DE2124657A1

DE2124657A1 - Vorrichtung zur Steuerung der Ar beitsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen

Info

Publication number: DE2124657A1
Application number: DE19712124657
Authority: DE
Inventors: Victor. Troy Mich Milewski (V St A)
Original assignee: Valeron Corp
Current assignee: Valenite LLC
Priority date: 1970-05-18
Filing date: 1971-05-18
Publication date: 1971-12-02
Also published as: CA955388A; DE2167082B1; GB1347876A; US3740161A; ZA712804B; BE767277A

Description

Dr. Ing. H. Ν*ί*·-·

Dipl. ing. H. Km-^!~.

Dipl. Phys. W. Schr-'.h

8 M»nehen 15, Moxerfstr.23

W. 5380586

The Valeron Corporation

211oo Coolidge Highway

Detroit, Michigan "482 37/USA 17. Mai 1971

Anwaltsakte M-I582

Vorrichtung zur Steuerung der Arbeitsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen

Es ist möglich, Werkstücke mit Toleranzen zu fertigen, welche man bis vor einigen Jahren als unmöglich hielt. Das Schneiden kann unter hohen Geschwindigkeiten und unter solch engen Toleranzen durchgeführt werden, daß Nach-Bearbeitungen, wie Honen, Schleifen und Läppen oft nicht mehr erforderlich sind. Die Abnutzung an den Werkzeugen bleibt jedoch ein Hauptproblem. Obwohl kontinuierlich Verbesserungen am Material der Schneidwerkzeuge gemacht werden,war es bislang nicht in vollem Umfang möglich, die Abnutzung an der Schneidkante eines Werkzeuges automatisch abzufühlen und entsprechend das Werkzeug nachzustellen.

Es hat sich herausgestellt, daß nachstellbare Schneid- und Bohrwerkzeuge einen großen Schritt nach vorne in dem Bemühen darstellen, der Abnutzung des Werkzeuges durch entsprechende Einstellung zu begegnen. Mit Schneidwerkzeugen dieser Art können alle Schneidkanten in gleichem Ausmaß, genau und schnell mit Hilfe eines einzelnen Steuerkörpers nach außen verlagert werden.

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Menschlichen Irrtümern unterliegende, manuelle Verstellung und die zur Nachstellung erforderliche Abschaltung der Maschine haben indessen die vorteilhafte Verwendung von Werkzeugen der genannten Art begrenzt.

Ein weiteres, insbesondere bei der Präzisionsbearbeitung auftretendes Problem besteht darin, daß das Schneidwerkzeug bzw. seine Schneidkante aus dem Werkstück herausgezogen werden muß, ohne daran Kratzer bzw. Spuren zu hinterlassen. In gewissen Fällen müssen die Schneidkanten während jeden Schneidganges sowohl radial nach innen als auch nach außen verlagerbar sein. Obwohl Einrichtungen geschaffen wurden, um die Schneidkanten zurückzuziehen^ bestand bislang ein schwerwiegendes Problem darin, bei Bedarf weiter nach außen gerichtete Nachstellungen unter engen Toleranzen vorzunehmen und_trotzdem eine gute Abstützung beizubehalten. Darüber hinaus ist es in manchen Fällen erforderlich, in wiederholter Weise sowohl nach innen als auch nach außen gerichtet Präzisionsverstellungen vorzunehmen.

Die vorliegende Erfindung betrifft Schneidwerkzeuge in allgemeiner Form und insbesondere Werkzeugmaschinen, welche eine automatische Nachstellung für Schneidwerkzeug-Einsätze sowohl radial nach innen als auch nach außen gerichtet ermöglichen und welche es bei Bedarf gestatten, das Werkzeug ohne Verkratzen der Seitenwand der fertigen Bohrung aus einem Werkstück herauszuziehen, wenn ein Ausgleich bzw. eine Kompensierung für die Abnutzung des Schneideinsatzes vorgenommen werden soll, ferner zum Zwecke des Hinterschneidens, des Abfasens und der Feinbearbeitung während der Rückwärtsbewegung. _ 3 _

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Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zur Steuerung der Arbeitsgenauigkeit ein Schneidwerkzeug mit einer verstellbaren Schneideinrichtung auf, welche elastisch in eine zurückgezogene Position gespannt ist» Eine axial hin- und herbewegbare Vorrichtung erstreckt sich innerhalb des Schneidwerkzeuges und dient dazu, unter axialer Bewegung die Arbeitseinstellung für die Schneideinrichtung zu schaffen. Ein von außen wirkender Antrieb dient dazu, die hin- und herbewegbare Vorrichtung axial zu bewegen. Die axial gespannte Bewegung der hin- und herbewegbaren Vorrichtung wird' durch einen äußeren, verstellbaren Anschlag begrenzt, um auf diese Weise die Einstellung für die Schneideinrichtung genau zu bestimmen.

Eine Schiebestange erstreckt sich durch die Spindel einer Werkzeugmaschine und wird durch einen doppelt wirkenden, hydraulischen Zylinder angetrieben, um die Schneideinsätze nach jedem Schneidgang zurückzuziehen. Die in Längsrichtung sich erstreckende Stange verstellt einen mit einer Kurvenfläche versehenen Körper, der zentral innerhalb des Schneidwerkzeuges selbst vorgesehen ist.

Weise
Auf diese/werden ein oder mehrere Schneideinsätze am Umfang des

Werkzeuges radial nach innen gerichtet zurückgezogen.

Ein in axialer Fluchtung mit der Stange befindlicher Präzisionsanschlag, gegen welchen sich die Stange normalerweise anlegt, wird von allen axialen Kräften entlastet, wenn der hydraulische Zylinder die Stange nach vorne bewegt. Ein kleiner, an den verstellbaren Anschlag angeschlossener Schrittmotor ist geeignet, den Anschlag nachzustellen, was bei Bedarf geschehen kann, wenn die axiale Belastung abgenommen ist. Infolgedessen können äußerst

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genaue Einstellungen des Anschlages in verhältnismäßig kleinen Schritten durchgeführt werden, da ein minimales Drehmoment und kein axiales Moment wirksam ist» welche die Bewegung des Anschlages in der einen oder anderen Richtung beeinträchtigen kommen.

Wenn der hydraulische Zylinder die Stange gegen den Anschlag zurückstellt dann werden die Schneideinsätze nach Maßgabe der Einstellung des Anschlages radial nach außen nachgestellt. Durch geeignetes Messen des Werkstückes unter Beachtung seiner erforderlichen Größe und unter Verwendung eines Meßsignals, welches in einer Steuerschaltung mit dem hydraulischen Zylinder und dem Schrittmotor für die Anschlagnachstellung verbunden ist, kann eine automatische Steuerung frei von menschlichen Irrtümern durchgeführt werden.

Ausführungsbeispxele der vorliegenden Erfindung sind anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert.

Fig. 1 ist eine Perspektivansicht der Werkzeugmaschine nach der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der elektronischen Steuerungselemente und der Toleranzmeßgeräte;

Fig. 2 ist eine zweiteilige Längs-Schnittansicht durchdas Schneidwerkzeug und den Betätigungsmechanismus für das Werkzeug. Gewisse zugehörige Teile sind schematisch dargestellt;

Fig. 3 ist eine Seitenansicht eines weiteren Betätigungsmechanismus zur Verwendung außerhalb des Werkzeuges. Teile des Betätigungsmechanismus sind gebrochen dargestellt, um das darin befindliche Kugelgewinde wiederzugeben;

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Fig. 4 ist eine schematische Darstellung der verschiedenen Antriebssteuerungen und Mechanismen elektromechanischer Art für die nachfolgend beschriebene Werkzeugmaschine.

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Die in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellte Werkzeugmaschine ist eine gewöhnliche Einschlitten-Bohrmaschine mit einer Basis Io und einem auf fixiertenFührungen 14 hin- und herbewegbaren Tisch 12.

Herkömmliche Steuerungen 16 und 18 denen zum Einschalten, für den Notstop, die Tischbewegung und für gewisse Steuerungsfunktionen an der zugehörigen Ausrüstung, wie nachfolgend ausführlicher erläutert wird. Ein Tischfördermechanismus dient dazu, den Tisch ™ relativ zu einem Schalter» 24 zu bewegen; der Schalter 24 ist so angeordnet, daß er die vordere Grenzlage für die Bewegung des Tisches und des darauf befindlichen Mechanismus anzeigt.

Am bezüglich des Tisches bzw. Tischschlittens 12 anderen Ende I

i der Basis Io ist der Arbeitsbereich 26. Im besonderen Fall ist j

ein Werkstück 28 auf einem Support 3o befestigt; der Support j

weist zwei Maßzapfen 32 und einen Grenzschalter 34 auf. Die Maß- !

zapfen dienen dazu, das Werkstück für die vorgesehene Arbeit fc auszurichten.Einer der beiden Maßzapfen ist gemäß Darstellung in einer entsprechenden, zur Ausrichtung dienenden Bohrung im Werkstück geführt und aktiviert den Grenzschalter 34, um eine Anzeige für die Arbeits-Bereitstellungslage zu erhalten.

Der Meßkopf 36 für die Größe des Werkstückes ist hinter diesem angeordnet und verdeckt es in der in Fig. 1 dargestellten Perspektivansicht teilweise. Der Meßkopf ist auf einem hydraulischen Schlitten 3 8 befestigt, so daß er in seiner Lage zum • Werkstück ein- bzw. ausgefahren werden kann und sich zeitlich abgestimmt zur Bewegung des Tischschlittens verlagert, wie im

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weiteren Verlauf der Beschreibung ausführlicher erläutert ist.

Andere Meß- und Steuerungsgeräte in Fig. 1 der Zeichnungen umfassen den Verstärker 4o auf dem Ständer 42 und die Steuerkonsole 44 auf einem vergleichbaren Ständer. Die Steuerkonsole 44 ist mithin über dem Tischschlitten vorgesehen und leicht zugängig.

Die Werkzeugspindel 46 ist gemäß Fig. 1 der Zeichnungen durch eine Abdeckung 4 8 umhüllt. Die Abdeckung dient gleichzeitig als Befestigungsplatte für den Antriebsmotor 5o. Die Treibriemenverbindung zwischen dem Motor und der Spindel befindet sich innerhalb der Riemenabdeckung 52 und zwar knapp hinter der Spindelabdeckung. Der Betätigungsmechanismus 51 nach der vorliegenden Erfindung ist rückwärts davon angeordnet.

Der Betätigungsmechanismus erfindungsgemäßer Form, der Zugang durch die Spindel und die besondere Funktion des Bohrwerkzeuges 54 am Ende der Spindel werden nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 der Zeichnungen erläutert.

Gesehen von links nach rechts sind der Meßkopf 36, das Werkstück 28 und das Werkzeug 54 ersichtlich. Der Meßkopf ist mit seinen Fühlern 56 innerhalb einer Bohrung 58 des Werkstückes dargestellt; die Bohrung wurde zuvor durch das Bohrwerkzeug 54 gebohrt, wobei sich der Arbeitstakt für das Werkzeug zwischen der ausgezogenen Linie und der gestrichelten Linie 54' erstreckt. Bei diesem Arbeitstakt bewegen sich der gesamte Tischschlitten 12 und alle Antriebsmechanismen für das Werkzeug mit diesem während der vorangehend erläuterten Bewegung.

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Der Vorderteil 60 des Schneidwerkzeuges 54 erstreckt sich von dem mit einem Flansch versehenen Ende 62 nach vorne. Das Ende ist mittels Bolzen 64 an der Spindel in herkömmlicher Weise angebracht. Am Vorderteil 60 sind ein odeirtnehrere Einsatzhalter 66 für Schneidwerkzeug vorgesehen; die Einsatzhalter sind jeweils durch ein Befestigungselement 68 fixiert und tragen je einen ' Schneideinsatz 7o, welcher einstellbar und als Wegwerf-Element ausgebildet ist.

™ Die Einsatzhalter 66 des Schneidwerkzeuges sind mit einer Hinterdrehung 72 ausgestattet, was ermöglicht, sie auszulenken. Zu diesem Zweck ist davor eine Verstellschraube 74 angeordnet, welche zur Verstellung der Schneideinsätze geeignet ist. Die Verstellschraube wirkt an einem zylindrischen Bolzen 76, welcher in Querrichtung innerhalb des Werkzeuges 54 bewegbar ist. Der Bolzen liegt auf einer Kugel 78 auf, welche ihrerseits flach an eine Hartmetallspitze 80 am Ende einer Stange 82 angepaßt ist. Die Stange 82 befindet sich in einer axialen Bohrung 84 des Werkzeug-

fc köfcers.

Die schräg liegende Planfläche 86 dient dazi, das flexible Ende deö Einsatzhalters 66 zu strecken bzw. zurückzuziehen. Dies geschieht entweder durch Ausfahren des Bolzens 76, in-dem die Stange zurückgezogen wird, oder durch Entlastung bei nach vorne gerichteter Bewegung der Stange, um die Verspannungskräfte zu entlasten. Der Winkel der Schrägfläche ist so bemessen, daß zur nach außen gerichteten Auslenkung eine größere Axialkraft an der Stange in Zugrichtung erforderlich ist, während eine geringere Druckbzw. Schiebekraft benötigt wird, um das Zurückziehen des Einsatz-

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halters herbeizuführen. Auf diese Weise werden das Ausmaß der Steife und die Abmessungen für eine derartige Antriebsstange auf ein Minimum reduziert.

Das von der Spindel getragene Ende des Bohrwerkzeuges 54 ist in ihrer in der Mitte sich erstreckenden Bohrung 84 genügend erweitert, um das größere Innenende der Stange 82 aufzunehmen. Die Stange 82 ist gemäß Bezugsnummer 88 mit einem Innengewinde ausgestattet, in welches die durch die Werkzeugspindel 46 sich erstreckende Stange 9o eingreift. Die Stange erstreckt sich durch Gleitlager 92 und 94 in' der Spindel und ist mit dem gegenüberliegenden Ende in einem fixierten, mit der Stange verbundenen Lager 96 gehalten. Dadurch kann sich die Stange 9o mit der Spindel drehen. Das Werkzeug ist über die Kupplung 122 mit Teilen am Tischschlitten 12 verbunden, welche sich nicht drehen.

Die Werkzeugspindel 46 ist von herkömmlicher Bauform und weist Lager 98 und loo im Gehäuse Io2 und eine Riemenscheibe Io4 auf, welche auf das Ende der Spindel aufgekeilt ist. Die außerhalb der Spindel befindliche Lagerkupplung 96 trägt ein Lager Io6, um die Stange 9ο frei drehen zu lassen, während die Verbindungsbzw. Kupplungsteile Io8 und Ho durch einen Anschlagarm 112 gegenüber Drehbewegung abgesichert sind. Der Anschlagarm 112 besitzt genügend Länge, um in einen Anschlag 114 am Tischschlitten 12 einzugreifen. Die Lagerkupplung ist ferner mit einem Querbolzen 116 ausgestattet, welcher einen Kupplungszapfen 118 in einer Bohrung 12o hält. Die Bohrung ist bezüglich des Kupplungszapfens mit ausreichendem Übermaß gefertigt, so daß ein gewisses seitliches Spiel zwischen ien beiden Teilen möglieh ist« Es wird auf

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diese Weise eine gewisse Radialbewegung herbeigeführt, um Fluchtung zu erzielen und um Probleme gegenseitigen Fressens zu vermeiden.

Die Kupplung 122 ist mit zwei halbzylindrischen Hälften 124 und 126 ausgestattet, welche durch ein Befestigungselement 128 miteinander verbunden sind. Die Hälften 124 und 126 sind so geformt, daß sie an einem Ende ein Verbindungsstück 13o am Kupplungszapfen 118 und am anderen Ende ein vergleichbares Verbindungsstück 132 aufnehmen. Auf diese Weise ist ein linear wirkender Druck- und Zugantrieb ermöglicht.

Ein doppelt wirkender, hydraulischer Zylinder 134 schließt sich an die Kupplung 122 zur Betätigung des Bohrwerkzeuges an. Eine Stange 136 erstreckt sich durch ein Gehäuse 138 und trägt ein Kolbenteil 14o. Durch das Kolbenteil werden getrennte Kammer 142 und 144 auf den gegenüberliegenden Seiten gebildet. Dem Zylinder sind weiterhin Kanäle 146, 148 üblicher Art und Nippel bzw, An- ^ Schlüsse 15o, 152 zur Verbindung mit einem (schematisch dargestellten) Vierwegeventil 154 zugeordnet. Das Ventil 154 wird durch Solenoide 156 und 158 betätigt, um wahlweise die verschiedenen Kammern mit der Pumpe 16o oder mit dem Behälter 162 zu verbinden, so daß die Kolbenstange in die eine oder andere der beiden zur Verfügung stehenden Richtungen verlagert wird.

Eine die Form eines Anschlages besitzende Wand IZ^ an der Rückseite das hydraulischen Zylinders 18':- dient zuszmmen mit einer Anschlagmittel 16S ass Ende dsr- Koj^:,Qnziange 135 dasu₃ die nach vor::^ es^ielitste BewGKuni d-r,^y -bis zn ^szreiiZ'in, Diirch Lösen der

Stellschraube 168, durch Drehen der Anschlagmutter und durch erneutes Anziehen der Stellschraube kann der Anschlag veränderlich gestaltet werden.

Ein Anschlagknopf 17o am Ende der Stange 136 liegt am Anschlagende 172 einer mit Mikrometergang versehenen, axialen Stellschraube 174 in eiiem Lager 176 an. Eine Mikrometer lehre 178 ist auf die Schraube bzw. den Gewindekörper 174 aufgekeilt und ermöglicht eine genaue axiale Einstellung des Anschlagendes 172. Durch entsprechende Steuerung der Bewegungsgrenzlage des Bohrwerkzeuges 54 können die Einsatzhalter für das Schneidwerkzeug in ihrer Lage bestimmt werden.

Das Ende der Stell- bzw. Mikrometerschraube 174 ist an der durch Bezugsnummer 18o bezeichneten Stelle geschlitzt und nimmt einen durch einen Schrittmotor 184 betätigten Antriebskeil 182 auf. Der Antriebskeil ist zum Zwecke manuellen Zurückziehens und zum Zwecke des Eingriffs mit einem Balgkörper 186 versehen, was in keinem Fall den stufenweisen Drehantrieb beeinträchtigt, welcher über die Steuereinheiten 44 und 4o mit ihren elektrischen Verbindungen 188 und 19o erzielt wird. Bei der insoweit beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dient der Schrittmotor 184- dazu, die Miktometerschraube 174 zu verstellen, wenn die Stange 9o und die zugehörige Kolbenstange 136 sich in einer nach vorne gerichteten Position befinden und infolgedessen keine axial wirkende Kraft ausüben. Infolgedessen kann mit Hilfe eines verhältnismäßig kleinen Schrittmotores ein hohes Ausmaß von Genauigkeit an Änderungen erzielt werden, welche zum Vorwärts- oder Rückwärtsbewegeii de*¹ Schneidkante des Werkzeuges dienen.

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Da während der vorgenommenen Verstellungen keine variablen Belastungen auftreten und da die Anschlagkraft am Anschlagende 172 immer in gleicher Richtung verläuft und infolgedessen kein toter Gang auftritt, erhält man eine Gewähr für genaue Wiederholbarkeit der einzelnen Stellvorgänge. Der vollständige, nach vorne gerichtete Lauf der Stangen 136, 9o und 182 beim Zurückziehen der Schneidkante am Ende jeden Schneidtaktesünd ihre Bewegung in entgegengesetzter Richtung auf dem gleichen oder auf einem neuen Anschlag vollzieht sich mit ausreichender Bewegung ™ aller Teile, und zwar ungeachtet der verhältnismäßig kleinen Bewegungsstrecke. Es wird mithin vermieden, daß ein Verklemmen durch Reibungskräfte oder auf andere Weise auftritt.

In Fig. 3 der Zeichnungen ist eine weitere Ausführungsform eines Antriebes 2oo zur Steuerung eines gleichen Werkzeuges dargestellt. Der Antrieb weist einen Schrittmotor 2o2 zur Verstellung der Stange 9o und einer Schrägfläche 86 unter Last auf. Die dargestellte Anordnung arbeitet ohne körperliche Lösung der axialen Fluchtung.

Eine Sechskant-Schlupfsitzverbindung 2o4 ist zwischen dem Schrittmotor 2o2 und einem die axiale Bewegung übertragenden Umsetzer 2o6 mit in Schraubenform angeordneten Kugeln vorgesehen. Ein größerer Schrittmotor wird mit einer Antriebsverbindung zur Hülse 21o der Verbindung 2o4 verwendet, und treibt eine Welle in herkömmlicher Weise an, um axiale Verlagerungen aufzunehmen.Diese werden ihrerseits an den linearen Antrieb 212 mit in Schraubenform gelegten Kugeln geleitet. Die Kugelschraubenwelle 214 ist an die der Kupplung 96 entsprechende Kupplung 2 96 angeschlossen,

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um ihre Axialbewegung in vergleichbarer Weise auf das Schneidwerkzeug zu übertragen, ohne indessen die dazwischengeschalteten hydraulischen oder anderen Gelenksysteme gemäß erster Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zu verwenden.

Die Anordnung ist so ausgewählt, daß axiale Belastungen an der Verstellvorrichtung sogar während des Schneidens ausreichend gering sind. Der mechanische Vorteil der Verbindung von Kugelschrauben und eines Sechskant-Schlupfsitzantriebes reicht zusammen bei Verwendung eines größeren Schrittmotors aus, um die axialen Lasten innerhalb der Aufnahmefähigkeit des Verstellsystems zu halten. Weiterhin kann in der Praxis die Steuerung so programmiert werden, daß die Schneidwerkzeuge nach Vollendung der Bohrung durch eine vorbestimmte, entgegengesetzte Betätigung des Schrittmotors 2o2 zurückgezogen werden. Anschließend kann der Schneiddurchmesser auf die gleiche oder auf eine verstellte Position gebracht werden, bevor der nächste Bohrtakt beginnt. Infolgedessen wird durch die erforderliche, axial wirkende Kraft nur dem Auslenkwiderstand des Einsatzhalters.entgegengewirkt.

Es ist eine Anzahl besonderer Meß- und elektrischer Steuerungsanlagen alternativ verwendbar, um die erforderliche Verstellung mit Hilfe der mechanischen Einrichtungen gemäß Fign. 2 und 3 zu bestimmen und durchzuführen; es kann sich um manuelle, um halbautomatische und um automatische Steuerung handeln. Beim manuellen System einfachster Bauform kann jede beliebige Meßoder Fühlervorrichtung verwendet werden, um den Bohrungsdurchmesser eines Werkstückes genau zu bestimmen, nachdem die Bohrung vorgenommen wurde. Es geschieht mit visueller Ablesung und durch

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manuelle Verstellung der in Fig. 2 dargestellten Mikrometerschraube 178. Dieses System kommt ohne den Schrittmotor 184 und zugehörige Steuerungen aus.

Eine halbautomatische, den Schrittmotor 184 gemäß Fig. 2 der Zeichnungen oder den· Motor 2o2 gemäß Fig. 3 der Zeichnungen auf weisende Steuerung kann verwendet werden, wobei die Meßinformation visuell von jedem geeigneten Meßsystem abgelesen und durch manuel- ^ Ie Betätigung der Schrittmotorsteuerung berücksichtigt wird, um die Winkelposition des Schrittmotorläufers und der Mikrometerschraube 178 gemäß Fig. 2 der Zeichnungen neu einzustellen oder um direkt die Kupplung 296 gemäß Fig. 3 der Zeichnungen in Position zu bringen. Druckknopfsteuerungen für die Betätigung des Schrittmotores sind an sich bekannt.

Eine vollautomatische Steuerung kann benutzt werden, und zwar dergestalt, daß durch die automatische Messung ein Energiesignal erzeugt wird, welches zur Anzeige der Größenabweichung gegenüber P der Nominalgröße dient* Das Signal kann in geeigneter Weise verstärkt und direkt ohne Zwischenschaltung des Bedienungsmannes benutzt werden, um den Stellmotor in kompensierender Weise anzutreiben. Eine hoch entwickelte Aueführungsform einer derartigen Steuerung kann mit einer Proportionalität in der Größe als auch in der Richtung des der Ablenkung entsprechenden Energiesignals arbeiten,um ein schnelleres Ansprechen zu erzielen, insbesondere dann., wenn sich Werkzeuge in einzelnen Schritten bzw. stufenweise und nicht kontinuierlich abnutzen. Eine weitere Verfeinerung kann durch Verwendung eines variablen Wandlers mit Null- '■ abgleichung zur Messung vorgenommen werden; der Wandler besitzt

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nur einen Nominalpunkt der Nullabgleichung mit einem Korrektiv-Energie signal auf beiden Seiten des Kreuzungspunktes der Nullabgleichung im Gegensatz zu einem begrenzten Bereich der Unempfindlichkeit, innerhalb welchem kein Korrektiv-Energiesignal erzeugt wird.

Da Steuerungen der erwähnten Art als auch Steuerungen anderer Form aus dem Stande der Technik bekannt sind,werden sie im folgenden nicht ausführlicher erläutert. Zu ihrem Verständnis sei auf die folgende Beschreibung unter Bezugnahme auf die schematisch dargestellte Zeichnung hingewiesen.

Fig. 4 der Zeichnungen ist eine schematische Darstellung einer Steuerung, welche insbesondere für die in den Fign. 2 und 3 der Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen geeignet ist. Der Meßkopf 36 mißt Bohrungsgrößen in Vergleichsform und erzeugt ein elektrisches Signal, welches sich bei Abweichungen von exakter Nominalgröße ändert. Es geschieht durch Verbindung der Fühlerelemente mit dem Kern bzw. der Spule eines variablen Wandlers, um einen gut abgeglichenen Spannungsausgang zu erzielen, wenn der Differentialabstand des Fühlers der Nominalgröße entspricht. Die gestrichelte Linie 38' stellt den hydraulisch betätigbaren Gleit- bzw. Schlittenmechanismus dar, um den Meßkopf in das in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellte Werkstück 2 8 in Meßlage ein- und auszufahren. Dabei wird ein elektrisches Impulssignal über eine Verbindung 216 der Steuerkonsole 44 eingespeist. An der Steuerkonsole befindet sich ein spannungsbetriebener Scheibenbzw. Trommelanzeiger 218, welcher visuell das Ausmaß und die Richtung der Bohrlochabweichung wiedergibt. Druckknöpfe 2 2o sind

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zur manuellen Steuerung des Schrittmotors 184 vorgesehen.

Der Verstärker ¹Io und seine Verbindungen 19o für das Meßwertenergiesignal stellen eine Vorrichtung zur automatischen Steuerung dar.

Die Verbindung 188 zum Schrittmotor 184 oder 2o2 führt zur erwünschten, stufenweisen Verstellung innerhalb der Einstellvorrichtung 224. Die Schiebestangenverbindung 9o ist gemäß Dar- W stellung in Eingriff mit einem Einsatzhalter 6 6 für ein Schneidwerkzeug. Die Verbindung befindet sich innerhalb der gestrichelt dargestellten Abmessungen des Tischschlittens, durch Bezugsnummer 12' bezeichnet.

Die automatische Arbeitsweise bedeutet, daß der Fühler bzw. Meßkopf 36 vom Werkstück zurückgezogen wird, wenn der Tischschlitten sich mit dem Bohrwerkzeug 54 bewegt. Die Schiebestange 9o wird am Ende der Tischbewegung automatisch angetrieben. Das Ende der ^ Tischbewegung wird beispielsweise durch den Schalter 24 angezeigt, um die Stange nach außen zu bewegen und um den Schneideinsatz zurückzuziehen. Der Schneideinsatz verkratzt infolgedessen nicht die Fläche des Werkstückes, wenn das Werkzeug vom Werkstück abgezogen wird. Nachdem das Werkzeug vom Werkstück abgezogen ist bewegt sich der Meßkopf 36 in das Werkstück, um die Bohrungsgröße zu messen.

Nachdem der Anschlagkörper 174 gemäß Fig. 2 der Zeichnungen während der rückwärts gerichteten Bewegung des Tischschlittens 12 oder zu jeder anderen, geeigneten Zeit neu eingestellt ist,

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kann die Stange 9o zurück in Anlage an den Anschlag bewegt werden. Das Werkzeug ist nunmehr in Bereitstellung für den nächsten Arbeitsteil. Mit Hilfe der anderen, in Fig. 3 dargestellten Verstellvorrichtungen kann die Einstellung zu jedem Zeitpunkt vorgenommen werden.

Mit Hilfe des dargestellten Werkzeuges kann eine Schneidkante in erwünschten Schritten automatisch nach außen oder nach innen verlagert und damit eingestellt werden; dies geschieht mit äußerster Genauigkeit und in beliebiger Wiederholbarkeit. Die Einstellungen können durchgeführt werden, wenn sich die Spindel dreht oder wenn sie stationär ist. Vorzugsweise ist nach jedem Schnitt eine Rückführung von etwa oJ27 mm erforderlich, um Schleif- bzw. Kratzspuren zu vermeiden, wenn das Werkzeug vom Werkstück zurückgezogen wird, und um bei Bedarf eine Einstellung auf eine neue Arbeitsgröße vorzunehmen.

Einpunktwerkzeuge werden vorteilhafterweise für Bohrlochgrößen von 38 mm und weniger verwendet, während für größere Bohrungen mehrere Schneideinsätze verwendet werden können. Bei Mehrspindelbetrieb können alle Meßköpfe automatisch einzeln oder zusammen in jeder beliebigen Reihenfolge eingestellt werden. Der dargestellte Antriebsmechanismus kann an Bohrmaschinen mit herkömmliehen oder hydrostatischen Spindel benutzt werden; gleichzeitig ist er/für Dreharbeiten mit engen Toleranzen oder für andere Arbeitsabläufe geeignet, welche ein hohes Ausmaß von Genauigkeit erfordern.

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Als Beispiele von Werkstücken, deren Bearbeitung vorteilhafterweise mit Hilfe des dargestellten Werkzeuges vorgenommen werden,

in
seien Durchgangsbohrungen/Ölpumpengehäusen und Verbindungs- bzw. Kupplungsstangen und Oberwurfkörper oder Kappen an Automobilen genannt, da die Größe dieser Teile unter sehr engen Toleranzen gehalten und während längerer Zeit beibehalten werden muß. An diesen Teilen können außerdem Schnittunterbrechungen durch Fehllage oder durch Unterschiede des Materials entstehen. Geschmiedete Achsschenkel aus Stahl stellen ein weiteres, kritisches Werkstück dar. Schruppen und Feinbearbeiten während des Vorwärts- und Rückwärtstaktes seien außerdem genannt. Es ist auch möglich,unter enger Toleranzsteuerung Kurbelwellenlager zu fräsen, wobei die Werkzeuge auf beiden Seiten des Werkstückes angesetzt werden. Die Schulter eines Lagers wird dabei auf einer { Seite gefertigt, wonach die Maschine in eine zweite Position ver-j lagert wird, um mit Hilfe des anderen Werkzeuges die andere Schulter zu fertigen.

W Zwei automatische Toleranzsteuerungseinheiten können zusammen bei der Schneidarbeit verwendet werden, um die Flanschdicke an einem Scheibenbremsenflansch beizubehalten, wenn das Werkstück gedreht wird und wenn sich die Werkzeuge auf beiden gegenüberliegenden Seiten relativ dazu bewegen.

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Claims

Pr. In₅. H. NV,;--dar!; ^rj.j|. Ing. H. . -«'·

The Valeron Corporation

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Detroit, Michigan 48237/USA 17. Mai 1971

Anwaltsakte M-1582

Patentansprüche

f 1.J Vorrichtung zur Steuerung der Arbeitsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen unter Verwendung eines Schneidwerkzeuges mit einer verstellbaren Schneideinrichtung und einer axial hin- und herbewegbaren Vorrichtung, welche sich innerhalb des Schneidwerkzeuges erstreckt und durch axiale Verlagerung zur Einstellung der Schneideinrichtung führt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneideinrichtung (7o) durch eine Halterung (66, 74, 76, 78) in eine zurückgezogene Position elastisch verspannt ist, daß die hin- und herbewegbare Vorrichtung (82, 9o) durch axiale Spannbewegung, die elastische Verspannung des Schneidwerkzeuges überwindend, dessen Arbeitseinstellung bestimmt, daß ein äußerer Antrieb (134, 136) die hin- und herbewegbare Vorrichtung axial bewegt, und daß mit Hilfe eines äußeren, verstellbaren Anschlages (172, 174, 178) die axial gespannte Bewegung der hin- und herbewegbaren Vorrichtung begrenzbar ist, um genau die Einstellung für die Schneideinrichtung (7o) zu bestimmen.

ach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in

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der axial hin- und herbewegbaren Vorrichtung drehbare und nicht drehbare Teile und Kupplungselemente angeordnet sind, und daß die axial hin- und herbewegbare Vorrichtung unter Spannung verbleibt, um einen toten Gang zu vermeiden, wenn sie am verstellbaren Anschlag anliegt.

■ 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der verstellbare Anschlag den axialen Ausschlag der axial hin- und herbewegbaren Vorrichtung innerhalb des Schneidwerk-™ zeuges begrenzt.

ι*. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Antrieb ein Zwischenstück mit einem durch Kugeln gebildeten Schraubgewinde in der Antriebsverbindung für den axial hin- und herbewegbaren Körper aufweist.

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