Vorrichtung an Werkzeugmaschinen, insbesondere an Drehbänken, zum Einstellen und Gleichhalten der Schnittgeschwindigkeit bei Änderung des Arbeitsdurchmessers. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an Werkzeugmaschinen, insbesondere an Drehbänken, zum Einstellen und Gleichhalten der Schnittgeschwindigkeit bei Änderung des Arbeitsdurchmessers infolge Bewegungen des das Werkzeug tragenden Querschlittens, bei welcher Vorrichtung ein :durch einen um steuerbaren Hilfsmotor stufenlos regelbares Getriebe zum Antrieb der Arbeitswelle der Maschine verwendet wird.
Die Erfindung be steht darin, dass zum Einschaltendes Hilfs motors ein. Einschaltrelais vorgesehen ist, das oberhalb einer vorbestimmten Relaiserreger- stromstarke den Hilfsmotor im Drehsinne der Regelung auf eine niedrigere Drehzahl der Arbeitswelle und unterhalb dieser Erreger stromstärke im- entgegengesetzten Drehsinne einschaltet und das seinen Erregerstrom von einem durch die Arbeitswelle angetriebenen Stromerzeuger über einen Regelwiderstand erhält,
der durch die Bewegungexi des Quer schlittens und einer Einstellvorrichtung für die Schnittgeschwindigkeit proportional zur eingestellten Schnittgeschwindigkeit und um gekehrt proportional zum Drehdurchmesser geändert wird, wodurch die am Einschalt relais wirksame Erregerstromstärke im um- gekehrten Sinn geändert wird.
Ein zur Vor nahme der erforderlichen Widerstandsände rungen geeigneter Regelwiderstand kann aus parallel zueinander angeordneten und an einem Ende leitend miteinander verbundenen Widerstandsdrähten bestehen, wobei er zweckmässig von .dem Querschlitten und der Einstellvorrichtung für die Schnittgeschwin digkeit in der Weise beeinflusst wird, dass er von einem der beiden Teile in Längsrichtung der Drähte bewegt und ein mit dem andern Teil verbundener Kontakt senkrecht zur Längsrichtung auf ihm verschoben wird.
Auf der Zeichnung sind drei Ausfüh rungsformen der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 ein Schaltschema mit einer schema tischen Darstellung eines geeigneten Regel widerstandes mit seinen Einstelleinrichtun gen, Fig. 2 in schaubildlicher Darstellung einen Teil einer Drehbank mit einer geänder ten Ausführung dieses Regelwiderstandes und Fig. 3a eine weitere Ausführungsform in Teilansicht und Fig. 3b den Grundriss der zugehörigen drehbaren Widerstandsscheibe.
In Fig. 1 stellt 1 die Arbeitsspindel der Maschine, z. B. der Drehbank, dar, deren Drehzahl so geregelt werden soll, dass die Schnittgeschwindigkeit für einen beliebigen Arbeitsdurchmesser auf einen beliebigen Wert eingestellt werden kann und bei Än derungen des Arbeitsdurchmessers selbsttätig auf diesem Wert gehalten wird.
Von der Arbeitsspindel 1 wird ein Strom erzeuger \? angetrieben, dessen Spannung pro portional zur Drehzahl der Arbeitsspindel ist. An den Stromerzeuger ist ein Einschaltrelais 3 angeschlossen. In dessen Stromkreis ist ein in Reihe zum Relais 3 liegender Regelwider- stand 4 eingeschaltet.
Er weist eine zwischen Führungen 5 verschiebbare, ebene, elektrisch isolierende Platte 6 auf, die mit der Hand- einstellvorriehtung i für die Schnittgeschwin- digkeit verbunden ist und mittels .dieser Vor richtung auf eine vorbestimmte. an einer festen Teilung $ abzulesende Schnittge- schwindigkeit eingestellt werden kann.
Der Relaiswiderstand sei klein im Verhältnis zum Minimalwert des Regelwiderstandes.
In die Platte 6 ,sind in der Verschiebungs- richtung der Vorrichtung 7 sich. erstreckende, geometrisch parallel zueinander liegende, gerade Widerstandsdrähte 9 eingebettet, die an einem Ende durch eine Verbindung 1(1 miteinander verbunden sind. An diese Ver bindung ist die Leitung zum Einschaltrelais 3 angeschlossen.
Auf den Widerstandsdräh ten liegt senkrecht zu ihnen verschiebbar eine Kontaktschiene 11, die am das Werkzeug tragenden Querschlitten 12 der Maschine be festigt ist und von .diesem so verschoben wird, dass sie bei wachsendem Arbeitsdurchmesser mehr Widerstandsdrähte 9 parallel schaltet, so dass der Widerstand erniedrigt wird. An die Kontaktschiene 11 ist die Leitung vorn Stromerzeuger angeschlossen. Damit der Widerstand unabhängig von der Querschlit tenbewegung eingestellt werden kann, z. B.
dann, wenn der Drehstahl länger oder kürzer eingespannt wird, kann die Kontaktschiene in verschiedener wirksamer Länge am Quer- selilitten durch eine Klemmschraube 13 fest gestellt werden.
.Die Kontakte des Einschaltrelais 3 liegen im Stromkreis eines Hilfsmotors 14, der auf die Regeleinrichtung eines stufenlosen Ge triebes 15 wirkt, das von einem Antriebs motor 34 betrieben die Arbeitsspindel 1 an treibt.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Läuft die Arbeitsspindel 1 mit einer Dreh zahl, die der eingestellten Schnittgeschwin digkeit entspricht, dann hat der Stromerzeu- ,ger ? eine solche Klemmspannung, dass im Stromkreis des Einschaltrelais 3 eine solche vorbestimmte Erregerstromstärke herrscht, bei der der unter Wirkung einer Feder e stehende Kontakt d des Relais 3 in der dar- gestellten Mittellage ist.
Wird jetzt der Ar- lKitsdurchmesstr kleiner, dann wird die Kon- taktschiene 11 ein Stück vom R,egelwider- stand 4 nach oben weggezogen, wodurch ein oder mehrere Widerstandsdrähte 9 abge schaltet werden, der Widerstand also ver grössert wird.
Da die Spannung des Strom erzeugers 2 dabei gleich bleibt, so sinkt die Stromstftrke und,das Einschaltrelais 3 schal tet den Hilfsmotor 14 im Sinne einer Dreh- zahlerhöhung des stufenlosen Getriebes 15 ein (Kurzschluss b-c). Diese Drehzahlerhö hung gleicht die infolge der Verkleinerung des Arbeitsdurchmessers eingetretene Ver minderung der Schnittgeschwindigkeit aus.
da sie eine so weit höhere Drehzahl des Strom erzeugers bewirkt, .dass die dadurch bewirkte Spannungserhöhung den Abfall der Strom- stärke wettmacht, so dass das Einschaltrelais wieder seinen Normalstrom erhält und sein Teil d in Mittellage zurückkehrt und den Mo tor 14 :abschaltet, wodurch der Regelvorgang : beendet wird. Im gleichen Sinne wirkt eine an der Vorrichtung 7 von Hand ausgeführte Einstellung einer grösseren Schnittgeschwin digkeit, durch :die der Widerstand ebenfalls vergrössert wird.
Umgekehrt wird durch Vergrösserung des Arbeitsdurchmessers oder Einstellung eines kleineren Wertes für die Schnittgeschwindig keit eine derartige Verkleinerung des Regel widerstandes bewirkt, dass sich bei zunächst gleichbleibender Drehzahl :
der Erregerstrom des Relais erhöht und das Relais 3 den Hilfs motor 14 so lange einsehaltet (Kurzschluss a-c), bis die Arbeitswelle 1 über das Ge triebe 15 eine so weit verkleinerte Drehzahl erhält, dass die Schnittgeschwindigkeit .den vorbestimmten oder eingestellten Wert erhal ten wird. Die Spannungsverminderung des Stromerzeugers ist nämlich derart, dass der Erregerstrom :des Relais 3 auf seinen Normal wert zurückgeht und :das Relais den Motor 14 ausschaltet. Der Regelvorgang ist damit beendet.
In Fig. 2 ist der Regelwiderstand in der Weise abgeändert dargestellt, dass die Platte 6 zu einem drehbar gelagerten Zylinder 16 zusammengebogen ist. Die Einstellskala für die Schnittgeschwindigkeit ist jetzt als Kreis teilung 17 fest mit dem Zylinder 16 verbun den und spielt vor einem festen Zeiger 18. Das Einschaltrelais 3 wirkt zweckmässig über ein Verstärkerrelais auf den Hilfsmotor. Die Vorrichtung ist sonst gleich aufgebaut wie die in Fig. 1 -dargestellte.
Eine :andere Ausführung und Anordnung des Regelwiderstandes zeigt Fig. 3. Hier sind pro Längeneinheit gleichen Widerstand be sitzende Widerstandsdrähte als offene, an einem Ende durch einen Stab miteinander verbundene konzentrische Ringe 20 auf einer Kreisscheibe 21 angeordnet. Die Scheibe 21 ist :drehbar und wird durch ein Reibrad 22 gedreht, das auf einer Nutwelle 23 sitzt, die über eine Zahnstange 24 und ein Zahnrad 25 von den Verschiebungen des Querschlittens 1,2 angetrieben wird.
Von der Nutwelle 23 wird durch Stirnräder 26 und 27 eine Schraub spindel. 28 angetrieben, auf der eine Wander mutter 29 läuft, die :das Reibrad 22 umfasst und seinen Abstand von der Drehachse der Scheibe 21 unmittelbar proportional zum Ar- beitsdurchmesser ändert.
Auf der Scheibe 21 ist in Durchmesser richtung ein Kontakt 30 verschiebbar, der als Wandermutter auf einer Schraubspindel 31 sitzt, die :durch ein Handrad 32 der Schnitt- geschwindigkeitseinstellvorrichtung gedreht werden kann. Der Kontakt 30 kann zufolge seiner Grösse gleichzeitig nur einen,der Ringe 20 berühren. Die Leitung zum Einschaltrelais ist an den Stab 19 und die Leitung zum Stromerzeuger an den Kontakt 30 angeschlos sen. Die eingestellte Schnittgeschwindigkeit kann an einer festen Teilung 33 abgelesen werden.
Die nicht gezeigten Teile der Vor richtung sind gleich ausgebildet wie die ent sprechenden in Fig. 1.
Die Vorrichtung arbeitet folgendermassen: Bei Verkleinerung .des Arbeitsdurchmes sers (Verschiebung in Richtung I) wird die Scheibe 21 durch den Antrieb 22 bis 25 in dem Sinne gedreht, dass :der von dem Kontakt 30 und ,dem Stab 19 begrenzte Abschnitt des gerade eingeschalteten Widerstandsringes 20 grösser wird. Infolgedessen erhält :das Ein- s:ehaltrelais 3 einen Strom von kleinerer Stärke:
und; schaltet den Hilfsmotor 14 im Sinne der Drehzahlerhöhung ein. Die Dreh- zahlerhöhung bewirkt Spannungssteigerung am Stromerzeuger 2, wodurch auch .die .am Einschältrelais 3 wirksame Stromstärke :der art erhöht wird, dass,der Motar 14durch das Relais 3 ausgeschaltet und damit der Regel vorgang beendet wird. Durch :
die Verschie bung des Querschlittens 12 auf einen kleine ren Arbeitsdurchmesser ist auch dias Reib rad 22 auf einen kleineren Wirkungsradius eingestellt worden, so dass die Drehungen der Scheibe 21 bei jedem Arbeitsdurchmesser stets .in solchem Masse vor sich gehen, d:ass -die Widerstandsänderungen :den, Durchmesser änderungen umgekehrt proportional sind. Der gleiche Regelvorgang wird durch Ein stellung einer grösseren Schnittgeschwindig keit am Handrad 32 ausgelöst, da hierdurch auch ein grösserer Widerstand eingestellt wird.
Umgekehrt bewirkt eine Vergrösserung des Arbeitsdurchmessers oder Einstellung einer kleineren Schnittgeschwindigkeit eine Verkleinerung des eingeschalteten Wider standes, die eine Einschaltung des Einschalt relais im Sinne einer Verringerung der Dreh zahl zur Folge hat.
Die beschriebenen Vorrichtungen sind da durch ausgezeichnet, dass die Änderungen der die Umfangs- bezw. Schnittgeschwindigkeit beeinflussenden drei Grössen, nämlich der Drehzahl der Arbeitsspindel, des Arbeits durchmessers und der Einstellung der Schnitt geschwindigkeit zur Verstellung herangezo gen werden, ohne dass sie durch rein mecha nische Einrichtungen umgeformt werden.
Denn die Drehzahländerung bewirkt eine verhältnisgleiche Spannungsänderung des Stromerzeugers, die Änderungen des Arbeits durchmessers werden durch umgekehrt ver hältnisgleiche Änderungen des Widerstandes im Relaisstromkreis berücksichtigt, und mit der Einstellung der Schnittgeschwindigkeit wird die Länge der einzelnen Widerstands drähte verhältnisgleich zu dieser Geschwin digkeit eingestellt.
Daher kann sowohl zwi schen dem Regelgetriebe- oder der Arbeits spindel und dem Stromerzeuger als auch zwi schen dem Quersupport und dem Schleifkon takt für die Widerstandsdrähte je ein festes Übersetzungsverhältnis, sowie für die Schnitt- geschwindigkeitseinstellvorrichtung eine ]i <B>n</B> Teilung vorgesehen werden. Zwischen dem Quersupport und dem Spindelstock ist lediglich eine bewegliche elektrische Leitung erforderlich.
Die Vorrichtung kann also einen sehr einfachen Aufbau aufweisen, der es er möglicht, sie sowohl nachträglich ohne grö ssere Änderungen an vorhandenen -Maschinen anzubringen, als sie auch bei neuen -Maschi nen mit nur geringfügigen Änderungen orga nisch einzubauen.
Device on machine tools, in particular on lathes, for setting and maintaining the cutting speed when the working diameter changes. The invention relates to a device on machine tools, in particular on lathes, for setting and maintaining the cutting speed when the working diameter changes as a result of movements of the cross slide carrying the tool, in which device a gearbox that is continuously variable by a controllable auxiliary motor is used to drive the work shaft of the machine becomes.
The invention is that to switch on the auxiliary motor. A switch-on relay is provided which switches on the auxiliary motor in the direction of rotation of the control to a lower speed of the working shaft above a predetermined relay excitation current strength and in the opposite direction of rotation below this excitation current strength and which receives its excitation current from a power generator driven by the working shaft via a control resistor,
which is changed by the movement of the cross slide and a setting device for the cutting speed proportionally to the set cutting speed and inversely proportional to the turning diameter, whereby the excitation current strength effective at the switch-on relay is changed in the opposite sense.
A rheostat suitable for making the necessary changes in resistance can consist of resistance wires arranged parallel to one another and conductively connected to one another at one end, whereby it is expediently influenced by the cross slide and the adjustment device for the cutting speed in such a way that it is influenced by one of the moved both parts in the longitudinal direction of the wires and a contact connected to the other part is moved perpendicular to the longitudinal direction on it.
In the drawing, three Ausfüh approximate forms of the invention are shown, namely: Fig. 1 shows a circuit diagram with a schematic representation of a suitable rule resistor with its setting devices, Fig. 2 is a perspective view of a part of a lathe with a modified version of this Variable resistor and FIG. 3a shows a further embodiment in partial view and FIG. 3b shows the outline of the associated rotatable resistance disk.
In Fig. 1, 1 represents the work spindle of the machine, e.g. B. the lathe, whose speed is to be controlled so that the cutting speed can be set to any value for any working diameter and is automatically maintained at this value when the working diameter changes.
A power generator is generated from the work spindle 1 \? driven whose voltage is proportional to the speed of the work spindle. A switch-on relay 3 is connected to the power generator. A control resistor 4 in series with relay 3 is switched on in its circuit.
It has a flat, electrically insulating plate 6 which can be moved between guides 5 and which is connected to the manual adjustment device i for the cutting speed and, by means of this device, to a predetermined one. The cutting speed can be set at a fixed division.
The relay resistance is small in relation to the minimum value of the control resistance.
In the plate 6 are in the direction of displacement of the device 7. extending, geometrically parallel to one another, straight resistance wires 9 are embedded, which are connected to one another at one end by a connection 1 (1. The line to the switch-on relay 3 is connected to this connection.
A contact bar 11, which is attached to the cross slide 12 of the machine carrying the tool and is displaced by the machine so that it switches more resistance wires 9 in parallel as the working diameter increases, lies on the resistance wires, slidable perpendicular to them, so that the resistance is reduced . The line from the power generator is connected to the contact bar 11. So that the resistance can be adjusted independently of the Querschlit ten movement, z. B.
when the turning tool is clamped for a longer or shorter period of time, the contact rail can be fixed in various effective lengths on the cross slide by means of a clamping screw 13.
.The contacts of the switch-on relay 3 are in the circuit of an auxiliary motor 14, which acts on the control device of a continuously variable Ge gearbox 15, which is operated by a drive motor 34 drives the work spindle 1.
The mode of operation of the device is as follows: If the work spindle 1 runs at a speed that corresponds to the set cutting speed, then does the power generator? such a clamping voltage that such a predetermined excitation current strength prevails in the circuit of the switch-on relay 3 at which the contact d of the relay 3 under the action of a spring e is in the center position shown.
If the kit diameter is now smaller, then the contact bar 11 is pulled upwards a little from the control resistor 4, whereby one or more resistance wires 9 are switched off, so the resistance is increased.
Since the voltage of the power generator 2 remains the same, the current drops and the switch-on relay 3 switches on the auxiliary motor 14 in the sense of increasing the speed of the continuously variable transmission 15 (short circuit b-c). This increase in speed compensates for the reduction in cutting speed that occurred as a result of the reduction in the working diameter.
because it causes the power generator to run so much higher that the resulting increase in voltage compensates for the drop in amperage so that the switch-on relay receives its normal current again and its part d returns to the center position and switches off the motor 14: the control process: is ended. In the same sense, a setting carried out by hand on the device 7 to a greater cutting speed, through which the resistance is also increased.
Conversely, increasing the working diameter or setting a lower value for the cutting speed reduces the control resistance in such a way that, with the speed initially remaining the same:
the excitation current of the relay increases and the relay 3 stops the auxiliary motor 14 (short circuit a-c) until the output shaft 1 receives a speed reduced so much via the gearbox 15 that the cutting speed. the predetermined or set value is obtained. The voltage reduction of the power generator is such that the excitation current: the relay 3 goes back to its normal value and: the relay switches the motor 14 off. The control process is thus ended.
In FIG. 2, the variable resistor is shown modified in such a way that the plate 6 is bent together to form a rotatably mounted cylinder 16. The setting scale for the cutting speed is now as a circle division 17 firmly verbun with the cylinder 16 and plays in front of a fixed pointer 18. The switch-on relay 3 acts appropriately via an amplifier relay on the auxiliary motor. The device is otherwise constructed in the same way as that shown in FIG.
Another design and arrangement of the variable resistor is shown in FIG. 3. Here per unit length the same resistance be seated resistance wires as open concentric rings 20 connected to one another by a rod on a circular disk 21. The disk 21 is: rotatable and is rotated by a friction wheel 22 which is seated on a splined shaft 23 which is driven by the displacements of the cross slide 1, 2 via a rack 24 and a gear 25.
From the groove shaft 23 is a screw through spur gears 26 and 27. 28 driven, on which a traveling nut 29 runs, which: includes the friction wheel 22 and changes its distance from the axis of rotation of the disk 21 in direct proportion to the working diameter.
On the disk 21, a contact 30 is displaceable in the direction of the diameter and sits as a traveling nut on a screw spindle 31 which: can be rotated by a handwheel 32 of the cutting speed setting device. Due to its size, the contact 30 can only touch one of the rings 20 at the same time. The line to the switch-on relay is connected to the rod 19 and the line to the power generator to the contact 30 is ruled out. The set cutting speed can be read from a fixed graduation 33.
The parts of the device, not shown, are of the same design as the corresponding ones in FIG. 1.
The device works as follows: When the working diameter is reduced (displacement in direction I), the disk 21 is rotated by the drive 22 to 25 in the sense that: the section of the resistance ring that is just switched on, which is limited by the contact 30 and the rod 19 20 gets bigger. As a result: the maintenance relay 3 receives a current of lower strength:
and; switches on the auxiliary motor 14 in the sense of increasing the speed. The increase in speed causes the voltage to increase at the generator 2, which also increases the current strength effective at the switch-on relay 3 in such a way that the motor 14 is switched off by the relay 3 and the control process is thus ended. By :
the displacement of the cross slide 12 to a smaller working diameter, the friction wheel 22 has also been set to a smaller effective radius, so that the rotations of the disk 21 always occur with each working diameter to such an extent that the changes in resistance are: Diameter changes are inversely proportional. The same control process is triggered by setting a higher cutting speed on the handwheel 32, as this also sets a greater resistance.
Conversely, an increase in the working diameter or setting a lower cutting speed causes a reduction in the counter that is switched on, which results in switching on the switch-on relay in the sense of reducing the speed.
The devices described are characterized by the fact that the changes in the scope respectively. Three variables influencing the cutting speed, namely the speed of the work spindle, the working diameter and the setting of the cutting speed, can be used for adjustment without being transformed by purely mechanical devices.
Because the change in speed causes a proportional change in the voltage of the power generator, the changes in the working diameter are taken into account by inversely proportional changes in the resistance in the relay circuit, and with the setting of the cutting speed, the length of the individual resistance wires is set in proportion to this speed.
Therefore, between the variable speed gear or the working spindle and the power generator, as well as between the cross support and the sliding contact, a fixed transmission ratio can be used for the resistance wires and a] i <B> n </B> for the cutting speed setting device Division can be provided. Only a movable electrical line is required between the cross support and the headstock.
The device can therefore have a very simple structure, which makes it possible both to attach it retrospectively without major changes to existing machines and to install it organically in new machines with only minor changes.