DE2042138C3

DE2042138C3 - Verfahren zum Verhindern regenerativen Ratterns bei der spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstücks und Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens

Info

Publication number: DE2042138C3
Application number: DE2042138A
Authority: DE
Inventors: Hans Guenther Prof.Dr.-Ing. 7324 Rechberghausen Rohs
Original assignee: Gebrueder Boehringer GmbH
Current assignee: MAG IAS GmbH Eislingen
Priority date: 1970-08-25
Filing date: 1970-08-25
Publication date: 1974-02-14
Also published as: FR2103493A1; US3744353A; FR2103493B1; DE2042138A1; GB1367613A; DE2042138B2

Description

2. Einrichtung zum Durchführen des Verfah- wechselnden Spanquerschnitt und durch die daraus rens nach Anspruch I an einer Werkzeugma- folgende wechselnde Schnittkraft zu erneuten und schine, die mit einem Programmwerk versehen 20 verstärkten Schwingungen angeregt. Daraus folgt nun ist. dadurch gekennzeichnet, daß das Programm- wiederum eine stärkere Welligkeit der erzeugten werk (9) ein die Drehzahl des Spindelantriebmo- Oberfläche, die ihrerseits bei einem weiteren Durchtors (4) änderndes Steuergerät (8) beeinflußt, lauf des Werkzeugs zu verstärkten Schwingungen

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- führt. So bauen sich nach und nach Schwingungen kennzeichnet, daß das Steuergerät (8) an- und 25 von einer solchen Amplitude auf, daß eine sinnvolle abschaltbar ist. spanabhebende Bearbeitung nicht mehr möglich ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da- Es gibt viele Maßnahmen, das Auftreten des redurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (8) in generativen Ratterns zu verhindern. Beispielsweise einem Regelkreis einem Fühler (11) und einer kann die Dämpfung des schwingungsfähigen Systems Regeleinrichtung (10) nac'-'geschaltet ist. 30 im Kraftfluß Werzeugmaschine — Werkzeug —

5. Einrichtung narh Anspruch 2, 3 oder 4, da- Werkstück so erhöht werden, daß keine Schwingundurch gekennzeichnet, da.< in dem Regelkreis gen mit nennenswerter Amplitude auftreten können, zwischen dem Steuergerät (8) und der Regelein- Als Beispiel hierfür kann die Verwendung von mit richtung (10) das Programmwerk (9) eingeschal- einem Hilfsmassendämpfer versehenen Bohrstangen tct ist. 35 genannt werden. In vielen Fällen ist jedoch die Erhöhung der Dämpfung nicht möglich, weil das schwingungsfähige System im wesendichen vom Werkstück

gebildet wird, an dem keine Veränderungen möglich

sind. Weiterhin kann man den Vorschub verringern,

■10 mit dem das Werkzeug arbeitet. Der Einfluß dieser

Maßnahme auf das Auftreten regenerativen Ratterns

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vcrhin- ist jedoch sehr gering. Ferner könnte man auch die

dem regenerativen Ratterns bei einer vorausgehen- Spantiefe, mit der das Werkzeug arbeitel, vermin-

dcn jeweils nachfolgenden spanabhebenden Bearbei- dem. Dies ist jedoch oft nicht zulässig, weil dadurch

lung an Rattermarken aufweisenden Bearbeitungsflä- 45 die zu erzeugende Kontur des Werkstücks verändert

eben mit demselben Werkzeug auf einer Werkzeug- wird.

maschine, deren Schnittgeschwindigkeit verstellbar Schließlich ist es bekannt (»Industrie-Anzeiger':

ist. vom 5. November 1963, S. 1982), daß beim Flic-

Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Einrieb- genddrehen von Stahlguß-Ventilkörpern auf einer

Hing zum Durchführen dieses Verfahrens. 30 Spezialdrehbank mit verstärkter Arbeitsspindel er-

Dieses regenerative Rattern ist eine Erscheinung. liebliche Rattcrschwingungcii durch Veränderung des die die Maschine in starke Schwingungen versetzt. Einstellwinkels der Werkzeuge, durch Vergrößerung die Standzeit des Werkzeugs erheblich beeinträchtigt des .Spanwinkels und durch eine Erhöhung der und schlechte Oberflächen am bearbeiteten Werk- Schnittgeschwindigkeit günstig beeinflußt werden stück verursacht. Beim Auftreten regenerativen RaI- 5.-, konnten. Wie dort berichtet, ergaben beim Längseinlerns ist somit im allgemeinen eine technisch sinn- stechen von Kettenrädern bei einer Revolverdrehvolle spanabhebende Bearbeitung nicht möglich. bank Änderungen von Schnittgeschwindigkeit, Vor-

Es muß daher auf alle Fälle vermieden werden. schub und Schncidcngconietrie keine wesentlichen

Dieses regenerative Rattern kann immer dann auf- Verbesserungen.

treten, wenn die Schneide von der Oberfläche des 60 Erfiiidungsgemäß ist nun die Aufgabe, das regene-

WerkMiicks. die sie bei einem vorherigen Durchgang rative Rattern bei Werkzeugmaschinen zu vcrliin-

erzeugl hat. einen Span abhebt. Der hierbei ablau- dem. dadurch gelöst, daß von einer zum Vermieden

fende Vorgang ist folgender: regenerativen Riitterns bekannten Schnittgeschwin-

Heim Arbeiten der Schneide treten kleine Schwin- digkeitsänderung bei jedem der auf der betreffenden Klingen auf. die von beliebiger Ursache herrühren fi;, Fläche vorzunehmenden Nachschnitte durch Anhcköniieii und eine Relativbewegung zwischen hen oder Absenken um einen Bruchteil der Aus-Schneide und Werkstück zur Folge haben. Diese ^angsselinittgeschwindigkeil im Wechsel Gebrauch Schwingungen erfolgen mit der Eigenfrequenz, eines uemacht wird.

Damil man ohne Unterbrechen tier Bearbeitung des Werkstücks die Schnittgeschwindigkeit im Wechsel anheben oder absenken kann, muß der Hauptantrieb unter Last gestuft oder stufenlos verstellbar sein.

Ist die Werkzeugmaschine mit einem Prügrammwerk versehen, dann ist die Einrichtung zum Ausführen des Verfahrens vorzugsweise so ausgestaltet, daß das Programmwerk ein die Drehzahl des Spindclantriebmotors änderndes Steuergerät beeinflußt. Durch dieses Steuergerat wird dann programmgemäß Größe, Häufigkeit und Richtung der Änderung der Schnittgeschwindigkeit bestimmt. Dieses Steuergerät kann an- und abschaltbar sein. Es braucht natürlich nur eingeschaltet zu sein, solange eine Gefahr für das Auftreten regenerativen Ratterns besteht. Vorzugsweise ist das Steuergerät in einem Regelkreis einem Fühler und einer Regeleinrichtung nachgeschaltet. Der Fühler mißt das Rattern, also die relative Schwingung zwischen Werkzeug u^- d Werkstück, und beeinflußt das Steuergerät in einem Rattern verringernden Sinne.

Schließlich ist es denkbar, die Regeleinrichtung zu einer Optimierregelung auszubauen, die nicht nur das Ein- und Ausschalten der Steuereinrichtung übernimmt, sondern überdies das Programm so beeinflußt und verändert, daß die Wirkung der Steuereinrichtung optimal wird.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel emer Einrichtung zum Ausführen des Verfahrens ist in der Zeichnung schematisch veranschaulicht. Diese zeigt eine Drehmaschine. Sie besteht aus einem Bettl, einem Spindelkasten 2 und einem Bettschlitten 3, der einen Planschlitten trägt. Angetrieben wird die Spindel von einem unter Last dreh/ahlversullbaivn Anirieb, z.B. durch einen Gleichstrommotor^ Am Spindelkasten 2 ist an der Hauptspindel das Werkstück 6 eingespannt, z. B. mittels einer Planscheibe 5. Der PlanschliUen trügt das Werkzeug, nämlich einen Drehmeißel 7, mit dem beispielsweise eine Phintiäche des Werkstücks bearbeitet wird.

Um regeneratives Rattern zu unterdrücken, ist dci Motor4 mil einem seine Drehzahl steuernden Gerät 8 verbunden, das seinerseits durch ein Programm beeinflußt wird. Infolgedessen wird die Drehzahl des Motors 4 und damit das Werkstück 6 programmgemäß verändert. Diese Änderung der Drehzahl ist durch das Programm so bestimmt, daß dadurch der

Regenerativvorgang unterbrochen wird.

Das Ein- und Ausschalten des Steuergeräts 8 kann von Hand oder auch durch das Programmwerk 9 erfolgen. Vorzugsweise indessen steht das Steuergeräts unter dem Einfluß eine; Regeleinrichtung 10, deren

Meßwerk aus einem Fühlei 11 besteht, der an der Drehmaschine angeordnet ist und das Auftreten von Schwingungen feststellt. In Abhängigkeit vom Meßergebnis steuert die Regeleinrichtung 10 das Steuergeräte derart, daß dieses im erforderlichen Maße die

Schnittgeschwindigkeit ändert. Das Ein- und A.usschalten des Steuergeräts 8 kann daher auch durch die Regeleinrichtung 10 erfolgen.

Ist das Steuergerät ausgeschaltet und treten dann erneut Schwingungen auf, dann wird es durch die

Regeleinrichtung 10 erneut eingeschaltet.

Die Regeleinrichtung 10 kann so ausgestaltet sein, daß sie mit dem Fühler 11 die günstigste Wirkungsweise des Programms feststellt und dieses im Sinne einer besonders günstigen Wirkung verändert.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

ι 2 schiviiH'.iinjisiähigen Sysiems im Kraflfluli Werkzeug- Pateutanspriiche: maschine, Werkzeug, Werkstück. Diese Schwingungen haben im allgemeinen eine Komponente senk-

1. Verfahren zum Verhindern regenerativen recht zur jeweiligen Bearbeitungslläche, se daß diese Ratterns bei einer vorausgehenden jeweils nach- 5 Fläche wellig wird, d. h. Rattermarken erhält. Hebt folgenden spanabhebenden Bearbeitung an Rat- das Werkzeug nunmehr bei einem erneuten Durchtermarken aufweisenden Bearheitungsllächen mil gang, also bei einer nachfolgenden spanabhebenden demselben Werkzeug auf einer Werkzeugma- Bearbeitung der die Rauermarken aufweisenden schine, deren Schnittgeschwindigkeit verstellbar Fläche, z. B. nach einer Umdrehung des Werkstücks ist, dadurch gekennzeichnet, daß von io oder nach einer Umdrehung des Fräs- oder Rohreiner zum Vermeiden regenerativen Ratterns be- Werkzeugs, von der Bearbeitungsfläche einen wciic-

" kannten Schnittgeschwindigkeitsänderung bei je- ren Span ab, so entsteht infolge der welligen Ober-

dem der auf der betreffenden Fläche vor/uneh- fläche ein Span, dessen Querschnitt sich mit der

menden Nachschnitte durch Anheben oder Ab- Schwingungsfrequenz ändert. Die Frequenz des

senken um einen Bruchteil der Ausgangsschnitt- 15 Wechsels dieses Spanquersehnittes stimmt jedoch mit

geschwindigkeit im Wechsel Gebrauch gemacht der Eigenfrequenz des Schwingungssystems überein,

wird. Daher wird das schwingungsfähige System durch den