DE2520946A1

DE2520946A1 - Chatter reducing machine tool drive - uses steplessly adjustable electrical drive which superimposes speed variations on drive

Info

Publication number: DE2520946A1
Application number: DE19752520946
Authority: DE
Inventors: Klaus Dresen
Original assignee: Scharmann GmbH and Co
Current assignee: Scharmann GmbH and Co
Priority date: 1975-05-10
Filing date: 1975-05-10
Publication date: 1976-11-18

Abstract

A continually and periodically varying voltage (Us) is superimposd on a nominal voltage which corresponds with the nominal speed of the machine tool work spindle. The periodically varying voltage is either a saw tooth or a sinnisoidal oltage. The amplitude of the superimposed voltage (Us) and therefore the extent in rotary speed variation is proportional to the nominal speed of the work spindle. The drive motor for the work spindle has a speed regulator (3, 5, 7, 8) which is coupled to a function generator which varies the input voltage of the nominal speed of the drive and to a tachogenerator which measures the actual speed of the generator.

Description

"Verfahren zur Verhinderung oder Beseitigung von Ratterschwingungen der Arbeitsspindel von Werkzeugmaschinen und Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens."Methods of preventing or eliminating chatter vibrations the work spindle of machine tools and the device for performing this Procedure.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung oder Beseitigung von Ratterschwingungen der Arbeitsspindel von Werkzeugma.schinen mit Hilfe eines stufenlos steuerbaren Elektro antriebs und eine Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method of prevention or elimination of chatter vibrations of the work spindle of machine tools with the help of a continuously controllable electric drive and a device for executing this Procedure.

Es ist bekannt, daß durch die elastische Nachgiebigkeit des systems Werkzeugmaschine - Arbeitsspindel - Werkzeug - Zerspanungsprozeß - Werkstück leicht ein Rattern zwischen der Werkzeugschneide und dem Werkstück auftritt, das sich durch s-tandigen. Wiedereintritt der Werkzeugschneide in bereits vorgebildete Rattermarkierungen, insbesondere bei konstanter Drehzahl und konstantem Vorschub schnell zu einem regenerativem Rattern ausweitet. Diese Erscheinung führt zu vorzeitigem Werkzeugverschleiß, oft zum Werkzeugbruch, und aufgrund der Rattermarkierungen an der Bearbeitungsoberfläche des Werkstückes zu erhöhten Ausschußquoten.It is known that by the elastic resilience of the system Machine tool - work spindle - tool - machining process - workpiece light chatter occurs between the cutting edge of the tool and the workpiece that is passing through s-tandigen. Re-entry of the tool cutting edge into previously formed chatter marks, especially at constant speed and constant feed quickly to a regenerative Rattling expands. This phenomenon often leads to premature tool wear tool breakage, and due to the chatter marks on the machining surface of the workpiece to increased reject rates.

Es bietet sich an, zur Begrenzung des atterns die Schnittleistung herabzusetzen. Dies hat aber den Nachteil, daß eine evtl.It is advisable to limit the atterning the cutting performance to belittle. However, this has the disadvantage that a possibly

vorhandene höhere Motorleistung nicht in die gewünschte Zerspanungsleistung umgesetzt werden Renn0 kianche BearbeitungsvorFFngeS wie z.B. das Ausspindeln von Bohrungen mit überlangen Bohrstangen (Verhältnis: Länge/Durchmesser größer als 5) lassen sich denn nicht mehr durchführen.existing higher engine power does not result in the desired cutting performance Renn0kianche machining processes are implemented, such as the boring of Drilling with extra-long boring bars (ratio: length / diameter greater than 5) can no longer be carried out.

Eine Erhöhung der statischen Steifigkeit des oben angeführten Systems als weitere mögliche Maßnahme zur Vermeidung des Ratterns ist nur begrenzt anwendbar, da der Elastizitätsmodul der verfendeten Werkstoffe konstant ist. Auch einer Erhöhung der Dämpfung sind Grenzen gesetzt. Schließlich erfordert die Anbringung von Hilfsmassenschwingern aufwendige Konstruktionen und größeren Bauraum, der nicht immer vorhanden ist.An increase in the static rigidity of the above system as a further possible measure to avoid rattling is only applicable to a limited extent, because the modulus of elasticity of the materials used is constant. Also an increase there are limits to the attenuation. Finally, requires the attachment of auxiliary mass oscillators complex constructions and larger installation space, which is not always available.

Mit den genannten Maßnahmen ist aber auch nur eine Verminderung der Schwingungsamplituden oder eine Verlagerung der vorhandenen Resonanzfre'iuenzen in andere Frequenz bereiche möglich, nicht aber eine Beseitigung der Ursache des regenerativen Ratterns.With the measures mentioned, however, is only a reduction in Vibration amplitudes or a shift in the existing resonance frequencies in other frequency ranges possible, but not an elimination of the cause of the regenerative chatter.

Es ist z. 3. aus Porschungsarbeiten von Spur, Milberg9 Stöferle und Grab (Kurz berichte Hochschulgruppe Bertigungstechnik der Technischen Hochschulen und Universitäten der Bundesrepublik Deutschland, 72/38 und 73/33; Werkstatt und Betrieb, 105 (1972), S. 727/730) bekannt, daß das Rattern durch dauernde Störungen der konstanten Schnittbedingungen, aus denen heraus sich die beschriebenen Schwingungen aufschaukeln, nicht nur gemildert, sondern bis zu gewissen Grenzen beseitigt werden kann. In einfachster lteise geschieht dies durch periodisch wiederholte Änderung der Drehzahl der Arbeitsspindel.It is Z. 3. from research work by Spur, Milberg9 and Stöferle Grab (Brief reports from the University Group Bertigungstechnik of the technical universities and universities of the Federal Republic of Germany, 72/38 and 73/33; Workshop and Betrieb, 105 (1972), pp. 727/730) known that the rattling caused by continuous disturbances the constant cutting conditions from which the described vibrations arise not only softened, but also eliminated to a certain extent can. The simplest way of doing this is by means of periodically repeated changes the speed of the work spindle.

Zur praktischen Verwirklichung dieses Vorschlages liegen einige Lösungen auf der Hand, die aber bei näherer Betrachtung mit Nachteilen für die Praxis verbunden sind: So gibt es zunächst die Möglichkeit, die Drehzahl durch Umschaltung in jeweils benachbarte Drehzahlstufen zu ändern, z. B. bei Kupplungsgetrieben. Die hohe Umschaltungsfrequenz führt jedoch zu einer schnellen Abnutzung der Kupplungen und/oder zu einer dauernden stoßartigen Belastung und entsprechendem Verschleiß des Antriebsmotors.There are some solutions for the practical implementation of this proposal obvious, but on closer inspection this is associated with disadvantages in practice are: So there is first the possibility of changing the speed by switching in each case to change adjacent speed levels, e.g. B. with clutch gears. The high switching frequency however, leads to rapid wear of the clutches and / or to permanent wear shock load and corresponding wear of the drive motor.

Dort, wo stufenlose elektrische Antriebe benutzt werden, deren Drehzahlen üblicherweise manuell über ein Potentiometer eingestellt werden, bietet sich die Möglichkeit, das Potentiometer durch einen mechanischen Schwingantrieb, z. B. eine motorisch angetriebene Kurbelschwinge zu betätigen. Eine solche Einrichtung würde jedoch bald zur Zerstörung des Potentiometers führen.Wherever continuously variable electric drives are used, their speeds can usually be set manually using a potentiometer, the Possibility of using the potentiometer with a mechanical oscillating drive, e.g. Legs to operate motorized crank arm. Such a facility would but soon lead to the destruction of the potentiometer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verschleißlos arbeitende Einrichtung zu schaffen, welche zur Beseitigung der Ursachen von Ratterschwingungen mit wenig Aufwand die Drehzahl eines atufenlos regelbaren Antrieb@@tors über einern bestimmbaren Drehzahlbereich selbsttätig ändert und ein Verfahren anzugeben, nach dem nam durch Drehzahlüberlagerung die Schnittbedingungen fortlaufend ändern und damit ein regeneratives Schwingen stirn kann.The invention is therefore based on the object of a wear-free to create working facility which eliminates the causes of chatter vibrations the speed with little effort a continuously variable drive @@ tors changes automatically over a determinable speed range and specifies a method, After naming, change the cutting conditions continuously by superimposing the speed and thus a regenerative swing can forehead.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindug ein verfahren der eingangs beschriebenem @attung vor, bei dem die Steuerspannung und damit die Drehzahl der Arbeitsspindel durch Überlagerung der der Grunddrehzahl entsprechenden Sollspannung Us mit einer sich kontinuierlich und periodisch ändernden Spannung # U@ variiert wird.To solve this problem, the invention provides a method of the introduction described, in which the control voltage and thus the speed of the Work spindle by superimposing the nominal voltage corresponding to the basic speed Us varies with a continuously and periodically changing voltage # U @ will.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, als Überlagerungsspannung eine perriodische Dreiecks- oder sinusspannung zu verwenden. Die Verwendung solcher Überlagerungs-Spannungen hat zunächst den Vorteil, daß evtl. schädliche Drehzahlen nur äußerst kurz angefahren werden und der zeitliche Verlauf der Drehzahländerung leicht kontrollierbar und veränderbar ist. Weiter ist ein Funktionsgenerater zur Erzeugung solcher Spannungsverläufte leicht und billig zu realisieren, insbesondere ein Dreiecksspannungsgenerator.In a further embodiment of the invention, it is provided as an overlay voltage to use a periodic triangular or sinusoidal voltage. The use of such Superimposed voltages initially have the advantage that potentially damaging speeds are only approached very briefly and the change in speed over time is easily controllable and changeable. Next is a function generator for Production of such voltage profiles can be realized easily and cheaply, in particular a triangular voltage generator.

Ein weiterbildendes Merkmal der Erfindung besteht darim, daß die Amplitude der Üerlagerungzspannung # Us proportienal zu der Grunddrechzahl geregelt wird. Die Erfindung geht dabei von dem Gedanken aus, daß eine Überlagerung einer Spannung nit konstarter Amplitude bei kleinen Dreh2ahlen zu stark, bei hohen Drehzahlen dagegen fast ohne Einfluß wäre.A further developing feature of the invention is that the amplitude the superimposing voltage # Us is regulated proportionally to the basic turning index. The invention is based on the idea that a superposition of a voltage With constant amplitude, too high at low speeds and too high at high speeds Speeds on the other hand would be almost without influence.

Durch eine drehzahlproportionale Amplitude der ¢berlagerungsspannung wird auch bei niedrig eingestellten Drehzahlen eine Drehri chtungsumkehr infolge der Spannungsüberlagerung aus geschlossen. Bei drehzahlabhängiger Regelung der Überlagerungs spannung braucht der Bedienungsmann der Werkzeugmaschine nur einen Drehzahlknopf einzustellen und die Einstellung der richtigen Uberlagerungsspannungsaiplitude erfolgt dann selbsttätig entsprechend einem bestimmten Prozentsatz der eingestellten Drehzahl. Lediglich der Befehl zur periodischen Drehzahlüberlagerung wird bei Bedarf vom Bedienungsmann durch einen Schalter eingegeben.Through an amplitude of the overlay voltage proportional to the speed the direction of rotation is reversed even at low speeds the stress superposition is excluded. With speed-dependent control of the superimposition voltage, the machine tool operator only needs a speed knob and the setting of the correct superimposition voltage amplitude takes place then automatically according to a certain percentage of the set speed. Only the command for periodic speed superimposition is given by the operator if required entered through a switch.

Die Erfindung sieht ferner die Möglichkeit vor, die vorstehend -beschriebenen Funktionen des Bedienungsmannes auch zu automatisieren, z.B, durch Verwendung einer numerischen Steuerung.The invention also provides the possibility of the above -described To automate functions of the operator, e.g. by using a numerical control.

Erfindungsgemäß wird ferner eine Einrichtung zur Ausführung des zuvor beschriebenen Verfahrens vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß dem Antriebsmotor für die Arbeitsspindel eine Drehzahl einrichtung mit einem Drehzahlregler zugeordnet ist und daß der Drehzahlregler ihit einem die der Grunddrehzahl entsprechende Sollspannung variierenden Funktionsgenerator und generator einem die Istdrehzahl der Arbeitsspindel messenden Tachomete eingangsseitig gekoppelt ist.According to the invention, a device for performing the previously proposed method described, which is characterized in that the Drive motor for the work spindle a speed device with a speed controller is assigned and that the speed controller ihit one of the base speed corresponding Nominal voltage varying function generator and generator one the actual speed the tachometer measuring the work spindle is coupled on the input side.

In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß in dem Funktionsgenerator die der Grunddrehzahl entsprechende Sollspannung U über ein Potentiometer einstellbar ist, eine Dreieckspannung über zwei Operationsverstärker, die als Integrierer und Schmitt-Trigger geschaltet sind, erzeugt wird, auf den invertierenden Eingang eines dritten Operationsverstärkers die ousgangsspannung des Integriers und auf dessen positiven Eingangs die Sollspannung Us gegeben wird, über ein zweites Po-0 tentiometer eine flückführung des Ausgangs des dritten Operationsverstärkers an dessen invertierenden Eingang stattfindet und die beiden Potentiometer über eine gemeinsame Welle gekuppelt sind.In a further development of the invention it is proposed that in the Function generator the setpoint voltage U corresponding to the basic speed can be set using a potentiometer is, a triangle voltage across two operational amplifiers that act as integrators and Schmitt triggers are switched, is generated on the inverting input of a third operational amplifier the output voltage of the integrator and on its The nominal voltage Us is given to the positive input via a second potentiometer a return of the output of the third operational amplifier to its inverting Input takes place and the two potentiometers are coupled via a common shaft are.

Vorteilhafterweise wird zur Begrenzung der Ausgangsspannung des Funktionsgenerators zwischen dessen Ausgangsanschlüssen eine an sich bekannte Antiparallelschaltung zweier Dioden und zweier Zenerdioden angeordnet.Advantageously, to limit the output voltage of the function generator between its output connections a known anti-parallel connection two diodes and two zener diodes arranged.

Schließlich kann noch durch einen weiteren Operationaverstärker die Überlsgerungssmrilitude des Ausgangssignals manuell einstellbar sein, wie auch durch einen Schalter und Schwingtmgsmesser in der Nähe der Arbeitsspindel die Drehzahlüberlagerung automatisch einschaltbar sein kann.Finally, the Overlsgerungssmrilitude of the output signal can be set manually, as well as by a switch and vibration meter near the work spindle to superimpose the speed can be switched on automatically.

Anhand der Figuren und Diagramme wird ein Susführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung zur gusfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens nachfolgend naher erläutert, und zwar zeigen Fig. 1 als Blockschaltbild einen elektrischen Antrieb einer Werkzeugmaschine mit Drehzahl- und Stromregelkreisw Fig. 2 das Schaltbild eines Funktionsgenerators ur Erzeugung von lreiecksfunktionen für die Drehzahlüberlagerung, Fig. 3 ein Diagramm der im Funktionsgenerator erzeugten zeit abhängigen Überlagerungsfunktionen, Fig. 4 ein Diagramm der zeitaBhängigen Änderung der überlagerten Sollwertspannung für die Drehzahlsteuerung und Fig. 5 ein der Fig. 4 ähnliches Diagrnmm, wenn die Sollwertbegrenzung für die maximal zulässige Drehzahl wirknawird.Using the figures and diagrams, an example of the Device according to the invention for guiding the method according to the invention below explained in more detail, namely to show Fig. 1 as a block diagram electric drive of a machine tool with speed and current control loop Fig. 2 the circuit diagram of a function generator for generating triangular functions for the speed superposition, Fig. 3 is a diagram of the generated in the function generator time-dependent superposition functions, Fig. 4 is a diagram of the time-dependent Change of the superimposed setpoint voltage for the speed control and Fig. 5 a Diagrnmm similar to FIG. 4, if the setpoint limit for the maximum permissible Speed becomes effective.

In Fig. 1 ist ein Gleichstrommotor 1 dargestellt, der die Arbeitsspindel einer Werkzeugmaschine antreibt und von einem Thyristor-Stormrichter 3 mit Gleichstrom versorgt wird.In Fig. 1, a DC motor 1 is shown, which the work spindle a machine tool and a thyristor converter 3 with direct current is supplied.

Die Drehzahl des Motors ist proportional einer Gleichspazinnng U zwischen den Werten O und + U max veränderbar. Die Vorzeichen entsprechen der Drehrichtung des Motors. Da es sich um So wertspannungen handelt, werden sie im folgenden mit Uso, Us bzw. Us max. bezeichnet, wobei Us = Us + #Us vari ierte Sollspannung bedeutet. Die primäre Stromversorgung erfolgt aus dem Drehstromnetz 4. Der Brehzahl-Sollwert wird in Form der variierten Sollspannung Us eingegeben. Er wird im Drehzahlregler 5 mit dem vom Dachogenerator 6 an der Motorwelle abgegriffenen Drehzahl-Istwert korrigiert und gelangt von dort in den Stromregler 7. Dieser überprüft anhand des in der Zuleitung zum Motor 1 gemessenen Stromes, ob ein vorgegebener Maximalstrom bzw.The speed of the motor is proportional to a Gleichspazinnng U between the values O and + U max changeable. The signs correspond to the direction of rotation of the motor. Since we are dealing with such value tensions, they are referred to below with Uso, Us or Us max., Where Us = Us + #Us means varied nominal voltage. The primary power supply is provided from the three-phase network 4. The The speed setpoint is entered in the form of the varied setpoint voltage Us. He will in the speed controller 5 with the one tapped from the roof generator 6 on the motor shaft The actual speed value is corrected and from there it reaches the current controller 7. This checks based on the current measured in the supply line to motor 1, whether a specified Maximum current or

maximal variierte Sollspannung Us max. nicht überschritten wird.maximum varied nominal voltage Us max. is not exceeded.

Schließlich gelangt das Drehzahl-Sollwertsignal über einen Steuersatz 8 zur Ansteuerung in den Thyristor-Stromrichter 3.Finally, the speed setpoint signal is sent via a control rate 8 for control in the thyristor converter 3.

Üblicherweise wird die Sollspannung Uso für die Drehzahlsteuerung durch ein Potentiometer 9 auf der Bedienungstafel eingestellt (Fig. 2) und läßt sich an den Punkten 10 und 11 abgreifen. Äls Gleichspannungsquelle dient z. B. eine Anzapfung des Thyrister-Stromrichters 3, die die Spannung +UD und -Ug bereitstellt. Mit einem Wahlschalter 12 wird die Drehrichtung vorgewählt.The setpoint voltage Uso is usually used for speed control set by a potentiometer 9 on the control panel (Fig. 2) and leaves tap at points 10 and 11. Äls DC voltage source z. Legs Tapping of the thyrister converter 3, which provides the voltage + UD and -Ug. The direction of rotation is preselected with a selector switch 12.

Zur Überlagerung der Sollwertspannung Uso mit der Spannungsäderungß Us wird nun die in Fig. 2 beschriebene Schaltung verwendet. Diese Schaltung enthält im wesentlichen eine Kombination von vier Operationsverstärkern 13 bis 16. Damit eine Sparnungsüberlagerung möglich wird, müssen die vier Operationsverstärker aus einem potentialgetrenntem Netzgerät mit den Betriebsspannungen +UB und UB versorgt werden. Die Sollspannung Uso der Grunddrehzahl wird auf den Ausgang 0 des Retzgerätes 17 gegeben.To superimpose the setpoint voltage Uso with the voltage change Us the circuit described in Fig. 2 is now used. This circuit includes essentially a combination of four operational amplifiers 13 to 16. Thus A savings superimposition becomes possible, the four operational amplifiers have to be switched off an isolated power supply with the operating voltages + UB and UB will. The nominal voltage Uso of the basic speed is applied to output 0 of the reset device 17 given.

Auf diese Weise wird die gesamte Versorgungsspannung der Operationsverstärker um den Betrag U@ gegenüber dem Massepotentio-So nal angehoben.In this way, the entire supply voltage becomes the operational amplifier around the amount U @ increased compared to the mass potential sonal.

Die beiden Operationsverstärker 15 und 14 erzeugen in ihrem Zusammenwirken am Knotenpunkt 18 eine DreiecksfuStion mit einer bestimmten Frequenz, die der Sollspannung U zu überlagern ist.The two operational amplifiers 15 and 14 generate in their interaction at junction 18 a triangular fusion with a certain frequency, that of the nominal voltage U is to be overlaid.

5o Der flperationsverstärker 13 bildet mit der Rückkopplung iiber den Kondensator 19 zum invertierenden Ringang einen Integrierer 21, der Operationsverstärker 14 mit einer Rückführung über den Wiederstand 22 zu dem positiven Eingang einen Schmitt-Trigger 23 mit Hysterese, d.h., der Operationsverstärker 14 kann nur zwei Ausgangszustände +UTr und-UTr annehmen ( Knotenpunkt 24, siehe auch 5g. 5 ). Der Ringangswiderstand 25 des Schmitt-Triggers 23 wird voa Ausgang des Integrierers 21 angesteuert. Die Widerstände 22 und 25 bestimmen die Hysterese des Schmitt-Triggers 23. Sie ist gleich einem bestimmten Prozentsatz des maximal möglichen Spannungssollwertes, also + r U5 max, wie in Fig. 3 dargestellt. 5o The operational amplifier 13 forms over with the feedback the capacitor 19 to the inverting ring an integrator 21, the operational amplifier 14 with a return via the resistor 22 to the positive input Schmitt trigger 23 with hysteresis, i.e. the operational amplifier 14 can only have two Assume initial states + UTr and -UTr (node 24, see also 5g. 5). Of the The ring resistance 25 of the Schmitt trigger 23 becomes the output of the integrator 21 controlled. The resistors 22 and 25 determine the hysteresis of the Schmitt trigger 23. It is equal to a certain percentage of the maximum possible voltage setpoint, thus + r U5 max, as shown in FIG.

Beträgt die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 14 zu einem bestimmten Zeitpunkt UT, z.B. zur Zeit O in Fig. 3, dann steht diese Spannung über das Potentiometer 26 und den Widerstand 27 am invertierenden Eingang des Integrierers 21 an.The output voltage of the operational amplifier 14 amounts to one certain time UT, e.g. at time O in Fig. 3, then this voltage is over the potentiometer 26 and the resistor 27 at the inverting input of the integrator 21 at.

Die Ausgangsspannung des Integrierers baut sich also in positiver Richtung auf. Erreicht sie die Hysteresegrenze + p . Us max des Schmitt-Triggers 23, dann schaltet dessen Ausgang auf +UTr um. Infolgedessen steht am Integrierer 21 eine entgegengesetzt gerichtete Spannung an und die Spannung an dessen Ausgang der nimmt wieder linear über/Zeit ab. Dies geschieht so lange, bis die Ausgangsspannung des Integrierers 21 die andere Hysterese grenze des Schmitt-Triggers 23 von n . U5 max erreicht. In diesem Moment schaltet der Schmitt-Trigger auf -UTr um, und der Vorgang wiederholt sich periodisch wie beschrieben.The output voltage of the integrator builds up in positive Direction on. If it reaches the hysteresis limit + p. Us max of the Schmitt trigger 23, then its output switches to + UTr around. As a result, stands at the integrator 21 an oppositely directed voltage and the voltage the output of which decreases again linearly over time. This continues until the output voltage of the integrator 21 is the other hysteresis limit of the Schmitt trigger 23 of n. U5 max reached. At this moment the Schmitt trigger switches to -UTr um, and the process is repeated periodically as described.

Mit Hilfe des Potentiometers 26 läßt sich die Frequenz der Dreiecksfunktion einstellen. Wahlweise bietet sich die MOF-lichkeit, das Potentiometer 26 als Trimmwiderstand bei konstanter Frequenz im Inneren des Gerätes zu belassen oder als Potentiometer auf der Bedienungstafel anzuordnen, damit der Bedienungsmann die Frequenz beeinflussen kann, Der Operationsverstärker 15 erhält über den Widerstand 28 das aus dem Integrierer 21 kommende Dreieckssi .- Damit an seinem der Ausgang (Knotenpunkt 29) die Amplitude der Dreiecksspannung/mit dem Faktor pmultiplizierten Grundsollspannung U9 ist, ist der 15 Ausgang des Operationsverstärkers/über ein Potentiometer 30 zu seinem invertierendem Eingang rückgekoppelt. Das Potentiometer 3o hat dieselbe Betätigungssache wie das Potentiometer 9 für die Sollspannung U . Beide Potentiometer werden also zum Zwekke der Drehzahlvorwahl vom Bedienungsmann gleichzeitig betätigt.With the help of the potentiometer 26, the frequency of the triangle function can be determined to adjust. Optionally, there is the possibility of MOF, the potentiometer 26 as a trimming resistor to be left inside the device at a constant frequency or as a potentiometer on the control panel so that the operator can influence the frequency The operational amplifier 15 receives the from the integrator via the resistor 28 21 coming triangular si .- So that at its output (node 29) the amplitude is the triangular voltage / basic setpoint voltage U9 multiplied by the factor pm the 15 output of the operational amplifier / via a potentiometer 30 to its inverting Input fed back. The potentiometer 3o has the same thing of actuation as that Potentiometer 9 for the set voltage U. So both potentiometers become the purpose the operator actuates the speed preselection at the same time.

Mit einem weiteren Potentiometer 31, das im Ruckkopplungsweg zum invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers 16 liegt, kann die Uberlagerungsamplitude zwischen 0 und dem Höchstwert PUs verändert werden. Auch das Potentiometer 31 kann wahlweise als Trimm-Widerstand für eine konstante Überlagerungsamplitude im Inneren dos Gerätes belassen oder als Potentiometer auf die Bodienungstafel verlegt werden, um dem Bedienungsmann die Möglichkeit zu geben, die Uberlagerungsamplitude zu beeinflussen.With another potentiometer 31, which is in the feedback path to the inverting Input of an operational amplifier 16, can be the overlap amplitude can be changed between 0 and the maximum value PUs. The potentiometer 31 can optionally as a trimming resistor for a constant overlay amplitude inside leave the device or lay it as a potentiometer on the control panel, to give the operator the opportunity to influence the superposition amplitude.

km Ausgang des Operationsverstärkers 16 (Knotenpunkt 32) ergibt sich jetzt gegenüber dem Massepotentional (Punkt 10) ein liberlagerter Spannungsverlauf, wie er in Fig. 4 dargestellt ist.km output of the operational amplifier 16 (node 32) results now a superimposed voltage curve compared to the mass potential (point 10), as shown in FIG.

Nun wird es beim Einstellen höherer Grunddrehzahlen vorkommen, daß Infolge der ttberlagerung ein größerer als der maximal zulässige Sollwert US max erzeugt wird. Um zu vermeiden, daß dem nrehzehlregler 5, der an den Punkten 32a und Oa angeschlossen ist, zu hohe Sollwertspannungen eingegeben weiden, müssen diese durch eine an sich bekannte Antiparallelschaltung von zwei Dioden 33,34 und zwei Zenerioden 35,36 auf Us max begrenzt werden (Fig. 5).Now when setting higher basic speeds it will happen that As a result of the superposition, a higher than the maximum permissible setpoint US max is produced. In order to avoid that the speed controller 5, which is at the points 32a and Oa is connected, too high setpoint voltages are entered, these must be by an antiparallel connection, known per se, of two diodes 33, 34 and two Zener periods 35,36 are limited to Us max (Fig. 5).

Der Bedienungsmann hat die Möglichkeit, die eben beschriebene Einrichtung zur periodischen Änderung der Drehzahl-Sollwertspannung wahlweise bei Bedarf zuzuschalten, und zwar über einen handbetätigten Schalter 37. Wird dieser Schalter geschlossen, zieht ein Relais 38 an und betätigt einen Kontakt 39, so daß die erzeugte Dreiecksfunktion vom Funktionsgenerator zum Operationsverstärker 16 übertragen werden kann. Eine an sich bekannte Schutzschaltung mit zwei antiparallel geschalteten Dioden 40 und 41 unterdrückt eventuelle Störspannungen, die bei geöffnetem Relaiskontakt 39 den Operationsverstärker 16 beschädigen könnten.The operator has the option of the facility just described for periodic change of the speed setpoint voltage, optionally to be switched on if required, namely via a manually operated switch 37. If this switch is closed, pulls a relay 38 and actuates a contact 39, so that the triangular function generated from the function generator to the operational amplifier 16 transferred can be. A protection circuit known per se with two connected anti-parallel Diodes 40 and 41 suppress any interference voltages that occur when the relay contact is open 39 could damage the operational amplifier 16.

Wird der Kontakt 39 geöffnet, so befindet sich der Operationsverstärker 16 über die Rückführung durch das Potentiometer 31 im Iiull-Abgleich. Dann hat der Ausgang des Operationsverstärkers 16 gegenüber dem Nassepotentional das gleiche Potentional wie der O-Ausgang des Netzgerätes 17, d. h. am Punkt 32a steht die am Potentiometer 9 eingestellte Sollspannung U unverändert 5o zur Verfügung.If the contact 39 is opened, the operational amplifier is located 16 via the feedback through the potentiometer 31 in the Iiull adjustment. Then he has Output of the operational amplifier 16 compared to the wet potential the same Potentially like the O output of the power supply 17, d. H. at point 32a is the on Potentiometer 9 set target voltage U unchanged 5o available.

Soll die gesamte eben beschriebene Einrichtung zur periodischen Drehzahländerung nicht von Hand eingestellt, sondern z. B. über eine numerische Steuerung automatisch betrieben werden, so sind in an sich bekannter Weise die Potentiometer 9 und 30 durch eine codierte Anordnung von Widerständen zu ersetzen. Hierbei muß darauf geachtet werden, daß entsprechend der programmierten Drehzahl paarweise nicht nur für die Drehzahl-Sollspannung Uso benötigte Widerstand, sondern gleichzeitig ein proportionaler Widerstandswert für die Rückführung des Operationsverstärkers 15 eingestellt wird.Should the entire device just described for periodic speed change not set by hand, but z. B. automatically via a numerical control are operated, the potentiometers 9 and 30 are in a manner known per se to be replaced by a coded array of resistors. Care must be taken here that according to the programmed speed in pairs not only for the Target speed voltage Uso required resistance, but at the same time a proportional one Resistance value for the feedback of the operational amplifier 15 is set.

Das automatische Hinzuschalten der Drehzahlfiberlazerunffl ist In einfacher Weise durch Programmieren von entsprechenden Hilfsfunktionen möglich. Da der Programmierer aber nicht immer im voraus weiß, ob unter bestimmten Schnittbedinguxigen Rattern auftreten wird oder nicht, empfiehlt sich zu@ selbsttätigen Steuerung des Vorganges der Einbau eines an sich bekannten Schwingungsaufnehmers in der Nähe der Arbeitsspindel, der bei Ansprechen eines vorher eingestellten Schwellwertes ein Signal an das Relais HS zur Einschaltirng der Drehzahlüagerung abgibt. Durch Selbsthaltung bleibt das Relais so lange angezogen, bis vom Lochband andere Schnittbedingungen oder ein anderes Werkzeug für d':n nächsten Arbeitsschritt vorgegeben werden.The automatic switching on of the speed fiber optics is In easily possible by programming appropriate auxiliary functions. Since the programmer does not always know in advance whether there are certain cutting conditions Rattle will occur or not, recommends to @ self-acting Control of the process of installing a vibration sensor known per se in the vicinity of the work spindle when a previously set threshold value is triggered sends a signal to the relay HS to switch on the speed changeover. By The relay remains energized until the perforated strip has other cutting conditions or another tool can be specified for the next work step.

Claims

1) Method of reducing or eliminating chatter vibrations the work spindle of machine tools with the help of a continuously controllable electric drive, characterized in that the speed of the work spindle by superimposing the the setpoint voltage U5 corresponding to the basic speed with a continuous and periodically 0 changing voltage Us is varied.

2) Method according to claim 1, characterized in that as an overlay voltage a periodic triangular or sinusoidal voltage is used.

3) Method according to claim 1 or 2, characterized in that the Amplitude of the superimposed voltage Us and thus the size of the change in speed is regulated proportionally to the base speed.

4) Device for carrying out the method according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the drive motor (1) for the work spindle assigned a speed control device (3,5,7,8) with a speed controller (5) is and that the speed controller (5) on the input side with one of the basic speed associated nominal voltage varying function generator (Fig. 2) and a die Actual speed of the work spindle measuring tachometer generator (6) is coupled.

5) Device according to claim 4, characterized in that in the Function generator (Fig. 2) via a potentiometer (9) that corresponds to the basic speed Setpoint voltage Us 0 and via two operational amplifiers (13, 14), one of which is used as a Integrator (21) and the other is connected as a Schmitt trigger (24), a triangular voltage is generated that on the inverting input of a third operational amplifier (15) the output voltage of the integrator (21) and its positive input the nominal voltage Uso is given that a feedback is provided via a potentiometer (30) of the output of the operational amplifier (15) formed at its inverting input is and that the potentiometers (9,30) have a common actuating shaft.

6) Device according to claim 5, characterized in that to the Limitation of the output voltage Us between the output connections of the function generator a known anti-parallel connection of two diodes (33,34) and two Zener diodes (35,36) is arranged.

7) Win direction according to claim 5 or 6, characterized in that the inverting input of a further operational amplifier (16) with the output of the third operational amplifier (ins) is connected to its positive input the nominal voltage is given, and that a feedback loop from the output of the further operational amplifier via a potentiometer (31) to its inverting Input is formed in such a way that the superposition amplitude Us between O and a Maximum value, which is equal to a preselected percentage P of the target voltage U, is adjustable.

5o 8) device according to claim 7, characterized g e k e n n n z e i c h n e t that between the third operational amplifier (15) and the further operational amplifier (16) a switch (37) for switching on or off the speed overlay v <g is.

9) Device according to claim 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c n e t that for the automatic activation of the speed superimposition (Schelter 37) in the vicinity of the work spindle with a known vibration transducer Threshold trigger is provided.

10) Device according to claim 6 to 9, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t that between the inverting input of the further onation amplifier (16) and its positive input leading to the nominal voltage Us an at 0 be @ annt @ protection circuit with two anti-parallel connected dioders (40,41) is arranged.

L e r s e i t e