden Volumenstroms Q des KSS dargestellt. Bei der Drucksteuerung ist ein Sollwert des Drucks von 50 bar vorgeben, wohingegen bei der Volumenstromsteuerung ein Sollwert des Volumenstroms von 2 l/min vorgegeben ist.Both diagrams show the time course of the pressure p applied to the drill during workpiece machining and the volume flow Q of the coolant. For pressure control, a setpoint pressure of 50 bar is specified, whereas for volume flow control, a setpoint volume flow of 2 l/min is specified.

Wie dem oberen Diagramm zu entnehmen ist, kann der Druck p annährend konstant auf 50 bar gehalten werden, wobei der daraus resultierende Volumenstrom Q starken Schwankungen mit vergleichsweise hoher Frequenz unterworfen ist So schwankt dieser um einen Mittelwert Q*≈2,1 l/min in einem Bereich von einem Minimum Q_min≈0,5 l/min bis zu einem Maximum Q_max≈3,8 l/min um etwa 3,3 l/min. Der durch die Drucksteuerung umgesetzte Volumenstrom Q am Bohrer ist sehr volatil und wirkt sich auf die Bearbeitungsgüte am Werkstück aus, die damit ebenfalls schwankt und zu ungleichmäßigen Bearbeitungsergebnissen führt.As can be seen from the diagram above, the pressure p can be kept almost constant at 50 bar, whereby the resulting volume flow Q is subject to strong fluctuations with a comparatively high frequency. It fluctuates around an average value Q*≈2.1 l/min in a range from a minimum Q _min ≈0.5 l/min to a maximum Q _max ≈3.8 l/min by around 3.3 l/min. The volume flow Q at the drill implemented by the pressure control is very volatile and affects the machining quality on the workpiece, which therefore also fluctuates and leads to uneven machining results.

Dagegen zeigt sich im unteren Diagramm ein äußerst stabiler Volumenstrom Q mit geringeren Schwankungen. So schwankt dieser um einen Mittelwert Q*≈2,0 l/min in einem Bereich von einem Minimum Q_min≈1,0 l/min bis zu einem Maximum Q_max≈3,0 l/min um etwa 2,0 l/min. Der Druckverlauf zeigt dabei, dass zur Beibehaltung des Sollwerts des Volumenstroms Q von 2,0 l/min der Druck p mit fortschreitender Eindringtiefe nahezu linear von etwa 35 bar bis 45 bar ansteigt.In contrast, the lower diagram shows an extremely stable volume flow Q with smaller fluctuations. It fluctuates around an average value Q*≈2.0 l/min in a range from a minimum Q _min ≈1.0 l/min to a maximum Q _max ≈3.0 l/min by around 2.0 l/min. The pressure curve shows that in order to maintain the setpoint value of the volume flow Q of 2.0 l/min, the pressure p increases almost linearly from around 35 bar to 45 bar with increasing penetration depth.

Damit liefert die Volumenstromsteuerung eine Versorgung mit KSS mit nahezu gleichem Mittelwert des Volumenstroms und geringeren Schwankungen als bei der Drucksteuerung. Zeitgleich liegt ein durchweg geringerer Druck an, was zu niedrigeren Energiekosten und auch zu einer niedrigeren Belastung der Hydraulikkomponenten und damit zu einer erhöhten Lebensdauer im Vergleich zur Drucksteuerung führt.The volume flow control therefore provides a supply of coolant with almost the same average volume flow and lower fluctuations than with pressure control. At the same time, the pressure is consistently lower, which leads to lower energy costs and also to lower loads on the hydraulic components and thus to an increased service life compared to pressure control.

Die vorstehend diskutierten Messergebnisse zeigen die Vorteile der Volumenstromsteuerung bei der zerspanenden Werkstückbearbeitung, die durch den Erfindungsgemäßen Aufbau der Werkzeugmaschine bzw. der Hydraulikvorrichtung mit zwei Messeinheiten erst zuverlässig umgesetzt werden kann.The measurement results discussed above show the advantages of volume flow control in machining workpieces, which can only be reliably implemented by the inventive design of the machine tool or the hydraulic device with two measuring units.

7 zeigt Messergebnisse zur Werkzeugabnutzung beim Einsatz der Erfindung zur Werkstückbearbeitung unter Einsatz einer inneren KSS-Zufuhr durch die Hydraulikvorrichtung. 7 shows measurement results for tool wear when using the invention for workpiece machining using an internal coolant supply through the hydraulic device.

Das Diagramm in 7 zeigt eine Gegenüberstellung zeitlicher Verläufe der Werkzeugabnutzung bei einer konventionellen Drucksteuerung und der erfindungsgemäßen Volumenstromsteuerung beim Fräsen einer Freifläche jeweils mit einem Werkzeug gemäß W5 (Fräser). Weitere Parameter der Werkstückbearbeitung waren:

- Material des Werkstücks: TiAl6V4
- Schneidgeschwindigkeit: 75 m/min
- Vorschub pro Zahn: 0,12 mm
- Breite und Tiefe des Abtrags: 10 mm und 5 mm

The diagram in 7 shows a comparison of the time course of tool wear with a conventional pressure control and the volume flow control according to the invention when milling a free surface, each with a tool according to W5 (milling cutter). Other parameters of the workpiece machining were:

- Material of the workpiece: TiAl6V4
- Cutting speed: 75 m/min
- Feed per tooth: 0.12 mm
- Width and depth of removal: 10 mm and 5 mm

In dem Diagramm ist die Werkzeugabnutzung über die Lebenszeit der Fräser in Minuten dargestellt, wobei die Werkstückbearbeitung in einem Fall mit konventioneller Drucksteuerung mit einem Sollwert des Drucks p von 80 bar und im anderen Fall mit erfindungsgemäßer Volumenstromsteuerung mit einem Sollwert des Volumenstroms Q von 13,4 l/min erfolgt. Der Grad der Werkzeugabnutzung erfolgt durch Angabe der Breite der verschlissenen Fläche der Freifläche des Werkzeugs in µm.The diagram shows the tool wear over the lifetime of the milling cutters in minutes, with the workpiece machining being carried out in one case with conventional pressure control with a setpoint pressure p of 80 bar and in the other case with the inventive volume flow control with a setpoint volume flow Q of 13.4 l/min. The degree of tool wear is determined by specifying the width of the worn area of the tool's flank in µm.

Wie dem Diagramm zu entnehmen ist, zeigt sich zu Beginn ein näherungsweiser gleicher Anstieg der Werkzeugabnutzung für die Fälle der Druck- und Volumenstromsteuerung. Im weiteren Verlauf erfährt die Werkzeugabnutzung im Falle der Drucksteuerung jedoch einen signifikanten Anstieg und hebt sich gegen Ende deutlich von der Werkzeugabnutzung im Falle der Volumenstromsteuerung ab.As can be seen from the diagram, there is an approximately equal increase in tool wear for the pressure and volume flow control cases at the beginning. However, as the process progresses, the tool wear in the pressure control case experiences a significant increase and towards the end clearly differs from the tool wear in the volume flow control case.

Die erfindungsgemäße Volumenstromsteuerung wirkt sich somit auch positiv auf die Werkzeugabnutzung aus, sodass Werkzeuge länger eingesetzt werden können und weniger oft ausgetauscht werden müssen, was wiederum zu geringeren Betriebskosten führt.The volume flow control according to the invention therefore also has a positive effect on tool wear, so that tools can be used longer and need to be replaced less often, which in turn leads to lower operating costs.

Ferner sind in dem Diagramm auch die durchschnittlichen Leistungswerte der Pumpe zur Versorgung des Werkzeugs mit KSS für die beiden Fälle angeben, die sich annähernd um Faktor 10 unterscheiden, sodass die erfindungsgemäße Volumenstromsteuerung auch hier gegenüber der konventionellen Drucksteuerung zu deutlichen Energieeinsparungen führt.Furthermore, the diagram also shows the average performance values of the pump for supplying the tool with coolant for the two cases, which differ by approximately a factor of 10, so that the volume flow control according to the invention also leads to significant energy savings compared to conventional pressure control.

Weiterhin haben die Erfinder festgestellt, dass der Einsatz der Volumenstromsteuerung auch zu besseren Bearbeitungsergebnissen gegenüber der konventionellen Volumenstromsteuerung führt, wie der in 8 dargestellten Tabelle zu entnehmen ist.Furthermore, the inventors have found that the use of volume flow control also leads to better machining results compared to conventional volume flow control, as shown in 8 as shown in the table.

Die Tabelle in 8 zeigt eine Gegenüberstellung der am Werkstück erzielten mittleren Oberflächenrauigkeit Ra nach einer Bearbeitung mit einem Bohrer gemäß W4 und einem Fräser gemäß W5 mit den jeweils angegebenen Bearbeitungsparametern, jeweils unter Einsatz der konventionellen Drucksteuerung und der erfindungsgemäßen Volumenstromsteuerung.The table in 8 shows a comparison of the average surface roughness Ra achieved on the workpiece after machining with a drill according to W4 and a milling cutter according to W5 with the respective specified machining parameters, in each case using the conventional pressure control and the volume flow control according to the invention.

Für beide Werkzeuge wurden im Falle der Volumenstromsteuerung bei ansonsten gleichen Bearbeitungsparametern dabei geringere Oberflächenrauigkeiten erzielt, mithin konnte durch den Einsatz der Volumenstromsteuerung auch eine besserer Oberflächenqualität des Werkstücks erreicht werden.For both tools, lower surface roughness was achieved in the case of volume flow control with otherwise identical machining parameters, thus a better surface quality of the workpiece could also be achieved by using volume flow control.

Somit bietet die erfindungsgemäße Volumenstromsteuerung weiterhin auch Vorteile in Bezug auf die Bearbeitungsgüte.Thus, the volume flow control according to the invention also offers advantages in terms of processing quality.

Vorstehend wurden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sowie deren Vorteile detailliert unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben.Above, embodiments of the present invention and their advantages have been described in detail with reference to the accompanying figures.

Es wird erneut hervorgehoben, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele und deren Ausführungsmerkmale begrenzt ist.It is emphasized again that the present invention is in no way limited to the embodiments described above and their implementation features.

Die Erfindung umfasst weiterhin Modifikationen der genannten Ausführungsbeispiele, insbesondere diejenigen, die aus Modifikationen und/oder Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsbeispiele im Rahmen des Schutzumfanges der unabhängigen Ansprüche hervorgehen.The invention further includes modifications of the embodiments mentioned, in particular those resulting from modifications and/or combinations of the features of the described embodiments within the scope of protection of the independent claims.

Liste der BezugszeichenList of reference symbols

11: Arbeitsraumworkspace
22: Arbeitsspindel als Werkzeugschnittstelle (Fluidverbraucher)Work spindle as tool interface (fluid consumer)
33: Hydraulikvorrichtunghydraulic device
44: Steuervorrichtung der Werkzeugmaschinecontrol device of the machine tool
3131: Tanktank
3232: Pumpepump
3333: Überdruckventilpressure relief valve
3434: Bypassbypass
3535: Zulaufinflow
3636: AblaufSequence
341341: dritter Volumenstromsensor (Bypass)third volume flow sensor (bypass)
342342: steuerbares Drosselventilcontrollable throttle valve
351351: Volumenstrommesseinrichtungvolume flow measuring device
351a, 351b351a, 351b: erster, zweite Volumenstromsensor (Volumenstrommesseinrichtung)first, second volume flow sensor (volume flow measuring device)
352352: Drucksensorpressure sensor
353353: Temperatursensortemperature sensor
354354: Zulauffilterinlet filter
361361: Ablauffilterdrain filter
4141: Sollwertgebersetpoint generator
4242: Datenschnittstelledata interface
4343: Speichereinrichtungstorage device
10001000: Werkzeugmaschinemachine tool
10011001: WerkzeugTool
10021002: Werkstückworkpiece

Claims

Machine tool (1000) for machining workpieces, comprising: - a work space (1); - at least one fluid consumer (2), via which a machining fluid for machining the workpiece, in particular a cooling lubricant, can be supplied to the work space (1); - a hydraulic device (3) which is designed to supply the at least one fluid consumer (2) with the machining fluid, in turn comprising: - a pump (32) for conveying the machining fluid; - an inlet (35), via which machining fluid conveyed by the pump (32) is guided to the at least one fluid consumer (2); and - a flow measuring device (351) assigned to the inlet (35), which comprises at least a first measuring unit and a second measuring unit, each of which is designed to detect a flow rate of the machining fluid in the inlet (35); - and a control device (4) for controlling the machine tool (1000), which is designed to control the machine tool (1000), in particular the hydraulic device (3), as a function of a first actual value detected by the first measuring unit (351a) and/or a second actual value of the flow rate of the machining fluid in the inlet (35) detected by the second measuring unit (351b).

Machine tool (1000) after claim 1 , wherein the flow measuring device is a volume flow measuring device (351), so that the flow rate in the inlet (35) is indicated via a volume flow.

Machine tool (1000) after claim 1 or 2 , wherein the first measuring unit (351a) and the second measuring unit (351b) are arranged in series with respect to a flow direction of the processing fluid in the inlet (35).

Machine tool (1000) according to at least one of the preceding claims, wherein a measuring range of the first measuring unit (351a) differs from a measuring range of the second measuring unit (351b), in particular neither of the two measuring ranges is a subset of the respective other measuring range.

Machine tool (1000) at least after claim 4 , wherein the measuring range of the first measuring unit (351a) and the measuring range of the second measuring unit (351b) overlap in an overlap region.

Machine tool (1000) at least after claim 2 and claim 5 , wherein the measuring range of the first measuring unit (351a) is a range from 0 to 30 l/min, preferably a range from 0.01 to 15 l/min; and the measuring range of the second measuring unit (351b) is a range from 1 to 80 l/min, preferably a range from 1 to 50 l/min.

Machine tool (1000) at least after claim 2 and claim 5 , wherein the measuring ranges of the first and the second measuring unit (351a, 351b) and a minimum volume flow of the pump (32) are adapted to one another such that the minimum volume flow lies in the overlap range.

Machine tool (1000) at least after claim 2 and one of the Claims 3 until 7 , wherein a volume flow operating range of the pump (32) is a subset of a union of the measuring ranges of the first and second measuring units (351a, 351b)

Machine tool (1000) at least after claim 8 , wherein the volume flow operating range of the pump (32) is a range from 0.1 to 80 l/min, preferably from 5 to 40 l/min.

Machine tool (1000) according to at least one of the preceding claims, wherein the machine tool (1000) further comprises a setpoint generator (41) via which a setpoint value of a flow rate of the processing fluid present at the at least one fluid consumer (2) is provided, wherein the control device (4) is set up to control the hydraulic device (3) depending on the setpoint value provided and the detected first actual value and/or the detected second actual value, in particular in order to control the flow rate present at the at least one fluid consumer (2).

Machine tool (1000) at least after claim 10 , wherein the control device (4) is configured to set an operating parameter of the pump (32) of the hydraulic device (3) determining the delivery capacity, in particular a delivery rate or a rotational speed of the pump (32), depending on the provided setpoint value and the detected first actual value and/or the detected second actual value.

Machine tool (1000) according to at least one of the preceding claims, wherein the hydraulic device (3) further comprises a bypass device (34) arranged between the inlet (35) and the pump (32).

Machine tool (1000) at least after claim 12 , wherein the bypass device (34) comprises at least one flow regulating means (342) via which a flow of a return flow of the processing fluid flowing through the bypass device (34) can be regulated, in particular a controllable bypass valve (342) or a controllable bypass pump.

Machine tool (1000) at least after claim 10 and claim 13 , wherein the bypass device (34) comprises a third measuring unit (341) which is designed to detect a flow rate of the return flow of the processing fluid flowing through the bypass device (34), and wherein the control device (4) is designed to control the hydraulic device (3) in additional dependence on an actual value of the flow rate of the return flow detected by the third measuring unit (341).

Machine tool (1000) according to at least one of the preceding claims, wherein the at least one fluid consumer is a tool interface (2) for receiving a tool (1001) with at least one internal fluid channel, wherein the tool interface (2) is designed to supply the machining fluid directed thereto to the work space (1) via the at least one fluid channel of the tool (1001) received in the tool interface (2).

Machine tool (1000) at least after claim 15 , wherein the tool interface is designed as a work spindle (2) for receiving and rotationally driving a tool (1001).

Machine tool (1000) according to at least one of the Claims 15 or 16 , wherein the setpoint generator (41) is designed to determine the setpoint as a function of a tool parameter of a tool (1001) accommodated in the tool interface (2) and/or as a function of at least one machining parameter of the workpiece machining present on the control device (4), which is in particular a cutting speed of the tool (1001), a feed rate speed of the tool (1001) or a penetration depth of the tool (1001) into the workpiece to be machined (1002).

Machine tool (1000) according to at least one of the preceding claims, wherein the control device (4) is further designed for process monitoring of a workpiece machining in the work space (1) and in this context is set up to adapt at least one machining parameter of the workpiece machining depending on the detected first and/or the detected second actual value, in particular a machining speed of the tool (1001) and/or of the workpiece to be machined (1002).

Machine tool (1000) after claim 18 , wherein the control device (4) is further configured to instruct a machine stop of the machine tool (1000) if the detected first actual value is outside a predetermined first target range and/or the detected second actual value is outside a second predetermined target range.

Hydraulic device (3) of a machine tool (1000) according to one of the Claims 1 until 19 .

Hydraulic system for use on a machine tool (1000), comprising: - a hydraulic device (3) which is designed to supply at least one fluid consumer (2) of the machine tool (1000) with a machining fluid for machining a workpiece, in turn comprising: - a pump (32) for conveying the machining fluid; - an inlet (35) via which machining fluid conveyed by the pump (32) is guided to the at least one fluid consumer (2); and - a flow measuring device (351) associated with the inlet (35), which comprises at least a first measuring unit (351a) and a second measuring unit (351b), each of which is designed to detect a flow rate of the machining fluid in the inlet (35); - and a control device (4) which is at least configured to control the hydraulic device (3) as a function of a first actual value detected by the first measuring unit (351a) and/or a second actual value of the flow rate of the processing fluid detected by the second measuring unit (351b), in particular by setting an operating parameter of the pump (32) which determines a delivery rate.

Method for machining a workpiece by means of a machine tool (1000), in particular by means of a machine tool according to at least one of the Claims 1 until 19 , comprising the steps: - supplying the machining fluid into a work space (1) of the machine tool (1000) via at least one fluid consumer (2), in turn comprising: - operating a pump (32) for conveying the machining fluid via an inlet (35) to the at least one fluid consumer (2); - detecting a first actual value of the flow rate of the machining fluid at a first point of the inlet (35); - detecting a second actual value of the flow rate of the machining fluid at a second point of the inlet (35); and - controlling the machine tool (1000) for workpiece machining depending on the detected first actual value and/or the detected second actual value; wherein the above steps are each carried out at least before and/or during a machining of a workpiece (1002) placed in the work space (1) by a tool (1001) received by the machine tool (1000).

procedure according to claim 22 , further comprising the step: - providing a target value for a flow rate of the machining fluid applied to the at least one fluid consumer (2) during workpiece machining; wherein the control of the machine tool (1000) takes place in additional dependence on the provided target value.

procedure according to claim 23 , wherein controlling the machine tool (1000) further comprises: - setting an operating parameter of the pump (32) determining a delivery rate as a function of the provided setpoint value and the detected first actual value and/or the detected second actual value.