DE558894C - Schnittkraftmesser zur Ermittlung des fuer die Bearbeitung eines Werkstoffes guenstigen Schnittwinkels am Schneidwerkzeug - Google Patents

Description

Es sind Schnittkraftmesser bekannt, bei denen durch den zu messenden Druck eine Spannung in einer Flüssigkeit erzeugt und hierdurch eine Feder gespannt wird, deren Weg nach Krafteinheiten geeicht ist (hydraulische Schnittkraftaressung nach Sch le singer). Nach dem Verfahren von Pabst wird der Weg einer Feder durch einen Diamanten angezeigt, der in Glas (Tafel oder Zylinder)

ίο eine entsprechende Marke einritzt. Die Glastafel oder der Zylinder erfährt dabei gleichzeitig eine der Zeit proportionale Querbewegung. Die Ausschläge werden hinterher mit einem Mikroskop ausgewertet. Es sind ferner auch elektrische Verfahren bekannt, bei denen die durch die Meßkraft hervorgerufene Veränderung eines Ohmschen, induktiven oder kapazitativen Widerstandes zur Grundlage einer Schnittkraftmessung gemacht wird.

Auch die piezoelektrische Eigenschaft des Quarzes ist in einem elektrischen Schnittkraftmeßverfahren verwendet worden. Auch solche Verfahren zur Schnittdruckmessung sind bekannt, bei denen die Zusammendrükkung einer geeichten Meßfeder auf rein mechanischem Weg sichtbar gemacht wird.

Wenn mit einem dieser Meßverfahren der günstigste Winkel am Werkzeug für einen zu bearbeitenden" Werkstoff aufgesucht werden soll, müssen mehrere Werkzeuge mit verschiedenen Schnittwinkeln nacheinander zum Schnitt gebracht werden. Bei jedem Schnitt wird die Schnittkraft gemessen sowie der Spanfluß und die Oberfläche des Werkzeuges beobachtet, also jene Größen bestimmt, die die Bearbeitbarkeit in Abhängigkeit vom Schnittwinkel angeben.

Es ist schwierig, bei einer Reihe von Versuchen die Versuchsbedingungen gleichzuhalten, besonders hinsichtlich des Werkstoffes. des Werkzeuges und der Schnittgeschwindigkeit. Auch werden die Bearbeitbarkeitsprüfungen durch die große Zahl der notwendigen Prüfungen meist sehr kostspielig, so daß ihre Wirtschaftlichkeit in vielen Fällen fraglich ist.

Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung beseitigt, da es hiermit möglich ist, in einem oder wenigen Versuchen die Abhängigkeit durch Kraftmessung und Beobachtung der Spanbildung zu untersuchen, und zwar dadurch, daß das Schneidwerkzeug in einer Kraftmeßeinrichtung in einem drehbaren Kolben so eingespannt wird, daß seine Schneidkante genau in der Achse dieses drehbaren Kolbens liegt. Wird der Kolben mitsamt dem eingespannten Meißel gedreht, se verändert sich zwar der Schnittwinkel stetig, die Lage der Schneidkante zum Werkstück bleibt j edoch unverändert.

In den Abbildungen 1 bis 8 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung — Senkrechtschnittdruckmesser als Zusatzapparat einer normalen Drehbank — dargestellt, und zwar in Abb. 1 ein Schnitt im Aufriß und in Abb. 2 ein Schnitt eines Teiles des Grundrisses.

Der Apparat wird durch die Spannschraube i, die Mutter 2 und die Beilagscheibe 3 auf der Werkzeugspannfläche des Supports einer Drehbank festgespannt. Der Hauptkörper 4 besteht aus einem Einspannstück 5, der Meßblattfeder 6, dem klemmbaren Lager 7 und dem Vorspannungsund Meßbügel 8, der an seinem äußeren Ende ein klemmbares Lager mit Innengewinde 9 trägt. Da der Apparat nur die Senkrechtkomponente der Schnittkraft mißt, liegt die Schneide 14 des Stahles 11 in der Mittelebene der Blattfeder 6, so daß kein zusätzliches Biegungsmoment der Vorschub- und Rückdruckkraft auf die Feder wirkt, da der Hebelarm dieser Komponente gleich ο ist.

In einem drehbaren Kolben 10 trägt das klemmbare Lager 7 einen eingespannten Stahl 11, der nach einer abnehmbaren Lehre nach der Achse 12/12 der Drehbank ausgerichtet wird. Der auftretende Stahldruck biegt die Feder 6 nach unten durch. Die Durchbiegung wird von dem Hebel 8 auf ein Anzeigegerät 13 übertragen, dessen Skala nach kg geeicht ist, so daß der zugehörige Schnittdruck am Stahl ohne weiteres abgelesen werden kann.

Der Apparat gestattet auch während der Spanabnahme eine Veränderung des wirksamen Schnittwinkels δ am Stahl, dessen Keilwinkel β (Abb. 3) so klein gemacht wird, wie es die Festigkeit der Schneide zuläßt, um den Angriffspunkt der Schnittkraft und die Anstellhöhe des Stahles gegenüber dem Werkstoff nicht zu ändern, ist die Schneidkante 14 des Stahles 11 (Abb. 4) so angeschliffen, daß sie in Richtung des Schaftes verläuft. Mit Hilfe einer Lehre wird der Stahl durch Unterlegen von Blechen so eingestellt, daß seine Schneidkante genau in der Achse des Einspannkolbens 10 liegt. Die Lehre sorgt dafür, daß der Stahl immer gleich weit herausgespannt wird. Der Stahl wird im Kolben 10 durch vier kräftige Schrauben 15 festgespannt. Das zylindrische! Spannstück 10 trägt etwa auf der Mitte seiner Länge eine Schneckenradverzahnung! 16, in die die Schnecke 17 eingreift, die z. B. durch eine aufsetzbare Kurbel oder ein Handrad betätigt werden kann. Auf diese Weise wird unter Zuhilfenahme einer weiteren Lehre 18 (Abb. 5) die Stahlbrust waagerecht gestellt. Die Schneide 19 dieser Lehre muß dann auf eine Marke des Teiles 4 zeigen. Darauf wird die mit einer Gradteilung versehene Trommel 20, die durch die Schraube 21 auf Teil 10 verklemmt werden kann, auf Nufjstellung (entsprechend einem Schnittwinkel von <3 = 90°) gegenüber einem am Teil 4 befestigten Zeiger gebracht und verklemmt. Durch Drehen der Schnecke 17 können beliebige Schnittwinkel nach den Angaben der Trommel eingestellt werden, solange es der Freiwinkel γ (Abb. 3) des Stahles erlaubt. Über den Bügel 8 (Abb.i) wird die Blattfeder 6 durch eine Feder 22 vorgespannt, die durch die Gewindehülse 23 eingestellt wird. Zur Drehung dieser Hülse sind Zähne 24 eingeschnitten, in die ein Spezialschlüssel paßt. Die Gewindehülse 23 kann durch die Schraube 25 festgeklemmt werden. Die Feder 22 gibt die Möglichkeit einer einstellbaren Dämpfung des Meßsystems 4. Außerdem kann bei Eintreten etwaiger Resonanz durch Verändern der Federspannung die Eigenfrequenz des Systems verstellt werden. Die Vorspannungsfeder bewirkt überdies eine Dämpfung etwa auftretender Stoß- und Schwingungsvorgänge. In der Hülse 24 hängt ein Rohr mit Flansch 26, in dessen Innenkonus eine geschlitzte, konische, mit Gewinde versehene Klemmbuchse 27 paßt. Die Mutter 28 gestattet, das Anzeigegerät festzuklemmen und dieses durch den geteilten, auf dem Teil 27 festgeschraubten Ring 50 wieder zu lösen. Das in der Buchse 26 so eingeklemmte Anzeigegerät ist über den Flansch der Buchse26 zwischen ringförmigen Gummipuffern 29 und 30 und durch den Ring 31 am Teil 23 und damit am Meßbügel 8 befestigt. Die Gummiringe sind vorgesehen, um schnelle, stoßartige Bewegungen, die durch die schwingenden Schnittkräfte eingeleitet werden, zu dämpfen. Der Tastbolzen des Anzeigegerätes fühlt auf eine Meßfläche des Ambosses 32, der durch eine Feineinstellschraube 33 eingestellt und durch die Klemmschraube 34 festgestellt werden kann. Der Meßbolzen 32 kann für starkschwingende Bearbeitungsvorgänge gegen einen Bolzen 35 (Abb. 6) ausgewechselt werden, der an Stelle der harten Meßfläche des Bolzens 32 eine durch die Überwurfmutter 36 gehaltene Gummimeßunterlage 37 trägt. Zur Sicherung der Meßfeder gegen zu hohe Kräfte ist eine gehärtete Unterlage 38 so angeordnet, daß am Ende der zuverlässigen Durchbiegung der Feder diese sich gegen den Bolzen 38 abstützt. Um bei plötzlicher Entlastung und Zurückschnellen der Blattfeder das Anzeigegerät vor unzulässigen Stoßen zu schützen, ist die Buchseso so weit verlängert, daß sich dann ihre Stirnfläche gegen die Unterlage abstützt und damit das Anzeigerät vor weiterer unerwünschter Annäherung an die Meßunterlage geschützt wird. Diese Wirkung wird durch die Gummipuffer und 30 noch unterstützt.

In Abb. 7 und 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung — ein Vorschubdruckmesser für eine Drehbank — dargestellt.

Der Hauptkörper 39 besteht aus einer Einspannplatte 40, einer Blattfeder- 41 und einem Stahlhalter 42, in dem durch zwei Schrauben

43 ein Stahl 44 festgehalten wird. Die Mittelebene der Blattfeder4i geht durch die Schneidenmitte, so daß weder durch den Hauptschnittdruck noch durch den Rückdruck des Stahles auf die Blattfeder biegende Momente ausgeübt werden. Infolge der Durchbiegung der Blattfeder 41 durch den Vorschubdruck nähert sich die Meßfläche des Ambosses 45 dem Fühlhebel 46, der die Kraft anzeigt. Die Funktion der Vorspannungsfeder 47 ist analog der Vorspannungsfeder 22 in Abb. 1. Ebenso kann der Fühlhebel durch Gummipufferung gegen Stöße und Schwingungsvorgänge abgedämpft werden. Die Sicherung 48 hat die gleiche Aufgabe wie die Sicherung 38 in Abb. i.

Die Messung der Vorschubkraft bei der Bearbeitung hat besondere Bedeutung für die Ermittlung der Lebensdauer (Standzeit) von Drehmeißeln, deren Ende durch mehr oder weniger plötzlichen Anstieg des Vorschubdruckes angezeigt wird. Wird auch hier der Drehmeißel so eingespannt, daß seine Schneidkante in der Achse eines drehbaren Kolbens liegt, dann kann der Vorschubdruck in Abhängigkeit des wirksamen Schnittwinkels in einem oder wenigen Versuchen ermittelt Averden.

Claims (1)

1. Patentanspruch: _go

   Schnittkraftmesser zur Ermittlung des für die Bearbeitung eines Werkstoffes günstigen Schnittwinkels am Schneidwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß im Support einer Werkzeugmaschine (z. B. Drehbank, Hobelmaschine, Stoßmaschine u. a.) eine Kraftmeßeinrichtung bekannter Art eingespannt ist, die einen auch während des Schnittes drehbaren Kolben trägt, in welchem ein Werkzeug so befestigt ist, daß seine Schneidkante in der Achse des drehbaren Kolbens liegt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen