DE19633942B4 - Halter, insbesondere für eine Werkzeugschneide, System zur Halterung eines Halters und Anwendung des Halters und/oder Systems - Google Patents

Abstract

Halter (1), insbesondere für eine Werkzeugschneide, zur Verwendung in Fertigungs- und/oder Bearbeitungsmaschinen, wobei der Halter eine elektrische Leitfähigkeit besitzt, wobei der Halter (1) zumindest teilweise eine elektrisch isolierende Oberfläche (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (1) eine Beschichtung (2) aus Zirkonaluminiumoxid aufweist.

Description

• Vorliegende Erfindung betrifft einen Halter, insbesondere für eine Werkzeugschneide, zur Verwendung in Fertigungs- und/oder Bearbeitungsmaschinen, wobei der Halter eine elektrische Leitfähigkeit besitzt nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein System zur Halterung eines Halters für eine Werkzeugschneide sowie die Anwendung des Halters und/oder Systems.
• Bei der Herstellung bzw. Bearbeitung von Werkstücken ist es bekannt, Halter als Werkzeuge einzusetzen, die aus Metall, meistens einem Stahl, hergestellt sind. Teilweise weisen diese bei Werkzeugschneiden allerdings auch Keramikeinsätze auf. Als solches sind jedoch diese Werkzeuge als Halter aufgrund ihres Materials mit einer elektrischen Leitfähigkeit ausgestattet. Bei neuen CNC-Steuerungen werden nun Meßmöglichkeiten zur Verfügung gestellt, den Beginn eines Eingriff beispielsweise einer Werkzeugschneide in ein Werkstück feststellen zu können. Um die entsprechende elektrisch leitende Kontaktmessung sicher vornehmen zu können, werden angepaßte Werkzeuge benötigt. Weiterhin bedürfen Halter einer verschleißfesten Oberfläche. Bei Einsatz von Haltergeometrien, die an entsprechende Halterungsaufnahmen angepaßt sind, werden eine hohe Oberflächenqualität in Verbindung mit Verschleißfestigkeit gefordert. Nur dann können entsprechende Halter auch über längere Zeit in den Halterungsaufnahmen exakt geführt werden.
• Die DE 44 19 393 A1 offenbart ein Werkzeug für Umform- und Zerspannungsvorrichtungen, das in eine Halterung eingespannt wird. Auf die Oberfläche des Werkzeugs wird mindestens ein Sensor in Dünnschichttechnik aufgebracht, der als die Temperatur des Werkzeugs erfassender Temperatursensor ausgebildet ist.
• Die DE 35 35 473 A1 bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Erkennen von Grenzverschleiß und/oder Schneidenbruch bei Werkzeugen mit einer auf der Schneideplatte im bestimmten Abstand von deren aufgebrachten isolierten Leiterbahn.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Halter zu schaffen, mit dem der Kontakt einer durch den Halter gehaltenen Werkzeugschneide mit einem Werkstück sicher feststellbar ist und ein System zur Halterung eines Halters für eine Werkzeugschneide zu schaffen, welches eine große Flexibilität für verschiedene Berabeitungen und auch für verschiedene Schneiden besitzt, wobei auch hier der Kontakt der Schneide in ein Werkstück sicher feststellbar sein soll und eine Anwendung des Halters und/oder Systems anzugeben.
• Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst mit einem Halter mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie mit einem System zur Halterung eines Halters für eine Werkzeugschneide mit den Merkmalen des Anspruches 8. Des Weiteren wird die Aufgabe durch eine Anwendung des Halters und/oder des Systems gemäß der Merkmale des Anspruchs 9 gelöst.
• Ein Halter, insbesondere für eine Werkzeugschneide, zur Verwendung in Fertigungs- und/oder Bearbeitungsmaschinen, wobei der Halter eine elektrische Leitfähigkeit besitzt, weist zumindest teilweise eine elektrisch isolierende Oberfläche auf. Soll, wie bei einem neuartigen Verfahren vorgesehen, der Eingriff einer Werkzeugschneide in ein Werkstück mittels einer elektrischen Kontaktmessung zwischen diesen beiden festgestellt werden, können Fehlerquellen derselben durch elektrisch leitende Späne auftreten, die sich zwischen dem Werkstück und dem Halter der Werkzeugschneide festsetzen und so einen elektrisch leitenden Weg erzeugen. Dieses würde zu einer falschen Kontaktauslösung führen und die programmierte Steuerung Arbeitsschritte falsch ausführen. Je nach dem, was für Werkstücke wie bearbeitet werden müssen, reicht es aus, daß diese nur teilweise eine elektrisch isolierende Oberfläche aufweisen, nämlich in demjenigen Bereich, in dem die Gefahr besteht, daß Späne o.ä. für einen falschen Kontakt sorgen können.
• Insbesondere vorteilhaft ist es, wenn der Halter auf seiner Oberfläche die elektrisch isolierende Beschichtung so aufweist, daß ein an dem Halter zu befestigender Körper trotzdem noch elektrisch leitfähig mit dem Halter verbindbar ist. Der zu befestigende Körper kann zum einen eine Werkzeugschneide, zum anderen aber auch ein anderer Halter, beispielsweise eine Halterung, sein. Die Beschichtung ist dann so ausgestaltet, daß nur gewünschte Kontaktstellen am Halter vorhanden sind, die einen zuverlässigen und sicheren, aber auch gegen unerwünschten Kontakt geschützten elektrischen Weg bieten.
• Versuche zur Aufbringung verschiedener Beschichtungen haben gezeigt, daß einfachere Maßnahmen wie umwickelte Isolierungen oder Beklebungen beispielsweise mit Glasfaserplatten nicht die gewünschte Funktionalität und Funktionssicherheit gewährleisten konnten. Zum einen waren die Beschichtungen nicht in der Lage, die bei der Bearbeitung entstehende Wärme auszuhalten, zum anderen bot die Beschichtungsart als solche eine zu große Gefahr der Lockerung des Halters bei der Einspannung im Werkzeugträger, beispielsweise einem Futter. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht daher einen Halter vor, der eine Beschichtung aus Keramik aufweist. Die Keramik kann auf herkömmliche Weise auf einen Rohträger aufgebracht werden. Die Herstellung eines Halters mit einer zumindest teilweise elektrisch isolierenden Oberfläche ist jedoch auch mittels Sintern möglich. Vorteilhaft haben sich vor allem Oxydkeramiken herausgestellt, da diese gute elektrisch isolierende Eigenschaften aufweisen und zum anderen eine gute Haftung mit beispielsweise metallischen Rohträgern ermöglichen. Insbesondere als vorteilhaft hat sich eine elektrisch isolierende Beschichtung aus Zirkonaluminiumoxyd erwiesen. Das Zirkonaluminiumoxyd erfüllt alle Anforderungen bezüglich Verschleißfestigkeit, guter Haftung und elektrischer Isolierung, wobei zur Beschichtung bekannte Techniken verwendet werden können.
• Insbesondere vorteilhaft ist es, die Beschichtung auf dem Halter so auszubilden, daß sie einen Schutz gegen Abkratzen und/oder Verschleiß durch einen metallischen Körper, insbesondere durch eine metallische Halteraufnahme, bildet. Dazu wird die Beschichtung vorteilhafterweise in einer Stärke von ca. 0,05 mm aufgetragen. Kommt der Halter mit metallischen Gegenständen wie Schaber, Feilen, Schmirgeln oder ähnlichem unabsichtlich in Kontakt, stellt eine derartige Beschichtung in ihrer Stärke die elektrisch isolierende Oberfläche sicher. Derartiger Kontakt mit solchen metallischen Gegegnständen ist im normalen Werkstattalltag nämlich die Hauptgefahrenquelle für Halter mit einer elektrisch isolierenden Oberfläche. Die Stärke der Beschichtung liegt vorteilhafterweise in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,01 mm, wodurch je nach Einsatzgebiet des Halters sichergestellt wird, daß Berührungen mit scharfkantigen Gegenständen keine Funktionsbeeinträchtigung mit sich bringen.
• Insbesondere ist eine Beschichtung aus Zirkonaluminiumoxyd auch als Materialschutz auf Werkzeuggrundkörpern aufbringbar. Unter Werkzeuggrundkörper sind Halter, aber auch Halterungen, übliche Normwerkzeugteile sowie auch verschleißgefährdete Bereiche und Flächen im Werkzeugbereich. Mittels späterer Bearbeitung durch Diamantschleifscheiben sind dann höchste Oberflächenqualitäten derartiger Körper erreichbar, wie sie für beispielsweise Hohlschaftkegel gefordert sind.
• Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der folgenden Zeichnung erläutert. Es zeigen:
• 1 Einen Halter mit einer Werkzeugschneide mit einer elektrisch isolierenden Oberfläche,
• 2 einen Querschnitt durch den Halter der 1,
• 3 einen weiteren Querschnitt durch einen anderen Halter und
• 4 ein System von Haltern zur Halterung einer Werkzeugschneide.
• 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Halters 1. Der Halter 1 weist eine elektrisch isolierende Oberfläche 2 auf. Diese ist auf dem Halter 1 so aufgebracht, daß ein befestigbarer Körper 3, in diesem Falle des dargestellten Drehstahles eine wendebare Werkzeugschneide, deren eine Schneide 4 mit einem Werkstück in Kontakt treten kann, elektrisch verbunden ist. Die Verbindung zwischen dem Körper 3 und dem Halter 1 ist so ausgestaltet, daß der Körper 3 gleichzeitig einen Schutz dieses elektrischen Weges gegen Kontakte von außen darstellt. Dazu kann der Halter 1 auch so ausgestaltet sein, daß er eine Art Überschutz für einen befestigbaren Körper beispielsweise in der Form eines Schlitzes ausbildet. In diesen Schlitz ist der Körper 3 dann einbring- und befestigbar. Da die übrige Oberfläche des Werkzeuges bis auf den eingreifenden Teil 4 des befestigbaren Körpers 4 elektrisch isoliert ist, kann der gleichzeitige Kontakt von Spänen mit dem Werkzeug und dem Werkstück nicht zu einer Anzeige eines Fehlkontaktes der eingreifenden Schneide 4 führen. Um einen elektrischen Kontakt zwischen der eingreifenden Schneide 4 und dem Werkstück erfassen zu können, weist der Halter 1 eine Verbindungsmöglichkeit 5 auf, an die eine elektrisch leitende Leitung 6 anschließbar ist. Diese Leitung 6 ist vorteilhafterweise dann mit einer entsprechenden Steuerung, vorteilhafterweise einer CNC-Steuerung, verbunden.
• 2 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung mittels einer elektrisch isolierenden Oberfläche 2 als Beschichtung auf einem Rohköper 7. Durch eine vollständige elektrisch isolierende Oberfläche 2 wird ausgeschlossen, daß fehlerhafte Kontakte zwischen eingreifender Schneide 4 und Werkstück über den erfindungsgemäßen Halter einer CNC-Steuerung mitgeteilt werden können. Weiterhin kann die Stärke der elektrisch isolierenden Oberfläche 2 so gehalten sein, daß sie eine zuverlässige Schutzfunktion auch bei höchsten Beanspruchungen wahrnehmen kann. In einer weiteren günstigen Ausgestaltung weist der Halter 1 unterschiedliche elektrisch isolierende Oberflächenstärken 2 auf. Dieses bietet sich insbesondere dann an, wenn gewisse Bereiche des Halters 1 anderen mechanischen Verschleißanforderungen unterworfen sind als andere Bereiche. Soll der Halter 1 in einer Halterung aufgenommen werden, so ist es vorteilhaft, diesen in die Halterung einzubringenden Bereich besonders gegen Reibverschleiß mit einer entsprechenden Beschichtung 2 auszustatten. In einer vorteilhaften Weiterentwicklung eines erfindungsgemäßen Halters 1 ist dieser aus mindestens zwei Bereichen aufgebaut, wobei der eine Bereich elektrisch leitfähig ist und der andere Bereich nicht. Dadurch wird ermöglicht, daß der eine Bereich des Halters aus einem Vollmaterial ausgebildet ist, welches nicht elektrisch leitfähig ist, während der andere Bereich beispielsweise aus Metall besteht. Dieser kann, je nach Einsatzbedingungen, denen der Halter 1 unterworfen ist, mit einer elektrisch isolierenden Oberfläche in der Form einer Beschichtung versehen sein. Je nach auftretenden Belastungen durch Kraft und Momente bzw. Anforderungen gegenüber den Umgebungsbedingungen bei der Berabeitung ist der Halter 1 dann entsprechend gestaltbar.
• 3 zeigt eine günstige weitere Ausgestaltung eines Halters 1 im Querschnitt in Anlehnung an die 2, der zum überwiegenden Teil aus einem nichtelektrisch leitfähigen Material 8 besteht. Die Oberfläche des Halters 1 ist aufgrund des Materiales 8 elektrisch nicht leitend. Daher weist der Halter 1 einen elektrisch leitfähigen Weg 9 in seiner Mitte auf. Dieser Weg 9 verbindet vorteilhafterweise mindestens zwei Punkte des Halters miteinander, wobei an diesen Punkten jeweils ein Körper elektrisch leitend anschließbar ist. Dieses kann zum einen eine Werkzeugschneide und zum anderen ein weiterer Halter oder eine Halterung einer Bearbeitungsmaschine sein. Durch die Verbindung mittels des elektrisch leitfähigen Weges 9 kann ein Kontakt zwischen einer Werkzeugschneide und einem Werkstück elektrisch signalisierbar weitergegeben werden. Die Lage des Weges 9 kann je nach verwendetem Material des Halters 1 bzw. der Ausgestaltung und Form des Halters 1 angepaßt sein. Beispielsweise kann der elektrisch leitfähige Weg 9 auch in der Nähe der Oberfläche 2 oder auf ihr angeordnet sein, so daß eine entsprechende Verbindungsmöglichkeit 5 als Vorrichtung auf der Oberfläche 2 halterbar ist.
• 4 zeigt ein System 10 zur Halterung eines Halters 1 für eine Werkzeugschneide, wobei ein definierter elektrisch leitender Weg 9 durch die Teile 11 des Systems 10 zwischen der Werkzeugschneide, die in das Werkstück eingreift, und einem Anschluß 12 als Verbindungsmöglichkeit herstellbar ist. Zumindest die Umgebung des Halters 1 um die Werkzeugschneide 4 ist elektrisch isoliert, vorteilhafterweise mit einer Beschihtung als elektrisch isolierenden Oberfläche 2. Der modulare Aufbau eines derartigen Systemes 10 aus mehreren Teilen 11 erlaubt es, je nach Bearbeitung und zu bearbeitendem Werkstück verschiedene Grundkörper miteinander zu kombinieren, ohne daß der Grundgedanke, einen elektrisch leitfähigen Weg 9 zwischen der Werkzeugschneide 4 und einem Anschluß 12 zur Verfügung zu stellen, aufgegeben werden muß. Der elektrisch leitfähige Weg 9 kann entweder über den jeweiligen Anschluß zwischen den Teilen des Systemes 10 sichergestellt werden oder über eine entsprechende Kontaktgestaltung bei metallenen Teilen 11. Teile 11 des Systems 10, die als Hohlschaftkegel eingesetzt und vorteilhafterweise eine elektrisch isolierende Gesamtbeschichtung auf weisen, verfügen in einer vorteilhaften Ausgestaltung über einen definierten Anschluß 12, der so gelagert ist, daß ein elektrisch leitfähiger Kontakt zu einer CNC-Steuerung immer sichergestellt ist. Dazu kann beispielsweise eine Stirnfläche 13 des Hohlschaftkegels eine entsprechende Verbindungsmöglichkeit vorsehen.

Claims (9)

1. Halter (1), insbesondere für eine Werkzeugschneide, zur Verwendung in Fertigungs- und/oder Bearbeitungsmaschinen, wobei der Halter eine elektrische Leitfähigkeit besitzt, wobei der Halter (1) zumindest teilweise eine elektrisch isolierende Oberfläche (2) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (1) eine Beschichtung (2) aus Zirkonaluminiumoxid aufweist.
2. Halter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (1) auf seiner Oberfläche eine elektrisch isolierende Beschichtung (2) so aufweist, daß ein an dem Halter (2) zu befestigender Körper (3) elektrisch leitfähig mit dem Halter (1) verbindbar ist.
3. Halter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (2) auf dem Halter (1) so ausgebildet ist, daß sie einen Schutz gegen Abkratzen und/oder Verschleiß durch einen metallischen Körper, insbesondere durch eine metallische Halteraufnahme, bildet.
4. Halter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke der Beschichtung (2) 0,1 mm bis 0,01 mm, insbesondere 0,05 mm, beträgt.
5. Halter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (1) ein Werkzeug ist, dessen in ein Werkstück eingreifendes Teil (4), insbesondere eine Schneide, mit diesem elektrisch leitfähig verbunden ist, wobei die gesamte Oberfläche des Werkzeuges bis auf den eingreifenden Teil (4) elektrisch isoliert ist.
6. Halter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (1) aus mindestens zwei Bereichen aufgebaut ist, wobei der eine Bereich elektrisch leitfähig ist und der andere Bereich nicht.
7. Halter (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (1) zum überwiegenden Teil aus einem nichtelektrisch leitfähigen Material (8) besteht, wobei zumindest seine Oberfläche elektrisch nichtleitend ist, und daß er eine elektrische Leitfähigkeit in der Ausgestaltung eines elektrisch leitfähigen Weges (9) aufweist, welcher mindestens zwei Punkte des Halters (1) miteinander verbindet, an die jeweils ein Körper (3) anschließbar ist.
8. System (10) zur Halterung eines Halters (1) für eine Werkzeugschneide nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches modular aus mehreren Teilen aufgebaut ist, wobei ein definierter elektrisch leitender Weg (9) durch die Teile (11) des Systems (10) zwischen der Werkzeugschneide und einem Anschluß herstellbar ist, wobei zumindest die Umgebung des Halters (1) um die Werkzeugschneide elektrisch isoliert ist.
9. Anwendung des Halters (1) und/oder des Systems (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei einer Berührungsmessung eines Teils des Halters (1) in Bezug zu einem Werkstück mittels eines elektrisch leitenden Kontaktes des Teiles mit dem Werkstück.