DE2006760B2

DE2006760B2 - Unrunddrehemrichtung fur Drehmaschinen

Info

Publication number: DE2006760B2
Application number: DE2006760A
Authority: DE
Inventors: Erhard Ing.(Grad.) 4811 Ubbedissen Schalles
Original assignee: Gildemeister AG
Current assignee: DMG Mori AG
Priority date: 1970-02-14
Filing date: 1970-02-14
Publication date: 1978-06-08
Also published as: DE2006760A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Unrunddreheinrichtung für Drehmaschinen, bei welcher ein Drehwerkzeug in Abhängigkeit vom Drehwinkel eines rotierenden Werkstückes in radialer Richtung zu dessen Drehachse bewegbar angeordnet ist.

Elekannte Unrunddreheinrichtungen sind als mechanische oder hydromechanische Kopiereinrichtungen ausgebildet (DL-PS 17 976). Die dabei verwendeten Kopierschlitten sind zur Erzielung einer möglichst -, spielfreien und reibungsarmen Führung häufig auf Federbeinen angeordnet. Diese bekannten Einrichtungen haben den Nachteil, daß die Fertigung der zum Betreiben solcher Einrichtung erforderlichen Kurvenschablonen oder Meisterwellen ein hohes Maß an

κι zeillichem und fertigungstechnischem Aufwand erfordert.

Bekannt sind außerdem Vorschubantriebe mit numerisch gesteuerten Stellmotoren, bei denen auf einem Lochstreifen gespeicherte Geometriedaten in die

ι ϊ numerische Steuerung eingegeben werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Vorschubantrieb finer Unrunddreheinrichtung für Drehmaschinen derart auszubilden, daß er mit einer numerischen Steuerung angetrieben werden kann und somit durch Programmieren der Geometriedaten ein beträchtlicher Rationalisierungseffekt erzielbar ist. Außerdem soll der Vorschubantrieb so ausgeführt werden, daß beim Unrunddrehen Schnittgeschwindigkeiten anwendbar sind, wie sie das Bearbeiten von Leichtmetall und Legierungen mit Diamantwerkzeugen erfordert, und daß das Regelverhalten des Vorschubantriebes im Rahmen der einzuhaltenden Fertigungstoleranzen des Drehteiles liegt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß erzielt durch den Gebrauch von mindestens zwei an sich bekannten numerisch gesteuerten Stellmotoren mit der Maßgabe, daß deren Zustellbeträge in einer Koppeleinrichtung überlagerbar und von dort auf das Drehwerkzeug bzw. den Drehwerkzeugträger übertragbar sind.

.15 Vorzugsweise verwendet man für diesen Zweck Stelämotoren der offenen Steuerkette, beispielsweise Schrittmotoren, und erreicht auf diese Weise eine Vervielfachung des Beschleunigungsvermögens und eine Erhöhung der Vorschubgeschwindigkeit, die sich zugunsten eines feinen Auslösevermögens und des im Rahmen der einzuhaltenden Fertigungstoleranzen benötigten Regelverhaltens der Vorschubantriebes auswirken.
Die Erfindung ist an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert:

F i g. 1 zeigt eine mit Stellmotoren ausgestattete Unrunddreheinrichtung teils in Seitenansicht und teils im Längsschnitt,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie Π-ΙΙ in Fig. 1,

F i g. 3 einen Längsschnitt durch den Antrieb einer mit drei Stellmotoren ausgestatteten Unrunddreheinrichtung,

F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in F i g. 3,
F i g. 5 eine Ansicht in Richtung A (F i g. 3),

F i g. 6 einen Längsschnitt durch den Antrieb einer weiteren, ebenfalls mit drei Stellmotoren ausgestatteten Unrunddreheinrichtung.

Gemäß F i g. 1 und 2 ist der Träger 2 des Drehwerkzeugs 1 als Pinole ausgebildet, die in einem Gehäuse 3 mittels zweier Membranen 4 und 5 in axialer Richtung spielfrei und reibungsarm geführt sowie durch in axialer Richtung wirkende vorgespannte Federn 6 gegenüber der vorderen Stirnwand 7 des Gehäuses 3 abgefedert ist.

Die vorstehend beschriebene Anordnung und Lagerung des Drehwerkzeugträgers 2 kann auch bei.den Ausführungsformen nach Fig.3 bis 6 vorgesehen werden.

Bei der Ausführungsform nach Fi g. 1 und 2 sind zur numerischen Steuerung des Werkzeugvorschubes zwei Stellmotoren 8 und 9 vorgesehen. Der Stellmotor 8 bewirkt über eine Kreuzscheibenkupplung 10 und eine Differentiel-Gewindespindel 11 mit Muttern 12 und 13, von denen die eine Mutter 12 im Gehäuse 3 und die andere Mutter in einem mittels zweier Zapfen 14 im Gehäuse 3 schwenkbar gelagerten Teil 15 angeordnet ist, eine Schwenkung dieses Teiles und des darin angeordneten Axialkugellagers 16 um die Zapfen 14, deren Achsen hier dem Mittelpunkt des Lagers 16 zugeordnet sind.

Der Stellmotor 9, der synchron zur Drehspindel gesteuert wird, treibt über ein Zahnräderpaar 17/18 einen Rotor 19 an, der mittels zweier Lager 20 und 21 im Gehäuse 3 gelagert ist In einer außermittigen Längsbohrung des Rotors 19 ist ein Distanzstift 22 angeordnet, der einerseits gegen eine Stirnfläche des in dem Teil 15 angeordneten Axiallagers 16 und andererseits gegen die Stirnfläche eines auf dem hinteren Ende der Pinole 2 angeordneten Axiallagers 23 anliegt. Ferner sind zwischen dem Rotor 19 und den Axiallagern 16 und 23 vorgespannte Schraubendruckfedern 24 und 25 angeordnet

Der Distanzstift 22 tastet bei der Umdrehung des Rotors 19 die durch den Stellmotor 8 bewirkte Schrägstellung des Teiles 15 und des darin angeordneten Lagers 16 ab und überträgt eine dieser Schrägstellung entsprechende axiale Zustellgröße über das Axiallager 13 auf den das Drehwerkzeug 1 tragenden Drehwerkzeugträger 2. Auf diese Weise wird dem Drehwerkzeug 1 eine Zustellbewegung entsprechend der Gleichung

Ir = -r-(l -coszi'it)

erteilt, wobei Δγ den Momentanwert der radialen Zustellung, a den Maximalwert der radialen Zustellung, ζ die Anzahl der sinus- bzw. cosinusförmigen Erhebungen innerhalb einer Werkstückumdrehung, ω die Winkelgeschwindigkeit des Werkstückes und t die Zeit darstellt.

Der Wert ζ kann durch das Übersetzungsverhältnis des Synchronantriebes zu Stellmotor 9 und der Betrag a durch Schrägstellen des Teiles 15 und des darin angeordneten Lagers 16 über den Stellmotor 8 numerisch vorgegeben werden. Abweichungen von dieser idealisierten Grundfunktion können als Korrekturfunktion in der Form a = f (ω ή, d. h. durch drehwinkelabhängige Amplitudenänderung aus einem Speicher der numerischen Steuerung dem Steilmotor 8 zugestellt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 bis 5 sind drei Stellmotoren 26, 27 und 28 vorgesehen, die in Abständen von je 120° auf einem koaxial zum Drehwerkzeugträger 2 verlaufenden Teilkreis angeordnet, sind und beispielsweise in zyklischer Folge um den Betrag von jeweils einer kleinsten W&geeinheit numerisch angesteuert werden.

Jeder dieser Stellmotoren steht über eine Kreuzscheibenkupplung 10 und eine Gewindespindel 29 mit einem im Gehäuse 3 längsverschieblich, jedoch undrehbar geführten, durch ein Innengewinde mit der Gewindespindel 29 gekuppelten Druckbolzen 30 bzw. 31 bzw. 32 in Verbindung.

Auf dem hinteren Ende des ebenso wie bei der Ausführungsform nach F i g. 2 gelagerten und abgefederten Drehwerkzeugträgers 2 ist mittels einer zentral angeordneten Kreuzgelenkkupplung 33 eine Koppeischeibe 34 beweglich angeordnet, gegen welche die kegelförmigen Enden der Druckbolzen 30, 31, und 32 anliegen (vgl F i g. 3 und 4).

j Bei dieser Ausführungsform wird beispielsweise der Druckbolzen 32 durch den Stellmotor 28 um den Zustellbetrag der kleinsten Wegeinheit in Richtung zur Koppelscheibe 34 axial verschoben. Dieser Zustallbetrag wird dem Hebelverhältnis zwischen dem Druckbol-

I« zen 32, dem Druckbolzen 30 und 31 und der Mitte der Koppelscheibe 34 entsprechend im Verhältnis 3 :1 auf das Kreuzgelenk 33 und den Drehwerkzeugträger 2 übertragen.

Nach dieser Zustellung durch den Stellmotor 28

π erfolgt die nächste Zustellung um den Betrag einer kleinsten Wegeinheit durch den Stellmotor 26 über den Druckbolzen 30 auf die Koppelscheibe 34, während die Stellmotoren 27 und 28 in ihrer Stellung gehalten werden. Die Bewegung des Druckbolzens 30 wird wiederum im Verhältnis 3 :1 über die Koppelscheibe 34 und das Kreuzgelenk 33 auf den mit dem Drehwerkzeug 1 ausgestatteten Drehwerkzeugträger 2 übertragen.

So werden in zyklischer Folge alle drei Stellmotoren gesteuert. Somit wird die Geschwindigkeit bzw. das Beschleunigungsvermögen verdreifacht, da jeder einzelne Stellmotor nur zu einem Drittel an der Gesamtzustellung beteiligt ist.

Die Ausführungsform des Antriebes nach F i g. 3 bis 5 läßt sich auch mit nur zwei Stellmotoren verwirklichen.

jo In diesem Falle müssen beide Stellmotoren und die durch diese betätigten Druckbolzen jedoch um 180° zueinander versetzt angeordnet werden. Wenn dabei die beiden Druckbolzen den gleichen Abstand von der Mitte der Koppelscheibe 34 haben, wird der Zustellbetrag jedes Druckbolzens im Verhältnis 2:1 auf die Drehwerkzeugträger 2 übertragen. Diese Anordnung verdoppelt das Beschleunigungsvermögen des Antriebes, da jeder einzelne Stellmotor nur zur Hälfte an der Gesamtzustellung beteiligt ist.

Die F i g. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit drei in einer Reihe nebeneinander angeordneten Stellmotoren 35,36 und 37, die über je ein Kegelräderpaar 38/39 auf die treibenden Räder 40, 41 und 42 von zwei Kegelrad-Differentialgetrieben einwirken, deren Achsenkreuze 43 und 44 durch eine Kupplung 45 miteinander verbunden sind. Mit dem angetriebenen Kegelrad 46 des einen Differentialgetriebes ist ein Kegelrad 47 verbunden, das mit einem Kegelrad 48 in Eingriff steht, welches auf einer Gewindespindel 49 festsitzt, die in eine Mutter 50 eingeschraubt ist, welche in einen ein Drehwerkzeug 1 tragenden Drehwerkzeugträger festliegt.

Bei diesem Ausführungsbeispiel können die drei Stellmotoren 35, 36 und 37 sowohl in zyklischer Folge als auch unabhängig voneinander angesteuert werden. Im letzteren Falle wird die Summe der durch die Motoren 35, 36 und 37 bewirkten Einzelzustellbeträge auf die Gewindespindel 48 und damit auf den Drehwerkzeugträger 2 übertragen. Durch diesen Antrieb wird somit die Geschwindigkeit und das Beschleunigungsvermögen verdreifacht, da jeder Stellmotor nur zu einem Drittel an der Gesamtzustellung beteiligt ist.
Das hier gezeigte Prinzip läßt sich auch mit nur zwei oder auch mit mehr als drei Stellmotoren verwirklichen, solange das Massenträgheitsmoment des Getriebes nicht das zulässige Fremdmassen-Trägheitsmoment der Stellmotoren überschreitet.

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Naturgemäß sind die Ausführungsmöglichkeiten der Ferner ist es möglich, die einem Antrieb zugeordne-

Erfindung durch die dargestellten und beschriebenen ten Stellmotoren nicht in zyklischer Folge mit jeweils

Ausführungsbeispiele nicht erschöpft. So können bei dem kleinsten Zustellbetrag einer kleinsten Wegeinheit,

entsprechender Auswahl der Stellmotoren nicht nur die sondern sie gleichzeitig in beliebiger Reihenfolge mit

gezeigten Drehwerkzeugträger 2, sondern auch größere ^r> voneinander unabhängigen Einzelzustellbeträgen anzu-

Werkzeugschlitten auf die beschriebene Weise ge- steuern,
steuert werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Unrunddreheinrichtung für Drehmaschinen, bei welcher ein Drehwerkzeug in Abhängigkeit vom Drehwinkel eines rotierenden Werkstückes in radialer Richtung zu dessen Drehachse bewegbar angeordnet ist, gekennzeichnet durch den Gebrauch von mindestens zwei an sich bekannten numerisch gesteuerten Stellmotoren (8,9; 26,27,28; 35,36,37) mit der Maßgabe, daß deren Zustellbeträge in einer Koppeleinrichtung (13—19; 30—34; 38—48) überlagerbar und von dort auf das Drehwerkzeug (1) bzw. den Drehwerkzeugträger (2) übertragbar sind.

2. Unrunddreheinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppeleim ichtung (13—19) ein hinter dem Drehwerkzeugträger (2) um quer zur Bewegungsrichtung des Drehwerkzeugträgers verlaufenden Zapfen (14) schwenkbares, ringförmiges Bauteil (IS) aufweist, an dessen Umfang mitten zwischen den beiderseitgen Zapfen (14) eine mit dem ersten Stellmotor (8) gekuppelte Stellspindel (U) angreift und daß zwischen einem auf dem hinteren Ende des in axialer Richtung über Druckfedern (25) abgefederten Drehwerkzeugträgers (2) angeordneten Axialkugellager (23) und einem in der Mitte des ringförmigen Bauteiles (15) angeordneten Axialkugellagers (16) ein Rotor (19) angeordnet ist, der über ein Zahnräderpaar (17/18) mit dem zweiten Stellmotor (9) gekuppelt ist und in in einer außermittigen Längsbohrung einen längsverschieblichen Distanzstift (22) trägt, der gegen die einander zugekehrten Stirnflächen der beiden Axialkugellager (16,23) anliegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Rotor (19) und dem beiderseits dieses Rotors angeordneten Axialkugellager (16 und 23) vorgespannte Schraubendruckfedern (24 und 25) angeordnet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am hinteren Ende des in axialer Richtung abgefederten Dreh-Werkzeugträgers (2) eine Koppelscheibe (34) mittels eines Kreuzgelenkes (33) od. dgl. frei beweglich angeordnet ist, auf deren eine Stirnfläche in gleichmäßigen Abständen voneinander angeordnete, mittels je einer Gewindespindel (29) axial bewegbare Druckbolzen (30, 31, 32) einwirken, deren Axialbewegungen durch die Stellmotoren (26,27,28) gesteuert werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei der Stellmotoren (35, 37) über Kegelräderpaare (38,39) und Koppelgetriebe (40—47) auf ein zentral angeordnetes Kegelrad (48) einwirken, das über eine Gewindespindel (49) mit dem Drehwerkzeugträger (2) gekuppelt ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Koppelgetriebe Umlaufrädergetriebe vorgesehen sind.