DE2559039C3 - Vorrichtung zur Bestimmung der effektiven Betriebslebensdauer eines Werkzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der effektiven Betriebslebensdauer eines Werkzeugs, mit einem Meßumformer zur Erzeugung eines

2'i elektrischen Signals entsprechend dem Bearbeitungswiderstand eines Werkstücks, einer Signalverarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung des elektrischen Signals, einem Komparator zur Erzeugung eines Impulses, wenn das Ausgangssignal der Signalverarbei-

in tungseinrichtung von einem vorbestimmten Bezugssignal abweicht, und einer Einrichtung zur Bestimmung der nutzbaren Betriebslebensdauer des Werkzeugs in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Komparators.
Bei der Herstellung beispielsweise eines laminierten

r> bedruckten Substrats mit einer dünnen Kupferfolie werden mit Hilfe von Bohrern zahlreiche kleine Bohrungen hergestellt. Güte und Genauigkeit der Oberfläche des laminierten Substrats nach dem Bohrvorgang, z. B. Oberflächenrauhigkeit, sowie die

4(i Haftung von Kunstharz werden durch die effektive Lebensdauer, d. h. den Abnützungsgrad des Bohrers stark beeinflußt. Mit anderen Worten: Solange der Bohrer scharf ist und eine ausgezeichnete Schnittfähigkeit besitzt, kann von der hergestellten Bohrung eine

4-> ausgezeichnete Güte erwartet werden. Sobald der Bohrer jedoch einen gewissen Verschleiß zeigt, wird die Bohrungsfläche rauh bzw. grob, so daß Kunstharz an dieser groben bzw. rauhen Fläche haftet. Zur Vermeidung dieses Nachteils wird häufig die Zahl der mit einem

>o Bohrer durchzuführenden Arbeitsgänge auf einen vorbestimmten Wert von z. B. 3000 Bohrvorgängen beschränkt; sobald dann die vorbestimmte Arbeitsgangzahl erreicht ist, wird der Bohrer durch einen neuen ersetzt. Die Betriebslebensdauer der im Handel

V) erhältlichen Bohrer unterliegt jedoch großen Schwankungen. Beispielsweise reicht die Betriebslebensdauer einiger Bohrer nur für 500 Bohrungen, während mit anderen Bohrern 5000 oder mehr Bohrungen gefertigt werden können. Wenn also die Lebensdauer eines

fan Bohrers durch die Zahl der mit ihm durchführbaren Arbeitsgänge bestimmt wird, besteht die Gefahr dafür, daß unter Verwendung abgenützter oder ungenau arbeitender Bohrer unzufncdenstellende laminierte Dnicksubstrate od. dgl. hergestellt werden.

Bei einem anderen Verfahren zur Bestimmung ikr Betriebslebensdauer eines Bohrers wird die Form der beim Bohrvorgang anfallenden Späne als Grundlage fur diese Bestimmung herangezogen. Auch bei diesem

Verfahren ist die Beziehung zwischen der Lebensdauer des Bohrers und der Form der Späne nicht maßgeblich. Vd außerdem eine solche Bestimmung normalerweise durch Sichtbeubachtung erfolgt, ist das Ergebnis dieser Bestimmung oder Bewertung nicht schlüssig. Die bisher angewandten Verfahren zur Überwachung der Betriebslebensdauer von Bohrern sind dah_'~ nicht genau, und sie erfordern umständliche Operationen.

Aus der f)T-AS 19 37 093 ist eine Recheneinrichtung zur Erzeugung eines für den Verschleiß eines (i«:schüi/ rohres charak.oristischen Signals bekannt, wobei die Recheneinrichtung so ausgebildet werden soll, daß sie zu jedem Zeitpunkt ein Signal für den Veischleiß/ustand des Rohres liefert, das in dem Geschützrechner verarbeitet werden kann, so daß bei jedem Schuß die verschleißabhängige Korrektur der Richtwerte erfolgen kann. LJm dies zu erreichen, ist an einen Multiplikator eingangsseiiig ein Feuerschalter und ein Wählschalter zur Einstellung eines Verschleißfaktors und ausgangsseitig ein Zähler zur Summierung der vom Multiplikator gebildeten Produkte angeschlossen. Der Feuerschalter kann mit dem Geschütz mechanisch verbunden sein und weiter kann der Zähler als Festkörperzähler ausgebildet sein, es kann an den Zähler ein permanenter Speicher angeschlossen werden. Demnach gelang dieser bekannten Einrichtung ein Multiplikator zur Anwendung der zum einen von einen, 'iierschalter und zum anderen von einem Wählschalter für die Einstellung der jeweiligen Munitionsart gespeist wird.

Mit Hilfe dieser bekannten Einrichtung soll also der Grad des Verschleißes eines Geschützrohres, basierend auf einem vorbestimmten Koeffizienten ermittelt werden, und zwar auch in Abhängigkeit von der Art der verwendeten Munition, um eine entsprechende Feuerleitkorrektur vornehmen zu können. Eine derartige Feuerleitkorrektur wird jedoch ungeachtet des Anfangszustandes des Geschützes bzw. Geschützrohres durchgeführt, und es läßt sich dann ein gutes Ergebnis erzielen, wenn das Geschützrohr zu Beginn in gutem Zustand ist. Wenn jedoch das Geschützrohr zu Beginn bereits einen schlechten Zustand aufweist, so führen die Messungen, bzw. die Feuerleitkorrekturen nicht mehr zu dem gewünschten Ergebnis.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Votrichtung zur Bestimmung der effektiven Betriebslebensdau-er eines Werkzeugs der eingangs definierten Art zu schaffen, mit deren Hilfe die Betriebslebensdauer automatisch und genau bestimmt werden kann.

Ausgehend von der Vorrichtung der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bestimmungseinrichtung einen ersten Zähler zum Zählen der Impulse vom Komparator, einen zweiten Zähler zum Zählen eine" vorbestimmten Zahl von Messungen des Bearbeitungswider^tands des Werkstücks durch den Meßumformer und eine Einrichtung zum Vergleichen der Zählungen des ersten und des zweiten Zählers zur Bestimmung der nutzbaren Betriebslebensdauer des Werkzeugs aufweist.

Nach der vorliegenden Erfindung werden beispielsweise 200 Bohrungen bei einem Werkstück ausgeführt. Dann wird ein Testwerkstück, welches materialmäßig und dickenmäßig dem Werkstück genau entspricht, in einer oder mehreren Probebohrungen durchbohrt, und es wird dabei der Bohrwiderstand gemessen. Wenn bei diesen Testbohrungen zwei oder mehrere Ergebnisse erhalten werden, gemäß welchen der Bohrwiderstand einen vorbestimmten Wert ubrrsclreitet, so wird der Bohrbetrieb angehalten, um das Werkzeug, bzw. den Bohrer auswechseln zu können. Es wird daher ein schlechter Zustand eines Werkzeugs bereits durch die erste Testbohrung angezeigt.

Im einzelnen kann die Erfindung dadurch eine vorteilhafte Weiterbildung erfahren, daß der Meßumformer einen Werkzeugkraftmesser aufweist, der einheitlich bzw. integral auf einem Werkstücktisch vorgesehen ist, welcher in senkrecht zueinander verlaufende X- und K-Richtungen verschiebbar ist. Der Meßumformer kann weiterhin eine Einrichtung für den schrittweisen Vorschub eines aus demselben Werkstoff wie das Werkstück bestehenden Prüflings bei jeder Messung oder Bestimmung der nutzbaren Lebensdauer des Werkzeugs aufweisen.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 4 bis 6.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungslorm der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Aufsicht auf ein Bohrkraftmeßgerät, das auf dem Tisch einer numerisch gesteuerten Bohrvorrichtung montiert ist,

F i g. 2 einen Schnitt zur Darstellung des Aufbaus des Bohrkraftmessers gemäß Fig. 1,

Fig. i und 4 schematische Darstellungen zur Erläuterung des Arbeitsprinzips des Bohrkraftmessers gemäß F i g. 2,

F i g. 5 und b graphische Darstellungen der Wellenformen der mittels des Bohrkraftmessers gemäß F i g. 2 ermittelten Drehmoment- und Schubkräfte,

F i g. 7 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 8 bis 14 graphische Darstellungen von Signalwellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Vorrichtung gemäß F i g. 7.

Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung zur Bewertung oder Bestimmung der nutzbaren b?w. effektiven Betriebslebensdauer eines Bohrers enthält einen Bohrkraftmesser, der als Detektor zur Lieferung eines elektrischen Signals dient, welches den Widerstand bei einem Bohrvorgang angibt. Der Bohrkraftmesser dient zur Erzeugung eines elektrischen Signals mit einer Spannung, welche der Größe des während des Bohrvorgangs durch den Bohrer auf das Werkstück ausgeübten Drehmoments oder Schubs proportional ist. Der Bohrkraftmesser ist auf dem Tisch 2 einer numerisch gesteuerten Bohrvorrichtung 1 (Fig. 1) montiert, auf dem auch ein als laminiertes bedrucktes (Schaltungs)- Substrat dargestelltes Werkstück montiert ist. Der Bohrkraftmesser 4 weist einen Hauptkörper 5 und eine Werkstück-Vorschubvorrichtung 7 auf, die für den automatischen Vorschub eines Prüflings 6 mit derselben Konstruktion wie das Substrat 3 dient. Die Vorschubvorrichtung 7 weist einen Impuls- bzw. Schrittschaltmotor 8, eine von letzterem angetriebene Gewindespindel 9 und einen durch deren Drehung verschiebbaren Schieber bzw. Gleitstück 10 auf. Bei eingeschaltetem Motor 8 wird der Schieber 10 in Richtung auf den Körper 5 verschoben, so daß der Prüfling 6 bei jeder Messung des Bohrwiderstands schrittweise über ein vorbestimmtes Stück durch den Körper 5 weitergeschoben wird. Der Motor 8 wird dabei in Übereinstimmung mit dem Programm des numerischen Steuersystems betneben. Beispielsweise wird der Tisch 2 längs einer A-Achsc Il und einer V-Achse 12 so verschoben, daß der Bohrer, wenn er im

laminierten Substrat 3 etwa 200 Bohrungen hergestellt IkH. in cine Position über dem Körper 5 des ltohrkralt messeis 4 gebiaeht wird, linier diesen bedingungen uiril dünn der Hohl widerstand beim Bohrvorgaiif. .ein Piüfling f> erstmals gemessen. Jiui nach Abschluß dieser Messung wird der Impuls- oder Schrittschaltmotor durch die numerische Steueranlage eingeschaltet, um den Prüfling 6 um einen Schritt aufwärts /ti verschieben. In diesem Zustand wiru dann die /weite liohrwidcrslandsmcssung durchgehen Diese Messungen erfolgen nacheinander, und wenn \ ici liohrwidcrstandsmessungcn durchgeführt worden sind, wird der lisch 2 verschoben, um den Hohrer in die nächste Bohr position am Substrat 3 zu bringen, oder der Hohrer wird, je nach dem Ergebnis der Messung, durch einen neuen Hohrer ersetzt

Im folgenden sind die Konstruktionseinzclheilen des Körpers 5 des Bohrkraftmessers 4 anhand der I·' i g. 2 bis 4 erläutert. Gemäß I" ig. 2 besteht eier Körper 5 aus einem bodenseitig geschlossenen, zylindrischen Gehäuse 21. das an seiner Innenwand mit einer Schulter 22 versehen ist. Der Rand 23a einer Membran 23 ist dabei mittels Schrauben 21a an der Schulter 22 befestigt. Die Membran 23 besitzt einen dicken Umfangs-Rand 23a und einen dicken Mittelteil 236, die durch einen dünnen Stegabschnitt 23c miteinander verbunden sind, welcher die Membran in lotrechter Richtung flexibel macht. Der starr ausgebildete Mittelteil 23b ist in seinem Zentrum mit einem Anguß 23c/versehen.

Unter dem Mittelteil 23r> der Membran 23 ist ein flachscheibcnförmiges Tragglied 24 angeordnet, und /wischen beide Teile ist ein schubmessendes piezoelektrisches Clement PX eingefügt. Das Tragglied 24 wird durch eine Vorbelastungseinstellschraube 25, die durch den Boden des Gehäuses 21 hindurchgeschraubt ist. nach oben gedrückt. Der Prüfling 6 wird durch einen Halter 26 gehalten, dessen Außenumfang von einer kreuzförmigen Feder 27 gehaltert wird. Diese Feder unterstützt auf die in F i g. 3 gezeigte Weise den Halter 26 über das Gehäuse 21. Die offene Oberseite des Gehäuses 21 ist durch einen zweckmäßigen Deckel 28 verschlossen.

An der Unterseite des Halters ist ein Ansatz 26a vorgesehen, welcher drehbar einen Ansatz 23e an der Oberseite des Mittelteils 236der Membran 23 aufnimmt. Zwischen die beiden Ansätze 26a und 23e ist ein drehmomentmessendes piezoelektrisches Element Pl eingefügt. Gemäß F i g. 3 erfolgt die Einstellung des Vordrucks bzw. der Vorbelastung mit Hilfe einer am Ansatz 23e angreifenden Einstellschraube 30. Zwischen den Halter 26 und die Oberseite des Angusses 23c/ ist eine Stahlkugel 31 eingesetzt, die eine gleichmäßige bzw. reibungsarme Drehung des Halters gewährleiste: und die gleichzeitig zur Schubübertragung dient.

Der Bohrwiderstand beim Bohren des Prüflings 6 wird mit Hilfe des vorstehend beschriebenen Bohrkraftmessers wie folgt ermittelt: Der Prüfling 6 wird auf die in F i g. 2 gezeigte Weise am Halter 26 befestigt, und ein Bohrer D wird, wie durch den Pfeil C gezeigt, in Abwärtsrichtung vorgeschoben, während er auf die durch den Pfeil B angedeutete Weise in Drehung versetzt wird. Bei der auf diese Weise erfolgenden Einleitung eines Bohrvorgangs werden auf den Prüfling 6 ein Drehmoment und ein Schub ausgeübt.

Die Richtung des Drehmoments ist ebenfalls durch den Pfeil B (Fig.3) angedeutet. Das piezoelektrische Drehmomentmeßelement P2 ist dabei zwischen dem Ansatz 23c der Membran 23 und dem Ansatz 26a des Halters 2b \eispannl. inlolgedcsseii wird das Element l'2 durch einen dem aul ilen l'iiillmg 6 wirkenden Drehmoment entsprechenden Druck \erpreßt, so daß es ein entsprechendes elektrisches Signal er/eugl. Dm ei ι \ υ rwendung eines Pi iiiiiiigs 6 aus den. gleichen Werksioll wie das Werkstück kann ohne weiteres /u icdem beliebigen /cilnuiikt der Abnutzungsgrad b/w. die ι est liche Hctrichslebcn.sdauer des Hohrcrs bestimmt werden I i g "> \eranschaulicht ein Beispiel fur eine Wellenform eines elektrischen Signals, welches das Drehmoment lür den lall angibt, daß ein ultrafilter Hohrer mit einem Durchmesser \on 0.8 mm bfi einer Drehzahl \on HO (M)(I U/min und einer Vorsehubgeschw liidigkeil von 0.03 mm/1 fnidrehung eine Bohrung durch ein laminiertes gedrucktes b/w. Drucksubstrat 1 herstellt. Während der Drehmomentmessung wirkt die Membran 23 als starrer Körper in Diehricluung des Bohrers. Die Drehbewegung des Halters 2b wird dutch die kreuzförmige Feder ermöglicht.

Der beim Bohrvorgang auf den Prüfling 6 einwirkende Schub beaufschlagt das piezoelektrische Schubmeßelement /'1 auf dem Tragglied 24 über den Halter 26. die Stahlkugel 31 und die Membran 23 (vgl. Fig. 4). Dabei verlagert sich der Halter 26 unter Halterung durch die kreuzförmige Feder 27 abwärts, so daß er einen dem Schub entsprechenden Druck auf das piezoelektrische Element P\ ausübt, wobei sich die Membran 23 aufgrund ihrer beschriebenen Konstruktion in lotrechter Richtung durchbiegen kann. Hierbei erzeugt das piezoelektrische Element /'Il ein elektrisches Signal entsprechend dem den Prüfling 6 beaufschlagenden Schub. Fig. b veranschaulicht ein Beispiel für eine .Schubkurve, die unter den gleichen Bedingungen bestimmt wurde wie die Kurve gemäß !•'ig. 5.

Wie erwähnt, können also Drehmoment und Schub ohne weiteres anhand der von den piezoelektrischen Elementen P2bzw. Pl gelieferten elektrischen Signale ermittelt werden, während die Vorbelastungseinstellungcn vor der Messung ohne weiteres durch Verdrehen der Einstellschraube 30 und 25 vorgenommen werden können.

Da der den Bohrwiderstand messende Bohrkraftmesser gemäß F i g. 1 auf dem in Richtung der Achse X und Y verschiebbaren Tisch montiert ist, braucht das Werkstück bei jeder Messung oder Bestimmung der nutzbaren Lebensdauer des Bohrers nicht vom Tisch gelöst zu werden, wodurch der Meßvorgang vereinfacht wird. Infolgedessen können jederzeit genaue Bohrungen gewährleistet werden, wie dies bei der Bearbeitung von laminierten bedruckten Substraten bzw. Schaltungsplatten besonders wünschenswert ist.

Gemäß F i g. 7 werden die von den piezoelektrischen Elementen P\ und P 2 abgegebenen Signale einzeln oder gemeinsam als Ausgangssignal des Bohrkraftmessers 40 an einen Verstärker 41 angelegt. Es ist jedoch zu beachten, daß der Bohrkraftmesser 40 nicht auf die beschriebene Konstruktion beschränkt ist. Da das Ausgangssignal des Bohrkraftmessers 40 eine niedrige Spannung besitzt und komplizierte, vom Bohrvorgang herrührende Komponenten enthält, wird die Wellenform des Signals nach der Verstärkung des Ausgangssignals im Verstärker 41 durch ein Filter 42 geformt. In der folgenden Beschreibung wird ein vom piezoelektrischen Element P1 erzeugtes Schubsignal als das Signal zur Bestimmung des Bohrwiderstands vorausgesetzt. Nach der Verstärkung besitzt das Schubsignal die Wellenform gemäß F i g. 8. und nach der Formung durch

das Filter besitzt es die geglättete Wellenform gemäß Fig.9. Im Fall von Fig.9 besitzt das Filter eine Abschalt- oder Grenzfrequenz von 1000 Hz; bei Verwendung eines Tiefpaßfilters mit einer Grenzfrequenz von 100 Hz wird jedoch die noch weiter geglättete Wellenform gemäß Fig. 10 erhalten. Selbstverständlich können der Verstärkungskoeffizient des Verstärkers 41 und die Grenzfrequenz des Filters 42 je nach den Anwendungsbedingungen auf beliebige Werte festgelegt werden.

Das Ausgangssignal des Filters 42 wird durch einen Integrator 43 integriert und dann an den einen Eingang eines !Comparators 44 angelegt. An den anderen Eingang des (Comparators 44 wird eine Bezugsspannung Eo angelegt, so daß dieser Komparator ein Ausgangssignal an einen Zähler 45 liefert, wenn das Ausgangssignal £1 des Integrators größer ist als die Bezugsspannung Eo-

Die Fig. 11 und 12 veranschaulichen die Beziehung zwischen dem Schub eines Bohrers und der Zahl von Bohrvorgängen. F i g. 11 zeigt dabei die Schubkurve beim ersten Bohrvorgang, bei dem der maximale Schub etwas mehr als 0,5 kg beträgt. Bei der 8000. Bohrung steigt der Schub dagegen gemäß Fig. 12 auf etwa 1,2 kg an; dies bedeutet, daß sich der maximale Schub aufgrund von Bohrerverschleiß auf etwa das Doppelte erhöht hat. Diese Daten wurden mit einem Bohrer mit 0,8 mm Durchmesser ermittelt, der mit einer Drehzahl von 80.000 U/min bei einer Vorschubgeschwindigkeit von 0,03 mm/Umdrehung betrieben wurde. Der Pegel der Ausgangsspannung Ei des Integrators 43 variiert ebenfalls in Abhängigkeit von der Größe des Schubs. Wenn der Scl.ub daher z. B. gemäß F i g. 11 klein ist, ist das Integrator-Ausgangssigna! E/ ebenfalls klein, d. h. es Hegt z.B. bei etwa 3,5V gemäß Fig. 13. Bei gemäß Fig. 12 ansteigendem Schub wird das Integrator-Ausgangssignal dagegen groß, und es erreicht z. B. gemäß Fig. 14 etwa 8,5V. Aus diesem Grund ist es durch Einstellung einer zweckmäßigen Bezugsspannung Eo möglich, ein Ausgangssignal vom Komparator 44 zu erhalten, wenn die nutzbare Lebensdauer des Bohrers erreicht ist und der Schub einen vorbestimmten Wert überschritten hat Obgleich in den Figuren nicht dargestellt, sind zweckmäßige Einrichtungen zur Änderung der Bezugsspannung Eo in Abhängigkeit von den jeweiligen Arten des Bohrers und des Werkstücks vorgesehen.

Der Zähler 45 ist ein auf einen Inhalt von 2 voreingestellter 4-Bit-Zähler, der durch ein Übertragungsausgangssignal von einem 4-Bit-Zähler 46 rückgestellt wird, welcher eine vorbestimmte Zahl von Bohrwiderstandsmessungen in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Bohrkraftmessers 40 zählt Der Zweck der Verwendung der Kombination aus zwei Zählern 45 und 46 besteht in der statistischen Verarbeitung variierender Widerstände bei den Bohrvorgängen, um dabei das Ende der Betriebslebensdauer des Bohrers entsprechend dem Verhältnis zwischen der Zahl der vom Zähler 46 gezählten Messungen No und der Zahl von Messungen /Vi im Fall von Eo< E₁ zu bewerten. Beim vorliegenden Beispiel, bei dem die Beziehung Eq< Ei bei der Durchführung von vier Messungen mehr als zweimal erscheint, erzeugt der auf 2 voreingestellte 4-Bit-Zähler 45 ein Übertragausgangssignal, das als das Signal zur Angabe des Endes der Betriebslebensdauer

ι« des Bohrers benutzt wird, um der numerischen Steueranlage ein Befehlssignal zum Unterbrechen des Bohrvorgangs und zum Auswechseln des Bohrers einzugeben. Falls kein Ubertragungssignal durch den Zähler 45 erzeugt wird, wird der numerischen

i^r> Steueranlage über einen Umsetzer 47 ein Befehlssigna! zur Fortsetzung des Bohrvorgangs übermittelt. Wenn bei der Vorrichtung gemäß F i g. 4 die Ergebnisse der ersten beiden von vier Messungen der Bedingung Eo< Ei entsprechen, erzeugt der Zähler 45 ein Übertragsignal, bevor der Zähler 46 ein Rückstellsignal anlegt und dadurch den Bohrvorgang unterbricht. In diesem Fall wird zur Rückführung der Gesamtanlage in den Zustand vor Einleitung der Messung von der numerischen Steueranlage ein Frei-Signal zu den Zählern 45 und 46 geliefert, wenn der Bohrvorgang unterbrochen oder der Bohrer ausgewechselt wird.

Die Messung des Bohrwiderstandes wird beispielsweise bei jedem 200. Bohrvorgang vorgenommen, und die Bohrarbeiten werden unter der Steuerung durch die numerische Steueranlage fortgeführt, bis das Ende der nutzbaren Betriebslebensdauer des Bohrers erreicht oder der Bohrvorgang an einem Werkstück abgeschlossen ist.
Während bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform ein Bohrkraftmesser zur Messung des beim Bohren erzeugten Widerstands verwendet wird, kann jede beliebige andere Meßeinrichtung verwendet werden, welche die Änderung einer physikalischen Größe, wie der Schneidtemperatur und der Zahl der Umdrehungen der Antriebswelle, infolge Abnützung des Bohrers als eine elektrische Größe festzustellen vermag. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch die nutzbare Betriebslebensdauer eines beliebigen anderen Schneidwerkzeugs, z. B. eines Bohrkopfes oder Schneidstahls, ermittelt werden. Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Werkstück-Zufuhrvorrichtung und einer Werkzeugwechselvorrichtung kombiniert wird, kann eine vollautomatisch arbeitende Bohrmaschine gebildet werden.

so Selbstverständlich ist das Werkstück nicht auf ein laminiertes bedrucktes Substrat bzw. eine gedruckte Schaltungsplatte beschränkt. In jedem Fall sollte jedoch der Prüfling 6 aus dem gleichen Werkstoff bestehen wie das Werkstück, weil der Prüfling zur Darstellung desselben Bearbeitungswiderstands wie beim Werkstück herangezogen wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Bestimmung der effektiven Betriebslebensdauer eines Werkzeugs, mit einem Meßumformer zur Erzeugung eines elektrischen Signals entsprechend dem Bearbeitungswiderstand eines Werkstücks, einer Signalverarbeitungseinrichtung zur Verarbeitung des elektrischen Signals, einem Komparator zur Erzeugung eines Impulses, wenn das Ausgangssignal der Signalverarbeitungseinrichtung von einem vorbestimmten Bezugssignal abweicht, und einer Einrichtung zur Bestimmung der nutzbaren Betriebslebensdauer des Werkzeugs in Abhängigkeit vom Ausgangssignals des !Comparators, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmungseinrichtung einen ersten Zähler (45) zum Zählen der Impulse vom Komparator (44), einen zweiten Zähler (46) zum Zählen einer vorbestimmten Zahl von Messungen des Bearbeitungswiderstands des Werkstücks durch den Meßumformer und eine Einrichtung zum Vergleichen der Zählungen des ersten und des zweiten Zählers (45, 46) zur Bestimmung der nutzbaren Betriebslebensdauer des Werkzeugs aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßumformer einen Werkzeugkraftmesser (F ig. 2, Pl, P2) aufweist, der einheitlich bzw. integral auf einem Werkstücktisch vorgesehen ist, welcher in senkrecht zueinander verlaufende X- und V-Richtungen verschiebbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßumformer weiterhin eine Einrichtung (7, 8, 9, 10) für den schrittweisen Vorschub eines aus demselben Werkstoff wie das Werkstück bestehenden Prüflings (6) bei jeder Messung oder Bestimmung der nutzbaren Lebensdauer des Werkzeugs aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßumformer einen Werkzeugkraftmesser mit einem Gehäuse (21) einer einen starren Mittelteil aufweisenden Membran (23), die im Gehäuse (21) in waagerechter Lage angeordnet und mit ihrem Umfangsrand am Gehäuse (21) befestigt ist, einem Prüfling-Halter (26) zur Halterung eines Prüflings (6) dicht an der Oberfläche der Membran, wobei der Halter um die Achse der Membran (23) drehbar und in lotrechter Richtung bewegbar ist, einem vom Halter (26) nach unten ragenden ersten Ansatz (26a) einem von der Membran (23) nach oben ragenden und dem ersten Ansatz (26a) zugewandten zweiten Ansatz (23e,), einem zwischen die beiden Ansätze (26a, 23c) eingefügten ersten piezoelektrischen Element (P2) zur Drehmomentmessung und einem zwischen das Gehäuse (2J) und die Unterseite der Membran (23) eingefügten zweiten piezoelektrischen Element (Pl) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signrlverarbeitungseinrichtung (F i g. 7) einen Verstärker (41) zur Verstärkung des vom Meßumformer (40) abgegebenen elektrischen Signals, ein Tiefpaßfilter (42) zur Entfernung der Hoehfrequenzkomponente aus dem Ausgangssignal des Verstärkers, einen Iiiiegi ator (43) zum Integrieren des Ausgangssignals des Tiefpaßfilters (42) bei jedesmaliger Durchführung einer Messung und eine Einrichtung zur Anlegung des Ausgangssignals des Integrators (43) an den Komparator (44) aufweist.

b Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Zahler (45) so eingestellt bzw. gesetzt ist. daß er ein erstes Übertragssignal bei einer Zählung entsprechend der Gesamtzahl der Messungen wahrend eines MeÖzyklus erzeugt, und auf eine vorbestimmte Zählung voreingestellt ist, daß der zweite Zähler (46) ein zweites Übertragsignal zum Rückstellen des ersten Zählers (45) erzeugt, wenn der zweite Zähler (46) die Gesamtzahl von Messungen des Bearbeitungswiderstands am Werkstück gezählt hat, und daß die Bestimmungseinrichtung eine Einrichtung zur Lieferung des ersten Übertragsignals als Bearbeitungs-Abstellbefehlssignal und einen Umsetzer zur Umsetzung oder Umwandlung des ersten Übertragssignals zwecks Erzeugung eines Befehlssignals für die Fortsetzung der Bearbeitung aufweist.