DE1652218C3 - Ultraschall-Bearbeitungsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Ultraschall-Bearbeitungsmaschinen mit einem Bearbeitungskopf, der ein Werkzeug sowie einen Ultraschallgeber und -wandler aufweist, der das Werkzeug relativ zum Werkstück in Ultraschallschwingungen versetzt, wobei der Bearbeitungskopf an einem Maschinenständer relativ zum Werkstück lotrecht bewegDar und ihm ein lotrecht bewegbares Gegengewicht zugeordnet ist, das auf einen in einem Hydraulikzylinder geführten Kolben einwirkt oder diesen bildet, sowie mit einer mit dem Hydraulikzylinder verbundenen Einrichtung zum Steuern des Werkzeugvorschubs in Richtung auf das Werkstück.

Ausführungsformen von solchen Ultraschall-Bearbeitungsmaschinen sind im DT-GM 18 94 592 ( = GB-PS 9 87 801) beschrieben. Bei der beschriebenen Maschine wird die Werkzeugvorschubgeschwindigkeit durch das Hinzufügen oder Wegnehmen von Gewichten zu oder von einer Gegenlast bestimmt. Diese Gewichtsänderungsmethode erfordert die Verwendung einer großen Auswahl von Gewichten, um die Empfindlichkeit und Genauigkeit zu gewährleisten, welche zur Deckung des Bereichs der Werkzeugdurchmesser erforderlich ist. Die Praxis hat gezeigt, daß eine bestimmte Beziehung besteht zwischen der Ultraschall-Ausgangsleistung und der Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugs. Wenn die Entfernung von Material schneller erfolgt als der Vorschub, bringen unstabile Zustände ein Schlagen, Zittern oder Rattern des Werkzeugs mit sich. Falls andererseits die Vorschubgeschwindigkeit größer ist als der Materialaustrag, zeigt der Schleifvorgang die Tendenz, zusammen mit der Resonanz zum Ultraschallgeber infolge des Fehlens von Spielraum zwischen Werkzeugspitze und Werkstück zum Stillstand zu kommen. Es ist auch erwünscht, die Möglichkeit von Bruch und Abbröcklung des Werkstücks nach dem Durchbruch bzw. Durchstoßen der Werkzeugspitze auf ein Minimum herabzusetzen, und dies kann dadurch erreicht werden, daß die Werkzeug-Vorschubgeschwindigkeit mit dem Maß der Materialentfernung in Einklang gebrachi wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Ultraschall-Bearbeitungsmaschine zu schaffen, welche eine verbesserte, »feinfühligere« Vorschubregelung ermöglicht.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Gegengewicht schwerer als der Bearbeitungskopf ist und daß die Vorschubsteuereinrichtung aus einem Druckfiüssigkeitskreislauf besteht, welcher ein Druckregelventil aufweist.

Zwar ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bereits aus der US-PS 27 91 066 bekannt, doch wird dort zu ihrer Lösung sozusagen eine Miniaturisierung der Ausgleichsgewichte vorgeschlagen und dementsprechend Schrot zum feinfühligen Dosieren des Gewichtsausgleichs verwendet. Diese Lösung ist für eine moderne Maschine als zu umständlich anzusehen.

Ferner ist aus der DT-PS 8 63 439 wie auch aus der US-PS 27 91 066 im Prinzip auch schon bekannt, der Kraft eines mechanischen Gegengewichts eine hydraulisch oder pneumatisch erzeugte Kraft zu überlagern. In diesen Fällen geht es jedoch um die Lösung anderer Aufgaben, nämlich zwischen den beim Fräsen im Gleich- oder Gegenlauf auftretenden unterschiedlichen Kräften auszugleichen bzw. den Rück- und Vorlauf des Werkzeugs beim periodischen Zuführen von frischem Schleifmittel zu steuern.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nunmehr anhand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung näher beschrieben, die eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ultraschall-Bearbeitungsmaschine wiedergibt.

Die Ultraschall-Bearbeitungsmaschine weist einen Kristall-Ultraschallgeber und einen Schallwandler auf, welche mit einem Bearbeitungskopf 1 drehbar gehalten werden. Geber und Wandler werden mittels eines Elektromotors 2 zusammen in Drehung versetzt.

Das äußere Ende des Schallwandlers weist ein Teilstück 14 auf, das mit einer Gewindebohrung ausgestattet ist, in welcher unterschiedliche Schleifoder Schneidwerkzeuge 15 befestigt werden können.

Der Generator wandelt einen elektrischen Eingang von 200-250 Volt bei 56-60 Hz in Ultraschallenergie von 20 kHz um, wobei ein elektrischer Durchschnittsausgüng von 100 W mit einer Spitze von 200 W erzielt wird. Die Amplitude reicht von 0,00635 bis 0,0127 mm. Wenn man einen geeichten Stufenschalter verwendet, kann der Leistungsausgang des Generators auf acht verschiedene Pegel zwischen 0 und 100 W eingestellt werden. Ein Abstimmknopf und ein Amperemeter ermöglichen ein leichtes Einstellen auf die wirkungsvollste Frequenz zum Bearbeiten.

Der gesamte Bearbeitungskopf 1 ist an einer linearen Kugelgleitbahn 23 angebracht, welche an einer Kopfkonsole 24 eines die Form eines herkömmlichen Bohrständers aufweisenden Maschinenständers 25 befestigt ist. Die Konsole 24 kann durch Drehen eines Handgriffs 26 in üblicher Weise am Bohrständer 25 auf und ab bewegt werden. Dem Bearbeitungskopf 1 ist ein Gegengewicht 27 zugeordnet, welches mittels eines Seilzuges 28 mit dem Bearbeitungskopf 1 in Verbindung steht. Das Seil 28 läuft über Führungsrollen 29. Das Gegengewicht 27 ist etwa 2270 bis 3630 g schwerer als der Bearbeitungskopf 1 und weist einen Kolben 30 auf, der sich mit losem Gleitsitz in einer zylindrischen Bohrung 31 eines Hydraulikzylinders 32 befindet. Der Zylinder 32 ist seinerseits in einem tankartigen Gehäuse 33 untergebracht, welches an der Konsole 24 befestigt ist. Ein Armkreuz 34 am oberen Ende der Bohrung 31 zentriert das Gegengewicht 27. Das Gegengewicht 27 (aus Blei) weist einen Durchmesser von 64 mm und der Kolben einen Durchmesser von 76 mm auf.

Das untere Ende der Bohrung steht mit einer Vorschubsteuereinrichtung in Form eines Druckflüssigkeitskreislaufes über eine Flüssigkeitsleitung 35 in

Verbindung. Der Druckfliksigkeitskreislauf weist eine Flüssigkeitspumpe 36 und einen Speicherbehälter 37 auf. Die Pumpe 36 ist mit dem Speicherbehälter 37 über eine Einlaßleitung 38 verbunden und fördert zurück über eine Auslaßleitung 39. Die Menge der Flüssigkeitsabgabe wird durch ein Druckregelventil 40 in der Leitung 39 geregelt. Die Flüssigkeilsleitung 35 steht mit der Leitung 39 in Verbindung und liefert Flüssigkeit unter den Kolben 30. Die Flüssigkeit strömt am Kolben 30 vorbei, entleert sich aus dem oberen Teil des Zylinders 32 in i^!as Gehäuse 33 und kehrt dann über eine Leitung 4t zum Speicherbehälter 37 zurück. Ein Druckmesser 42 ist in der Leitung 35 vorgesehen, um die richtige Einstellung des Ventiles 40 zu erleichtern. Die Flüssigkeitsleitungen 35 und 41 sind flexibel, um ein vertikales Verstellen der Konsole 24 zu ermöglichen.
Beim Betrieb liefert die Pumpe 36 Druckflüssigkeit, für welche leichtes Mineralöl verwendet ist, bei Drücken bis zu 4,2 kg/cm³ unter den Kclbtn 30. Der Druckmitteldruck wird mittels des Ventils 40 eingestellt bis er gerade ausreicht, um das Gegengewicht 27 zu halten. Durch weiteres Verstellen des Ventils 40 kann der Bearbeitungskopf 1 mit einer Geschwindigkeit gesenkt werden, die der technologisch möglichen Bearbeitungsbzw. Vorschubgeschwindigkeit entspricht.

Das Vorsehen einer konstanten Flüssigkeitsströmung am Kolben 30 vorbei reduziert jede Neigung zu einer unkontrollierten Bewegung des Kolbens 30 und des Gegengewichts 27 und verhindert, daß ein örtlicher Druck an den Werkzeugfiächen aufgebaut wird, so daß während des ganzen Bearbeitungsvorganges eine gleichmäßige Vorschubgeschwindigkeit gewährleistet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Ultraschall-Bearbeitungsmaschine ι inem Bearbeitungskopf, der ein Werkzeug .vie einen Ultraschallgeber und -wandler aufweist, der das Werkzeug relativ zum Werkstück in Ultraschallschwingungen versetzt, wobei der Bearbeitungskopf an einem Maschinenständer relativ zum Werkstück lotrecht bewegbar und ihm ein lotrecht bewegbares Gegengewicht zugeordnet ist, das auf einen in einem Hydraulikzylinder geführten Kolben einwirkt oder diesen bildet, sowie mit einer mit dem Hydraulikzylinder verbundenen Einrichtung zum Steuern des Werkzeugvorschubs in Richtung auf das Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewichi (27) ι s schwerer als der Bearbeitungskopf (1) ist und daß die Vorschubsteuereinrichtung (35-41) aus einem Druckflüssigkeitskreislauf besteht, welcher ein Druckregelventil (40) aufweist.