DE2422791A1 - Verfahren und vorrichtung zur steuerung der werkzeugzustellung in einer keilnutenziehmaschine - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Werkzeugzustellung in einer Keilnutenziehmaschine Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Werkzeugzustellung in einer Keilnutenziehmaschine sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
• Bei Keilnutenziehmaschinen wird das Schneidwerkzeug durch die Bohrung des Werkstücks in axialer Richtung gezogen und schneidet dabei eine Nut in die Bohrungsfläche. Es sind Keilnutenziehmaschinen bekannt, bei denen das Schneidwerkzeug in Hubrichtung hintereinander mehrere Schneiden mit zunehmender Spantiefe aufweist, so daß in einem Arbeitshub die fertige Nuttiefe erreicht wird. Bei diesen Werkzeugen ist aber eine Änderung der Nuttiefe sehr schwierig, weil praktisch das ganze Werkzeug ausgewechselt werden muß.
• Auch sind zum Ziehen der Nut große Kräfte erforderlich.
• Es sind auch Keilnutenziehmaschinen bekannt, deren Schneidwerkzeug nur eine einzige Schneide aufweist, die mehrere Arbeitshübe hintereinander mit jeweils zunehmender Spantiefe ausführt Die zunehmende Spantiefe wird durch eine Zustelleinrichtung bewirkt, die meist mit einem in Axialrichtung des Werkstücks verstellbaren Keil arbeitet. Die Zustelleinrichtung wird üblicherweise derart gesteuert, daß das Werkzeug sich beim letzten Arbeitshub in der endgültigen Sollstellung befindet. Dabei tritt die Schwierigkeit auf, daß die Werkzeugschneide abgenutzt wird und nach mehrmaligem Gebrauch trotz richtiger Einstellung des Werkzeugs das von der Schneide erzeugte Endmaß der Nutentiefe nicht mehr dem Sollmaß entspricht.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Werkzeugzustellung so zu steuern, daß in jedem Falle unabhängig von der Abnützung der Werkzeugschneide die endgültige Iststellung der Schneide der gewünschten endgültigen Sollstellung entspricht, so daß die Werkzeugabnutzung nicht in die Steuerung der Nutentiefe eingeht.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Iststellung der Werkzeugschneide abgetastet und die Werkzeugzustellung entsprechend der gemessenen Iststellung automatisch gesteuert wird.
• Die Steuerung selbst kann in beliebiger, dem Fachmann geläufiger Weise vorgenommen werden. Es muß lediglich aufgrund der gemessenen Iststellung die Abweichung von einer gewünschten Sollstellung festgestellt und dementsprechend die zunehmende Werkzeugabnützung bei der Steuerung berücksichtigt werden.
• Damit nicht bei jedem Arbeitshub des Werkzeugs die Schneidenstellung abgetastet und eine Steuerungsänderung vorgenommen werden muß, kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Iststellung nur im letzten Zustellbereich nahe der endgültigen Sollstellung der Werkzeugschneide gemessen werden, während vorher eine schrittweise automatische Steuerung entsprechend vorbestimmten Zustellschritten vorgenommen wird. Dies gestaltet sowohl die Steuerung der Zustelleinrichtung als auch die Abtastung der Iststellung wesentlich einfacher.
• Bei der zuletzt geschilderten Ausführungsform sind trotzdem je nach Größe der vorbestimmten Zustellschritte noch mehrere Abtastungen und Steueränderungen der Zustellung erforderlich.
• Um diese Vorgänge auf ein Mindestmaß herabzusetzen, kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aus der Messung der Iststellung die Differenz zwischen Iststellung und Sollstellung der Werkzeugschneide ermittelt und die Zustellung entsprechend der ermittelten Differenz automatisch gesteuert werden. Bei dieser Ausführungsform kann aus der Differenz zwischen Iststellung und Sollstellung direkt die Steuergröße für die Zustelleinrichtung abgeleitet werden und es ist im wesentlichen nur eine einmalige Abtastung der Iststellung kurz vor der endgültigen Sollstellung der Schneide erforderlich.
• Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehene Abtasten der Iststellung der Werkzeugschneide kann grundsätzlich durch jede bekannte Art der Abtastung, wie mechanische, optische, elektrische, magnetische, pneumatische Abtastung od.dgl.
• erfolgen. Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird jedoch vorzugsweise eine Vorrichtung vorgeschlagen, welche sich auszeichnet durch einen mechanischen Taster, welcher an der Keilnutenziehmaschine derart angebracht ist, daß er sich in der Hubbewegungsbahn der Werkzeugschneide außerhalb des Werkzeugs befindet und durch die Werkzeug schneide in Richtung der Werkzeugzustellung radial auslenkbar ist, und durch eine mit dem Taster verbundene, die Werkzeugzustelleinrichtung der Maschine entsprechend der Tasterauslenkung betätigende Steuereinrichtung.
• Der Taster ist vorzugsweise der Meßtaster einer Kontaktmeßuhr, deren Zeigerstellung in einer dem Fachmann geläufigen Weise auf die Steuereinrichtung für die Werkzeugzustellung übertragen wird.
• Der Taster kann bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung auch das Betätigungsglied eines elektrischen Mikroschalters sein oder er kann mit diesem Betätigungsglied verbunden sein, wobei der Mikroschalter wiederum mit der Steuereinrichtung verbunden ist.
• Bei der mechanischen Abtastung kann die Schwierigkeit auftreten, daß die Werkzeugschneide den Taster bei häufiger Berührung abträgt, so daß hierdurch wiederum die endgültige Sollstellung der Schneide verfälscht wird. Zur Behebung dieser Schwierigkeit kann die oben bereits erwähnte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens angewendet werden, die Iststellung der Schneide nur im letzten Zustellbereich nahe der endgültigen Sollstellung zu messen. Zu diesem Zweck befindet sich der Taster in seiner Ruhestellung in geringem radialem Abstand von der endgültigen Sollstellung der Werkzeug#schneide, so daß er nur im Endbereich der Zustellung von der Werkzeugschneide berührt wird. Auf diese Weise wird die Berührungshäufigkeit auf ein Minimum beschränkt.
• Bei der dritten geschilderten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der die Differenz zwischen Iststellung und Sollstellung der Werkzeugschneide ermittelt und die Zustellung entsprechend der ermittelten Differenz gesteuert wird, wird die Berührungshäufigkeit noch weiter herabgesetzt, da diese Differenz bereits bei der ersten Berührung des Schneidwerkzeuges mit dem Taster festgestellt und aus dieser Differenz eine Steuergröße abgeleitet werden kann, mit welcher die endgültige Zustellung des Werkzeugs gesteuert wird. Bei dieser Ausführungsform reduziert sich die Zahl der Berührungen zwischen Schneidwerkzeug und Taster auf maximal drei Falls allerdings ein Leerhub, d.h. ein Hub ohne Werkzeugverstellung, durchgeführt werden soll, tritt eine weitere Berührung hinzu.
• Die zuletzt geschilderte Ausführungsform läßt sich vorteilhaft mit einem die bis zur Sollstellung noch fehlende Zustellung messenden induktiven Taster ausführen, durch dessen bei der Messung gespeicherten Meßwert ein Stellmotor der Zustelleinrichtung steuerbar ist. Der Stellmotor kann dabei direkt auf den Vorschubkeil der Zustelleinrichtung einwirken, so daß diese Ausführungsform besonders einfach ist.
• Anhand der Figur, welche einen axialen Teilschnitt durch eine Keilnutenziehmaschine mit einer erfindungsgemäß daran angebrachten Kontaktmeßuhr zeigt, wird ein einfaches mechanisches Ausführungsbeepiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert. In der F#igur sind nur die mechanischen Teile der Vorrichtung ausführlich dargestellt, während Steuereinrichtung und Zustelleinrichtung als dem Fachmann geläufige Ausführungsarten nur schematisch angedeutet sind.
• Von einer an sich bekannten Keilnutenziehmaschine sind in der Figur nur die Werkzeugführung 10 mit einem an derselben eingespannten Werkstück 12, der obere Teil der Werkstück-Einspannvorrichtung 14, der Werkzeug- oder Messerhalter 16, der Vorschubkeil 18 und das vom Werkzeughalter 16 getragene Werkzeug 20 dargestellt. Der Vorschubkeil 18 liegt mit seiner Keilfläche 22 an einer entsprechenden Keilfläche 24 mit etwas geringerer Steilheit an, die sich an der Innenseite des Werkzeughalters 16 befindet. Durch Axialverschiebung des Vorschubkeils 18 in Richtung des Doppelpfeils A läßt sich daher eine radiale Zustellung des Werkzeugs in Richtung des Doppelpfeils B einstellen. Die Axialverschiebung des Vorschubkeils 18 erfolgt bei der dargestellten Ausführungsform mittels eines schematisch dargestellten Stellmotors 26, der auf den Vorschubkeil bzw. eine mit dem Vorschubkeil verbundene axiale Schubstange 28 einwirkt.
• Das Werkzeug 20 weist eine Schneide 30 auf, welche bei der Durchführung einer gemeinsamen Hubbewegung von Werkzeug halter 16 und Vorschubkeil 18 in Richtung des Pfeils A während der Abwärtsbewegung spanabhebend auf das Werkstück 12 einwirkt, so daß eine Nut 32 entsteht. Durch stufenweises Verstellen des Vorschubkeils 18 mittels des Stellmotors 16 läßt sich die Nutentiefe schrittweise verstellen, so daß jeweils ein Span zweckmäßiger Stärke bei jedem Hub abgehoben wird.
• In der Hubbewegungsbahn der Schneide 30 befindet sich oberhalb des Werkstücks 12 ein Tastkopf 34 einer handelsüblichen Kontaktmeßuhr 36. Kontaktmeßuhr und Tastkopf werden durch einen Schenkel 38 an einer Platte 40 der Einspannvorrichtung 14 gehalten. Der Tastkopf 34 ist in der dargestellten Ruhestellung so angeordnet, daß er sich in der durch den Doppelpfeil B gekennzeichneten radialen Richtung in geringem Abstand innerhalb, d.h. in der Figur rechts von der gewünschten Nuttiefe befindet. Diese gewünschte Nuttiefe entspricht der endgültigen Sollstellung der Schneide 30 des Werkzeugs 20.
• Vor dem vorletzten Schneidhub des Werkzeugs 20 wird dieses am oberen Umkehrpunkt, d.h. oberhalb des Tastkopfes 34 zum letzten Mal automatisch um einen vorbestimmten Zustellschritt nach außen, d.h. gemäß der Figur nach links mittels entsprechender Axialverstellung des Vorschubkeils 18 verstellt. Beim anschließenden Schneidhub berührt die Schneide 30 zum ersten Mal den Tastkopf 34 und lenkt denselben mehr oder weniger weit aus. Die Kontaktmeßuhr 36 stellt die Differenz zwischen der Auslenkung und der gewünschten endgültigen Sollstellung der Schneide 30 fest und gibt die ermittelte Differenz auf elektrischem Wege über eine Leitung 42 auf eine Steuereinrichtung 44, welche den Stellmotor 26 für den Vorschubkeil 18 entsprechend steuert, so daß die Schneide 30 beim nächsten, d.h. dem'letzten Schneidhub unabhängig von ihrem Abnützungsgrad in die endgültige Sollstellung zugestellt wird. Das Erreichen dieser endgültigen Sollstellung kann sodann beim nochmaligen Vorbeistreichen am Tastkopf 34 während des letzten Schneidhubes kontrolliert werden, was aber nicht unbedingt erforderlich ist.

Claims (8)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Steuerung der Werkzeugzustellung in einer Keilnutenziehmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Iststellung der Werkzeugschneide abgetastet und die Werkzeugzustellung bis zur Sollstellung entsprechend der gemessenen Iststellung automatisch gesteuert wrd.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Iststellung nur im letzten Zustellbereich nahe der Sollstellung der Werkzeugschneide gemessen wird, während vorher eine schrittweise automatische Steuerung entsprechend vorbestimmten Zustellschritten vorgenommen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Messung der Iststellung die Differenz zwischen Iststellung und Sollstellung der Werkzeugschneide ermittelt und die Zustellung entsprechend der ermittelten Differenz automatisch gesteuert wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mechanischen raster (34), welcher an der Keilnutenziehmaschine derart angebracht ist, dass er sich in der Hubbewegungsbahn der Werkzeugschneide (30) ausserhalb des Werkstücks (12) befIndet und durch die Werkzeugschneide in Richtung der Werkzeugzustellung (B) radial auslenkbar ist, und durch eine mit dem Taster (34) verbundene, die Werkzeugzustelleinrichtung (16, 18, 28, 26) der Maschine entsprechend der Tasterauslenkung betätigende Steuereinrichtung (36, 44).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Taster (34) der Messtaster einer Kontaktmessuhr (36) ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Taster das Betätigungsglied eines elektrischen Mikroschalters ist oder mit diesem Betätigungsglied verbunden ist, wobei der Mikroschalter mit der Steuerenrichtung verbunden ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der raster (34) sich in seiner Ruhestellung (Figur) in geringem radialen Abstand von der Sollstellung der Werkzeugschneide (30) befindet.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Raster (34) ein die bis zur Sollstellung noch fehlende Zustellung der Werkzeugschneide (30) messender induktiver taster ist, durch dessen bei der Messung gespeicherten Messwert ein Stellmotor (26) der Zustelleinrichtung steuerbar ist.

L e e r s e i t e