DE2259372B1

DE2259372B1 - Numerisch gesteuerte Drehmaschine mit einer Einrichtung zum Einstellen der Hauptspindel um vorbestimmte Winkel

Info

Publication number: DE2259372B1
Application number: DE2259372A
Authority: DE
Inventors: Heinrich 7300 Esslingensirnau Lahm
Original assignee: Index-Werke KG Hahn & Tessky 7300 Esslingen
Current assignee: Index-Werke KG Hahn & Tessky 7300 Esslingen
Priority date: 1972-12-04
Filing date: 1972-12-04
Publication date: 1974-04-11
Also published as: JPS4986992A; DE2259372C2; US3878742A; CH558704A; BR7309511D0; GB1448749A

Description

⁶° Eine derart konzipierte Drehmaschine bietet die Möglichkeit, die Drehung der Hauptspindel für eine

Bearbeitung des Werkstückes an seinem Umfange

oder an seiner planen Stirnfläche zu nutzen. Damit

wird es möglich, solche Drehmaschinen ohne großen

65 technischen Aufwand zu Bearbeitungszentren auszu-

Die Erfindung betrifft eine numerisch gesteuerte,.. - bauen. Zum Beispiel ermöglicht es die Erfindung, Drehmaschine, die eine Hauptspindel-und· wenigstens ' während des Verdrehens der Hauptspindel an der einen Kreuzschlitten aufweist, bei dem mindestens planen Stirnfläche des Werkstückes Stirneinfräsungen

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vorzunehmen oder am Werkstücksumfang eine wen- Fig. 1 in Draufsicht eine schematisch skizzierte

delförmige Nut mit gleichbleibender oder veränder- Drehmaschine, die durch eine als Blockschaltbild

licher Steigung einzufräsen oder ein Gewinde mit gezeichnete numerische Steuerung steuerbar ist,

konstanter Steigung herzustellen. In diesen Fällen F i g. 2 ein Programmierbeispiel zur Durchführung

besteht zwischen den Bewegungsabläufen des Kreuz- 5 einer durch die numerische Steuerung gesteuerten

Schlittens in den einzelnen Achsrichtungen ein Funk- Gewindeschneidoperation.

tionszusammenhang, so daß hierzu eine Bahnsteue- Die in Fig. 1 gezeigte Drehmaschine weist ein rung zu programmieren ist. Zum Programmieren von Untergestell 10 auf, auf dem ein Spindelkasten 12 Kurvenzügen gleichbleibender oder veränderlicher sowie ein Kreuzschlitten 14 aufgebaut sind. Im Spin-Steigung wird, sofern die numerische Maschinen- io delkasten ist eine Hauptspindel 16 drehbar gelagert, steuerung hierzu die Möglichkeit bietet, deren Linear- in deren Spannfutter 18 beispielsweise ein zylindri- bzw. Zirkularinterpolation benutzt. Auf Grund des sches Werkstück 20 eingespannt ist. Am Spindel-Gleichlaufes der Antriebs vorrichtungen von Längs- kasten 12 ist seitlich eine Hauptspindelantriebsvor- und Querschlitten des Kreuzschlittens lassen sich richtung 22 vorgesehen, die über ein Zahnrad 24 und hierbei Kurvenzüge mit sehr hoher Genauigkeit her- i₅ ein Zwischenrad 26 ein auf der Hauptspindel 16 stellen. Die hierbei erforderliche, extrem langsame drehfest angeordnetes Zahnrad 28 antreibt. Mit 30 ist Spindeldrehung läßt sich vorteilhaft durch die wirk- der Längsschlitten des Kreuzschlittens 14 bezeichnet, same Servo-Kontrolle des Lage- und Geschwindig- der auf einer Schlittenführung 32 parallel zur Achse keitsregelkreises der bei der Winkeldrehung der der Hauptspindel 16 verschiebbar geführt und bei-Hauptspindel wirksamen Antriebsvorrichtung für die 20 spielsweise mittels einer durch einen Antriebsmotor Verstellung des Längs- oder Querschlittens, d. h. 36 antreibbaren Kugelrollspindel 34 verstellbar ist. des Kreuzschlittens, in der einen numerischen Achse Mit 38 ist der auf diesem vorgesehene Querschlitten erreichen. des Kreuzschlittens bezeichnet, der senkrecht zur Einen weiteren wesentlichen Vorteil bietet die Er- Verstellrichtung des Längsschlittens 30 auf einer findung schließlich noch insofern, als Werkstücke in 25 Schlittenführung 40 des letzteren geführt und gleicheiner Aufspannung um beliebig große Winkel ge- falls mittels einer Kugelrollspindel 42 verstellbar ist, dreht, gefräst und gebohrt werden können, was an- zu deren Antrieb ein Antriebsmotor 44 dient. Wähsonsten nur mit einem mehrachsig gesteuerten Bear- rend demgemäß der Querschlitten 38 entlang einer beitungszen trum möglich ist. X-Achse verstellbar ist, läßt sich der Längsschlitten Die Erfindung bietet verschiedene Möglichkeiten 30 30 entlang einer Z-Achse verstellen. Der Querschlitf ür das Verdrehen der Hauptspindel um vorbestimmte ten 38 trägt einen umschaltbaren Revolverkopf 46, Drehwinkel. an dessen Umfang in bekannter Weise hintereinander So ist es möglich, die Antriebsvorrichtung, die zwei Gruppen von Werkzeugen vorgesehen sind, wonormalerweise dazu dient, den Schlittenantrieb in der bei die vordere Werkzeuggruppe unter anderem z. B. numerischen Achse, in welcher der Kreuzschlitten 35 Drehmeißel 48, 50 sowie einen durch einen geeigzur Verdrehung der Hauptspindel um vorbestimmte neten Winkelantrieb antreibbaren Fingerfräser 52 auf-Winkelbeträge stillsetzbar ist, zu bewerkstelligen, von weist.

dem betreffenden Arbeitsschlitten, d. h. vom Längs- Der Hauptspindel 16 ist außer der Hauptspindeloder Querschlitten des Kreuzschlittens, abzukuppeln antriebsvorrichtung 22 noch eine von der letzteren und zur Verdrehung der Hauptspindel an diese anzu- 40 unabhängig einschaltbare, zusätzliche Antriebseinkuppeln. Zur Winkeleinstellung der Hauptspindel richtung 54 zugeordnet, deren Antriebsmotor ein kann aber auch, wie bereits bekannt, eine zusatz- Zahnrad 58 antreibt. Dieses Zahnrad ist koaxial zum liehe Antriebseinrichtung dienen, wenn diese durch Zahnrad 24 der Hauptspindelantriebsvorrichtung 22 die normalerweise die Schlittenantriebsvorrichtung angeordnet, und das Zwischenrad 26 bildet ein axial steuernden Stellsignale der numerischen Steuerung 45 verstellbares Schieberad, das für den Wechsel des steuerbar ist. Hierbei kann der Antriebsmotor der zur Antriebs der Hauptspindel in die Ebene jeweils eines Durchführung der Winkeldrehungen der Hauptspin- der Zahnräder 24, 58 verstellbar ist, wobei in jeder del zusätzlich vorgesehenen Antriebseinrichtung bei Stellung dessen formschlüssiger Eingriff mit dem gleicher Ansteuerung durch die numerische Steuerung Zahnrad 28 der Hauptspindel erhalten bleibt,
eine von dem vom entsprechenden Arbeitsschlitten 50 Die Steuerung des Kreuzschlittens 14 sowie der des Kreuzschlittens abgekuppelten bzw. stillgesetzten zusätzlichen Hauptspindelantriebseinrichtung 54 erMotor der betreffenden Schlittenantriebsvorrichtung folgt über eine numerische Steuerung, in deren unterschiedliche Drehzahl aufweisen, wobei sich Steuereinheit 60 die entsprechenden Programminfordurch Verwendung eines entsprechenden Unterset- mationen mittels eines Informationsträgers 62, beizungsgetriebes die Motordrehzahl an diejenige der 55 spielsweise eines Lochstreifens, vorprogrammiert ein-Antriebsvorrichtung des stillgesetzten Arbeitsschiit- gegeben werden. Die durch die Programminformatens anpassen läßt. Auch zwischen Motor und Haupt- tionen erhältlichen Stellbefehle werden durch Vorspindel kann ein Untersetzungsgetriebe vorgesehen Schubsteuereinheiten 64, 66 mit nachgeschalteten werden. Verstärkern 68 über Leitungen 70 bzw. 72 den An-In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfin- 60 triebsmotoren 36 bzw. 44 von Längs- und Querdung kann vorgesehen sein, daß zur Kontrolle der schlitten 30, 38 als Stellsignale übermittelt. Die Über-Größe der Verstellwege des Arbeitsschlittens bzw. wachung der Verstellwege dieser beiden Schlitten 30 der Größe der durchzuführenden Winkeldrehungen bzw. 38 wird durch jeweils einen den Antriebsmotoder Hauptspindel jeweils der vorhandene Schlitten- ren 36 bzw. 44 zugeordneten Positionsgeber 73 bzw. positionsgeber oder ein gleicher zusätzlicher Posi- 65 74 bewerkstelligt, die über jeweils eine Leitung 75 tionsgeber dient. bzw. 77 mit der entsprechenden Vorschubsteuerein-In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der heit 64, 66 elektrisch verbunden sind. In gleicher Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Weise wird auch die der Hauptspindel zugeordnete,

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zusätzliche Antriebseinrichtung 54 numerisch gesteu- Positionsgeber 73 zu unterbrechen. Bei erneutem Inert, indem entsprechende Stellsignale über eine an gangsetzen der Maschine erhält nunmehr lediglich der Leitung 72 angeschlossene Leitung 76 dieser An- noch der Längsschlitten 30 Stellsignale zur Versteltriebseinrichtung zugeführt werden. Die Drehbewe- lung des Kreuzschlittens 14 durch die Vorschubgung des entsprechenden Antriebsmotors dieser Ein- S Steuereinheit 64, während die Stellsignale der Vorrichtung 54 wird über einen Positionsgeber 78 über- Schubsteuereinheit 66 der zusätzlichen Antriebseinwacht, der seinerseits über eine Leitung 80 mit der richtung 54 zur Verdrehung der Hauptspindel um den Vorschub des Oberschlittens 38 steuernden Vor- einen vorbestimmten Winkel zugeführt werden, deren Schubsteuereinheit 66 elektrisch verbunden ist. Die Größe dem nach Maßgabe der in die numerische elektrische Verbindung der Vorschubsteuereinheit 66 io Steuerung eingegebenen Weginformation durchzumit dem Antriebsmotor 44 des Querschlittens 38 bzw. führenden Verstellweg des Querschlittens 38 entlang mit dem Positionsgeber 73 sowie mit der zusätzlichen der X-Achse entspricht. Dies bedeutet, daß nunmehr Antriebseinrichtung 54 bzw. dem Positionsgeber 78 der Längsschlitten 30 und die Hauptspindel 16 derläßt sich herstellen bzw. unterbrechen durch in die art zusammenarbeiten, daß die für die X-Achse proLeitungen 72, 77 und 76, 80 gelegte doppelpolige 15 grammierten Weginformationen bzw. Stellsignale eine Schalter 82 und 84. bestimmte Winkeldrehung der Hauptspindel 16 be-

Die Wirkungsweise der beschriebenen Dreh- wirken, wobei die Drehung der Hauptspindel vom

maschine ist nun folgende: Positionsgeber 78 überwacht wird. Auf diese Weise

Es sei angenommen, daß das Werkstück 20 z. B. entsteht bei Rotation des Fingerfräsers 52 eine

mittels des Drehmeißels 48 abgedreht werden soll. 20 schraubenförmige Nut 86, die sich, entsprechend den

Zu diesem Zweck wird die Hauptspindel 16 durch Weginformationen des Lochstreifens 62, entweder

die Hauptspindelantriebsvorrichtung 22 angetrieben, über einen Teil des Werkstückumfanges oder am

wozu sich das Zwischenrad 26 in der strichpunktiert Umfang über die gesamte Werkstücklänge erstrecken

angedeuteten Stellung befindet, in welcher es mit dem kann. In der gleichen Weise können bei entsprechen-

Zahnrad 24 der Hauptspindelantriebsvorrichtung 22 25 der Einstellung des Querschlittens auch an der planen

kämmt. Stirnseite des Werkstückes sich über beliebig große

Es sei ferner angenommen, daß der Schalter 84 Winkel erstreckende Nuten usw. eingearbeitet wer-

geöffnet und damit der Antriebsmotor der zusatz- den.

liehen Antriebseinrichtung 54 außer Funktion ist. Zur Auf die beschriebene Weise lassen sich auch an

Durchführung der Arbeitsbewegung des Kreuzschiit- 30 Werkstücken Gewinde schneiden. Hierzu ist gemäß

tens 14 für die Drehbearbeitung ist der Schalter 82 F i g. 2 eine Schräge S zu programmieren, entlang der

zu schließen, so daß die Antriebsmotoren 36, 44 der sich der Arbeitspunkt bzw. die Schneide des betref-

Arbeitsschlitten des Kreuzschlittens an Spannung ge- fenden Drehmeißels während des Maschineneinsatzes

legt und dadurch Längs- und Querschlitten 30,38 bewegen wird. Von den Steuerungsachsen X und Z

in den AchsenX und Z entsprechend den in die 35 werden üblicherweise die StreckenX£.S und Z^L

numerische Steuerung eingegebenen Weginforma- als Komponenten der Schräge S in Arbeitsschlitten-

tionen verfahren werden. wege umgewandelt. Die Werkzeugschneide bzw. der

Nach Beendigung der Drehbearbeitung soll nun Arbeitspunkt des Werkzeuges wird sich demgemäß

z. B. über einen Teil des Werkstückumfanges eine exakt auf einer Bahn entsprechend der Schräge S

Nut 86 entlang einer Schraubenlinie mit Hilfe des 40 bewegen.

Fingerfräsers 52 eingefräst werden. Zu diesem Zweck Erfindungsgemäß werden dabei die den Verstellist nach Beendigung der Drehbearbeitung das Zwi- weg des QuerscMittens in X-Richtung bewirkenden schenrad26 in seine in Fig. 1 gezeigte Stellung so Stellbefehle nach entsprechender Umschaltung durch axial zu verschieben, daß seine Antriebsverbindung Betätigen der Schalter 82, 84 der Antriebseinrichtung der zusätzlichen Antriebseinrichtung 54 mit der 45 54 zugeführt, so daß die programmierte Wegstrecke X Hauptspindel bzw. deren Zahnrad 28 hergestellt wird. nicht mehr vom Querschlitten 38, sondern als Winkel-Danach ist durch Öffnen des Schalters 82 und Schlie- drehung der Hauptspindel ausgeführt wird. Da hierßen des Schalters 84 die zusätzliche Antriebseinrich- bei die Strecke L vom Längsschlitten 30 in Z-Richtung 54 an die Vorschubsteuereinheit 66 anzuschlie- tung verfahren wird, entsteht am Werkstück eine ßen und die elektrische Verbindung der Vorschub- 50 Wendel zur Bildung eines Gewindes mit der Steisteuereinheit 66 mit dem Antriebsmotor 44 und dem gungL/S.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 einer seiner durch einen Längs- und einen Quer- Patentansprüche: schlitten gebildeten Arbeitsschlitten zur Durchführung seiner Arbeitsbewegungen mittels einer Antriebsvor-

1. Numerisch gesteuerte Drehmaschine, die eine richtung numerisch steuerbar ist, und mit einer Ein-Hauptspindel und wenigstens einen Kreuzschlitten 5 richtung zum Einstellen der Hauptspindel um voraufweist, bei dem mindestens einer seiner durch bestimmte Winkel, deren Größe dem nach Maßgabe einen Längs- und einen Querschlitten gebildeten einer in die numerische Steuerung eingegebenen Arbeitsschlitten zur Durchführung seiner Arbeits- Weginformation durchzuführenden Verstellweg des bewegungen mittels einer Antriebsvorrichtung einen Arbeitsschlittens entspricht.

numerisch steuerbar ist, und mit einer Einrichtung io Eine Drehmaschine dieser Gattung ist durch die zum Einstellen der Hauptspindel um vorbestimmte deutsche Offenlegungsschrift 2102 878 bekannt. Dort Winkel, deren Größe dem nach Maßgabe einer lassen sich exzentrisch zur Drehachse von Werkin die numerische Steuerung eingegebenen Weg- stücken Bohrarbeiten ausführen, indem sich zur Eininformation durchzuführenden Verstellweg des nu- haltung definierter Bohrungsabstände die Hauptmerisch steuerbaren Arbeitsschlittens entspricht, 15 spindel in ausgewählten Winkelstellungen positioniedadurch gekennzeichnet, daß zur Ver- ren läßt. Die Einstellung der Hauptspindel in beliedrehung der Hauptspindel (16) um vorbestimmte bige Winkelstellungen wird hierbei indirekt mit Hilfe Drehwinkel der Kreuzschlitten (14) in Richtung der numerischen Steuerung bewerkstelligt, die bei der einen numerischen Achse (X oder Z) stillsetz- dieser Maschine die Bewegung des Querschlittens bar und der Hauptspindelantrieb durch die in 20 des Kreuzschlittens steuert. Dies geschieht auf foldieser Schlittenachsrichtung (X oder Z) normaler- gende Weise: Zwischen der Hauptspindel und dem weise den Schlittenverstellweg, d. h. den Ver- Querschlitten wird eine derartige mechanische oder stellweg des Längs- oder des Querschlittens, be- elektrische Verbindung hergestellt, daß bei der durch stimmenden Stellbefehle der numerischen Steue- entsprechende Stellbefehle veranlaßten Verstellung rung (60) steuerbar ist. 25 des Querschlittens gleichzeitig durch die erwähnte

2. Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch Verbindung auch die Hauptspindel entsprechend der gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (44) den Verstellweg des Querschlittens festlegenden Wegfür den Antrieb des Kreuzschlittens (14) in Rieh- informationen gedreht wird, so daß also die Drehtung der einen numerischen Achse (X oder Z), bewegung der Hauptspindel zur Größe des Vorschubin welcher der eine der beiden Arbeitsschlitten 30 weges des Querschlittens gleich oder proportional ist. (30, 38) des Kreuzschlittens (14) zur Verdrehung Diese Zwangsbewegung bzw. Antriebskoppel zwider Hauptspindel (16) um vorbestimmte Dreh- sehen Hauptspindel und Querschlitten erlaubt es jewinkel stillsetzbar ist, vom betreffenden Achs- doch nicht, den Querschlitten während der Einstellung antrieb abkuppelbar und zur Verdrehung der der Hauptspindel in bestimmte Winkelstellungen Hauptspindel (16) um bestimmte Winkel an diese ₃₅ für die Bearbeitung eines Werkstückes einzusetzen, ankuppelbar ist. Es ist damit nicht möglich, auf solchen Drehmaschi-

3. Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch nen z. B. über einen Teilbereich des Werkstückumgekennzeichnet, daß die Drehung der Hauptspin- fanges an diesem Nuten herzustellen oder sonstige del (16) um vorbestimmte Drehwinkel mittels Bearbeitungen durchzuführen, ganz abgesehen davon, einer zusätzlichen Antriebseinrichtung (54) durch- 40 daß diese Antriebskoppel mechanisch nur durch führbar ist, die durch die normalerweise die einen aufwendigen Getriebezug und elektrisch ledig-Schlittenantriebsvorrichtung (44) steuernden Steu- lieh mit einem zusätzlichen Nachlaufsystem herzuerbef ehle bzw. -signale der numerischen Steuerung stellen ist.

steuerbar ist. Hier setzt nun die Erfindung ein.

4. Drehmaschine nach einem der Ansprüche 1 45 Es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, Drehmaschinen bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontrolle der eingangs erwähnten Gattung zu verbessern und der Größe der durchzuführenden Winkeldrehun- derart weiterzubilden, daß auch während der Durchgen der Hauptspindel (16) der dem stillgesetzten führung einer Winkeldrehung der Hauptspindel mit Arbeitsschlitten (30; 38) zugeordnete Positions- Hufe des Kreuzschlittens am Werkstück eine Beargeber (73; 74) oder ein gleicher zusätzlicher Posi- 50 beitung durchgeführt werden kann.

tionsgeber (78) dient. Die Lösung dieser Aufgabe besteht erfindungs-

5. Drehmaschine nach Anspruch 3 oder 4, da- gemäß darin, daß zur Verdrehung der Hauptspindel durch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor der um vorbestimmte Drehwinkel der Kreuzschlitten in zusätzlichen Antriebseinrichtung (54) bei gleicher Richtung der einen numerischen Achse stillsetzbar Ansteuerung durch die numerische Steuerung (60) 55 und der Hauptspindelantrieb durch die in dieser gegenüber den Motoren (36; 44) der Antriebs- Schlittenachsrichtung normalerweise den Schlittenvorrichtung für die beiden Arbeitsschlitten (30; verstellweg, d. h. den Verstellweg des Längs- oder 38) eine unterschiedliche Drehzahl aufweist. Querschlittens, bestimmenden Stellbefehle der numerischen Steuerung steuerbar ist.