<B>Verfahren</B> zum <B>Brechen von</B> Spänen <B>an</B> spanabhebenden <B>Vorrichtungen</B> und Steueranlage zur Durchführung des Verfahrens Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Brechen von Spänen an spanabhebenden Vor richtungen, bei welchem man das spanabhebende Werkzeug in periodische Schwingungen versetzt, so wie eine Steueranlage zur Durchführung des Ver fahrens.
Es ist ein Verfahren zum Brechen von Spänen von Drehstücken bekannt geworden, bei welchem das spanabhebende Werkzeug in vorbestimmter, vom Werkstück bzw. dessen Antrieb unbeeinflusster Art und Weise in Schwingungen versetzt wird. Diese Schwingungen erfolgen ungefähr mit zum Vorschub paralleler Richtung.
Es ist wohl möglich, den Schwingungserreger auf eine der Antriebs-Drehzahl der Drehbank entspre chende Frequenz einzustellen. Wenn aber die Bela stung des spanabhebenden Werzeuges ändert, so ver ändert sich auch die Drehzahl des Werkstückes. Be dingt durch diese Drehzahländerung ändert infolge gleichbleibender Frequenz der schwingenden Werk zeuge die Spandicke, indem sie gleichmässiger wird.
Dies hat zur Folge, dass die ausgesprochen dün nen Sollbruchstellen verschwinden und der Span nicht bricht. Es ist, um diesem übelstand zu begegnen, die Frequenz des Schwingungserzeugers des Werkzeug halters veränderbar gemacht worden. Eine derartige Lösung befriedigt in der Praxis jedoch nicht; denn ein Nachstellen des Spanbrechers von Hand während der Bearbeitung eines Werkstückes ist bei den heute üblichen Automaten eine nicht zumutbare Operation.
Die vorliegende Erfindung behebt diesen Mangel. Das erfindungsgemässe Verfahren zum Brechen von Spänen zeichnet sich dadurch aus, dass man die Schwingung mit- dem Arbeitszyklus des Werkstückes kuppelt und die Schwingungsfrequenz derart steuert, dass während eines Arbeitszyklus des Werkstückes das Werkzeug bezüglich dem Werkstück eine nicht ganzzahlige Anzahl Schwingungen ausführt, zum Zwecke, dem Span eine vorbestimmte, über die Spanlänge sich periodisch ändernde Dicke zu geben.
Die Steueranlage zur Durchführung des Verfahrens ist gekennzeichnet durch einen mit dem Antrieb des Werkstückes synchron laufenden Geberteil und einen das Werkzeug in Schwingungen versetzenden Emp fängerteil.
Die Erfindung wird anschliessend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Die Figuren zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hy draulischen Steueranlage an einer Drehbank, Fig. 2 eine Variante der Anlage nach Fig. 1, Fig. 3 eine schematische Darstellung einer elek trischen Steueranlage an einer Drehbank.
Fig. 4 einen abgewickelten Span gleicher Dicke im Schnitt, schematisch, Fig. 5 einen Span analog Fig. 4, mit Bruchstellen. In Fig. 1 ist ein abzudrehendes Werkstück 1 er sichtlich, welches zwischen einer Reitstock-Spindel 2 und einer Spindel 3 des Spindelstockes (nicht dar- gestellt) eingespannt ist. Auf der Spindel 3 sind zwei Nockenscheiben 4 und 5 befestigt, von denen jede mit einer Anzahl Nocken 6' versehen ist.
Diese Nocken sind gleichmässig über den Umfang der Scheiben 4 und 5 verteilt. Neben diesen Nockenschei- ben 4 und 5 sitzt ein Zahnrad 7 auf der Spindel 3, das mit einem die doppelte Zähnezahl aufweisenden Zahnrad 8 kämmt. Das Zahnrad 8 ist auf einer im Spindelstock gelagerten Welle 9 angebracht, auf wel cher auch noch eine Schreibe 10 mit einem sich über <B>1800</B> erstreckenden Nocken befestigt ist.
Mit den Scheiben 4 und 5 befinden sich Taststifte 11 und 12 in steter Wirkungsverbindung. Die Tast- stifte 11 und 12 werden von Federn 13 und 14 gegen die Scheiben gepresst. Sie sind an ihren Enden als Durchgangsschieber ausgebildet und in einem Lei tungssystem angeordnet. Zu diesem gehört eine Zahnradpumpe 15 und eine Leitung 16, die einerends an die Pumpe 15 und andernends an einen Arbeits zylinder 17 angeschlossen ist. Ein Steuerkolben 18 dient dazu, diese Leitung in vorbestimmtem Takt frei zugeben oder abzusperren.
Im Zylinder 17 befindet sich ein durch eine Feder 32 belasteter Kolben 19, welcher mit einer Kolbenstange 20 versehen ist. Diese Kolbenstange 20 ist mit einem Werkzeugträger 21 verbunden, der einen Drehstahl 22 trägt.
Nach der Pumpe 15 zweigt von der Leitung 16 eine Leitung 23 ab. Der Taststift 12 ist in seinem, dem Nockenrad 5 abgewandten Ende als Schieber 24 ausgebildet, welcher die Leitung 23 öffnet oder schliesst. Die Leitung 23 ist mit einem zweiten Schie ber 25 versehen, bevor sie in einen -Steuerzylinder 26 einmündet, in welchem sich der Steuerkolben 18 befindet. Parallel zur Leitung 23, zwischen der Pumpe 5 und dem Steuerzylinder 26, ist eine Lei tung 27 vorgesehen, deren Durchfluss ebenfalls mit tels eines Schieberteils 28 des Taststiftes 11 geregelt wird.
Es ist ferner ein Schieberventil 29 angeordnet, welches mit dem Schieber 25 zu einem Doppelschie ber vereinigt ist, der den Durchfluss durch die Lei tungen 23 und 27 in abgestimmter Weise zu über wachen hat. Dieses Ventil 29 steht auf der einen Seite unter dem Drucke einer Feder 30, und auf der anderen Seite ist es als Taststift 31 ausgebildet, welcher an der Nockenscheibe 10 aufliegt.
Die Anlage funktioniert folgendermassen Sie weist die in Fig. 1 ersichtliche Ruhelage auf. Der Motor zur Pumpe 15 wird eingeschaltet. Die Zahnradpumpe 15, welche insbesondere für höhere Drücke durch eine Schraubenpumpe ersetzt werden kann, saugt Öl aus einem Reservoir (nicht dargestellt) und drückt es durch die Leitung 16 in den Zylin der 17.
Das Drucköl verschiebt, entgegen dem Druck der Feder 32, den Kolben 19 und über die Kolbenstange 20 den Werkzeugträger 21 mit dem Werkzeug 22. Das Drucköl nimmt ferner den Weg über die Lei tungen 23 und 27. Da der Schieber 24 offen ist der Taststift 12 liegt zwischen zwei Nocken 6 der Nockenscheibe 5 - fliesst das Öl durch dieses Ven til mit dem offenen Schieber 24 hindurch und ge langt zum Doppelschieberventil 29. Dessen unterer Kolben schliesst die Leitung 23 ab, so dass das Drucköl nicht weitergelangt. Die Leitung 23 ver zweigt sich vor dem Ventil des Schiebers 24.
Das Drucköl wird in der Leitung 27 durch den geschlos senen Schieberteil 28 zurückgehalten, dessen Tast- stift durch einen Nocken 6 der Scheibe 4 in seine Schliesstellung gepresst wird. Der obere Kolben des Ventils 29 befindet sich dagegen in seiner Öffnungs lage. Wird nun die Drehbank in Betrieb gesetzt, so dreht sich die Spindel 3 mit den Scheiben 4 und 5.
Sobald der Nocken 6 vom Taststift 11 abläuft, be wegt sich dieser in die Öffnungslage und das Druck- öl gelangt durch die Leitung 27 in den Steuerzylin der 26, wo es, entgegen dem Druck der Feder 33, den Steuerkolben nach unten schiebt, wodurch das obere Kölbchen die Zuflussleitung 16 abschliesst und damit die Pumpe 15 vom Zylinder 17 trennt. Der auf dem Kolben 19 lastende Druck lässt nach und die Feder 32 schiebt den Kolben 19 in Richtung des Reitstockes. Der Kolbenweg ist sehr gering und be trägt nur ungefähr 1 mm.
Da das Ventil zum Schie berteil 28 sich periodisch im Rhythmus der öffnen den Nocken 6 öffnet und schliesst und sich diese Bewegung auf den Steuerkolben 18 überträgt, führen der Kolben 19 und das Werkzeug 22 im gleichen Takt Schwingungen aus. Diese, von der Werkstück- drehzahl und der Zahl der pro Zeiteinheit über den Taststift 11 streichenden Nocken 6 abhängige Fre quenz bewegt sich normalerweise zwischen ungefähr 25 und ungefähr 120 Hz.
Um einen Span zu erzeugen, welcher an konkre ten, vorbestimmten Stellen bricht, müssen an diesem Span dünne Stellen, sogenannte Sollbruchstellen er zeugt werden. Wenn die Schwingung des Werkzeu- ges 22 nur mittels der Nockenscheibe 4, welche ge- zwungenermassen eine ganze Zahl von Nocken 6 be sitzen muss, erzeugt würde, so hätte der abgewickelte Span nach zwei Umdrehungen des Werkstückes die in Fig. 4 dargestellte Form, in welcher der Span stets gleiche Dicke aufweist und mithin keinen Grund hätte, an vorbestimmten Stellen zu brechen.
U ent spricht einer Umdrehung des Werkstückes. Am be sten bricht der Span dann, wenn er Eins.chnürungen aufweist, somit einem Wellental bei einem Durch gang ein Wellenberg beim nächsten Durchgang ent spricht. Dann entsteht eine Spanform, wie sie Fig. 5 zeigt. Die Dicke des Spanes entspricht derjenigen von zwei versetzten Schwingungen, also ähnlich einer Schwebung mit Knoten und Bäuchen.
Um eine derartige Spanform zu erzeugen, muss demnach beim zweiten Durchgang des Werkzeuges 22 gegenüber dem ersten Durchgang ein Gangunter schied von vorzugsweise @/2 auftreten. Es muss mit andern Worten pro zwei Umdrehungen des Werk stückes 1 eine ungerade Anzahl von Schwingungen des Werkzeuges 22 erzeugt werden, damit die Schwingungen nach einer Umdrehung des Werk stückes 1 den verlangten halben Gangunterschied auf weisen.
Wenn pro drei oder mehr Umdrehungen des Werkstückes eine ungerade Zahl von Schwingungen erzeugt wird, so verschieben sich die entsprechenden Schnittkurven und die dünnen Stellen der Späne wer den immer weniger ausgeprägt, bis bei unendlich vielen Umdrehungen wiederum die in Fig. 4 ersicht liche Spanform entsteht.
Der Gangunterschied bei der Steueranlage gemäss Fig. 1 wird dadurch erzeugt, dass nach einer Um drehung des Werkstückes 1, was einer halben Um- drehurig der Welle 9 und der Einnockenscheibe 10 entspricht, der Nocken der Scheibe 10 den Taststift 31 entgegen dem Druck der Feder 30 in seine untere Lage drückt, in welcher der obere Kolben 29 die Leitung 27 sperrt und der untere 25 die Leitung 23 freigibt. Es wiederholt sich das vorbeschriebene Spiel, nur dass anstelle des Flusses durch die Leitung 27 der Fluss durch die Leitung 23 auftritt.
Da aber die Nocken 6 der im übrigen identischen Nockenscheiben 4 und 5 um eine Nockenbreite gegeneinander ver stellt sind, so dass einem Nockenberg der Scheibe 5 ein Nockental der Scheibe 4 entspricht, vollführt das Werkzeug 22 eine gegenüber der vorhergehenden Umdrehung des Werkstückes .um eine halbe Schwin gung versetzte Schwingung. Es entsteht daher ein Span gewünschter Form gemäss Fig. 5.
Der Gangunterschied kann auch auf sehr ein fache Art gemäss Fig. 2 erfolgen, deren Ausführung grundsätzlich analog ist wie diejenige nach Fig. 1. Anstelle der beiden Nockenscheiben 4 und 5 ist eine Nockenscheibe 74 auf einer Welle 73 angebracht, die mittels Zahnrädern 77 und 78 bezüglich dem Werkstück 1 im Verhältnis 2 : 1 angetrieben wird. Die Nockenscheibe 74 besitzt eine ungerade Anzahl Nocken 76, welche einen Taststift 81 betätigen. Die ser trägt an seinem einen Ende einen Doppelkolben, mit den Kölbchen 79 und 80. Der Doppelkolben ist mittels einer Feder 82 belastet. Der Steuerzylinder des Doppelkolbens ist mit 75 bezeichnet.
Entsprechend der Zähnezahl der Räder 77 und 78 führt bei einer Umdrehung der Nockenscheibe 74 das Werkstück 1 zwei Umdrehungen aus. Es entfallen daher infolge der ungeraden Anzahl Nocken 76 eine ungerade Anzahl Schwingungen des Werkzeuges 22 auf zwei Umdrehungen des Werkstückes 1 und somit auf eine Umdrehung eine Halbschwingung, was dem geforderten Gangunterschied entspricht. Es entsteht ein Span gemäss Fig. 5.
Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Steueranlage. Bei dieser ist das Werkstück 41 zwi schen den Spindeln 42 und 43 des Reitstockes und des Spindelstockes (nicht dargestellt) eingespannt. Auch auf dieser Spindel 43 sitzen zwei Nockenschei ben 44 und 45 mit Nocken 46 sowie ein Zahnrad 47, das mit einem Zahnrad 48 doppelter Zähnezahl kämmt. Das Zahnrad 48 ist an einer Welle 49 be festigt, die, als Kollektor ausgebildet, mit Kontakt segmenten 53 und 54 versehen ist. Auf diesen Seg menten 53 und 54 reiben Kontaktorgane, z. B. Koh len 55 und 59, welche federnd in Buchsen 64 und 65 angeordnet sind.
In diesen Buchsen sitzen längsver schiebbar zwei Taststifte 51 und 52, welche eben falls federnd gelagert und gegen die Nockenscheiben 44 und 45 gepresst werden.
Ein Stromabnehmer 66, welcher stets mit dem einen oder dem andern der Segmente 53 bzw. 54 in Kontakt steht, ist über eine Leitung 67 mit einem Verstärker 68 verbunden, welcher andernends an einer Magnetspule 69 angeschlossen ist. Der beweg liche Kern 70 bildet das freie Ende einer Kolben- Stange 71 von vier Kölbchen 72, 60, 83 und 84, von welchen die zwei Endkölbchen 72 und 84 der Führung und Dichtung, die beiden mittleren 60 und 83 dem Steuern dienen.
Eine Schraubenpumpe 50 ist über eine Leitung 85 mit einem Ölbehälter (nicht darge stellt) verbunden, während sich an deren Druck seite eine Leitung 56, sowie eine parallel zu dieser verlaufende Leitung 63 anschliesst. Die Leitung 56 führt in die eine Kammer eines Zylinders 57 und die andere Leitung 63 in die andere Kammer des Zylinders 57. Die beiden Zylinderkammern sind durch einen Kolben 58 voneinander getrennt.
Die beschriebene Steueranlage funktioniert wie folgt Die Steueranlage befindet sich in der in Fig. 3 ersichtlichen Ausgangslage. Die Pumpe 50 wird ein geschaltet. Sie fördert Öl aus dem Reservoir durch die Leitung 85 und die freie Leitung 63 in die werk zeugnahe Kammer des Zylinders 57. Der Kolben 58 nimmt die dargestellte Stellung ein.
Wird nun der Drehbank-Antriebsmotor (nicht dargestellt) eingeschaltet, so dreht sich die Spindel 43 mit dem Werkstück 41 und den Nockenscheiben 44 und 45 sowie dem Zahnrad 47. Die Nocken scheibe 45 bzw. die Nocken 46 drücken, entgegen der erwähnten Federkraft, im Rhythmus ihres Über- streichens den Taststift 52 gegen die Kohle 55, wo durch jedesmal ein Kontakt entsteht und durch den Stromabnehmer 66, die Leitung 67, den Verstärker 68 und damit durch die Spule 69 ein Strom fliesst. Dieser Strom erzeugt in der Spule 69 ein Magnet feld, welches den Kern 70 anzieht und damit über die Kolbenstange 71 die Kölbchen 72, 60,
83 und 84 betätigt und in Richtung der Spule 69 anhebt. Das Kölbehen 60 schliesst in seiner oberen Lage den von der Pumpe 50 kommenden Teil der Leitung 63, wäh rend das Kölbchen 83 den entsprechenden Teil der Leitung 56 freigibt. Es erfolgt daher über die Leitung 56 ein Druckstoss in die dem Werkzeug 62 abge legene Kammer des Zylinders 57, der sich auf den Kolben 59 fortpflanzt und diesen in Richtung des Werkzeuges 62 schiebt. Der Weg des Kolbens 58 und mithin des Werkzeughalters 61 und mit dem Werkzeug 62 ist sehr gering.
Er beträgt z.B. zwi schen 0,5 und 1 mm, weshalb es genügt, Stosswellen im Leitungssystem zu erzeugen, um das System zum Vibrieren zu bringen.
Wenn der vorerwähnte Nockenberg vorbeige- dreht hat, drückt die Feder des Stiftes 52 diesen nach oben in das Wellental der Scheibe 45. Der Kontakt zwischen dem Stift 52 und der Kohle 55 wird unterbrochen und die Spule 69 stromlos. Der Kern 70 fällt ab und die Kölbchen 72, 60, 83, 84 kehren in die in Fig. 3 dargestellte Lage zurück. In dieser Lage erfolgt ein Druckstoss auf die andere Kolbenseite und der Kolben 59 bewegt sich mit dem Halter 61 und dem Werkzeug 62 gegen den Reit stock zu.
Auf diese Weise führt das Werkzeug 62 eine Schwingung mit sehr kleiner Amplitude aus, deren Frequenz der Anzahl der pro Sekunde durchgehen den Nocken 46 entspricht.
In der Ausführung gemäss Fig. 3 wird der not wendige Gangunterschied wie folgt erzeugt Nachdem das Werkstück 41 bzw. die Nocken scheibe 45 eine Umdrehung ausgeführt hat, hat sich die Welle 49 um eine halbe Umdrehung gedreht. Bei jedem Durchgang eines Nockens 46 der Scheibe 45 hat der Taststift 52 über das Segment 53 den Strom kreis geschlossen. Das Segment 53 zieht sich nur über die eine Hälfte der Welle 49 hin, während das Segment 54 sich über die andere Wellenhälfte er streckt.
Nach der ersten Umdrehung des Werkstückes 41 wird daher das Kontaktsegment 53 ausser Wirkung gesetzt und an dessen Stelle das Segment 54 treten. Die Nockenscheibe 44 ist derart gegenüber der Scheibe 45 auf der Welle 43 versetzt, dass einem Nockenberg der einen ein Tal zwischen zwei sich folgenden Nocken 46 der andern entspricht. Daher entsteht beim über gang der Steuerung von einer Nockenscheibe 45 zur andern 44 im Schwingsystem eine Phasendifferenz von einer halben Wellenlänge (entsprechend der gegenseitigen Lage der beiden Nockenscheiben 44 und 45) und mithin die gewünschte Spanform gemäss Fig. 5.
Es ist auch möglich, den in Fig. 3 dargestellten Taststift 51 mittels der Scheibe 45 zu steuern, indem man ihn gegenüber dem Taststift 52 so versetzt, dass der erforderliche Gangunterschied entsteht. Es ist dann vorteilhaft, den Antrieb über ein innenver zahntes Kronenrad vorzunehmen und die Kontakt segmente auf dessen Innenseite anzuordnen. Die ein zige Nockenscheibe wäre dann entsprechend breiter auszuführen.
Auch die Ausführung nach Fig. 3 kann im Sinne der Ausführung nach Fig. 2 mit Hilfe nur einer Nockenscheibe gesteuert werden. Dabei entfallen drehende Kontakte und Segmente.
Die vorstehenden Überlegungen können sinnge mäss bei jedem spanabhebenden Automaten zur An wendung kommen, um die entstehenden Späne zu brechen.
Bei einer Hobelmaschine ist z. B. eine Nocken scheibe mit ungerader Nockenzahl rätschend derart zu bewegen, dass sie sich nur beim Arbeitshub und nur um je 1800 dreht. Ein über ein hydraulisches oder elektrisches Steuersystem mit der Nockenscheibe wirkungsverbundenes Werkzeug führt dann wiederum in zwei Arbeitshüben eine ungerade Anzahl Schwin gungen aus, was auf die notwendige Phasenverschie bung zur geforderten Spanbildung führt.
Es ist indessen auch möglich, die Nockenschei ben mit ungerader Nockenzahl bei jedem Hub um 900 gleichsinnig zu drehen, womit ebenfalls der nötige Gangunterschied entsteht.
Die Einrichtung gemäss der vorliegenden Erfin dung hat den Vorteil, die zum Spänebrechen erfor derlichen Bedingungen auch dann zu gewährleisten, wenn die Werkzeugmaschine infolge Änderung der Last, Veränderung der Öltemperatur oder Verände rung der Leistung der hydraulischen Pumpe oder an derer äusserer Einflüsse die Dreh- bzw. Hubzahl des Werkstückes verändert. Eine solche Veränderung tritt insbesondere auch dann ein, wenn die Werkzeugma schine mit einem unter Last schaltbaren Getriebe aus gerüstet ist. Die Erzeugung der Schwingungen kann auch durch :ein elektrisches oder magnetisches Sy stem erfolgen, wobei die Übertragung vom Geber zum Empfänger mittels elektrischer Leitungen erfolgt.
Die Erfindung ist auch auf Werkzeugmaschinen anwendbar, bei welchen das Werkstück stillsteht und das Werkzeug in Bewegung gesetzt wird. Bei still stehendem Werkstück ist es zweckmässig, das Werk stück selber gemäss der vorliegenden Erfindung in Schwingung zu versetzen.
<B> Method </B> for <B> breaking </B> chips <B> on </B> cutting devices </B> and control system for carrying out the method. The present invention relates to a method for breaking of chips from cutting devices before, in which the cutting tool is set in periodic vibrations, as well as a control system for carrying out the process.
A method for breaking chips from turned pieces has become known in which the cutting tool is set in vibration in a predetermined manner that is not influenced by the workpiece or its drive. These vibrations occur approximately in a direction parallel to the feed.
It is probably possible to set the vibration exciter to a frequency corresponding to the drive speed of the lathe. But if the loading of the cutting tool changes, the speed of the workpiece also changes. Due to this change in speed, as a result of the constant frequency of the vibrating tools, the chip thickness changes by becoming more even.
As a result, the extremely thin predetermined breaking points disappear and the chip does not break. In order to counter this problem, the frequency of the vibration generator of the tool holder has been made variable. However, such a solution is unsatisfactory in practice; because readjusting the chip breaker by hand while machining a workpiece is an unreasonable operation with today's automatic machines.
The present invention overcomes this shortcoming. The inventive method for breaking chips is characterized in that the vibration is coupled to the work cycle of the workpiece and the vibration frequency is controlled in such a way that during a work cycle of the workpiece the tool performs a non-integer number of vibrations with respect to the workpiece, for the purpose of to give the chip a predetermined thickness that changes periodically over the length of the chip.
The control system for carrying out the method is characterized by a transmitter part running synchronously with the drive of the workpiece and a receiver part that sets the tool in vibration.
The invention will then be described using exemplary embodiments. The figures show: FIG. 1 a schematic representation of a hy draulic control system on a lathe, FIG. 2 a variant of the system according to FIG. 1, FIG. 3 a schematic representation of an electrical control system on a lathe.
4 shows a developed chip of the same thickness in section, schematically; In Fig. 1, a workpiece 1 to be turned off is clearly visible, which is clamped between a tailstock spindle 2 and a spindle 3 of the headstock (not shown). Two cam disks 4 and 5 are attached to the spindle 3, each of which is provided with a number of cams 6 '.
These cams are evenly distributed over the circumference of the disks 4 and 5. In addition to these cam disks 4 and 5, there is a gear 7 on the spindle 3, which meshes with a gear 8 which has twice the number of teeth. The gear wheel 8 is mounted on a shaft 9 mounted in the headstock, on which a disk 10 is also attached with a cam extending over 1800.
With the disks 4 and 5 there are styli 11 and 12 in constant operative connection. The feeler pins 11 and 12 are pressed against the disks by springs 13 and 14. They are designed as a gate valve at their ends and arranged in a Lei processing system. This includes a gear pump 15 and a line 16 which is connected to the pump 15 at one end and to a working cylinder 17 at the other end. A control piston 18 is used to release or shut off this line in a predetermined cycle.
In the cylinder 17 there is a piston 19 which is loaded by a spring 32 and which is provided with a piston rod 20. This piston rod 20 is connected to a tool carrier 21 which carries a turning tool 22.
After the pump 15, a line 23 branches off from the line 16. The end of the stylus 12 facing away from the cam wheel 5 is designed as a slide 24 which opens or closes the line 23. The line 23 is provided with a second slide 25 before it opens into a control cylinder 26 in which the control piston 18 is located. Parallel to the line 23, between the pump 5 and the control cylinder 26, a line 27 is provided, the flow of which is also regulated by means of a slide part 28 of the stylus 11.
There is also a slide valve 29 which is combined with the slide 25 to form a double slide, which has to monitor the flow through the lines 23 and 27 in a coordinated manner. This valve 29 is on the one hand under the pressure of a spring 30, and on the other hand it is designed as a feeler pin 31 which rests on the cam disk 10.
The system works as follows. It is in the rest position shown in FIG. The motor to the pump 15 is switched on. The gear pump 15, which can be replaced by a screw pump especially for higher pressures, sucks oil from a reservoir (not shown) and presses it through the line 16 into the cylinder 17.
The pressure oil moves, against the pressure of the spring 32, the piston 19 and, via the piston rod 20, the tool holder 21 with the tool 22. The pressure oil also takes the path via the lines 23 and 27. Since the slide 24 is open, the stylus 12 lies between two cams 6 of the cam 5 - the oil flows through this valve with the open slide 24 and reaches the double slide valve 29. Its lower piston closes the line 23 so that the pressure oil does not get any further. The line 23 branches ver before the valve of the slide 24.
The pressure oil is held back in the line 27 by the closed slide part 28, the feeler pin of which is pressed into its closed position by a cam 6 of the disk 4. The upper piston of the valve 29, however, is in its open position. If the lathe is now put into operation, the spindle 3 rotates with the disks 4 and 5.
As soon as the cam 6 runs off the stylus 11, it moves into the open position and the pressure oil passes through the line 27 into the control cylinder 26, where, against the pressure of the spring 33, it pushes the control piston downwards The upper bulb closes off the inflow line 16 and thus separates the pump 15 from the cylinder 17. The pressure on the piston 19 decreases and the spring 32 pushes the piston 19 in the direction of the tailstock. The piston travel is very short and is only about 1 mm.
Since the valve to the sliding part 28 periodically opens and closes the cam 6 in the rhythm of the opening and this movement is transmitted to the control piston 18, the piston 19 and the tool 22 perform vibrations in the same cycle. This frequency, which is dependent on the workpiece speed and the number of cams 6 stroking over the stylus 11 per unit of time, normally moves between approximately 25 and approximately 120 Hz.
In order to generate a chip that breaks at konkre th, predetermined points, thin points, so-called predetermined breaking points, must be created on this chip. If the oscillation of the tool 22 were generated only by means of the cam disk 4, which must necessarily have an integer number of cams 6, the unwound chip would have the shape shown in FIG. 4 after two rotations of the workpiece which the chip always has the same thickness and therefore would have no reason to break at predetermined points.
U corresponds to one revolution of the workpiece. The chip breaks best when it has constrictions, thus corresponding to a trough in one pass and a crest in the next pass. A chip form as shown in FIG. 5 then results. The thickness of the chip corresponds to that of two offset oscillations, i.e. similar to a beat with knots and bellies.
In order to produce such a chip shape, a gear difference of preferably / 2 must accordingly occur in the second pass of the tool 22 compared to the first pass. In other words, an odd number of oscillations of the tool 22 must be generated for every two revolutions of the workpiece 1 so that the oscillations after one revolution of the workpiece 1 have the required half path difference.
If an odd number of vibrations is generated per three or more revolutions of the workpiece, the corresponding intersection curves and the thin spots of the chips are less and less pronounced, until at an infinite number of revolutions the chip shape shown in FIG.
The path difference in the control system according to FIG. 1 is generated by the fact that after one rotation of the workpiece 1, which corresponds to half a rotation of the shaft 9 and the single-cam disk 10, the cam of the disk 10 hits the stylus 31 against the pressure of the spring 30 presses into its lower position, in which the upper piston 29 blocks the line 27 and the lower 25 releases the line 23. The game described above is repeated, only that instead of the flow through line 27, the flow through line 23 occurs.
But since the cams 6 of the otherwise identical cam disks 4 and 5 are adjusted against each other by one cam width, so that a cam peak of the disk 5 corresponds to a cam valley of the disk 4, the tool 22 performs one revolution of the workpiece compared to the previous rotation by half Oscillation offset oscillation. A chip of the desired shape according to FIG. 5 is therefore produced.
The path difference can also take place in a very simple way according to FIG. 2, the design of which is basically analogous to that according to FIG. 1 is driven with respect to the workpiece 1 in a ratio of 2: 1. The cam disk 74 has an odd number of cams 76 which actuate a feeler pin 81. The water carries a double piston at one end, with the piston 79 and 80. The double piston is loaded by means of a spring 82. The control cylinder of the double piston is labeled 75.
Corresponding to the number of teeth of the wheels 77 and 78, the workpiece 1 executes two rotations for one rotation of the cam disk 74. Because of the odd number of cams 76, there is no odd number of oscillations of the tool 22 per two revolutions of the workpiece 1 and thus one half oscillation per revolution, which corresponds to the required path difference. A chip is produced according to FIG. 5.
Fig. 3 shows a further embodiment of a control system. In this case, the workpiece 41 is clamped between the spindles 42 and 43 of the tailstock and the headstock (not shown). Also on this spindle 43 sit two Nockenschei ben 44 and 45 with cams 46 and a gear 47 which meshes with a gear 48 double the number of teeth. The gear 48 is fastened to a shaft 49 BE, which, designed as a collector, with contact segments 53 and 54 is provided. On this Seg elements 53 and 54 rub contact organs such. B. Koh len 55 and 59, which are resiliently arranged in sockets 64 and 65.
In these sockets, two stylus pins 51 and 52 are seated in a longitudinally displaceable manner, which are also mounted resiliently and pressed against the cam disks 44 and 45.
A current collector 66, which is always in contact with one or the other of the segments 53 or 54, is connected via a line 67 to an amplifier 68, which is connected to a magnet coil 69 at the other end. The movable core 70 forms the free end of a piston rod 71 of four small bulbs 72, 60, 83 and 84, of which the two end bulbs 72 and 84 of the guide and seal, the two middle 60 and 83 are used to control.
A screw pump 50 is connected via a line 85 to an oil tank (not shown), while a line 56 and a line 63 running parallel to this are connected to the pressure side. The line 56 leads into one chamber of a cylinder 57 and the other line 63 into the other chamber of the cylinder 57. The two cylinder chambers are separated from one another by a piston 58.
The control system described works as follows. The control system is in the starting position shown in FIG. The pump 50 is switched on. It conveys oil from the reservoir through the line 85 and the free line 63 into the tool-near chamber of the cylinder 57. The piston 58 assumes the position shown.
If the lathe drive motor (not shown) is now switched on, the spindle 43 rotates with the workpiece 41 and the cam disks 44 and 45 and the gear 47. The cam disk 45 and the cams 46 press, against the aforementioned spring force, in Rhythm of their stroking the stylus 52 against the carbon 55, where each time a contact is created and a current flows through the current collector 66, the line 67, the amplifier 68 and thus through the coil 69. This current generates a magnetic field in the coil 69, which attracts the core 70 and thus the plunger 72, 60, via the piston rod 71
83 and 84 actuated and in the direction of the coil 69 lifts. The Kolbehen 60 closes the coming from the pump 50 part of the line 63 in its upper position, while the Flask 83 releases the corresponding part of the line 56. There is therefore a pressure surge via the line 56 into the chamber of the cylinder 57, which is placed on the tool 62, which propagates onto the piston 59 and pushes it in the direction of the tool 62. The path of the piston 58 and therefore of the tool holder 61 and with the tool 62 is very short.
It is e.g. between 0.5 and 1 mm, which is why it is sufficient to generate shock waves in the pipe system to make the system vibrate.
When the aforementioned cam mountain has rotated past, the spring of the pin 52 pushes it up into the trough of the washer 45. The contact between the pin 52 and the carbon 55 is interrupted and the coil 69 is de-energized. The core 70 falls off and the small bulges 72, 60, 83, 84 return to the position shown in FIG. 3. In this position there is a pressure surge on the other side of the piston and the piston 59 moves with the holder 61 and the tool 62 against the tailstock.
In this way, the tool 62 carries out an oscillation with a very small amplitude, the frequency of which corresponds to the number of cams 46 going through per second.
In the embodiment according to FIG. 3, the not agile path difference is generated as follows. After the workpiece 41 or the cam disk 45 has performed one revolution, the shaft 49 has rotated half a revolution. With each passage of a cam 46 of the disc 45, the stylus 52 has closed the circuit via the segment 53. The segment 53 extends over only one half of the shaft 49, while the segment 54 extends over the other half of the shaft.
After the first rotation of the workpiece 41, the contact segment 53 is deactivated and the segment 54 takes its place. The cam disk 44 is offset in relation to the disk 45 on the shaft 43 in such a way that a cam peak of one corresponds to a valley between two following cams 46 of the other. Therefore, during the transition of the control from one cam disk 45 to the other 44 in the oscillation system, a phase difference of half a wavelength (corresponding to the mutual position of the two cam disks 44 and 45) and thus the desired chip shape according to FIG.
It is also possible to control the stylus 51 shown in FIG. 3 by means of the disk 45 by displacing it with respect to the stylus 52 in such a way that the required path difference arises. It is then advantageous to make the drive via an internally toothed crown gear and to arrange the contact segments on the inside thereof. The single cam disk would then have to be made correspondingly wider.
The embodiment according to FIG. 3 can also be controlled in the sense of the embodiment according to FIG. 2 with the aid of only one cam disk. There are no rotating contacts and segments.
The above considerations can be applied to any automatic cutting machine in order to break the chips.
In a planer z. B. to move a cam disc with an odd number of cams rattling in such a way that it only rotates during the working stroke and only by 1800. A tool that is functionally connected to the cam disk via a hydraulic or electrical control system then in turn performs an uneven number of vibrations in two working strokes, which leads to the required chip formation due to the necessary phase shift.
However, it is also possible to rotate the cam disks with an odd number of cams in the same direction for each stroke by 900, which also creates the necessary path difference.
The device according to the present inven tion has the advantage of ensuring the conditions required for breaking chips even when the machine tool, as a result of a change in the load, change in the oil temperature or change in the performance of the hydraulic pump or other external influences, the rotation or Number of strokes of the workpiece changed. Such a change occurs in particular when the Werkzeugma machine is equipped with a shiftable transmission under load. The vibrations can also be generated by: an electrical or magnetic system, the transmission from the transmitter to the receiver taking place by means of electrical lines.
The invention can also be applied to machine tools in which the workpiece is stationary and the tool is set in motion. When the workpiece is stationary, it is useful to set the workpiece itself in vibration according to the present invention.