DE2637462C2 - Steuerungsvorrichtung für die Vorschubbewegungen eines Werkzeugschlittens an Werkzeugmaschinen, insbesondere für den Tiefenvorschub an Wälzfräsmaschinen - Google Patents

Steuerungsvorrichtung für die Vorschubbewegungen eines Werkzeugschlittens an Werkzeugmaschinen, insbesondere für den Tiefenvorschub an Wälzfräsmaschinen

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches. Vorrichtungen dieser Art sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt, vgl. z. B. E. Salje: Elemente der spanenden Werkzeugmaschinen, Carl Hanser Verlag München, 1968, Seiten 231 -235 oder die DE-OS 18 10 190. Dabei werden die Nocken, die den Vorschub steuern, und der Endanschlag beim Einrichten der Maschine jeweils neu gesetzt. Dieses Setzen der Nocken ist zeitraubend und verteuert die gesamte Bearbeitungszeit auf der Maschine, insbesondere dann wenn kleine Stückzahlen zu bearbeiten sind, wie das vornehmlich bei Maschinen für große Werkstücke, z. B. große Zahnräder, der Fall ist.
Von daher liegt der Erfindung die Aufgabt; zugrunde, eine Steuerungsvorrichtung der eingangs genannten Gattung zu schaffen, durch die das Einrichten der maschine, insbesondere einer Zahnrad-Wälzfräsrna schine, vereinfacht und die dazu erforderliche Zeit abgekürzt wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Steuerungsvorrichtung der einleitend genannten Ausbildung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Die erfindungsgemäß ausgeführte Vorrichtung hat nicht nur Vorteile bezüglich des Einstellens der Nocken und der Endposition, sondern Wälzfräsmaschinen können sowohl für das Verfahren mit Längsvorschub als auch für das Tauchfräsen einfach und schnell eingerichtet werden.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 2, weil damit die Endposition stoßfrei angefahren werden kann, was die Maschine schont und ein genaues Anfahren der Endposition ermöglicht. Induktive Wegaufnehrr.er sind handelsübliche Teile. Wenn der Schlitten hydraulisch antreibbar ist. ist vom elekirische^i Wegaufnehmer ein elektrohydraulischer Linearverstärker steuerbar (Anspruch 3).
Für die Grobeinstellung wird die Aufgabe auf einfache Weise mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst, während für ein genaues und doch einfaches Einstellen des Endanschlages eine günstige Ausführung im Anspruch 5 aufgezeigt wird.
Der Weg des Schlittens, insbesondere des Frässchlittens, kann optima1 nach Anspruch 6 eingestellt werden. Dabei ist der hier genannte Nocken der einzige für den Tiefenvorschub zu setzende Nocken.
Um auf Wälzfräsmaschinen Räderblöcke mit Zahnrädern mit verschiedenen Durchmessern fräsen zu köhnen oder eine Mehrschnittbearbeitung durchführen zu können oder auf anderen Werkzeugmaschinen entsprechende Arbeiten erledigen zu können, kann die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 7 weitergebildet sein, wobei eine einfache Handhabung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 und eine hohe Genauigkeit mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gewährleistet sind. Zum einfachen Tauchfräsen ist erfindungsgemäß auch das kennzeichnende Merkmal des Anspruchs 10 nützlich.
■Zürn weiteren Stande der Technik wird darauf hingewiesen, daß aus der DEjAS 14 77 622 eine Vorrichtung zur Begrenzung der Vorschubbewegung von Schlitten an Werkzeugmaschinen bekannt ist, bei
der die Endabschaltung in zwei Stufen von auf ihrem Umfang Nocken tragenden Schallscheiben gesteuert wird. Die Schaltscheiben sitzen auf einer den Schlitten bewegenden Spindel und wirken in Abhängigkeit von der Spindelumdrehung. Eine solche Vorrichtung ist nur bei solchen Maschinen anwendbar, wo die Spindel zum Einrichten der Nocken frei zugänglich ist. Nachteilig ist auch, daß die Vorschubbewegung abhängig von der Spindelumdrehung gesteuert oder begrenzt wird und nicht unmittelbar abhängig vom tatsächlichen vom Schlitten zurücklegten Weg.
Es ist auch eine elektrische Steuerungsvorrichtung zur Vorschubbegrenzung von Werkzeugmaschinenschlitten bekannt (DE-AS 14 63 565), bei der mit Nocken vergleichbare Geber in Form von elektromechanischen Wandlern unmittelbar am Schlitten angebracht sind, die mit am Maschinenrahmen verstellbar angeordneten Gegenanschlägen zusammenarbeiten. Nachteilig ist dabei, daß die Gegenanschläge beim Einrichten der Maschine stets neu eingestellt werden müssen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Wälzfräsmaschine, auf der die L.findung angewendet ist,
Fig. 2 das Schema einer Vorrichtung nach der Erfindung.
Bei der in F i g. 1 dargestellten Wälzfräsmaschine ist ein Werkstück 1 — ein Stirnrad —. das mit einem Wälzfräser 2 bearbeitet wird, mit Hilfe einer Spannvorrichtung 3 auf der Planscheibe 4 einer Werkstückspindel 5 aufgespannt. Die Werkstückspindel 5 ist im Maschinengestell 6 drehbar gelagert. Sie wird von einem Antriebsmotor !2 aus und über ein nicht gezeichnetes Getriebe sowie über eine Übertragungswelle 7 und über ein nicht gezeichnetes Schneckengetriebe angetrieben.
Der Wälzfräser 2 ist in einem Shiftschlitten 8 drehbar gelagert. Die dazugehörige Schlittenführung 9 ist schwenkbar auf einem Längsschlitten 10 gelagert, und zwar so, daß der Wälzfräser auf seine Zahnsteigung und den Schrägungswinkel der Werkstückzähne eingestellt werden kann. Mit Hilfe des Längsschlittens 10 kann der Wälzfräser 2 parallel zur Achse der Werkstückspindel 5 verschoben werden (bei Maschinen mit Differentialgetriebe) oder parallel zu den Werkstückzähnen (bei Maschinen, die nach dem sogenannten Grant-Verfahren arbeiten). Die Führung für den Längsschlitten 10 ist aut einem Tiefeiivorschubschlitten — im folgenden Schlitten Il genannt — gelagert, der rechtwinkelig zur Achse der Werkstückspindel 5 auf dem Maschinengestell 6 verschoben werden kann. Mit dem Schlitten 11 kann der Wälzfräser 2 dem Durchmesser und der Zahntiefe des Werkstücks entsprechend eingestellt werden. Längsvorschub, Drehung des Wälzfräsers und Rotation des Werkstücks werden von dem Antriebsmotor 12 aus über ein im Prinzip bekanntes Getriebe angetrieben. Zum Antrieb des Tiefenvorschubs ist ein nich» gezeichneter, in einem Zylinder geführter Hubkolben vorgesehen. Zum Shiften des Wälzfräsers ist ein weiterer Elektromotor, ein sogenannter ""hiftmotor 13 vorgesehen, der über ein nicht gezeichnetes Getriebe und eine ebenfaMs nicht gezeichnete Schraubspindel auf den Shiftschlitten 8 einwirkt.
Das Werkstück 1 oder seine Spannvorrichtung oder ein Spanndorn kann mittels eines Reitstockes 14 abgestützt werdeff. Der Reitstock 14 ist lärtgsverschieb' bar und festklemmbär auf einem öegerthalterbock 15 gelagert, der auf das Maschinengestell aufgeschraubt ist oder mit diesem eine Einheit bildet. Zum Festspannen des Werkstücks auf der Planscheibe bzw. Werkstückspindel kann eine antreibbare Spanneinrichtung vorgesehen sein.
Zum Steuern des Schlittens 11 und zu seiner Positionierung ist eine Vorrichtung 17 vorgesehen, die in F i g. 2 schematisch dargestellt ist. In einem Träger 18, der am Maschinengestell 6 befestigt ist, sind auf Führungsstangen 19, 20 ein erster Nockenschlitten 21 und ein zweiter Nockenschlitten 22 längsverschiebbar geführt. Der erste Nockenschlitten 21 kann von einer Kurbel 23 aus mittels einer Schraubspindel 24 und einer Spindelmutter 25 verstellt werden. Die Verbindung der Spindelmutter 25 mit dem ersten Nockenschlitten 21 wird nachstehend beschrieben. Die beiden Nockenschlitten können mit einer Mikrometerschraube 26 relativ zueinander eingestellt werden. Auf dem ersten Nockenschlitten 21 ist ein Nocken — Umschaltnocken 27 genannt — fest angeordnet. Auf dem zweiten Nockenschlitten 22 sind ein Schaltnocken 28 und ein Sicherheitsnocken 29 fest angeordnet, deren genaue Lage nachstehend beschrieben ist. n!ese Nocken und die nachfolgend beschriebenen Nocl.er· werden von einem Mehrfachschalter 30 (in F i g. 2 versetzt gezeichnet) abgetastet, der fest am Schlitten 11 angebracht ist. Ferner ist am Schlitten 11 ein induktiver Wegaufnehmer 31 befestigt, der die Endposition des Schlittens 11 relativ zum zweiten Nockenschlitten 22 bestimmt, wenn der Schlitten 11 mit dem Taststift 32 des Wegdufnehmers 31 gegen einen Anschlag 33 des auf die Endposition eingestellten zweiten Nockenschlitten' 22 fährt. Der Tiefenvorschub des Schlittens 11 wird dann abgeschaltet, und ein Eilrücklauf wird eingeschaltet.
Mit dem induktiven Wegaufnehmer 31 werden kleine geradlinige Weg-.· in analoge elektrische Signale umgewandelt. Hierzu kann ein Differentialtransformator mit beweglichem Kern dienen. Der Kern sitzt auf dem Taststift 32, der beim Berühren des Anschlags 33 wirksam wird. Induktive Wegaufnehmer sind bekannt und im Handel erhältlich. Der induktive We^aufn >hmer wirkt über nicht gezeichnete Ventile auf den genannten Hubkolben. Ein derartiges elektrohydraulisches System ist u .ter der Bezeichnung »elektrohydraulischer Linear verstärker« im Handel erhältlich. (Zeitschrift ölhydraulik und Pneumatik. 18. Jahrgang, Nr. 5. Mai 1 774. S. 1 bis 4.)
Der Schaltnocken 28 ist so eingestellt, daß er pinen festen Abstand vor dem Berühren des Taststiftes 32 an dem Anschlag 33 markiert. So kann der auf den Schaltnocken 28 auflaufende Schalter des Mehrfachschalters 30 beispielsweise 4 bis 5 mm Vorschubweg vor der Endposition tätifl sein, indem er den Eilvorlauf des Schlittens 11 auf die Einlaufgeschwindigkeit zum Positionieren umschaltet beispielsweise auf eine Geschwin ji.jkeit von 500 mm/min od. dgl.
Der Sicherheitsnocken 29 ist einen kleinen Wegbetrag nach der Wirkmg des induktiven Wegai.-fnehmers 31 gesetzt. Er schaltet den Vorschub ab. falls der Wegaufnehmer 31 versagen sollte. Die Kombination des Schaltnocken-, 28 mit dem induktiven Wegaufnehmer 31 wird verwendet, wenn der Schlitten 11 außerhalb des Werkstücks auf Fräsnefe geht und die Zahnlügken irrt Längsvorschub mit Längsschleifen 10 fräy. Die Frästiefe wird eingestellt, indem zunächst der erste Nockenschlitten 21 so ausgerichtet wird, daß der Umschaltnocken 27 den Außendurchmesser des Werkstücks markiert, ohne beim Arbeiten wirksam zu sein (Ankratzpunkt). Von da aus wird der zweite Nocken-
schlitten 22 mit Hilfe der Mikromelcrscliraube 26 so eingestellt, daß der Anschlag 33 mit dem Tastslift 32 die Zahntiefe bestimmt. Für die Zahntiefe oder den Zahnlückengrund wirkt der erste Nockcnschlitten 21 also als Mittel für eine Grobeinstellung und der zweite Nockenschlitten 22 mit der Mikrometerschraube 26 als Feineinstellung.
Soll auf der Maschine im Tauchverfahren gearbeitet werden, dann wird der Umschaltnocken 27 des ersten Nockenschliltens 21 wieder auf den Außendurchmesser des Werkstücks eingestellt oder etwas davor. Die Zahntiefe wird wieder anhand der Mikrometerschraube 26 mit dem zweiten Nockenschlilten 22 bzw. mit seinem Anschlag 33 eingestellt. Beim Arbeiten ist jetzt der Umschalmocken 27 wirksam, der veranlaßt, daß der Eilvorlauf auf einen gewählten Tauchvorschub, z. B. zwischen 0.5 bis 100 mm/min od. dgl. umgeschaltet wird. Der Schaltnocken 28 ist unwirksam. Der Sicherheitsnocken 29 bleibt schaltbereit.
Damit der Schlitten 11 nicht nach jedem Fräsvorgang den gesamten Weg zurückzufahren braucht, ist am Träger 18 ein Rücklaufnocken 34 vorgesehen, der auf einen Schalter des Mehrfachschalters 30 wirkt. Dieser Nocken 34 kann über den gesamten Tiefenvorschub des Schlittens 11 verstellt werden. Er ist der einzige Nocken, der beim Einrichten der Maschine versetzt werden muß. was aber nicht sehr genau zu sein braucht, da er lediglich den Eilrücklauf des Schlittens 11 abschaltet.
Für das Endabschalten des Rücklaufes des Schlittens 11 ist am Ende des Rücklaufweges ein Abschaltnocken 35 fest installiert, der den Eilrücklauf des Schlittens 11 am dem Werkstück abgekehrten Ende des Tiefenvorschubweges abschaltet. Als Sicherheit beim evtl. Überfahren dieses Nockens 35 ist mit einem kleinen Abstand dahinter ein Sicherheits-Abschaltnocken 36 vorgesehen. Auch diese Nocken 35, 36 wirken auf Schalter des Mehrfachschalters 30.
Abgesehen von dem Rücklaufnocken 34. für den kein genaues Setzen erforderlich ist. sind sonst keine Nocken vorgesehen, die versetzt werden müssen. Die Nocken 27—29 auf der Werkstückseite des Vorschubweges werden zusammen mit dem Anschlag 33 für die Frästiefe eingestellt. Die Nocken 35, 36 1
Endabschaltung auf der anderen Seite des Vorsc
ges sind fest installiert.
Um die Vorrichtung zum automatischen Fräsen von Zahnradblöcken mit Stirnrädern verschiedenen Durchmessers benutzen zu können, ist in einer Ausgestaltung der Erfindung die Spindelmutter 25 nicht fest mit dem ersten Nockenschlilteii 21 verbunden, sondern über eine Kolbenslange und einen nicht gezeichneten Kolben, der in einem hydraulischen Zylinder 38 dicht geführt ist. Kolben und Zylinder 38 bilden in bekannter Weise zwei Kammern, die über Anschlüsse 39, 40 wahlweise mit
ίο Druckmittel beschickt werden können. Damit kann die Lage des ersten Nockenschlittens 21 relativ zur Spindelmutter 25 verändert werden, diese Teile können zwei Siellungen zueinander einnehmen. Die eine Stellung wird dadurch bestimmt, daß Spindelmutter 25 und erster Nockenschlitten 21 fest aufeinanderliegen (auf der dem Zylinder 38 zugewendeten Seite). Die andere Lage wird von einem Anschlagklotz 41 od. dgl. bestimmt, der mittels einer Mikrometerschraube 42 auf einer Führungsstange 43 eingestellt werden kann, die im ersten Nockenschlitten 21 gelagert ist. Der eingestellte Abstand der Spindeimutter 25 zum Anschlag 4i entspricht dem radialen Unterschied zwischen den Außendurchmessern der beiden zu fräsenden Zahnräder. Zunächst wird mit dem Kolben im Zylinder 38 der erste Nockenschlilten 2t in die eine Lage relativ zur Spindelmutter 25 gebracht und so das eine Zahnrad gefräst und danach wird auf die andere Lage umgeschaltet und das andere Zahnrad bearbeitet. Selbstverständlich kann diese Einrichtung auch so weitergebildet werden, z. B. durch Mehrfachanschläge, daß mehr als nur zwei Lagen des ersten Nockenschlitlens 21 relativ zur Spindeimutter 25 möglich sind. Diese Einrichtung kann such zum Steuern einer sogenannten Mehrschnittbearbeitung verwendet werden, indem in der einen Lage der erste Längsvorschub durchgeführt wird und in der anderen Lage bzw. den anderen Lagen der zweite Längsvorschub bzw. die weiteren Längsvorschübe oder Tauchvorschübe.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann zwischen dem Maschinengestell 6 oder dem damit verbundenen Träger 18 für die Nockenschlitten 21, 22 und dem ersten Nockenschlitten 21 ein Endmaßstab 44 eingelegt werden, was das Anfahren einer genauen Frästiefe beim Fräsen von Schneckenrädern erleichtert.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
1. Steuerungsvorrichtung für die Vorschubbewegungen eines Werkzeugschlittens an Werkzeugmaschinen, insbesondere für den Tiefenvorschub an Wälzfräsmaschinen, mit nacheinander anfahrbaren Nocken, durch die die Vorschubbewegungen des Werkzeugschlittens steuernde elektrische Schalter betätigbar sind, und mit einem Endanschlag, durch den ein Endabschaltglied in der dem Werkstück zugekehrten Endposition des Werkzeugschlittens betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Endabschaltglied (31) anfahrbare Endposition des Werkzeugschlittens (11) von zwei is Nockenschlitten (21,22) bestimmt ist, von denen der erste Nockenschlitten (21) mit einer Grobeinstellrichtung (23, 24) relativ zum Maschinengestell (6) positionierbar und der zweite, den Endanschlag (33) tragende Nockenschlitten (22) relativ zum ersten Nockenschlitten (21) mit einer Feineinstelleinrichtung (26J dnstellbar ist, und daß auf den Nockenschlitten (21, 22) die die Vorschubbewegungen auf der dem Werkstück (1) zugekehrten Seite des Schlittenweges steuernden Nocken (27, 28) fest angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endpositijn des Schlittens (11) mittels eines die Vorschubgeschwindigkeit auf Null steuernden elektrischen Wegaufnehmers, z. B. mittels eines induktiven Wegaufnehmers (31), ansteuerbar ist, der gegen den Endanschlag (33) fährt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Schlitten hydraulisch untreib'-ar ist, dadurch gekennzeichnet, daß von dem elektrischen Wegaufnehmer (31) ein elektrohydraulisch r Linearverstärker steuerbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß für die Grobeinstellung des ersten Nockenschlittens (21) ein Schraubspindel (24) mit Spindelrnutter (25) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß für die Einstellung des zweiten Nockenschlittens (22) relativ zum ersten Nocken-Schlitten (21) eine Mikrometerschraube (26) od. dgl. vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Maschinenständer oder am Träger (18) für die Nockenschlitten (21, 22) oder an einem entsprechenden Teil ein weiterer Nocken (34) zur Steuerung der Rücklaufbewegung vorgesehen ist. der auf dem Weg des Schlittens (11) ein- und feststellbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Nockenschlitten (21) relativ zur Spindelmutter (25) auf mindestens zwei Stellungen umschaltbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7. dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellweg des ersten Nockenschlittens (21) relativ zur Spindelmutter (25) mit einer Anschlageinrichtung (41) einstellbar ist.
9- Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn· zeichnet, daß zum, Einstellen der AnschlägeinrichtUng (41) eine Mikrömeterschraube (42) öd dgl. Vorgesehen ist.
IO, Vorrichtung nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den ersten Nocken^ schlitten (21) und das Maschinengestell (6) oder den Träger (18) für die Nockenschlitten (21, 22) ein Endmaßstab (44) einlegbar ist.
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