DE1270932B

DE1270932B - Vorschubsteuervorrichtung, insbesondere an einer Gewindebohrmaschine

Info

Publication number: DE1270932B
Application number: DEP1270A
Authority: DE
Inventors: David Ian Mcdonald
Original assignee: Cincinnati Milling Machine Co
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1961-03-06
Filing date: 1962-02-26
Publication date: 1968-06-20
Also published as: NL275416A; NL136516C; US3273182A; CH404359A; GB934316A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

B23g

Deutsche Kl.: 49 e - 4

1 270 932
P 12 70 932.9-14
26. Februar 1962
20. Juni 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine insbesondere für Gewindebohrmaschinen geeignete Vorschubsteuervorrichtung mit einer den Werkzeughalter aufnehmenden Spindel, deren tatsächlicher Vorschub mittels einer Zunge, die in einen induktiven Geber eintaucht, abgetastet und dem Normalvorschub überlagert werden kann.

Bisher war es beim Gewindebohren üblich, die Geschwindigkeit, mit der der Vorschub des Gewindeschneidbohrers erfolgt, etwa entsprechend der Steigung des herzustellenden Gewindes und der Drehzahl der Spindel einzustellen, so daß sich das Werkzeug auf das Werkstück aufschraubt oder in dieses hineinschraubt. Um jeder Unstimmigkeit zwischen der Drehzahl, mit der die Spindel angetrieben wird, und der für den Gewindeschneidbohrer erforderlichen Drehzahl Rechnung zu tragen, wurde bereits vorgeschlagen, die Vorschubbewegung beim Gewindeschneiden induktiv von einer Leitspindel abzutasten und die entstehenden Tastimpulse in einer hydraulischen, zum Antrieb des Werkzeugwagens dienenden Einheit in entsprechende Käfte umzusetzen. Es wird dadurch nur eine solche Vorschubkraft aufgebracht, die gerade die Trägheitskräfte und den Reibungswiderstand des Werkzeughalters überwinden kann; der Werkzeugvorschub kann also gegenüber dem Werkstück nicht gewaltsam größer oder kleiner gemacht werden, als dies die Steigung des herzustellenden Gewindes erfordert.

Bei Kopierwerkzeugmaschinen ist es auch üblich, proportional arbeitende Nachlaufregler zu benutzen, die mit einem induktiven Fühler arbeiten, dessen Wegablenkung, die er beim Abtasten des zu kopierenden Modells erfährt, eine sich proportional zur Ablenkung ändernde Meßgröße ergibt, die über einen gleichfalls proportional arbeitenden Verstärker einem elektrohydraulischen Tauchspulenregler zugeführt wird, der das hydraulische Stellglied beaufschlagt.

Gemäß einem älteren Vorschlag soll bei auf Revolverdrehbänken auszuführenden Gewindeschneidarbeiten der Druck in der zum Drehbankantrieb dienenden hydraulischen Anlage so weit verringert werden, daß die vom Vorschubzylinder für den Revolverkopfschlitten erzeugte Kraft gerade ausreicht, um lediglich den Schlitten und den Gewindebohrer zum Werkstück hin- und von diesem wegzubewegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, sich bei einem Gewindebohrer zwischen Gewindesteigung und Vorschub ergebende Ungenauigkeiten auszugleichen, insbesondere im Hinblick auf die nicht ständig zu ermittelnde Eindringtiefe des Bohrers in das Werk-

Vorschubsteuervorrichtung,

insbesondere an einer Gewindebohrmaschine

Anmelder:

The Cincinnati Milling Machine Co.,

Cincinnati, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. Ruschke, Patentanwalt,

1000 Berlin 33, Auguste-Viktoria-Str. 65

Als Erfinder benannt:

David Ian McDonald, Cincinnati, Ohio

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. ν. Amerika vom 6. März 1961 (93 798)

stück. Dies wird bei einer Vorschubsteuervorrichtung der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß der Werkzeughalter der Maschine von der Werkzeugspindel axial federnd aufgenommen wird und die in den induktiven Geber eintauchende Zunge, die den Vorschub des Werkzeugs abtastet, koaxial zum Werkzeughalter angeordnet und mit diesem fest verbunden ist.

Hierdurch wird eine besonders einfache Bauart der Vorrichtung erreicht. Vor allem wird die Anbringung von Wechselgetrieben zur Einstellung der für verschiedene Gewindesteigungen erforderlichen Vorschubgeschwindigkeiten überflüssig. Dadurch, daß die Axialbewegung des Bohrers relativ zur Werkzeugspindel unmittelbar dazu benutzt wird, den Vorschub des Bohrers dem Werkstück gegenüber zu steuern, wird Vorschubbewegung des Werkzeugs und Spindeldrehung automatisch synchronisiert, wobei nur sehr geringe Verschiebungsbewegungen des Bohrers der Spindel gegenüber erforderlich sind. Es hat sich im Betrieb gezeigt, daß eine Bewegung von ein paar hundertstel Millimeter genügt, über den Vorschubbereich hin die Steuerwirkung zu erzielen.

An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben werden. Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt durch das rückwärtige Ende der Werkzeugmaschinenspindel,

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F i g. 2 einen Schnitt durch das vordere Ende der Öffnung versehen ist, durch die die Stoßstange hiu-Werkzeugmaschinenspindel und durchgeht. Wie aus F i g. 1 und 2 zu ersehen, wird die

F i g. 3 ein schematisch gehaltenes Bild der Steuer- Stoßstange durch eine Druckfeder 55 nach rechts gevorrichtung für die Gewindebohreinrichtung. drückt, die sich an dem Ende des Stopfens 54' und

Eine einen Gewindebohrer 9 tragende Spindel 8 ist 5 einer an der Stoßstange befestigten Scheibe 56 abin einen Spindelstock 13 durch Lager 25 (F i g. 2) stützt. Die Stoßstange ist in der Spindel 8 durch und Lager 26 (F i g. 1) gelagert. Ein auf dem Spindel- Büchsen 57 und 58 geführt.

stock sitzendes Triebzahnrad 27 ist mit einem nicht An ihrem rückwärtigen Ende ist die Stoßstange 31

wiedergegebenen Antriebsmotor verbunden. Das zu mit der Zunge 30 verbunden, die an ihrem linken bearbeitende Werkstück ist auf einem Maschinen- io Ende mit einem Ansatz 59 versehen ist, der in einer tisch befestigt, der von einem Schlitten 17 (F i g. 3) Büchse 60 geführt ist, welche von einer Kappe 61, die getragen wird. Der Schlitten kann durch Einwirkung das Ende des Gebers 29 abdeckt, gehalten wird. Mit des Flüssigkeitsmotors 18 zu dem Gewindebohrer 9 der Zunge 30 arbeiten die Transformatorwicklungen hin- und von diesem wegbewegt werden. 62, 63, 64 zusammen, von denen die Wicklung 62 die

Gemäß den Zeichnungen F i g. 1 und 2 ist der Ge- 15 Primärwicklung des durch den Geber dargestellten windebohrer 9 in einem Werkzeughalter 35 angeord- Transformators bildet; die Wicklungen 63 und 64 net, der einen rohrförmigen Schenkelteil 36 besitzt, sind die Sekundärwicklungen. Die Bewegung des welcher von einer Hülse 37 aufgenommen wird, die Werkzeughalters 35 (F i g. 2) hat eine entsprechende von einem Keil 39 und einer Madenschraube 40 in Bewegung der Zunge 30 zur Folge,
einem Aufsteckdorn 38 gehalten ist. Der Aufsteck- 20 Die Steuerung der Vorschubgeschwindigkeit des dorn 38 wird von der in der Spindelnase vorgesehe- Schlittens durch die Axialverschiebung der Zunge 30 nen Kegelbohrung aufgenommen und durch eine ist aus dem Steuerschema in F i g. 3 ersichtlich. Die Sperrmutter 41 mit zu dieser gehörigen Teilen be- Klemmen 66 und 67 sind an eine Wechselstromquelle kannter Bauweise, die keinen Teil der vorliegenden geeigneter Spannung und Frequenz angeschlossen. Erfindung darstellen, darin festgehalten.. 25 An diesen Klemmen liegt die Primärwicklung 68

Der rohrförmige Ansatz 36 des Werkzeughalters eines Transformators 69, der eine für die Vorschub-35 ist mit festem Gleitsitz in der Hülse 37 aufge- geschwindigkeit maßgebende Spannung liefert, durch nommen. Er weist zwei in Längsrichtung verlaufende die der Bettschlitten 17 mit einer gewählten Vor-Langlöcher 44 auf, die zwei gleichen Langlöchern 45 Schubgeschwindigkeit auf dem Bett der Maschine in der Hülse 37 entsprechen. In die Langlöcher 44 30 vorwärts und rückwärts bewegt wird. Der Transfor- und 45 ragen Stifte 46, die an zylindrischen Plungern mator 69 hat eine Sekundärwicklung 70 mit einem 47 vorstehen, welche verschiebbar von einer im An- geerdeten Mittelabgriff 71. Die Enden der Wicklung satz 36 vorgesehenen Bohrung 48 aufgenommen 70 sind über normalerweise offenstehende Schalter werden. Die Plunger 47 werden durch eine Druck- 72 und 73 mit einem Ende eines Potentiometers 74 feder 49 auseinandergedrückt, die zwischen den 35 verbunden, dessen anderes Ende geerdet ist. Der Plungern in der in F i g. 2 wiedergegebenen Art an- Schleifer 75 des Potentiometers ist mit einem Ende geordnet ist. Die Stifte 46 werden daher mit einer der Sekundärwicklung 63 des Gebers 29 verbunden, vorher bestimmten Kraft an den äußeren Enden der Das andere Ende dieser Wicklung ist durch eine Lei-Langlöcher 44 und 45 festgehalten und bewirken, tung 76 mit einem Ende der Sekundärwicklung 64 daß der Werkzeughalter 35 in der Hülse 37 in einge- 40 verbunden. Das andere Ende der Sekundärwicklung mitteter Lage gehalten wird. Der Werkzeughalter 64 wird durch eine Leitung 77 mit einer Eingangskann sich jedoch in geringem Ausmaß axial in der klemme eines Hilfsverstärkers 78 verbunden. Die Hülse 37 bewegen, wenn auf ihn eine die Kraft der andere Klemme dieses Verstärkers ist durch eine Lei-Feder 49 übersteigende Kraft in einer Richtung aus- tung 79 geerdet.

geübt wird. Die Bewegung des Werkzeughalters 35 in 45 Die Primärwicklung des Gebers wird von der einer Richtung hat zur Folge, daß einer der Plunger Wechselstromquelle über die Leitungen 80 und 81 47 zu dem andern hin bewegt und dadurch die Feder gespeist. Befindet sich die Zunge 30 den Wicklungen 49 zusammengedrückt wird. Die vom Gewindebohrer 63 und 64 des Transformators gegenüber in ihrer ausführbare Bewegung wird durch die Langlöcher 44 Mittel- oder Nullstellung, so wird die dem Hilfsver- und 45 begrenzt und entspricht der Länge eines 50 stärker 78 zugeführte Leistung ebenfalls gleich Null Langloches, verringert um den Durchmesser des sein, solange die Schalter 72 und 73 offenbleiben. Stiftes 46. Damit die Gewindebohreinrichtung ein- Wird, entweder durch Schließen eines der Schalter wandfrei arbeitet, muß die von der Feder 49 ausge- 72 oder 73 oder durch Verschieben der Zunge 30 des übte Kraft, die den Werkzeughalter 35 in seiner ein- Gebers 29, ein Stromstoß an den Hüfsverstärker 78 gemitteten Lage zu halten sucht, etwas größer als die 55 gegeben, so wird dem Schaltmotor 82 eines elektro-Kraft sein, die zum Anschneiden des Gewindeboh- hydraulischen Ventils 83, das die Arbeitsweise des rers 9 in einer Werkstücksbohrung erforderlich ist, Bettschlittenantriebsmotors 18 bestimmt, eine elekdamit sich dabei der Werkzeughalter 35 nicht axial irische Leistung zugeleitet. Dadurch verschiebt der gegen die Spindel verschiebt. Motor den Bettschlitten 17 entsprechend. Wenn also

An seinem rückwärtigen Ende ist der Ansatz 36 60 die Zunge 30 infolge einer Differenz zwischen der mit einer Justierschraube 53 versehen, die auf ein Vorschubgeschwindigkeit des Bettschlittens und der Ende eines im rückwärtigen Ende des Aufsteckdorns Drehbewegung des Gewindebohrers verschoben 38 gleitend verschiebbar angeordneten Plungers 54 wird, dann bewirkt der vom Geber 29 erzeugte drückt. Das entgegengesetzte Ende des Plungers 54 Stromstoß eine Drehung des Motors 18, durch die die stößt an das Vorderende der Stoßstange 31 an, die 65 Zunge 30 wieder in ihre Mittellage gebracht wird, durch das hohle Innere der Spindel 8 hindurchläuft. Dadurch erfolgt der Vorschub des Bettschlittens mit An ihrem rückwärtigen Ende ist die Spindel mit einer Geschwindigkeit, die genau der sich aus der einem Gewindestopfen 54' ausgestattet, der mit einer Spindeldrehung ergebenden Axialbewegung des Ge-

windebohrers in das Loch hinein bzw. aus diesem heraus entspricht. Aus F i g. 3 geht hervor, daß durch Schließen des entsprechenden Schalters 72 oder 73 eine für eine Vorschubgeschwindigkeit notwendige Spannung an den Hilfsverstärker gelegt werden kann. Ebenso kann durch Verstellen des Schleifers 75 des Potentiometers 74 die Vorschubgeschwindigkeit auf den erforderlichen Wert eingestellt werden.

Die Arbeitsweise der Gewindeschneideinrichtung ist wie folgt: Die mit Gewinde zu versehende Bohrung in einem Werkstück wird durch entsprechende Einstellung des Spindelstocks 13 der Werkzeugmaschine auf den Gewindebohrer 9 ausgerichtet. Dann wird die Spindel 8 mit der für den Gewindebohrer 9 geeigneten Drehzahl gedreht. Der Bettschlitten 17 wird dann durch Schließen des Schalters 72 zur Spindel hin vorgeschoben, wobei die Vorschubgeschwindigkeit durch den Schleifer 75 des Potentiometers 74 in der gewünschten Weise eingestellt wird. Sobald der Gewindebohrer in die mit Gewinde zu versehende Bohrung eingeführt ist, kann der Schalter 72 wieder geöffnet werden, da sich jetzt entsprechend den Ausschlägen der Zunge 30 der Bettschlitten genau mit derjenigen Vorschubgeschwindigkeit verschiebt, die dazu erforderlich ist, den Werkzeughalter 35 (F i g. 2) in der Hülse 37 in seiner mittigen Lage zu halten. Hat der Bohrer die richtige Tiefe erreicht, so schaltet der Maschinenbediener die Spindel ab, wodurch auch der Bettschlitten 17 angehalten wird. Durch die im umgekehrten Sinne erfolgende Drehung der Spindel wird der Bettschlitten mit einer Geschwindigkeit entsprechend der Drehzahl der Spindel von dem Bohrer wegbewegt. Nachdem der Gewindebohrer das Werkstück verlassen hat, kann der Bettschlitten durch Schließen des Schalters 73 von der Spindel weiter wegbewegt werden, bis er die gewünschte Stellung erreicht hat, worauf der Schalter geöffnet und der Bettschlitten dadurch zum Halten gebracht wird.

Würde die Feder 49 beim Einführen des Gewindebohrers in das Werkstück nachgeben, so würde sich die Zunge 30 gemäß F i g. 1 nach links verschieben und dadurch dem Hilfsverstärker 78 einen Stromstoß zuführen. Damit würde aber der Bettschlitten 17 verlangsamt oder sogar stillgesetzt werden. Es wäre daher unmöglich, den Bohrer in das Werkstückloch einzuführen.

Wie bereits gesagt, kann die im vorstehenden beschriebene Steuerung des Bettschlittenvorschubs entsprechend den Ausschlägen des Werkzeughalters 35 so empfindlich eingestellt werden, daß der maximale Ausschlag der Zunge 30 des Gebers nur etwa ± 0,0764 mm erreicht. Der die Werkzeugmaschine Bedienende kann daher aus der Stellung des Bettschlittens genau erkennen, bis zu welcher Tiefe der Bohrer in das Werkstück eingedrungen ist. Bei der von der Erfindung vorgeschlagenen Steuervorrichtung ist es nicht mehr nötig, beim Bohren verschiedener Gewinde an einem Werkstück die Vorschubgeschwindigkeit des Bettschlittens den verschiedenen dabei verwendeten Gewindebohrern anzupassen. Dies macht die vorliegende Steuervorrichtung auch für numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen brauchbar.

Damit kann auch für den Fall, daß der Gewindebohrer nicht genau mit dem mit Gewinde zu versehenden Loch fluchtet und sich als Folge hiervon das Ende des Bohrers gegen eine Stirnfläche des Werkstücks legt, durch die sich hieraus ergebende Abbiegung des Bohrers der Vorschub sofort die Größe Null annehmen und damit sowohl für den Bohrer als auch für das Werkstück und die Maschine das Auftreten von Schaden verhüten.

Die von der Erfindung vorgeschlagene Steuervorrichtung kann auch in allen Fällen Verwendung finden, wo der auf ein Werkzeug ausgeübte Axialschub unter einem vorher festgelegten Maximalwert zu halten ist. Zum Beispiel kann bei einem Werkzeug wie einer Reibahle jede gegen die Wirkung einer Zentrierfeder eintretende Axialverschiebungsbewegung des Werkzeugs gegen die Spindel, ob sie nun durch das Ansammeln von Spänen oder durch Programmieren einer unrichtigen Lochtiefe entstanden ist, die Herabsetzung der Vorschubgeschwindigkeit auf Null und damit eine Verhütung von Beschädigungen bewirken.

Claims

Patentanspruch:

Vorschubsteuervorrichtung, insbesondere an einer Gewindebohrmaschine, mit einer den Werkzeughalter aufnehmenden Spindel, deren tatsächlicher Vorschub mittels einer in einen induktiven Geber eintauchenden Zunge abtastbar und dem Normalvorschub überlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (35) in der Spindel (8) axial federnd aufgenommen ist und die Zunge (30) des Gebers (29) koaxial zum Werkzeughalter angeordnet und mit diesem axial fest verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 555 439, 650 192, 688 752, 894 067,1 123 885;

deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1 776 640;

französische Patentschrift Nr. 1 245 605;

Buch von J. W. Charisomenow, »Elektrische Ausrüstung spanabhebender Werkzeugmaschinen«, S. 242, 243, VEB-Verlag Technik, Berlin, 1953.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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