DE1477601A1 - Hydraulische Mehrschnittkopiereinrichtung fuer spanabhebende Metallbearbeitungsmaschinen - Google Patents

Description

• Hydraulische MehrschnittkopiereinrichtuM für spanabhebende Metallbearbeitungsmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf hydr".ulische P2ehrschnittkopiereinrichtungen für spanabhebende Werkzeugmaschinen, die es ermöglichen, grosse Arbeitsleistungen des Werkstücken (Stahles) mittels leichter Drücke auf ein Tastorgan zu beherrschen. Hierbei wird die endgültige Form des Wexkatüeks entsprechend der Form einer Schablone dadurch erhalten, dass man den Stahl zwei unabhängigen :teuqrungen unterwirft, einer, die dem Profil der Soha-Bone entspricht, das abgetastet wird (.Wegfunktion), und einer anderen, die der Stärke des Spans entspricht, der bei jedem Arbeitsgang abgetragen werden soll (Zeitfunktion), und je nach der Art der Bearbeitung und der Qualität des Materials innerhalb weiter Grenzen variabel sein kann, auch innerhalb eures einzigen Arbeitszyklus. Dies führt auf eine Differentialsteuerung, die einer algebraischen Summe zweier Ausdrücke entspricht, von denen einer positiv odeg Null sein kann, während der andere positiv, Null oder negativ sein kann.
• Der erste Auedruok wird durch das Zerspanungsgeeetm des Stahls testgelegt, während der zweite Ausdruck von dem Taster der kopierenden Vorrichtung geliefert wird. Bei einer derartigen hydr-;ulischen Kopiereinrichtung ist erforderlich, dass sich die Zage des Stahles zu der des Tastorgans nach einem in weiten Grenzen wahlbaren Gesetz ändert, ohne dass hierbei durch merkliche Drücke des Tasters Verformungen an der Schablone entstehen, was die Bearbeitungsgenauigkeit ungünstig beeinflussen würde. Bei den gegenwärtig bekannten hydraulischen Mehrschnittkopiereinrichtungen sitzt der Stahlhalter auf einem Schlitten, der sich (unabhängig von anderen Bewegungen für andere Zwecke) gegenüber dem Merkstück längs und quer verschieben kann, und der Arbeitszylinder für den Quervorschub des Schlittens ist ausser mittels eines Tasters nach einer Schablone - zur Formgebung - gleichzeitig mittels eines intermittierend arbeitenden )Stellgliedes - für die Spanstärke - steuerbar. So ist bei einer aus der deutschen Patentschrift 848 289 bekannten Einrichtung ein Tasterliebel über ein Druckmittel finit einem unter Federdruck stehenden Steuerkolben verbunden, während die Spantiefenzustellung über eine Hubbegrenzung auf ein Hebelsystem wirkt, welches seinerseits das Tastorgan für die r Schablone beeinflusst. Hierbei geschieht jedoch die Zustellung der Spantiefe manuell, um mittels Hubbegrenzung eine Überbeanspruchung des `Merkzeuges zu vermeiden, wobei eine aufwendige Mechanik notwendig ist. Dadurch wird die Betriebssicherheit und die Bearbeitungsgenauigkeit ungünstig beeinflusst.
• Der Urfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydraulische Mehreohnittkopiereinrichtung zu schaffen, die bei kleinen Abmeeeungen und geringem technischen Aufwand die 'ögliclikeit bietet, das Werkzeug mit der für das Spanablieben erforderlichen Kraft gegen das Werkstück zu führen, wobei die Bewegung in jedem Augenblick der algebraischen Summe der Steuerungen entspricht, die gleichzeitig vQn deu -^i!efil der 'Schablone und einem Stellglied für diepant.rhe gebildet werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgem.^s dadurc?i gelöst, dass* der Taster für die dem zu kopierenden Profil entsprechende "cliablone als Kolben und der '"erster für die lopanstärke ^.1s verschiebbare Büchse für diesen Kolben ausgebildet ist, wobei beide Steuerelemente innerhalb des Werkzeugschlittens untergebracht und im Zuge eines Druckmittelkreislaufs in Reihenschaltung mit den beiden Kammern des ebenfalls im Werkzeugschlitten gebildeten rbeitszylinders verbunden sind. ''s e ind zwar bereits solche iInordnungen mit verschiebbarer Kolbenbüchse bei Werkzeugmaschinen verwendet worden, jedoch nicht in der Weise, dass das eine Glied n-;.ch einer,Profilfunktion und das andere nach einer ^panfunktion gesteuert wird. Bei der erfindungsgem_issen Anordnung ist der Kolben des .Arbeitszylinders für eine und nur eine einzige Relativlsge zwischen beiden Gliedern in Ruhe, während ersich in entsprechendem Sinne verschiebt, sobald diese Relativlage durch die getrennte oder gleichzeitige Dewegunö des Tasters und/oder .des Stellgliedes für die 'panst«rke verlassen wird, bis durch Verschiebung des Schlittens die Gleichgewiciitslage wieder hergestellt ist. Dabei kann jedes der beiden koaxialen Glieder des Steuersystems, insbesondere wenn die das Profil des Werkstücks bestimmenden Verschiebungen nicht notwendig sind, das dieser Funktion zugeteilte Glied, blockiert werden. Die mit der Erfindung .erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass das Zustellen der Spantiefe autoi:iatisch durch den Rückhub des Werkzeugschlittens geschehen kann, Grobei der Steuermechanismus denkbar einfach und hetriebssioher ausgeführt ist. Gemäss einer bevorzugten llusführungsform ist in dem Schlitten ein zylindrischer Iiohlraum vorge:#ehen, in dem eine becherförmige Büchse ;leitet mit Bohruneeii in ihrer. Wandung in Höhe der Anschlüsse der Hydraulikleitungen zur Pumpe und zum Arbeitszylinder und mit Ringräumen in ihrer Innenwandung in Höhe der Anschlüsse zum Arbeitszylinder, die mit etwas schmaleren Abschnitten eines in der Büchse vera6hiebbaren Steuerkolbens besetzt sind. Zwischen der .Stirnfläche des Steuerkolbens und dem Boden der Büchse ist eine Druckfeder eingesetzt, die einerseits die Büchse mit. ihrer Stirnfläche gegen ein im Schlitten lageveränderlich angeordnetes Profil und andererseits den Steuerkolben gegen eine am T,Taschinengestell ortsfest angeordnete ächablone drängt. Der Steuerkolben steht also mit der Schablone in Berührung, die das Profil des Werkstücke bestimmt, und erteilt dem Werkzeug während des Arbeitshubs den entsprechenden Quervorschub. Die Büchse steht ihrerseits mit einem Profil in Berührung, das die Spanstärke, d.h. die Anstellung des Stahls während jedes Arbeitshubes bestimmt. Vorteilhaft werden die Geber für jedes der beiden koaxialen Steuerglieder so ausgelegt, dass eines derselben als Korrektor für die von dem anderen gelieferten Positionen dient. Im folgenden wird das in den Zeichnungen dargestellte ' Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 ein Funktionsschema der Steuerung zur Erläuterung ihrer Wirkungsweise, Fig. 2 eine Teilansicht einer Drehbank von der Bedienungsseite mit einem Schnitt durch die Supporte, Fig. 3 eine Draufsicht auf Schlitten und Supporte, Fig. 4 einen Teilschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 3. Das Beispiel z,gigt den Einsatz der erfindungsgemässen Vorrichtung 'an einem der bekanntesten hydrokopierenden Systeme, dem mit doppelter Führungskante, und zwar an einer Zeitspindel- oder Gewindeschneidmaschine.
• In der Zeichnung sind ein Werkzeugträger 1 einer Gewindeschneidmaschine und ein einen Quersupport 18 tragender Schlitten 2 dargestellt, wobei dieser 'chlitten 2 Verschiebungen in der Richtung des Doppelpfeiles f1 und daher senkrecht zur Längsbewegung des Werkzeugträgers 1 ausführen kann. Ein Stahl 3 sitzt in einem Stahlhalter 4 auf einem Längssupport 21. Er wird mittels des*Quersupports 18 gegen das zu bearbeitende `.!erkstück 20 (Fig. 4) in Richtung des Pfeiles f3 (Fig. 1) angestellt.. Diese Anstellbewegung erfolgt relativ zum Schlitten 2 und daher relativ zu der Ortskurve, die der Stahl 3 nach und nach einnimmt, um das Werkstück 20 zu bearbeiten, Eine Schablone 5 (zum Beispiel für die Bearbeitung konischer Flächen oder Schraubenwindungen) ist fest am Bett der Maschine montiert, auf dem der Werkzeugträger 1 gleitet. In dem Schlitten 2 ist ein Sitz für eine becherförmige, zylindrische Büchse 7 vorgesehen, die axial gleiten kann. Mit einem Ansatz 6 an ihrer Stirnfläche liegt sie gegen ein Profil 9 an, gegen das sie-von einer Feder 10 gedrückt wird. Diese Feder 10 ist zwischen den Boden der Büchse 7 und einen im Hohlraum der Büchse 7 verschiebbaren, mehrteiligen Steuerkolben 8 eingesetzt, der mit seiner Verlängerung als Taster 8a an der Schablone 5 anliegt. Das Profil 9 kann ein Translationsprofil oder ein Rotationsprofil sein, und auf jeden Fall wird das ruck-weise Vorrücken dieses Profile 9 durch aufeinanderfolgende Rückläufe des Werkzeugträgere 1,bewirkt und dient dazu, dem Stahl 3 den Spanvorschub zu geben. __ Das Büchseninnere steht über Bohrungen in der Büchsen-Wandung mit Zuleitungen zu den Kammern des Arbeitszylinders 14 sowie mit den Verbindungsleitungen 13, 15 zu einer Pumpe in Verbindung, durch die Hydrauliköl mit einem Druck 21 zu und einem Druck PO abfliesst. Ringräume 11, 12 in der Di.ichse 7 sind mit Abschnitten des Steuerkolbens 8 besetzt; sie sind etwas breiter als letztere. fird nun die Büchse 7 iri irgendeine 1ichtung verschobürl, so verschieben sich auch die Ringr«ume 11, 12 gegenüber den Abschnitten des Steuerkolbens 8, was einen stärkeren Zufluss von ZJ1 in eine Hammer des =:_ybeitszylinders 14 bewirkt, während aus der i.nderen hanLner ;ö1 abfliesst. Dies ruft eine Be;#regüng des Schlittens 2 in eine Richtung hervor, die genau der Richtung der Verschiebung der Büchse 7 entgegengesetzt ist, bis die Ringrcume 11, 12 wieder in die (in ig. 1 dargestellto) Gleichgewichtslage zuriichgekehrt sind. Es sei f@ngenommen, dwss das ProTil 9 derart verschoben wird, dass es die Büchse 7 um einen gewissen Wert in -Richtung des Pfeils f2 verschiebt. Der Ringraum 11 schliesst. den oberen Ausfluss PO und erhöht den Zufluss aus der Zeitung 13 in die Kammer 17 des krbeitszylinders 14, während der Ringraum 12 den Zufluss aus der Zeitung 13 in die Kammer 16 unterbricht und diese mit dem Auslass 15 verbindet. Der Arbeitszylinder 14 und damit der Schlitten 2 beginnen so eine Annäherungsbewegung -.n den Werkzeugträger 1, die fortdauert, bis die Ringräume 11, 12 in die Gleichgewicht&-'lage gegenüber dem Steuerkolben 8 zurückkehren, der von der Feder 10 fest gegen die Schablone 5 gedrückt blieb. _ i Somit ist eine Verschiebung des Stahls 3 in Richtung des Pfeils f3 bewirkt worden um einen Betrag, der dem der von der Büchse 7 in Richtung des Pfeile f2 -lusgeführten Bewegung gleich ist, der wiederum der von dem'rofl 9 eingeleiteten Lageänderung entspricht. Bisher ging man von der Voraussetzung aus, dass der üteuerkolben 8 n bezug auf den Schlitten 2 feststehend und nur die Büchse 7 beweglich ist. Nimmt man umgekehrt zeitweilig das Profil 9 als feststehend an, so verursacht die Längsverschiebung des Schlittens 2 mit dem "terkzeugträger 1 im Sinne des Pfeils f4 in Fig. 1 gegenüber der am Drehbankbett befestigten Schablone 5 eine allmähliche Verschiebung des Steuerkolbens 8 in Richtung des Pfeils f2. Der- entspricht eine gleiche allm@,hliche Verschiebung des citahls 3 insofern, als man die gleichen Bedingungen hat wie in dem bekannten hydrokopierenden System mit doppelter Führungskante. Der Ringraum 12 schliesst den unteren Auslass 15 und erhöht den Zufluss P1 in die K:-immer 16 des Arbeitszylinders 14, während der Ringraum 11 den Zufluss zur Kammer 17 unterbricht und diese mit dem oberen 'uslass in Verbindung setzt. Der Schlitten 2 entfernt eich von dem 'Werkzeugträger 1, so lange die Verschiebung des Steuerkolben 8 gegenüber den Ringräumen 11, 12 fortbesteht. Somit wird eine Verschiebung des Stahls 3 bewirkt, bei der genau das Profil ,ier ehablone 5 reproduziert wird. Wenn eine Formgebung des !'Merkstücks 20, die man mit der ;ich::"blone 5 erh:Ilt, nicht verlangt wird, wird eine eigene feste Auflage vorgesehen, die starr mit dem Werkzeugträger 1 verbunden ist, so dass .die Vorrichtung nur den :t.hl 3 nach der von dem Profil 9 vorgegebenen Zeit-Funktion gegen das Werkstück 20 anstellt. . Wenn beide Steuerungen gleichzeitig in Punktion Bind, erhält man die algebraische Summe der beiden bisher getrennt betrachteten Verschiebungen als ätellgrösse. Der Quersupport 18-über dem Schlitten ?_ hat bei einer Drehbank die.Punktion, den Stahl 3 in jedem Arbeitshub anzustellen und bei jedem Rücklauf des Werkzeugträgers vom Werkstück abzuheben. Dies geschieht statt mit der Hand über ein Handrad 19 zweckmässig ebenfalls automatisch mit einem hydraulischen Kolben. Die Erfindung kann in den formen und in der Anordnung je nach dem Aufbau der spanabhebenden Werkzeugmaschine, an der sie verwendet wird, zweckentsprechend abgewandelt werden.

Claims (3)

1. :--'Patentansprüche 1. Hydraulische Mehrschnittkopiereinrichtung für spanabhebende Metallbearbeitungsmaschinen, bei denen der Stahlhalter auf einem Schlitten sitzt, der sich gegenüber dem Werkstück längs und quer verschieben kann, iiobei der Arbeitszylinder für den Quervorschub des Schlittens ausser mittels eines Tasters nach einer Schablone - zur Formgebung -gleichzeitig mittels eines intermittierend arbeitenden Stellgliedes - für die Spanstärke - steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Taster (8a) für die den zu kopierenden Profil entsprechende Schablone (5) als Kolben (8) und der Taster (6) für die Spanstärke als verschiebbare Büchse (7) für diesen Kolben (8) ausgebildet ist, wobei beide Steuerelemente innerhalb des Werkzeugschlittens (2) untergebracht und im Zuge eines Druckmittelkreislaufs (13, 15) in Reihenschaltung mit den beiden Kammern (16, 17) des ebenfalls im Werkzeugschlitten (2) gebildeten Arbeitszylinders (14) verbunden sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der beiden koaxialen Glieder (7, 8).dee Steuersystems blockierbar ist:
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 2, gekennzeichnet durch einen zylindrischen Hohlraum im Schlitten (2), in dem eine beoherförmige Büchse (7) gleitet mit Bohrungen in ihrer Wandung in Höhe der Anschlüsse der Hydraulikleitungen (13, 15) zur Pumpe und zum Arbeitszylinder (14) und mit Ringräumen(11, 12) in ihrer Innenwandung in Höhe der Anschlüsse zum Arbeitszylinder (14), die mit etwas schmaleren Abschnitten eines in der Büchse (7) verschiebbaren Steuerkolbens (8) besetzt sind, und durch eine zwischen der Stirnfläche den Steuerschiebers (8) und den Boden der Büchse (7) eingesetzte Druckfeder (10), die einerseits die Büchse (7) mit ihrer Stirnfläche gegen ein am Schlitten (2) lageveränderlich angeordnetes Profil (9) und andererseits den Steuerkolben (8) gegen eine am Maschinengestell .ortsfest angeordnete Schablone (5) drückt.-4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis ¢, dadurch gekennzeichnet, dass die Geber (5, 9) für jedes der beiden koaxialen Steuerglieder (7, 8) so ausgelegt sind, dass eines derselben als Korrektor für die von dem anderen gelieferten Positionen dient.