Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft eine Zerspanungsmaschine mit einem Kraftaufnehmer. Die Erfindung betrifft auch eine Ver wendung einer solchen Zerspanungsmaschine. Und die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalibrieren des Kraftaufnehmers einer solchen Zerspanungsmaschine.

Stand der Technik

[0002] Zerspanungsmaschinen sind bekannt. Bekannte Zer spanungsmaschinen sind Drehmaschinen, Fräsmaschinen, Sagema schinen, usw. Mit Zerspanungsmaschinen erfolgt eine spanende Formgebung eines Werkstücks, indem ein Werkzeug mit einem Schneidkeil Werkstoff des Werkstücks abträgt. Dabei übt der Schneidkeil eine Werkzeugkraft aus. Das Werkstück ist aus be liebigem Werkstoff wie Metall, Holz, Kunststoff, usw. Der Schneidkeil ist aus hartem, festem und zähem Schneidstoff wie Metall, Keramik, usw. Bekannte Werkzeuge zur spanenden Form gebung sind Meissei, Drehmeissei, Fräser, Plansenker, Säge blätter, usw.

[0003] Bei der spanenden Formgebung bewegen sich Werkstück und Werkzeug gegeneinander. Sowohl das Werkstück als auch das Werkzeug werden dabei geradlinig oder kreisförmig bewegt. Die Zerspanungsmaschine weist dazu mehrere Antriebseinheiten wie elektrische Antriebseinheiten, pneumatische Antriebseinhei ten, usw. auf.

[0004] Für eine kostengünstige und qualitativ konstante Fertigung eines Werkstücks ist es wünschenswert, die Werk zeugkraft zu messen, denn die Werkzeugkraft sowie die bei der spanenden Formgebung auftretenden erhöhten Temperaturen haben einen Verschleiss des Schneidkeils zur Folge. Der Verschleiss verändert die Schneidengeometrie des Schneidkeils. Und ein verschlissener Schneidkeil benötigt für die spanende Formge bung des Werkstücks eine grösser Werkzeugkraft, was sich in einem höheren Energieverbrauch der Zerspanungsmaschine äus- sert und was zudem eine Oberflächengüte und eine Masshaltig- keit des Werkstücks erniedrigt.

[0005] EP0433535A1 offenbart eine bekannte Anordnung mit einem Kraftaufnehmer zum Messen der Werkzeugkraft bei der spanenden Formgebung eines Werkstücks in einer Zerspanungsma schine. Der Kraftaufnehmer ist kraftschlüssig in einer Aus sparung eines Maschinenteils eingespannt.

[0006] Nachteilig an der bekannten Anordnung ist, dass die Werkzeugkraft nicht dort gemessen wird, wo sie wirkt, also am Schneidkeil, sondern entfernt vom Schneidkeil, nämlich in ei nem Maschinenteil. Und dort wird die Werkzeugkraft indirekt als im Maschinenteil auftretende mechanische Spannung gemes sen. Die mechanische Spannung wiederum wird durch Abmessungen und Masse des Maschinenteils beeinflusst.

[0007] Auch ist der Kraftaufnehmer der bekannten Anordnung im Maschinenteil im Kraftnebenschluss angeordnet. Im Kraftne benschluss wird jedoch nur ein kleiner Teil der dort auftre- tenden mechanischen Spannung gemessen. All dies führt zu ei nem wenig genauen Messen der Werkzeugkraft. Eine Genauigkeit beim Messen der Werkzeugkraft gibt eine Abweichung der gemes senen Werkzeugkraft von der tatsächlichen Werkzeugkraft an, je genauer die Werkzeugkraft gemessen wird, desto geringer ist die Abweichung der gemessenen Werkzeugkraft von der tat sächlichen Werkzeugkraft.

[0008] Darüber hinaus misst der Kraftaufnehmer der bekann ten Anordnung mehrere Kraftkomponenten der Werkzeugkraft. Er misst in x-Richtung eine Vorschubkraft, in y-Richtung eine Passivkraft und in z-Richtung eine Hauptschnittkraft. Für je de Kraf tkomponente weist dieser Mehrkomponenten- Kraftaufnehmer mindestens ein Piezoelement auf. Das Piezoele- ment ist so orientiert, dass es die Kraftkomponente mit hoher Empfindlichkeit erfasst. Die mindestens drei Piezoelemente sind in z-Richtung übereinander gestapelt in einem Gehäuse angeordnet. Dadurch weist der Mehrkomponenten-Kraftaufnehmer ein Baumass mit einer in z-Richtung vergleichsweise grossen Höhe auf. Ein solcher Mehrkomponenten-Kraftaufnehmer wird von der Anmelderin unter der Typenbezeichnung 9027C mit dem Da tenblatt 9027C_000-72 6d-03.10 kommerziell vertrieben. Der Mehrkomponenten-Kraftaufnehmer ist hohlzylinderförmig mit ei nem Aussendurchmesser von 24.0mm, einem Innendurchmesser von 9.6mm, und einer Höhe von 12.0mm. Auch ist der Mehrkomponen ten-Kraftaufnehmer vergleichsweise teuer in der Anschaffung.

[0009] Nun erfolgt die spanende Formgebung eines Werk stücks in der Regel in einer zeitlichen Abfolge von Ferti gungsschritten mit mehreren benötigten Werkzeugen. Die Werk zeuge werden also öfters gewechselt. In jedem neuen Ferti- gungsschritt wird ein neues Werkzeug am Werkstück ausgerich tet. Für einen raschen und kostengünstigen Werkzeugwechsel und eine rasche und ebenso kostengünstige Werkzeugausrichtung weist die Zerspanungsmaschine deshalb eine Werkzeughalterung auf. Die Werkzeughalterung hält alle für die Fertigungs schritte der spanenden Formgebung benötigten Werkzeuge gleichzeitig. Die Werkzeughalterung wird also vor dem Beginn der spanenden Formgebung mit allen benötigten Werkzeugen be stückt. Auf diese Weise müssen während der spanenden Ferti gung keine Werkzeuge aus der Zerspanungsmaschine entfernt o- der in die Zerspanungsmaschine eingesetzt werden. Um während der spanendend Formgebung auf ein neues Werkzeug zu wechseln und um das neue Werkzeug am Werkstück auszurichten, wird le diglich die Werkzeughalterung relativ zum Werkstück bewegt. Nachdem das neue Werkzeug am Werkstück ausgerichtet ist, wer den Werkzeug und Werkstück zur spanenden Formgebung gegenei nander bewegt.

[ 0010 ] Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Werkzeugkraft, die bei der spanenden Formgebung eines Werkstücks in einer Zerspanungsmaschine wirkt, mit einem Kraftaufnehmer genau zu messen. Eine zweite Aufgabe der Er findung besteht darin, zum Messen der bei der spanenden Form gebung eines Werkstücks wirkenden Werkzeugkraft, einen Kraft aufnehmer platzsparend in der Zerspanungsmaschine anzuordnen. Und als dritte Aufgabe soll die Erfindung, die bei der spa nenden Formgebung eines Werkstücks wirkende Werkzeugkraft mit einem Kraftaufnehmer kostengünstig messen. Darstellung der Erfindung

[0011] Zumindest eine dieser Aufgaben wird durch die Merk male der unabhängigen Ansprüche gelöst.

[0012] Die Erfindung betrifft eine Zerspanungsmaschine zur spanenden Formgebung eines Werkstücks, welche spanende Form gebung in einer zeitlichen Abfolge von Fertigungsschritten mit mehreren benötigten Werkzeugen erfolgt; wobei in jedem Fertigungsschritt ein benötigtes Werkzeug eine Werkzeugkraft auf das Werkstück ausüben kann; mit einer Werkzeughalterung zum gleichzeitigen Halten der benötigten Werkzeuge; und mit einem Werkzeugschlitten zum Bewegen der Werkzeughalterung, durch welches Bewegen der Werkzeughalterung in jedem Ferti gungsschritt eines der benötigten Werkzeuge an einem Werk stück ausrichtbar ist und das benötigte Werkzeug und das Werkstück zur spanenden Formgebung gegeneinander bewegbar sind; wobei die Werkzeughalterung mindestens zwei Einkompo- nenten-Kraftaufnehmer aufweist; und wobei die Einkomponenten- Kraftaufnehmer eine bei der spanenden Formgebung eines Werk stücks von einem der benötigten Werkzeuge ausgeübte Werkzeug kraft im Krafthauptschluss messen.

[0013] Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung einer solchen Zerspanungsmaschine.

[0014] Und die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalib rieren des Kraftaufnehmers einer solchen Zerspanungsmaschine.

[0015] Weitere vorteilhafte Lösungen der Aufgabe erfolgen mit in den Merkmalen der abhängigen Ansprüche. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0016] Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand von Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Ansicht einer Ausführungsform von Teilen einer Zerspanungsmaschine mit einer Werkzeughalterung und einem Kraftaufnehmer;

Fig. 2 in Explosionsdarstellung Teile der Zerspanungsma schine gemäss Fig. 1;

Fig. 3 schematisch Teile der Zerspanungsmaschine gemäss

Fig. 1 in einem Schnitt entlang einer Linie ZZ';

Fig. 4 schematisch Teile der Zerspanungsmaschine gemäss

Fig. 1 in einem Schnitt entlang einer Linie XX';

Fig. 5 ein Flussdiagramm mit Verfahrensschritten zum Ka librieren des Kraftaufnehmers der Zerspanungsma schine gemäss Fig. 1; und

Fig. 6 schematisch Teile einer Ausführungsform einer Ka libriervorrichtung zur Durchführung der Verfahrens schritte gemäss Fig. 5 mit der Werkzeughalterung der Zerspanungsmaschine gemäss Fig. 1.

[0017] Grundsätzlich sind in den Zeichnungen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wege zur Ausführung der Erfindung

[0018] Fig. 1 - 4 zeigen Teile einer Ausführungsform einer Zerspanungsmaschine 1 zur spanenden Formgebung eines Werk stücks 9. Die Zerspanungsmaschine 1 ist in einem orthogonalen Koordinatensystem mit drei Achsen x, y, z angeordnet, die drei Achsen werden auch als Querachse x, Horizontalachse y und Vertikalachse z bezeichnet.

[0019] Das Werkstück 9 ist aus beliebigem Werkstoff wie Metall, Holz, Kunststoff, usw.

[0020] Die Zerspanungsmaschine 1 weist mehrere benötigte Werkzeuge 14.01 - 14.06 auf. Mit den benötigten Werkzeugen 14.01 - 14.06 erfolgt die spanende Formgebung des Werkstücks 9 n einer zeitlichen Abfolge von Verarbeitungsschritten. Im Beispiel gemäss Fig. 1 - 4 werden in sechs Verarbeitungs schritten sechs Werkzeuge 14.01 - 14.06 benötigt. In einem ersten Fertigungsschritt wird ein erstes Werkzeug 14.01 benö tigt, in einem zweiten Fertigungsschritt wird ein zweites Werkzeug 14.02 benötigt, in einem dritten Fertigungsschritt wird ein drittes Werkzeug 14.03 benötigt, in einem vierten Fertigungsschritt wird ein viertes Werkzeug 14.04 benötigt, in einem fünften Fertigungsschritt wird ein fünftes Werkzeug 14.05 benötigt, in einem sechsten Fertigungsschritt wird ein sechstes Werkzeug 14.06 benötigt. Vorzugsweise weist jedes benötigte Werkzeug 14.01 -14.06 eine Kühlmittelzuführung 14.11 - 14.16 auf.

[0021] Die benötigten Werkzeuge 14.01 - 14.06 führen bei der spanenden Formgebung des Werkstücks 9 eine Schnittbewe gung in einer von der Querachse x und der Vertikalachse z aufgespannten Querebene xz aus. Und die benötigten Werkzeuge 14.01 - 14.06 führen bei der spanenden Formgebung des Werk stücks 9 eine Vorschubbewegung entlang der Horizontalachse y aus. Dabei üben die benötigten Werkzeuge 14.01 - 14.06 eine Werkzeugkraft Kw auf das Werkstück 9 aus. Die Werkzeugkraft Kw weist drei Kraftkomponenten auf. Aufgrund der Schnittbewe gung weist die Werkzeugkraft Kw eine Hauptschnittkraftkompo- nente Kwx in Richtung der Querachse x und eine Passivkraft komponente Kwz in Richtung der Vertikalachse z auf. Und auf grund der Vorschubbewegung weist die Werkzeugkraft Kw eine Vorschubkraftkomponente Kwy in Richtung der Horizontalachse y auf. Bei den verschiedenen Arten der spanenden Formgebung ist die Hauptschnittkraftkomponente Kwx betragsmässig die grösste Kraftkomponente . Und im Vergleich der Kraftkomponenten der verschiedenen Arten der spanenden Formgebung untereinander, schwankt der Betrag der Hauptschnittkraftkomponente Kwx am wenigsten. Somit eignet sich die Hauptschnittkraftkomponente Kwx als Indikator für den Verschleiss der bei verschiedenen Arten der spanenden Formgebung benötigten Werkzeuge 14.01 - 14.06.

[ 0022 ] Die Zerspanungsmaschine 1 weist eine Werkzeughalte rung 13 auf. Die Werkzeughalterung 13 hält die für die Ferti gungsschritte benötigten Werkzeuge 14.01 - 14.06 in verschie denen Lagen i, i = 1... 6. Die Werkzeughalterung 13 wird vor dem Beginn der spanenden Formgebung mit allen benötigten Werkzeugen 14.01 - 14.06 bestückt, die Werkzeughalterung 13 hält dann die benötigten Werkzeuge 14.01 - 14.06 gleichzei tig. Die Werkzeughalterung 13 ist aus mechanisch beständigem Material wie Stahl, Werkzeugstahl, usw. Im Beispiel gemäss Fig. 1 - 4 hält die Werkzeughalterung 13 sechs benötigte Werkzeuge 14.01 - 14.06.

[0023] Die Werkzeughalterung 13 hält die benötigten Werk zeuge 14.01 - 14.06 über einen Schaft der benötigten Werkzeu ge 14.01 - 14.06. Dazu weist die Werkzeughalterung 13 mehrere Werkzeugaussparungen 13.01 - 13.06 und mehrere Haltemittel 13.11 - 13.16, 13.21 - 13.26 auf.

[0024] Vorzugsweise nimmt jeweils eine von sechs Werkzeug aussparungen 13.01 - 13.06 einen Schaft eines der sechs benö tigten Werkzeuge 14.01 - 14.06 auf. Die Haltemittel 13.11 - 13.16, 13.21 - 13.26 sind Schraubverbindungen mit Halteplat ten, Bohrungen in den Halteplatten, Halteschrauben und Innen gewinden in der Werkzeughalterung 13. Jeder Werkzeugausspa rung 13.01 - 13.06 ist ein erstes Haltemittel 13.11 - 13.16 und ein zweites Haltemittel 13.21 - 13.26 zugeordnet. Vor zugsweise weist jedes erste Haltemittel 13.11 - 13.16 eine Halteplatte und eine Halteschraube auf, und jedes zweite Hal temittel 13.21 - 13.26 weist eine Halteplatte und zwei Halte schrauben auf. Jedes erste Haltemittel 13.11 - 13.16 liegt mit einer Halteplatte auf dem Schaft eines benötigten Werk zeugs 14.01 - 14.06 auf, und jedes zweite Haltemittel 13.21 - 13.26 liegt mit einer Halteplatte auf dem Schaft eines benö tigten Werkzeugs 14.01 - 14.06 auf. Aussengewinde der Halte schrauben reichen durch die Bohrungen in den Halteplatten zu den Innengewinden in der Werkzeughalterung 13. Die Schrauben verbindungen erfolgen parallel zur Horizontalachse y. Durch Verschrauben von Aussengewinden und Innengewinden pressen die Halteschrauben die Halteplatten gegen den Schaft der benötig ten Werkzeuge 14.1 - 14.8 und halten die benötigten Werkzeuge 14.01 - 14.06 mit einer Haltekraft in den Werkzeugaussparun gen 13.01 - 13.06.

[0025] Die Zerspanungsmaschine 1 weist einen Werkzeug schlitten 11 auf. Der Werkzeugschlitten 11 trägt die Werk zeughalterung 13. Nach dem Prinzip von Action und Reactio nimmt der Werkzeugschlitten 11 von der Werkzeughalterung 13 die Werkzeugkraft Kw auf und übt eine genauso grosse entge gengesetzt gerichtete Reaktionskraft auf die Werkzeughalte rung 13 aus.

[0026] Die mit benötigten Werkzeugen 14.01 - 14.06 be stückte Werkzeughalterung 13 ist über die drei ersten Befes tigungsmittel 13.31, 13.32, 13.33 und über die drei zweiten Befestigungsmittel 13.41, 13.42, 13.43 einfach und rasch am Werkzeugschlitten 11 befestigbar und vom Werkzeugschlitten 11 entfernbar. Vorzugsweise weist die Werkzeughalterung 13 drei erste Befestigungsmittel 13.31, 13.32, 13.33 und drei zweite Befestigungsmittel 13.41, 13.42, 13.43 auf. Die Befestigungs mittel 13.31, 13.32, 13.33, 13.41, 13.42, 13.43 sind Schrau benverbindungen mit Befestigungsschrauben, Bohrungen in der Werkzeughalterung 13 und Innengewinden im Werkzeugschlitten 11. Die Schraubenverbindungen erfolgen parallel zur Horizon talachse y. Aussengewinde der Befestigungsschrauben reichen durch die Bohrungen in der Werkzeughalterung 13 zu den Innen gewinden im Werkzeugschlitten 11. Schraubenköpfe der Befesti gungsschrauben liegen in der Werkzeughalterung 13 auf. Durch Verschrauben von Aussengewinden und Innengewinden pressen die Befestigungsschrauben die Werkzeughalterung 13 mit einer Be festigungskraft gegen den Werkzeugschlitten 11. [0027] Der Werkzeugschlitten 11 bewegt die Werkzeughalte rung 13. Dazu weist der Werkzeugschlitten 11 eine Antriebs einheit wie eine elektrische Antriebseinheit, eine pneumati sche Antriebseinheit, usw. auf. Die Antriebseinheit bewegt den Werkzeughalterung 13 entlang der drei Achsen x, y und z.

[0028] Die Zerspanungsmaschine 1 weist einen Kraftaufneh mer 12 auf. Erfindungsgemäss besteht der Kraftaufnehmer 12 aus mindestens zwei Einkomponenten-Kraftaufnehmern 12.1, 12.2, 12.3. Im Beispiel gemäss den Fig. 1 - 4 besteht der Kraftaufnehmer 12 aus drei Einkomponenten-Kraf taufnehmern 12.1, 12.2, 12.3.

[0029] Der Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 weist ein Gehäuse aus mechanisch beständigem Material wie Stahl, Werkzeugstahl, usw. auf. Der Einkomponenten- Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 ist hohlzylinderförmig mit zwei Gehäusestirnflächen, zwei Mantelflächen und einer zent ralen Gehäusebohrung. Die Gehäusestirnflächen liegen parallel zu einer Vertikalebene xz. Eine äussere Mantelfläche begrenzt das Gehäuse in radialer Richtung von der Gehäusebohrung weg. Eine innere Mantelfläche begrenzt das Gehäuse zur Gehäuseboh rung hin. Eine Längsachse der Gehäusebohrung liegt parallel zur Horizontalachse y.

[0030] Der Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 ist räumlich zwischen der Werkzeughalterung 13 und dem Werk zeugschlitten 11 angeordnet. Im Beispiel gemäss Fig. 1 - 4 und 6 sind drei Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 auf einer Linie ZZ' entlang der Querachse x angeordnet. [0031] Die Werkzeughalterung 13 hält den Einkomponenten- Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3. Dazu weist die Werkzeughal terung 13 mehrere Aussparungen 13.07 - 13.09 auf. Die Ausspa rungen 13.07 - 13.09 liegen parallel zur Vertikalebene xz. Ein Durchmesser der Aussparungen 13.07 - 13.09 ist so gross bemessen, dass die Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 in die Aussparungen 13.07 - 13.09 einlegbar sind und die eingelegten Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 im Bereich der Aussparungen 13.07 - 13.09 über radial äussere Mantelflächen gehalten werden. Eine erste Aussparung 13.07 hält den ersten Einkomponenten-Kraf taufnehmer 12.1, eine zweite Aussparung 13.08 hält den zweiten Einkomponenten- Kraftaufnehmer 12.2, und eine dritte Aussparung 13.09 hält den dritten Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.3. Dieses Halten der Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 in den Aussparungen 13.07 - 13.09 ist platzsparend und kostengüns tig, denn vorgegebene äussere Abmessungen einer herkömmlichen Werkzeughalterung werden so beibehalten und müssen nicht ge ändert werden.

[0032] Im Bereich der Aussparungen 13.07 - 13.09 ist die am Werkzeugschlitten 11 befestigte Werkzeughalterung 13 durch einen Spalt s vom Werkzeugschlitten 11 beabstandet. Im Be reich der zweiten Befestigungsmittel 13.41, 13.42, 13.43 ist die am Werkzeugschlitten 11 befestigte Werkzeughalterung 13 über eine Kontaktfläche 13.00 im flächigen Kontakt mit dem Werkzeugschlitten 11.

[0033] Der in die Aussparungen 13.07 - 13.09 eingelegte Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 ist über die ersten Befestigungsmittel 13.31 - 13.33 am Werkzeugschlitten 11 befestigt. Die ersten Befestigungsmittel 13.31 - 13.33 sind Schraubenverbindungen mit Befestigungsschrauben und In nengewinden im Werkzeugschlitten 11. Ein Durchmesser der Ge häusebohrung ist so gross bemessen, dass die Befestigungs schraube hindurch ragt. Aussengewinde der Befestigungsschrau ben reichen durch die Gehäusebohrungen des Einkomponenten- Kraftaufnehmers 12.1, 12.2, 12.3 zu den Innengewinden im Werkzeugschlitten 11. Schraubenköpfe der Befestigungsschrau ben liegen in der Werkzeughalterung 13 auf. Durch Verschrau ben von Aussengewinden und Innengewinden pressen die Befesti gungsschrauben den Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 mit der Befestigungskraft gegen den Werkzeugschlitten 11. Dieses Befestigen des Einkomponenten-Kraf taufnehmers

12.1, 12.2, 12.3 zwischen Werkzeughalterung 13 und Werkzeug schlitten 11 ist inelastisch und bringt den Vorteil, dass die zu messende Werkzeugkraft Kw weitgehend ungedämpft auf den Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 wirkt. Denn jede elastische Deformation dämpft die Werkzeugkraft Kw und verfälscht das Messen der Werkzeugkraft Kw.

[ 0034 ] Ein solcher Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1,

12.2, 12.3 wird von der Anmelderin unter der Typenbezeichnung 9145B mit dem Datenblatt 9143B_000-113d-03.16 kommerziell vertrieben. Der Einkomponenten-Kraf taufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 weist einen durch die äussere Mantelfläche begrenzten Aussendurchmesser von 24.0mm auf, einen durch die innere Man telfläche begrenzten Innendurchmesser von 10.1mm auf, und zwischen den Gehäusestirnflächen eine Höhe von 3.5mm entlang der y-Achse auf. [0035] Im Vergleich mit dem eingangs erwähnten Mehrkompo- nenten-Kraftaufnehmer der Typenbezeichnung 9027C mit einer Höhe von 12.0mm, weist der Einkomponenten-Kraf taufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 der Typenbezeichnung 9145B eine über dreimal geringere Höhe entlang der y-Achse auf. Aus dem massstabsge treuen Schnitt gemäss Fig. 4 folgt, dass für einen solchen Mehrkomponenten-Kraftaufnehmer mit einer über dreimal grösse ren Höhe entlang der y-Achse kein Platz in der Werkzeughalte rung 13 vorhanden ist, um in dort in einer Aussparung zu hal ten und mit ersten Befestigungsmitteln gegen den Werkzeug schlitten 11 zu pressen.

[0036] Der Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 ist mit einer ersten Gehäusestirnfläche 12.11, 12.21, 12.31 im flächigen Kontakt mit der Werkzeughalterung 13 und mit ei ner zweiten Gehäusestirnfläche 12.12, 12.22, 12.32 im flächi gen Kontakt mit dem Werkzeugschlitten 11. Dadurch, dass die Kontaktfläche 13.00 der Werkzeughalterung 13 im Bereich der Aussparungen 13.07 - 13.09 durch den Spalt s vom Werkzeug schlitten 11 beabstandet ist, liegt im Bereich der Aussparun gen 13.07 - 13.09 einzig der Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 mit seiner zweiten Gehäusestirnflächen 12.12, 12.22, 12.32 im flächigen Kontakt am Werkzeugschlitten 11 an.

[0037] Vorzugsweise ist eine Summe der zweiten Gehäuse stirnflächen 12.12, 12.22, 12.32 der mindestens zwei Einkom ponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 grösser als die Kon taktfläche 13.00 der Werkzeughalterung 13. Somit wirkt ein grösster Teil der zu messenden Werkzeugkraft Kw über die Sum me der Gehäusestirnflächen 12.12, 12.22, 12.32 auf den Werk- zeugschlitten 11. Nur ein kleiner Teil der zu messenden Werk zeugkraft Kw wirkt über die Kontaktfläche 13.00 auf den Werk zeugschlitten 11. Die mindestens zwei Einkomponenten- Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 sind daher im Krafthaupt schluss räumlich zwischen der Werkzeughalterung 13 und dem Werkzeugschlitten 11 angeordnet.

[0038] Vorzugsweise sind die mindestens zwei Einkomponen- ten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 in kürzerer Distanz zu den benötigten Werkzeugen 14.01 - 14.06 angeordnet, als die die Kontaktfläche 13.00. Beispielsweise beträgt im massstabs getreuen Schnitt gemäss Fig. 4 die Distanz vom Einkomponen- ten-Kraftaufnehmer 12.3 zum benötigten Werkzeug 14.06 nur 66% der Distanz der Kontaktfläche 13.00 zum benötigten Werkzeug 14.06. Hieraus folgt, dass der grösste Teil der zu messenden Werkzeugkraft Kw auf die mindestens zwei Einkomponenten- Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 wirkt, und dass nur ein klei ner Teil der zu messenden Werkzeugkraft Kw auf die Kontakt fläche 13.00 wirkt. Auch deshalb sind die mindestens zwei Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 im Krafthaupt schluss räumlich zwischen der Werkzeughalterung 13 und dem Werkzeugschlitten 11 angeordnet.

[0039] Bei Verwendung von einem einzigen Mehrkomponenten- Kraftaufnehmer an Stelle der mindestens zwei Einkomponenten- Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 wird ein solcher Krafthaupt schluss nicht erreicht. Denn der eingangs erwähnte Mehrkompo- nenten-Kraftaufnehmer mit der Typenbezeichnung 9027C weist den gleichen Aussendurchmesser von 24.0mm auf wie der Einkom ponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 der Typenbezeichnung 9145B. Die zweite Gehäusestirnfläche des Mehrkomponenten- Kraftaufnehmers wäre dann kleiner als die Kontaktfläche 13.00 der Werkzeughalterung 13 und der Mehrkomponenten- Kraftaufnehmer würde im Kraftnebenschluss räumlich zwischen der Werkzeughalterung 13 und dem Werkzeugschlitten 11 ange ordnet sein.

[0040] Auch ist eine Gesamtkontaktfläche bestehend aus der zweiten Gehäusestirnflächen 12.12, 12.22, 12.32 der mindes tens zwei Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 und der Kontaktfläche 13.00 der Werkzeughalterung 13 mindestens halb so gross wie eine Gesamtkontaktfläche 11.00 des Werk zeugschlittens 11 in der Vertikalebene xz. Somit sind die Werkzeughalterung 13 und der Werkzeugschlitten 11 im gross flächigen Kontakt, was den Vorteil einer hohen Steifigkeit und hohen Eigenfrequenz der Zerspanungsmaschine 10 hat, da so in der Vertikalebene xz kein mechanisches Durchbiegen möglich ist. Auch dieser Vorteil wird bei Verwendung von einem einzi gen Mehrkomponenten-Kraftaufnehmer an Stelle der mindestens zwei Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 nicht er reicht. Denn der eingangs erwähnte Mehrkomponenten- Kraftaufnehmer mit der Typenbezeichnung 9027C weist den glei chen Aussendurchmesser von 24.0mm auf wie der Einkomponenten- Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 der Typenbezeichnung 9145B. Die Gesamtkontaktfläche bestehend aus der zweiten Gehäuse stirnfläche des Mehrkomponenten-Kraftaufnehmers und der Kon taktfläche 13.00 der Werkzeughalterung 13 wäre dann weniger als halb so gross wie eine Gesamtkontaktfläche 11.00 des Werkzeugschlittens 11 in der Vertikalebene xz.

[0041] Der Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 ist ein piezoelektrischer Kraftaufnehmer mit piezoelektri- schem Material aus einem Einkristall wie Quarz (S1O ₂₎ , Calci- um-Gallo-Germanat (Ca ₃ Ga ₂ Ge ₄ 0i ₄ oder CGG), Langasit (La ₃ Ga ₅ SiOi ₄ oder LGS), Turmalin, Galliumorthophosphat, usw. und aus Pie- zokeramik wie Blei-Zirkonat-Titanat (Pb [Zr _x Tii- _x ]0 ₃ , 0 < x < 1), usw.

[ 0042 ] Das piezoelektrische Material ist hohlzylinderför mig, mit Stirnflächen die parallel zu den Gehäusestirnflächen und somit parallel zur Querebene xz liegen. Die zu messende Werkzeugkraft Kw wirkt somit auf die Stirnflächen des piezoe lektrischen Materials. Das piezoelektrische Material ist so orientiert, dass es auf den Stirnflächen, auf denen die Werk zeugkraft Kw einwirkt, eine höchste Empfindlichkeit für die zu messende Werkzeugkraft Kw hat. Im Sinne der Erfindung ist die Empfindlichkeit ein Grössenverhältnis der unter der Wir kung der Werkzeugkraft Kw erzeugten Anzahl elektrischer Pola risationsladungen und der auf das piezoelektrische Material wirkenden Werkzeugkraft Kw. Bei höchster Empfindlichkeit er zeugt das piezoelektrische Material eine grösste Anzahl elektrischer Polarisationsladungen. Piezoelektrisches Materi al aus einem Einkristall wird daher so orientiert in Hohlzy linder geschnitten, dass es für eine auf die Stirnflächen einwirkende Werkzeugkraft Kw eine grösste Anzahl elektrischer Polarisationsladungen erzeugt. Piezoelektrisches Material aus Piezokeramik wird daher in einem elektrischen Feld so polari siert und durch mechanisches Pressen in eine Hohlzylinderform gebracht, dass es für eine auf die Stirnflächen einwirkende Werkzeugkraft Kw eine grösste Anzahl elektrischer Polarisati onsladungen erzeugt. [ 0043 ] Vorzugsweise messen die mindestens zwei Einkompo- nenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 die gleiche Kraftkom ponente der Werkzeugkraft Kw. Vorzugsweise wird die Kraftkom ponente der Hauptschnittkraft in x-Richtung gemessen. Die Kraftkomponente der Hauptschnittkraf t in x-Richtung wird nachfolgend auch Hauptschnittkraftkomponente Kwx genannt. Da zu weist jeder der mindestens zwei Einkomponenten- Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 piezoelektrisches Material auf, das so orientiert ist, dass es für die Hauptschnitt kraftkomponente Kwx mit höchster Empfindlichkeit elektrische Polarisationsladungen erzeugt. Die Hauptschnittkraftkomponen te Kwx wird also redundant gemessen. Im Beispiel gemäss den Fig. 1 - 4 liegen drei Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 mit ihren Gehäusestirnflächen parallel zur Verti kalebene xz. Jeder der drei Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 misst die gleiche Hauptschnittkraftkomponen te Kwx gemäss dem transversalen Schereffekt als Schubkraft entlang der Querachse x.

[ 0044 ] Nun ist das Messen der Werkzeugkraft Kw spezifisch für eine Lage i des benötigten Werkzeugs 14.01 - 14.06. Im Beispiel gemäss Fig. 1 - 4 hält die Werkzeughalterung 13 sechs benötigte Werkzeuge 14.01 - 14.06 in sechs verschiede nen Lagen i, i = 1 ... 6 und die Zerspanungsmaschine 1 weist drei Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 auf. Je des der sechs benötigten Werkzeuge 14.01 - 14.06 liegt in un terschiedlichen Distanzen zu jedem der drei Einkomponenten- Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3. Die unterschiedlichen Dis tanzen von jedem der benötigten Werkzeuge 14.01 - 14.06 zu jedem der Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 ha ben zur Folge, dass der Kraftfluss der Werkzeugkraft Kw spe- zifisch für die Lage i des benötigten Werkzeugs 14.01 - 14.06 zu jedem der Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 ist und dass jeder der Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 einen leicht die Werkzeugkraft Kw mit einem leicht anderen Betrag misst. Typischerweise schwankt der Betrag der gemessenen Werkzeugkraft Kw in einem Bereich von 0.75 bis 1.25. Diese Lagenspezifität beim Messen der Werkzeugkraft Kw wird durch das redundante Messen der Werkzeugkraft Kw durch mindestens zwei Einkomponenten-Kraf taufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 gemindert. Denn Messsignale der Einkomponenten- Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 werden zu einem lagenspezi fisch gemittelten Messsignal aufsummiert.

[0045] Die elektrischen Polarisationsladungen müssen von den Stirnflächen abgenommen werden. Dazu weisen der Einkompo nenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 Elektroden auf. Die Elektroden sind aus elektrisch leitfähigem Material wie Kup fer, Gold, usw. und hohlzylinderförmig. Je eine Elektrode ist direkt auf einer der Stirnflächen des piezoelektrischen Mate rials angeordnet.

[0046] Beim ersten Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1 nimmt eine erste Signalelektrode elektrische Polarisationsla dungen als analoge Messsignale Sai von ersten Stirnflächen ab und eine erste Masseelektrode nimmt elektrische Polarisati onsladungen von zweiten Stirnflächen ab. Beim zweiten Einkom ponenten-Kraftaufnehmer 12.2 nimmt eine zweite Signalelektro de elektrische Polarisationsladungen als analoge Messsignale Sa2 von ersten Stirnflächen ab und eine zweite Masseelektrode nimmt elektrische Polarisationsladungen von zweiten Stirnflä chen ab. Und beim dritten Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.3 nimmt eine dritte Signalelektrode elektrische Polarisations ladungen als analoge Messsignale Sa von ersten Stirnflächen ab und eine dritte Masseelektrode nimmt elektrische Polarisa tionsladungen von zweiten Stirnflächen ab. Die analogen Mess signale Sai, Sa, Sa sind proportional zur Grösse der Werk zeugkraft Kw.

[0047] Die drei Signalelektroden sind gegenüber dem Gehäu se elektrisch isoliert, und die drei Masseelektroden sind elektrisch mit dem Gehäuse verbunden und liegen auf dem elektrischen Massepotenzial des Gehäuses. Weil die drei Mas seelektroden alle auf dem gleichen elektrischen Massepotenzi al liegen, haben sie das gleiche Bezugszeichen.

[0048] Der Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 ist über Signalleitungen 12.10, 12.20, 12.30 elektrisch mit einer Signalbuchse 12.4 verbunden. Eine erste Signalleitung 12.10 verbindet die erste Signalelektrode des ersten Einkom- ponenten-Kraftaufnehmers 12.1 mit der Signalbuchse 12.4, eine zweite Signalleitung 12.20 verbindet die zweite Signalelekt rode des zweiten Einkomponenten-Kraftaufnehmers 12.2 mit der Signalbuchse 12.4, und eine dritte Signalleitung 12.30 ver bindet die dritte Signalelektrode des dritten Einkomponenten- Kraftaufnehmers 12.3 mit der Signalbuchse 12.4. Die drei Sig nalleitungen 12.10, 12.20, 12.30 sind in mindestens einem Hohlraum 13.10 der Werkzeughalterung 13 verlegt. Vorzugsweise wird der Hohlraum 13.10 beim Befestigen der Werkzeughalterung 13 am Werkzeugschlitten 11 von der Werkzeughalterung 13 nach aussen verschlossen. Die im Hohlraum 13.10 verlegten Signal leitungen 12.10, 12.20, 12.30 sind durch diesen Verschluss vor schädlichen äusseren Einflüssen bei der spanenden Formge- bung geschützt. Die Signalbuchse 12.4 ist aussenseitig an der Werkzeughalterung 13 angebracht.

[0049] Ein Signalkabel 12.5 ist von aussen mit der Signal buchse 12.4 elektrisch kontaktierbar. Jedes Mal, wenn die Werkzeughalterung 13 am Werkzeugschlitten 11 befestigt wird, ist auch das Signalkabel 12.5 über eine Schnellkupplung ein fach und rasch mit der Signalbuchse 12.4 elektrisch kontak tierbar. Umgekehrt ist beim Entfernen der Werkzeughalterung 13 vom Werkzeugschlitten 11 auch das Signalkabel 12.5 über die Schnellkupplung einfach und rasch von der Signalbuchse 12.4 elektrisch lösbar. Das elektrisch mit der Signalbuchse 12.4 kontaktierte Signalkabel 12.5 leitet die analogen Mess signale Sai, Sa2, Sa3 von der Signalbuchse 12.4 zu einer Aus werteeinheit 16 ab.

[0050] Für jeden Fertigungsschritt mit einem benötigten Werkzeug 14.01 - 14.06 erzeugt der erste Einkomponenten- Kraftaufnehmer 12.1 erste analoge Messsignale Sai für die Hauptschnittkraftkomponente Kwx. Für jeden Fertigungsschritt mit einem benötigten Werkzeug 14.01 - 14.06 erzeugt der zwei te Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.2 zweite analoge Messsig nale Sa2 für die Hauptschnittkraftkomponente Kwx. Und für je den Fertigungsschritt mit einem benötigten Werkzeug 14.01 - 14.06 erzeugt der dritte Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.3 dritte analoge Messsignale Sa3 für die Hauptschnittkraftkom ponente Kwx. Jeder Fertigungsschritt dauert lsec bis 100sec. Die Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 erzeugen die analogen Messsignale Sai, Sa2, Sa3 mit einer zeitlichen Auflösung in einem Frequenzbereich von 1kHz bis 50kHz. [0051] Damit die Elektroden alle erzeugten elektrischen Polarisationsladungen von den Stirnflächen des piezoelektri schen Materials abnehmen, und keine elektrische Polarisati onsladungen auf den Stirnflächen des piezoelektrischen Mate rials verbleiben und das Messen der Werkzeugkraft Kw verfäl schen, werden die Elektroden mechanisch gegen die Stirnflä chen des piezoelektrischen Materials vorgespannt. Durch das mechanische Vorspannen des Einkomponenten-Kraf taufnehmers 12.1, 12.2, 12.3 werden Mikroporen zwischen den Elektroden und den Stirnflächen des piezoelektrischen Materials ge schlossen. Das mechanische Vorspannen des in die Aussparungen 13.07 - 13.09 eingelegten Einkomponenten-Kraf taufnehmers 12.1, 12.2, 12.3 erfolgt durch Befestigen der Werkzeughalte rung 13 am Werkzeugschlitten 11 durch die ersten Befesti gungsmittel 13.31, 13.32, 13.33.

[0052] Die Auswerteeinheit 16 weist mindestens eine Wand lereinheit 16.1, mindestens einen Computer 16.2, mindestens eine Eingabeeinheit 16.3 und mindestens eine Ausgabeeinheit 16.4 auf.

[0053] Der Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 ist über das Signalkabel 12.5 elektrisch mit der Wandlerein heit 16.1 verbunden. Die Wandlereinheit 16.1 wandelt von den Signalelektroden abgeleitete analoge Messsignale Sai, Sa2, Sa ₃ in digitale Messsignale Sdi, Sd2, Sd ₃ .

[0054] Der Computer 16.2 weist mindestens einen Datenpro zessor und mindestens einen Datenspeicher auf. Der Computer 16.2 ist über die Eingabeeinheit 16.3 bedienbar. Die Eingabe einheit 16.3 kann eine Tastatur sein, zur Eingabe von Steuer- befehlen. Im Sinne der Erfindung bedeutet das Verb „Bedie nen", dass der Computer 16.2 von einer Person über die Einga beeinheit 16.3 mit Steuerbefehlen gestartet, gesteuert und ausgeschaltet wird. Der Computer 16.2 liest die digitalen Messsignale Sdi, Sd2, Sd3 ein. Der Computer 16.2 summiert ein gelesene digitale Messsignale Sdi, Sd2, Sd3 zu einem lagenspe zifisch gemittelten Messsignal (Sdi + Sd2 + Sds) auf. Der Com puter 16.2 stellt das lagenspezifisch gemittelte Messsignal (Sdi + Sd2 + Sds) auf der Ausgabeeinheit 16.4 dar. Die Ausga beeinheit 16.4 kann ein Bildschirm sein, zur graphischen Dar stellung der ausgewerteten digitalen Messsignale.

[ 0055 ] Bei der Auswertung der digitalen Messsignale Sdi, Sd2, Sd3 liest der Computer 16.2 Referenzsignale R und lagen spezifische Kalibrierfaktoren cg ein.

[ 0056 ] Die Referenzsignale R sind spezifisch für den Werk stoff des Werkstücks 9 sowie für den Schneidstoff des benö tigten Werkzeugs 14.01 - 14.06. Dabei sind Eigenschaften vom Werkstoff und vom Schneidstoff wie Festigkeit, Zähigkeit und Härte entscheidend. Die Referenzsignale R sind aber auch spe zifisch für die Prozessparameter der spanenden Formgebung. Solche Prozessparameter sind der Vorschubgeschwindigkeit, die Zustellung, die Werkzeuggeometrie, usw. Vorzugsweise für je den Werkstoff des Werkstücks 9 und für jeden Schneidstoff des benötigten Werkzeugs 14.01 - 14.06 und für jeden Prozesspara meter der spanenden Formgebung sind Referenzsignale R im Da tenspeicher des Computers 16.2 gespeichert und vom Computer 16.2 aus dem Datenspeicher auslesbar. [0057] Um die Lagenspezifität beim Messen der Werkzeug kraft Kw weiter zu mindern, sind für jede Lage i spezifische Kalibrierfaktoren cg im Datenspeicher des Computers 16.2 ge speichert und vom Computer 16.2 aus dem Datenspeicher ausles bar.

[0058] Zur Auswertung kalibriert der Computer 16.2 das la genspezifisch gemittelte Messsignal (Sdi + Sd2 + Sd ₃₎ eines benötigten Werkzeugs 14.01 - 14.06 der Lage i durch Multipli kation mit einem lagenspezifischen Kalibrierfaktor cg der La ge i des benötigten Werkzeugs 14.01 - 14.06. Für jeden Ver fahrensschritt bildet der Computer 16.2 eine Differenz D zwi schen dem lagenspezifisch gemittelten Messsignal (Sdi + Sd2 + Sds) der Lage i und dem ausgelesenen Referenzsignal R für den Werkstoff des Werkstücks 9 und den Schneidstoff des benötig ten Werkzeugs 14.01 - 14.06 der Lage i. cg * (Sdi + Sd ₂ + Sd ₃₎ - R = D < T = 10% * R

Im Datenspeicher des Computers 16.2 ist mindestens eine vor definierte Toleranzgrösse T gespeichert, welche vordefinierte Toleranzgrösse T für jeden Fertigungsschritt ausgelesen wird.

Für jeden Fertigungsschritt wird die Differenz D mit der vor definierten Toleranzgrösse T verglichen. Falls die Differenz D kleiner/gleich als die vordefinierte Toleranzgrösse T ist, ist das benötigte Werkzeuge 14.01 - 14.06 nicht verschliessen und wird weiterverwendet, und dass falls die Differenz D grösser als die vordefinierte Toleranzgrösse T ist, ist das benötigte Werkzeug 14.01 - 14.06 verschliessen und wird er setzt. In erster Näherung ist die vordefinierte Toleranzgrös se T gleich 10% des Referenzsignals R. [0059] Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm mit Verfahrens schritten 210 - 260 zum Kalibrieren der Einkomponenten- Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 der Zerspanungsmaschine 10 gemäss Fig. 1. Fig. 6 zeigt Teile einer Ausführungsform einer Kalibriervorrichtung 20 zur Durchführung der Verfahrens schritte gemäss Fig. 5 mit der Werkzeughalterung 13 der Zer spanungsmaschine 10 gemäss Fig. 1.

[0060] Die Kalibriervorrichtung 20 weist einen Kalibrier kontakt 21, einen Kalibrierkraftaufnehmer 21, eine Kalib rierantriebseinheit 20 und eine Auswerteeinheit 26 auf.

[0061] In einem ersten Verfahrensschritt 210 wird ein Werkzeughalter 13 mit mindestens einem benötigten Werkzeug 14.01 - 14.06 und mit mindestens zwei Einkomponenten- Kraftaufnehmern 12.1, 12.2, 12.3 bereitgestellt. Im Beispiel gemäss Fig. 6 weist die Zerspanungsmaschine 10 drei Einkompo- nenten-Kraftaufnehmern 12.1, 12.2, 12.3 auf.

[0062] In einem weiteren Verfahrensschritt 220 werden die mindestens zwei Einkomponenten-Kraf taufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 mit der Auswerteeinheit 26 kontaktiert. Die Auswerteein heit 26 weist mindestens eine Wandlereinheit 26.1, mindestens einen Computer 26.2, mindestens eine Eingabeeinheit 26.3 und mindestens eine Ausgabeeinheit 26.4 auf.

[0063] In einem weiteren Verfahrensschritt 230 wird durch die Kalibriervorrichtung 20 eine Kalibrierkraft Kk an das be nötigte Werkzeug 14.01 - 14.06 aufgebracht. [0064] Die Kalibriervorrichtung 20 weist eine Kalibrieran triebseinheit 21, einen Kalibrierkontakt 23 und einen Kalib- rierkraftaufnehmer 22 auf.

[0065] Die Kalibrierantriebseinheit 21 ist eine elektri sche Antriebseinheit, eine pneumatische Antriebseinheit, usw. Die Kalibrierantriebseinheit 21 bewegt den Kalibrierkontakt 23 und den Kalibrierkraftaufnehmer 22 entlang der drei Achsen x, y und z. Die Kalibrierantriebseinheit 21 richtet den Ka librierkontakt 23 am benötigten Werkzeug 14.01 - 14.06 in ei ner Lage i der Werkzeughalterung 13 präzise aus und übt die Kalibrierkraft Kk auf das benötigte Werkzeug 14.01 - 14.06 aus. Die Kalibrierkraft Kk weist eine Hauptschnittkraftkalib- rierkomponente Kkx in Richtung der Querachse x auf.

[0066] Im Beispiel gemäss Fig. 6 ist der Kalibrierkontakt 23 fingerförmig und weist eine Spitze zum Ausüben der Kalib rierkraft Kk auf. Der Kalibrierkontakt 23 ist aus mechanisch beständigem Material wie Stahl, Werkzeugstahl, usw.

[0067] Der Kalibrierkraftaufnehmer 22 misst die Haupt schnittkraftkalibrierkomponente Kkx. Der Kalibrierkraftauf nehmer 22 kann nach einem beliebigen Messprinzip funktionie ren. Bedingung beim Kalibrieren ist, dass der Kalibrierkraft aufnehmer 22 die Hauptschnittkraftkalibrierkomponente Kkx mit einer um mindestens eine Grössenordnung grösseren Genauigkeit als die mindestens zwei Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 misst. Der Kalibrierkraftaufnehmer 22 ist über ein Kalibriersignalkabel 22.5 elektrisch mit der Wandlereinheit 26.2 verbunden. [0068] In einem weiteren Verfahrensschritt 240 wird die Hauptschnittkraftkalibrierkomponente Kkx durch die mindestens zwei Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 und durch den Kalibrierkraftaufnehmer 22 der Kalibriervorrichtung 20 gemessen. Im Beispiel gemäss Fig. 6 erzeugt der erste Einkom- ponenten-Kraftaufnehmer 12.1 erste analoge Messsignale Sai für die Hauptschnittkraftkalibrierkomponente Kkx, der zweite Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.2 erzeugt zweite analoge Messsignale Sa2 für die Hauptschnittkraftkalibrierkomponente Kkx, und der dritte Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.3 er zeugt dritte analoge Messsignale Sa3 für die Hauptschnitt kraftkalibrierkomponente Kkx. Der Kalibrierkraftaufnehmer 22 erzeugt analoge Kalibriersignale Ka für die Hauptschnitt kraftkalibrierkomponente Kkx.

[0069] In einem weiteren Verfahrensschritt 250 werden ana loge Messsignale Sai, Sa2, Sa3 der mindestens zwei Einkompo nenten-Kraftaufnehmer 12.1, 12.2, 12.3 und analoge Kalibrier signale Ka des Kalibrierkraftaufnehmers 22 an die Auswertein heit 26 abgeleitet.

[0070] Die Wandlereinheit 26.1 wandelt abgeleitete analoge Messsignale Sai, Sa2, Sa ₃ in digitale Messsignale Sdi, Sd2,

Sd3. In der Ausführungsform gemäss Fig. 6 wandelt die Wand lereinheit 26.1 erste analoge Messsignale Sai in erste digi tale Messsignale Sdi, die Wandlereinheit 26.1 wandelt zweite analoge Messsignale Sa2 in zweite digitale Messsignale Sd2, und die Wandlereinheit 26.1 wandelt dritte analoge Messsigna le Sa3 in dritte digitale Messsignale Sd3. [0071] Die Wandlereinheit 26.1 wandelt vom Kalibrierkraft aufnehmer 22 über das Signalkabel 22.14 abgeleitete analoge Kalibriersignale Ka in digitale Kalibriersignale Kd.

[0072] In einem weiteren Verfahrensschritt 260 werden die digitalen Messsignale Sdi, Sd2, Sd3 und die digitalen Kalib riersignale Kd in der Auswerteeinheit 26 abgeglichen.

[0073] Der Computer 26.2 weist mindestens einen Datenpro zessor und mindestens einen Datenspeicher auf. Der Computer 26.2 ist über die Eingabeeinheit 26.3 bedienbar. Die Eingabe einheit 26.3 kann eine Tastatur sein, zur Eingabe von Steuer befehlen. Im Sinne der Erfindung bedeutet das Verb „Bedie nen", dass der Computer 26.2 von einer Person über die Einga beeinheit 26.3 mit Steuerbefehlen gestartet, gesteuert und ausgeschaltet wird. Der Computer 26.2 liest die digitalen Messsignale Sdi, Sd2, Sd3 und die digitalen Kalibriersignale Kd ein. Der Computer 26.2 summiert die digitalen Messsignale Sdi, Sd2, Sd3 zu einem lagenspezifisch gemittelten Messsignal (Sdi + Sd2 + Sds) auf. Der Computer 26.2 stellt das lagenspe zifisch gemittelte Messsignal (Sdi + Sd2 + Sds) auf der Ausga beeinheit 26.4 dar. Die Ausgabeeinheit 26.4 kann ein Bild schirm sein, zur graphischen Darstellung der ausgewerteten digitalen Messsignale.

[0074] Der Computer 26.2 gleicht digitale Messsignale Sdi, Sd2, Sd3 mit digitalen Kalibriersignalen Kd ab. Der Abgleich erfolgt spezifisch für eine Lage i eines benötigten Werkzeugs 14.01 - 14.06. Die Information über die Lage i kann über die Eingabeeinheit 26.3 eingegeben werden. Im Beispiel gemäss Fig. 6 übt der Kalibrierkontakt 23 eine Kalibrierkraft Kk auf ein drittes benötigtes Werkzeug 14.3 in einer dritten Werk zeugaussparung 13.03 aus. Die dritte Werkzeugaussparung 13.03 ist die dritte Lage i = 3, das benötigte Werkzeug 14.3 befin ^¬ det sich in der dritten Lage i = 3.

[ 0075 ] Der Computer 26.2 gleicht ein lagenspezifisch ge mitteltes Messsignal (Sdi + Sd2 + Sd ₃ ) der Lage i mit einem digitalen Kalibriersignal Kd der Lage i ab. Ein Ergebnis die ^¬ ses Abgleichs ist ein Kalibrierfaktor cg der Lage i: cg * (Sdi + Sd ₂ + Sd ₃₎ = Kd i = 1 ... 6

Bei Identität des lagenspezifisch gemittelten Messsignals (Sdi + Sd ₂ + Sd ₃ ) mit dem digitalen Kalibriersignal Kd ist der Kalibrierfaktor cg = 1.00. Typischerweise schwankt der Kalib ^¬ rierfaktor cg in einem Bereich von 0.85 bis 1.15. Der Kalib rierfaktor cg ist im Datenspeicher des Computers 16 der Aus werteeinheit 16 speicherbar.

Bezugszeichenliste

9 Werkstück

10 Zerspanungsmaschine

11 Werkzeugschlitten

11.00 Gesamtkontaktfläche 12 Kraftaufnehmer

12.1, 12.2, 12.3 Einkomponenten-Kraftaufnehmer 12.10, 12.20, 12.30 Signalleitungen 12.11, 12.21, 12.31 erste Gehäusestirnfläche 12.12, 12.22, 12.32 zweite Gehäusestirnfläche

12.4 Signalbuchse

12.5 Signalkabel 13 Werkzeughalterung

13.00 Kontaktfläche 13.01 - 13.06 Werkzeugaussparung 13.07 - 13.09 Aussparung

13.10 Hohlraum

13.11 - 13.16 erstes Haltemittel 13.26 - 13.26 zweites Haltemittel 13.31 - 13.33 erstes Befestigungsmittel 13.41 - 13.43 zweites Befestigungsmittel 14.01 - 14.06 benötigtes Werkzeug 16, 26 Auswerteeinheit 16.1, 26.1 Wandlereinheit 16.2, 26.2 Computer

16.3, 26.3 Eingabeeinheit

16.4, 26.4 Ausgabeeinheit 20 Kalibriervorrichtung

21 Kalibrierantriebseinheit

22 Kalibrierkontakt

23 Kalibrierkraftaufnehmer 23.5 Kalibriersignalkabel

210 260 Verfahrensschritte

Oii lagenspezifischer Kalibrierfaktor

D Differenz

Lage

Kw Werkzeugkraft

Kwx HauptSchnittkraftkomponente

Kwy Passivkraftkomponente

Kwz Vorschubkraftkomponente

Kk Kalibrierkraft

Kkx Hauptschnittkraftkalibrierkomponente

Sai, Sa ₂ , Sa ₃ analoges Messsignal Sdi, Sd ₂ ,Sd ₃ digitales Messsignal (Sdi + Sd ₂ + Sd ₃₎ lagenspezifisch gemitteltes Messsignal R Referenzsignal Ka analoges Kalibriersignal Kd digitales Kalibriersignal s Spalt T vordefinierte Toleranzgrösse x Querachse y Horizontalachse z Vertikalachse xy Querebene xz Vertikalebene