DE2160975A1

DE2160975A1 - Verfahren und Einrichtung zum auto matischen Messen und automatischen Nach stellen spanender Werkzeuge

Info

Publication number: DE2160975A1
Application number: DE19712160975
Authority: DE
Inventors: Erich Naumann Gerhard Dipl Ing χ 6800 Saalfeld Kahl
Original assignee: VEB Werkzeugmaschinenfabrik Saal feld Betrieb des VEB Werkzugmaschinen kombinat Fritz Heckert Karl Marx Stadt, χ 6800 Saalfeld
Priority date: 1971-01-25
Filing date: 1971-12-09
Publication date: 1972-10-26
Also published as: CS170845B1; DD96884A1; FR2123272B1; FR2123272A1

Description

VEB Werkzeugmasohinenkombinat <% λ nnnne

11 ο υ y / ο

»Fritz Heckert" Karl-Marx-Stadt
Betrieb Wema Saalfeld

Saalfeld, den 1. 11. 1971

Einrichtung zum automatischen Messen und automatischen !fachst eil en ein- oder mehr schneidiger spanender Werkzeuge

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum automatischen Messen und automatischen Nachstellen ein- oder mehrschneidiger spanender Werkzeuge zum maßhaltigen Herstellen von Durohmessern an numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen. Es ist eine Einrichtung zum automatischen Messen und Nachstellen von Werkzeugen für gleichartige Werkstücke bekannt, bei der an einem Spindelstock um einen Werkzeugeträger eine Meßeinrichtung um 1800 versetzt angeordnet ist* Das Signal der Meßeinrichtung wird über einen Komparator einer Prüfvorrichtung und einem Folgezähler einer Motorsteuereinrichtung zugeführt, die einen Motor eingeschaltet. Je nach Drehrichtungsangabe der Motorsteuereinrichtung wird eine Stange mit einer Keilfläche durch eine Gewindebuchse verschoben. Die Keilfläohe steht mit einem Werkzeug in Verbindung, das beim Verschieben der Stange seine Lage entsprechend dem aufgetretenen Verschleiß an der Schneide verändert und damit auf den erforderlichen Durchmesser nachstellt.

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Der Nachteil dieser Einrichtung ist, daß auf Grund der geringeren Verstellmöglichkeit diese Einrichtung nur für die Korrektur vom Sohneidenverschleiß geeignet ist. Außerdem wird diese Einrichtung auch noch in ihrem Einsatz durch die geringe Verstellmöglichkeit, die sowohl Plus- als auch Minuswerte betragen kann, auf nur einen Durchmesser beschränkt.

Eine weitere bekannte Einrichtung zeigt eine Meßsteuerung an numerisch gesteuerten Ausbohr— und Plan— werkzeugen. Dabei befindet sich auf der Arbeitsspindel ein Plandrehkopf, an dessen Werkzeugträger ein Meßfühler angeordnet ist, während am Umfang vom Plandrehkopf sich ein Schleifring befindet, der mit einem Kontaktfühler in Verbindung steht. Die Signale werden vom Kontaktgeber an die Steuerung weitergegeben, der ein Motor und ein Winkelmeßsystem nachgeschaltet sind.

Diese Einrichtung beseitigt zwar den Nachteil der geringen Verstellmöglichkeit einer Werkzeugschneide, so daß nicht nur der Schneidenverschleiß, sondern auch ein Nachstellen des Werkzeuges möglich ist, bringt aber dafür Ungenauigkeiten durch den langen Getriebezug und durch die Erwärmung der Elemente vom Ausbohrkopf. Nachteilig ist auch das Prinzip der Einpunktmessung, da beim Messen Ungenauigkeiten möglich sind. Außerdem ist die Anordnung vom Fühler auf dem Werkzeugträger nur für

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das Messen von Durchgangsbohrungen geeignet. Weiterhin treten Ungenauigkeiten auf, da das System für das Messen und das System für Bearbeiten nicht getrennt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, ohne genaue Voreinstellung Innen— und Außendurchmesser zu messen und die auftretenden Fehler durch die Bearbeitungskräfte, den Schneidenverschleiß, die unterschiedlichen Werkstoffe, die Voreinstellung sowie durch die statischen u; d dynami- ' sehen Abweichungen zu berücksichtigen, um die Einhaltung der programmierten Werte am Werkstück zu gewährleisten, so daß der erste Durchmesser in mehreren Schnitten sofort maßhaltig gefertigt wird.

Das geschieht im wesentlichen dadurch, daß ein Meßsystem einer Bohrungsmeßeinrichtung mit einem Programmgeber über eine Recheneinrichtung in Verbindung steht, wobei gleichzeitig an die Recheneinrichtung ein Meß- g

system einer Zustelleinrichtung oder ein indirekt wirkendes Meßsystem angeschlossen ist oder daß das Meßsystem der Bohrungsmeßeinrichtung mit dem Programmgeber und das Meßsystem der Zustelleinrichtung mit einer Tasteinrichtung direkt verbunden sind. An einem Schwenkrahmen sind eine Bohrungsmeßeinrichtung und eine Werkzeugzustellmeßeinrichtung so angeordnet, daß in der horizontalen Lage die Meßeinrichtung die gleiche Mittellage

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wie das Ausbohrwerkzeug hat, wobei der Schwenkrahmen an einem Spindelstock schwenkbar angeordnet ist und der Spindelstock eine Bohrungsmeßeinrichtung aufnimmt, deren Fühler in einer Achse mit dem Ausbohrwerkzeug hei gleicher Mittellage liegt. Die Bohrungsmeßeinrichtung besitzt ein "Meßsystem und steht über einer Recheneinrichtung mit der Datenverarbeitung in Verbindung, wobei die Meßeinrichtung einen oder mehrere einstellbare Taster aufweist, die mit einem Stellglied verbunden sind.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Es zeigen:

Pig. 1 Eine Bohrungsmeßeinrichtung und Zustelleinrichtung

Fig. 2 Eine Seitenansicht nach Fig. 1 mit der Meßeinrichtung außerhalb der Meßstellung

Fig. 3 Die Einrichtung nach Fig. 1 mit Bohrungsmeßeinriohtung mit einem Fühler, Rechnereinrichtung und direkter Zustellmeßeinrichtung

Fig. 4 Die Einrichtung nach Fig. 1 mit Bohrungsmeßeinrichtung mit einem Fühler und Rechnereinrichtung, jedoch ohne direkte Zustellmeßeinrichtung

Fig. 5 Die Einrichtung nach Fig. 1 mit Bohrungsmeßeinrichtung mit zwei Fühlern und direkter Zustellmeßeinriohtung

Fig. 6 Eine Bohrungsmeßeinriohtung parallel zur Arbeitsspindel angeordnet

Fig. 7 Vorderansicht naoh Fig. 6

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Nach Pig« 1, 2 und 3 sind ah einem Spindelstock 1 Arme 2 angebracht, die einen u-förmigen Schwenkrahmen 3 aufnehmen. In den Armen 2 ist der Schwenkrahmen 3 im 90° aus der vertikalen in die horizontale lage und umgekehrt schwenkbar. Der Schwenkrahmen 3 steht mit einem Motor 4 über ein Getriebe 5 in Verbindung und besitzt an der der offenen Seite gegenüberliegenden Stirnseite 6 eine Meßeinrichtung 7 mit einem IHihler 8 mit Tasteinrichtung 9, wobei der Meßeinrichtung 7 ein Motor 10 und ein Meßsystem 11 zugeordnet sind. Ebenfalls an dem Schwenkrahmen 3 be- * findet sich seitlich von der Bohrungsmeßeinrichtung 7 eine Zustelleinrichtung 12 mit einem Meßsystem 13 und einem Motor 14. Die Zustelleinrichtung 12 ist dabei auf dem Schwenkrahmen 3 so angeordnet, daß das Meßsystem 13 einem Ausbohrwerkzeug 15 gegenübersteht und in eine Tastverbindung mit einem auf dem Ausbohrwerkzeug 15 angebrachten Werkzeugschlitten 16 gebracht werden kann. Das Ausbohrwerkzeug 15 sitzt auf einem Werkzeugträger 17, der im Spindelstock 1 gelagert ist. Der Werkzeugschlitten 16 ist an der Stirnseite vom Ausbohrwerkzeug 15 radial ™

verschiebbar angeordnet und hat im Inneren desselben über ein Kegelradpaar 18 Verbindung zu einer Welle 19. Die Welle 19 endet in dem Spindelstock 1 in einem nioht dargestellten Umlaufrädergetriebe, an das sich ein Zahnradpaar 20; 21 anschließt. Das Zahnradpaar 20;21 ist mit einem Meßsystem 22 und mit einem Motor 23 verbunden. Vom Motor 23 besteht ein elektrischer Zontakt zum Meßsystem 13 der Zustelleinrichtung 12. Das Meßsystem 22 wird von einem Programmgeber 24 gespeist, dessen Signale

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an die Motore 10 und 14 sowie an eine Recheneinrichtung 25 gehen, wobei die Recheneinrichtung 25 in die Verbindung vom Meßsystem 11 zum Meßsystem 13 zwisohengesohaltet ist. Diese Anordnung kann auoh mit 2 Fühlern 8 ausgeführt werden.

Eine weitere. Möglichkeit der Ausführung zeigt die Pig. 4. Bei dieser Ausführung der Einrichtung wird die Werkzeugzustellung bei allen Schnitten durch den Motor 23 und das indirekt wirkende Meßsystem 22 durchgeführt. Dadurch entfällt die Zustelleinrichtung 12 mit dem Meßsystem 13 und dem Motor 14· Diese Einrichtung kann auch in der Ausführung nach lig. 6 eingesetzt werden, bei der seitlich am Spindelstock 1 die Meßeinrichtung so angeordnet ist, daß die Mtte vom Ausbohrwerkzeug 15 mit der Mitte des Abstandes zwisohen den beiden Fühlern 8 übereinstimmt. Diese Anordnung kann mit 1 oder 2 Fühlern 8 ausgeführt werden.

Nachdem der Programmgeber 24, wie in Fig. 3 dargestellt, eine Information erhalten hat und zur Weitergabe der Information angeregt wurde, stellt dieser dem Meßsystem 22 die Aufgabe, den Werkzeugschlitten 16 mit dem Werkzeug so zu verschieben, daß das vorgegebene Maß für den Span "a" dem gewünschten Bohrungsdurchmesser entspricht. Daraufhin beginnt der Arbeitsgang, es wird auf das vorher bestimmte Maß vorgebohrt. Ist der Arbeitsgang beendet und das Ausbohrwerkzeug 15 wieder in der Ausgangsstellung angelangt, wird der Schwenkrahmen 3 aus der

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vertikalen in die horizontale Lage gebracht. Da an dem Schwenkrahmen 3 die Bohrungsmeßeinriohtung 7 mit dem !Fühler 8 und mit einer Tasteinriohtung 9 befestigt ist, schwenkt die gesamte Einrichtung in die Meßstellung, so daß in der horizontalen Lage der Fühler 8 an der Meßeinrichtung 7 mit dem Ausbohrwerkzeug 15 auf dem Werkzeugträgers ohlitten 16 eine Linie bildet. Der Spindelstock 1 fährt den Fühler 8 in die Bohrung ein und der Motor 10 verstellt denselben, bis er erst an der einen und dann an der anderen Seite der Bohrung anliegt. Die Tasteinrichtung 9 des Fühlers 8 gibt beim Anliegen an i

der Bohrungswand ein Impuls an das Meßsystem 11, das dadurch den Wert des tatsächlichen Bohrungsdurohmessers feststellt. Das Meßergebnis wird dann der Recheneinrichtung 25 Übermittelt, die die Differenz aus dem Soll- und dem Istmaß errechnet. Beim näohsten Span wird das vom Programmgeber 24 an die Recheneinrichtung 25 übermittelte Maß für den zweiten Span "b" mit der Abweichung vom Sollmaß addiert, so daß eine Zustellung von dem Wert b + erfolgen muß. In der Zwischenzeit g

hat der Motor 14 vom Programmgeber 24 die Information erhalten, Über die Zustelleinrichtung 12 das Meßsystem 13 definiert an den Werkzeugschlitten 16 heranzufahren. Beim Auffahren des Meßsystems 13 auf den Werkzeugschlitten 16 wird der Motor 14 durch ein dabei von dem Meßsystem 13 erzeugtes Abschaltsignal abgestellt. Gleichzeitig erhält das Meßsystem 13 von der Recheneinrichtung 25 den Sollwert für den näohsten Span. Vom Motor 23 wird danach über die Zahnräder 20j 21, die Welle 19

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und das Kegelradpaar 18 der Werkzeugschlitten 16 so weit verschoben, bis das Meßsystem 13 der Zustelleinrichtung 12 den Sollwert angibt. Nach dieser erfolgten Einstellung des Werkzeuges wird der Schwenkrahmen 3 außerhalb der Meßstellung gebracht und der Spindelstock 1 fährt mit dem Werkzeug an das Werkstück heran, um daraufhin den Arbeitsgang durchführen zu können. Mach der Beendigung vom Arbeitsgang fährt der Spindelstock 1 mit dem Werkzeug die Ausgangsstellung zurück und der Schwenkrahmen wird wieder in die Meßstellung gebracht· Es beginnt ein neuer Meßvorgang nach dem schon beschriebenen Ablauf, wobei die Recheneinrichtung 25 die Differenz zwischen Sollmaß und Istmaß ermittelt. Zu dem Wert der Differenz wird entsprechend dem vorgesehen Programm vom Programmgeber 24 der Wert vom Span "b" addiert· Dieser errechnete Wert wird dem Meßsystem 13 der Zustelleinrichtung 12 zum Einstellen des Werkzeugschlittens 16 durch den Motor 23 übermittelt· Das Zustellmaß für die letzten Späne wird dabei vorzugsweise gleich gehalten·

Eine Ergänzung zu der beschriebenen Einrichtung zeigt die Pig. 4· Hier wird die Zustelleinrichtung 12 nicht verwendet· Das Meßergebnis vom Meßsystem 11 geht an die Recheneinrichtung 25, hier wird wieder die Differenz zwischen Sollmaß und Istmaß gebildet und der neue Zuetellbetrag ermittelt. Mit diesem Zustellbetrag wird das Meßsystem 22 beaufschlagt, über Motor 23 wird der Werkzeugschlitten 16 dementsprechend verschoben.

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Eine weitere Ergänzung der beschriebenen Einrichtung zeigt die Figur 5* Dabei wird die Bohrungsmeßeinrichtung 7 vom Programmgeber 24 beim Ausmessen auf den Wert des nächstfolgenden Spanes programmiert, die Fühler 8 mit der Tasteinrichtung 9 ausgelenkt und damit der Sollwert für den nächsten Span angezeigt» In der Zwischenzeit ist wiederum Über die Zustelleinrichtung

12 das Meßsystem 13 definiert an den Werkzeugschlitten 16 herangefahren·

Jetzt wird der in der Tasteinriohtung (Meßfühler) 9 anliegende Sollwert für den nächsten Span dem Meßsystem

13 aufgeschaltet· Vom Motor 23 wird danach der Werkzeugschlitten 16 so weit verschoben, bis das Meßsystem 13 den Sollwert angibt.

Bei der Einrichtung nach. Pig, 6 wird, nachdem vorgebohrt wurde, der Spindelstock 1 versohoben, bis die Meßeinrichtung 7 mit den Fühlern 8 die Stellung der i

Arbeitsspindel eingenommen hat. Die Fühler 8 werden in die Bohrung eingefahren und der Motor 10 verstellt diese, um sie an der Innenwand zum Anliegen zu bringen· Beim Anliegen der Fühler 8 erfolgt über die Tasteinriohtung 9 das Signal an das Meßsystem 11, das den Wert an die Recheneinrichtung 25 weitergibt.

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Claims

1. 11. 1971

P ate η t a η s ρ r ü ehe

1· !Einrichtung zum automatischen Messen und automatischen Nachstellen ein- oder mehrschneidiger spanender Werkzeuge zum maßhaltigen Herstellen von Durchmessern an numerisch gesteuerten Maschinen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßsystem (11) einer Bohrungsmeßeinrichtung (7) mit einem Programmgeber (24) Über eine Recheneinrichtung (25) in Verbindung steht, wobei gleichzeitig an die Eecheneinriehtung (25) ein Meßsystem (13) einer Zustelleinrichtung (12) oder ein Meßsystem (22) angeschlossen ist, oder daß das Meßsystem (11) mit dem Programmgeber (24) und das Meßsystem (13) mit einer Tasteinrichtung (9) direkt verbunden sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Schwenkrahmen (3) eine Bohrungsmeßeinrichtung (7) und eine Zustellmeßeinrichtung (12) so angeordnet sind, daß in der horizontalen Lage die Bohrungsmeßeinrichtung (7) die gleiche Mittellage wie das Ausbohrwerkzeug (15) hat, wobei der Schwenkrahmen an einem Spindelstock (1) schwenkbar angeordnet ist.

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3» Einrielrfcung nach. Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Spindelstock (1) sich die Meßeinrichtung (7) befindet, deren iuhler in einer Achse mit dem Ausbohrwerkzeug (15) bei gleicher Mittellage liegt.

4# Einrichtung nach Anspruch 1—3, dadurch gekennzeichnet , daß die MeJSeinrichtung (7) ein Meßsystem (11) besitzt und über eine Hecheneinrichtung (25) mit der Datenverarbeitung in Yerbindung steht ₉ wobei die Meßeinrichtung (7) einen oder mehrere einstellbare Taster aufweist, die mit einem Stellglied verbunden sind·

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