DE29723958U1 - Delivery system - Google Patents
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Description
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Zustel !system
5 Delivery system
5
Die Erfindung betrifft ein Zustellsystem für ein rotierendes Schneidwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a feed system for a rotating cutting tool according to the preamble of claim 1.
Derartige Zustellsysteme werden in der Serienfertigung von Gehäusebauelementen, beispielsweise von Motor-/Getriebegehäusen eingesetzt. Dabei werden die jeweiligen Bearbeitungsstationen, beispielsweise Transfermaschinen, Feinbohreinheiten, Sondermaschinen, Bohrwerke oder Bearbeitungszentren mit einem Zustellsystem für Bohrwerkzeuge ausgerüstet, bei denen das Schneidwerkzeug über das Zustellsystem mit einer Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine gekoppelt ist.Such feed systems are used in the series production of housing components, for example engine/gearbox housings. The respective processing stations, for example transfer machines, precision drilling units, special machines, boring mills or machining centers, are equipped with a feed system for drilling tools, in which the cutting tool is coupled to a work spindle of the machine tool via the feed system.
0 Das Zustellsystem erlaubt es während der Produktion auftretende Fehler zu kompensieren, die beispielsweise durch Schneidenverschleiß, Schneidentoleranz, Einstellfehler oder Maßschwankungen, verursacht durch Temperaturänderungen der Maschine, etc. auftreten können. Des weiteren ermöglichen die Zustellsysteme das Ausbilden von Zylinderbohrungen mit engsten Toleranzen oder mit Bohrungen, deren Radius in Abhängigkeit von der Bohrungstiefe veränderlich ist (beispielsweise Ausbilden von Fasen, Radien, Einstichen, konvexen, konkaven oder kegeligen Umfangswandungen).0 The feed system makes it possible to compensate for errors that occur during production, for example due to cutting edge wear, cutting edge tolerance, setting errors or dimensional fluctuations caused by temperature changes in the machine, etc. The feed systems also enable the formation of cylinder bores with the tightest tolerances or with bores whose radius can be changed depending on the bore depth (for example, formation of chamfers, radii, recesses, convex, concave or conical peripheral walls).
Bei dem bekannten Systemen können die Schneidwerkzeuge an unterschiedlichen Werkzeugaufnahmen, beispielsweise Bohrstangen, sogenannten Exzenterspindeln oder Zustellköpfen ausgebildet werden.In the known systems, the cutting tools can be formed on different tool holders, for example boring bars, so-called eccentric spindles or feed heads.
In Figur 1, auf die bereits an dieser Stelle Bezug genommen wird, ist ein bekanntes Zustellsystem dargestellt,Figure 1, which is already referred to at this point, shows a known delivery system,
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das von der Anmelderin unter der Bezeichnung "Exzenterspindel" vertrieben wird. Bei diesem Zustellsystem ist eine Werkzeugaufnahme 2 koaxial an einer Exzenterspindel 4 angeordnet, die ihrerseits drehbar in einer Hauptspindel 6 gelagert ist. Die Achse der Exzenterspindel· 4 ist gegenüber der Achse der Hauptspindel 6 und das Maß e versetzt. D.h. durch Verdrehen der Exzenterspindel 4 läßt sich ein in der Werkzeugaufnahme 2 aufgenommenes Schneidwerkzeug (nicht dargestellt) radial gegenüber der Achse der Hauptspindel 6 versetzen und somit eine Zuste^bewegung durchführen. which is sold by the applicant under the name "eccentric spindle". In this feed system, a tool holder 2 is arranged coaxially on an eccentric spindle 4, which in turn is rotatably mounted in a main spindle 6. The axis of the eccentric spindle 4 is offset from the axis of the main spindle 6 and the dimension e is offset. This means that by turning the eccentric spindle 4, a cutting tool (not shown) held in the tool holder 2 can be offset radially from the axis of the main spindle 6 and thus carry out a feed movement.
Bei dem bekannten Zusteilsystem erfolgt die Verstellbewegung der Schneide mit Bezug zur Hauptspindel 6 mittels eines vergleichsweise kompliziert aufgebauten Antriebssystems, dessen Hauptkomponenten im folgenden kurz beschrieben werden.In the known feed system, the adjustment movement of the cutting edge with respect to the main spindle 6 is carried out by means of a comparatively complicated drive system, the main components of which are briefly described below.
Das bekannte Antriebssystem hat einen Servomotor 8, dessen Ausgangswelle 10 mit einer Kugelumlaufspindel verbunden ist, die in Figur 1 mit dem Bezugszeichen 12 angedeutet ist. Durch die Kugelumlaufspindel 12 wird die Drehbewegung des Servomotors 8 in eine Axialbewegung umgesetzt, durch die in Abhängigkeit von der Ansteuerung ein Stell-Schlitten 14 in Axialrichtung, d.h. parallel zur Achse der Hauptspindel 6 verschiebbar ist. Im Stellschlitten 14 ist ein Verbindungselement 16 drehbar gelagert, das mit einer Verbindungsstange 18 gekoppelt ist. Die Verbindungsstange 18 ist axial verschiebbar in der Hauptspindel 6 geführt.The known drive system has a servo motor 8, the output shaft 10 of which is connected to a ball screw, which is indicated in Figure 1 with the reference number 12. The ball screw 12 converts the rotary movement of the servo motor 8 into an axial movement, by means of which an adjusting slide 14 can be moved in the axial direction, i.e. parallel to the axis of the main spindle 6, depending on the control. A connecting element 16 is rotatably mounted in the adjusting slide 14, which is coupled to a connecting rod 18. The connecting rod 18 is guided in the main spindle 6 so that it can move axially.
Zwischen dem werkzeugaufnahmeseitigen Endabschnitt der Verbindungsstange 18 und dem benachbarten Endabschnitt der in der Hauptspindel 6 geführten Exzenterspindel 4 ist ein Hub-Drehwandl·er 20 angeordnet, über den die Axialbewegung der Verbindungsstange 18 in eine Drehbewegung und somit eine Verdrehung der Exzenterspindel 4 mit Bezug zur Hauptspindel 6 umsetzbar ist.A stroke-rotation converter 20 is arranged between the tool holder-side end section of the connecting rod 18 and the adjacent end section of the eccentric spindle 4 guided in the main spindle 6, via which the axial movement of the connecting rod 18 can be converted into a rotary movement and thus a rotation of the eccentric spindle 4 with respect to the main spindle 6.
• · · I· · I
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Zur Verstellung wird der Servomotor 8 entsprechend angesteuert, so daß über die Kugelumlaufspindel 12 der Stellschlitten 14 spielfrei entlang seiner Axialführung bewegt wird und somit die Verbindungsstange 18 in die Hauptspindel 6 eintaucht. Die Axialbewegung der Verbindungsstange 18 wird durch den Hub-Drehwandler 20 in eine Drehbewegung der Exzenterspindel 4 umgesetzt, so daß in Abhängigkeit von der Ansteuerung des Schrittmotors 8 die Exzenterspindel 4 verstellt wird, so daß die Werkzeugschneide mit Bezug zur Hauptspindel 6 einstellbar ist.For adjustment, the servo motor 8 is controlled accordingly, so that the adjusting slide 14 is moved along its axial guide without play via the ball screw 12 and thus the connecting rod 18 is immersed in the main spindle 6. The axial movement of the connecting rod 18 is converted by the stroke-rotation converter 20 into a rotary movement of the eccentric spindle 4, so that the eccentric spindle 4 is adjusted depending on the control of the stepper motor 8, so that the tool cutting edge can be adjusted with respect to the main spindle 6.
Die Hauptspindel 6 wird über eine strichpunktiert angedeutete Riemenscheibe 22 angetrieben, so daß das in der Werkzeugaufnahme 2 aufgenommene Schneidwerkzeug - beispielsweise ein Ausdrehwerkzeug - in Rotation versetzt wird. Da die zur Verstellung der Werkzeugschneide erforderlichen Bauelemente im wesentlichen in der Hauptspindel 6 gelagert oder mit dieser verbunden sind, müssen erhebliche Anstrengungen unternommen werden, um die gewünschte spiel-0 freie Übertragung der Stellbewegung des Servomotors 8 auf die Exzenterspindel 4 zu gewährleisten.The main spindle 6 is driven by a belt pulley 22 indicated by a dot-dash line, so that the cutting tool held in the tool holder 2 - for example a boring tool - is set in rotation. Since the components required for adjusting the tool cutting edge are essentially mounted in the main spindle 6 or connected to it, considerable effort must be made to ensure the desired play-free transmission of the actuating movement of the servo motor 8 to the eccentric spindle 4.
Das in Figur 1 dargestellte System hat darüber hinaus einen sehr komplexen Aufbau, da eine mehrfache Übertragung von translatorischen Bewegungen in Rotationsbewegungen erforderlich ist. Die bewegten Massen sind bei diesem Zustellsystem relativ groß, so daß auch die Hauptspindellagerung und die zum Antrieb der Hauptspindel 6 erforderlichen Motoren entsprechend ausgelegt werden müssen.The system shown in Figure 1 also has a very complex structure, since multiple transmissions of translational movements into rotational movements are necessary. The masses moved in this feed system are relatively large, so that the main spindle bearing and the motors required to drive the main spindle 6 must be designed accordingly.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Zustellsystem für ein rotierendes Schneidwerkzeug und ein Verfahren zur Ansteuerung eines derartigen Zustellsystemes zu schaffen, bei denen mit minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand eine präzises Zustellung ermöglicht ist.In contrast, the invention is based on the object of creating a feed system for a rotating cutting tool and a method for controlling such a feed system, in which precise feed is possible with minimal device-related expenditure.
[File:ANM\EX0928B2.doc] Beschreibung, 19.04.99#;># #J# Abzweigung aus 19712238.8 EX-CELL-O GmbH, Eislingen/Fils[File:ANM\EX0928B2.doc] Description, 19.04.99 # ; ># # J # Branch from 19712238.8 EX-CELL-O GmbH, Eislingen/Fils
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Zustellsystems durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved with regard to the delivery system by the features of claim 1.
Erfindungsgemäß erfolgt die Zustellbewegung über einen Exzenterkopf, wobei eine ein Werkzeug tragende Betätigungswelle einen Exzenterabschnitt hat, der in einer Außenspindel geführt ist. Die Zustellbewegung kann dann durch Einstellen einer Drehzahldifferenz zwischen Betätigungswelle und Außenspindel durchgeführt werden.According to the invention, the feed movement is carried out via an eccentric head, whereby an actuating shaft carrying a tool has an eccentric section that is guided in an outer spindle. The feed movement can then be carried out by setting a speed difference between the actuating shaft and the outer spindle.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß eine die Zustellbewegung bewirkende Stelleinrichtung über eine Betätigungswelle angetrieben wird, die über einen eigenen Zustellmotor wahlweise synchron mit der Spindel oder aber mit einer vorbestimmten Drehzahldifferenz zur Spindeldrehzahl antreibbar ist. Im erstgenannten Fall, d.h. wenn die Betätigungswelle und die Spindel mit gleicher Drehzahl angetrieben werden, erfolgt keine Zustellbewegung der Stelleinrichtung, da ein Übertragungselement der Stelleinrichtung seine Relativposition zu einer Steuerfläche der Stelleinrichtung beibehält. Im letztgenannten Fall, d.h. wenn die Spindel und die Betätigungswelle mit unterschiedlichen Drehzahlen angetrieben werden, erfolgt eine Zustellbewegung, da die Steuerfläche mit Bezug zum Übertragungselement bewegt wird, solange die Drehzahldifferenz aufrechterhalten bleibt. Sobald die das Schneidwerkzeug tragende Werkzeugaufnahme in die Sollposition bewegt ist, wird die Drehzahl der Betätigungswelle wieder auf die Drehzahl der Spindel (oder umgekehrt) gebracht, so daß keine weitere Relativbewegung zwischen Steuerfläche und Übertragungselement erfolgt - der Zustellvorgang ist abgeschlossen. Die Steuerfläche ist in der Regel am Außenumfang eines mit der Betätigungswelle verbundenen Wellenabschnitts ausgebildet und kann beispielsweise in Evolventenform oder als Exzenterfläehe mit Bezug zur Spindeldrehachse ausgebildet werden.An essential feature of the invention is that an actuating device that effects the feed movement is driven by an actuating shaft that can be driven by its own feed motor either synchronously with the spindle or with a predetermined speed difference to the spindle speed. In the former case, i.e. when the actuating shaft and the spindle are driven at the same speed, no feed movement of the actuating device takes place because a transmission element of the actuating device maintains its relative position to a control surface of the actuating device. In the latter case, i.e. when the spindle and the actuating shaft are driven at different speeds, a feed movement takes place because the control surface is moved in relation to the transmission element as long as the speed difference is maintained. As soon as the tool holder carrying the cutting tool is moved to the target position, the speed of the actuating shaft is brought back to the speed of the spindle (or vice versa) so that no further relative movement takes place between the control surface and the transmission element - the feed process is complete. The control surface is usually formed on the outer circumference of a shaft section connected to the actuating shaft and can, for example, be designed in involute form or as an eccentric surface with reference to the spindle axis of rotation.
[File:ANM\EX0928B2.doc] Beschreibung, 19.04.9g;.. .J.
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Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Zustellsystems liegt darin, daß im wesentlichen nur rotierende Bauelemente zur Bewirkung der Zustellbewegung eingesetzt werden, so daß der vorrichtungstechnische Aufwand gegenüber den herkömmlichen Lösungen, bei denen Translationsbewegungen in Rotationsbewegungen umgesetzt werden mußten, erheblich verringert werden kann.A significant advantage of the feed system according to the invention is that essentially only rotating components are used to effect the feed movement, so that the device-related expenditure can be considerably reduced compared to conventional solutions in which translational movements had to be converted into rotational movements.
Der Einsatz rotationssymmtrischer Bauelemente ermöglicht des weiteren extrem hohe Drehzahlen sowohl für die Spindel als auch für die Betätigungswelle, so daß hohe Zerspanungsleistungen realisierbar sind.The use of rotationally symmetrical components also enables extremely high speeds for both the spindle and the actuating shaft, so that high machining performance can be achieved.
Durch geeignete Wahl der Steuerflächengeometrien lassen sich unterschiedliche Zustellcharakteristiken realisieren, so daß auch kleinste Maßkorrekturen oder -kompensationen im Bereich von 0,001 mm durchführbar sind.By suitable selection of the control surface geometries, different feed characteristics can be realized so that even the smallest dimensional corrections or compensations in the range of 0.001 mm can be carried out.
Da die Zustellbewegung alleine aufgrund einer Drehzahldifferenz zwischen Betätigungswelle und Spindel erfolgt, läßt sich nahezu der gesamte Bereich der Steuerfläche durch Drehzahlvariation stufenlos ausnutzen. Durch Wahl geeigneter Antriebssysteme können schnelle Zustellbewegungen auch während des Zerpanungsvorgangs realisiert werden.
25Since the feed movement is based solely on a speed difference between the actuating shaft and the spindle, almost the entire area of the control surface can be used continuously by varying the speed. By selecting suitable drive systems, fast feed movements can also be achieved during the machining process.
25
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Betätigungswelle zumindest abschnittsweise in der Spindel geführt ist. Die Betätigungswelle kann in diesem Fall als Hohlwelle ausgeführt werden, so daß Kühl-/Schmiermittel durch die Betätigungswellehindurch zur Werkzeugschneide geführt werden kann.It is particularly advantageous if the actuating shaft is guided at least in sections in the spindle. In this case, the actuating shaft can be designed as a hollow shaft so that coolant/lubricant can be guided through the actuating shaft to the tool cutting edge.
Zusätzlich zum radial verstellbaren Schneidwerkzeug kann die Werkzeugaufnahme noch ein weiteres Vorbearbeitungswerkzeug tragen, das vorzugsweise nicht über das erfindungsgemäße Zustellsystem einstellbar ist.In addition to the radially adjustable cutting tool, the tool holder can also carry a further pre-machining tool, which is preferably not adjustable via the feed system according to the invention.
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Die Spindel und die Betätigungswelle können über jeweils einen Riementrieb angetrieben werden oder - alternativ dazu - direkt an den Rotor eines Elektromotors, beispielsweise eines Gleichstrommotors, eines Drehstrommotors mit einem Frequenzumformer (beispielswise eines Drehstrom-Asynchronmotors) angekoppelt sein.The spindle and the actuating shaft can each be driven by a belt drive or - alternatively - can be coupled directly to the rotor of an electric motor, for example a DC motor, a three-phase motor with a frequency converter (for example a three-phase asynchronous motor).
Zur Ansteuerung der Motoren läßt sich prinzipiell eine analoge oder eine digitale Antriebstechnik einsetzen.
10In principle, analog or digital drive technology can be used to control the motors.
10
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.Other advantageous developments of the invention are the subject of the further subclaims.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:In the following, preferred embodiments of the invention are explained in more detail using schematic drawings. They show:
Figur 1 ein bekanntes Zustellsystem mit Exzenterspindel;
. 20Figure 1 shows a known feed system with eccentric spindle;
. 20
Figur 2 den werkzeugseitigen Teil des ersten Ausführungsbeispiels eines Zustellsystems;Figure 2 shows the tool-side part of the first embodiment of a delivery system;
Figur 3 eine Prinzipskizze zur Verdeutlichung der Funktion eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Zustellsystems;Figure 3 is a schematic diagram to illustrate the function of a first embodiment of a delivery system according to the invention;
Figur 4 eine Antriebsvariante für das Zustellsystem aus Figur 2;
30Figure 4 shows a drive variant for the delivery system from Figure 2;
30
Figur 5 eine weitere Antriebsvariante für das Ausführungsbeispiel aus Figur 2;Figure 5 shows a further drive variant for the embodiment of Figure 2;
Figur 6 eine Weiterbildung des Ausführungsbeispiels aus Figur 2;Figure 6 shows a further development of the embodiment from Figure 2;
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Figur 7 ein Ausführungsbeispiel eines Zustellsystems mit Zustellkopf;Figure 7 shows an embodiment of a delivery system with delivery head;
Figur 8 ein Ausführungsbeispiel eines Zustellsystems mit Exzenterspindel undFigure 8 shows an embodiment of a feed system with eccentric spindle and
Figur 9 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Stellbewegung der Exzenterspindel.Figure 9 is a diagram illustrating the adjustment movement of the eccentric spindle.
Anhand der Figuren 2 bis 5 wird zunächst ein erstes Ausführungsbeispiel eines Zustellsystems mit unterschiedlichen Antriebsvarianten erläutert. In der folgenden Beschreibung werden für einander entsprechende Bauelemente die gleichen Bezugszeichen wie bei der eingangs beschriebenen Figur 1 verwendet.A first embodiment of a delivery system with different drive variants is explained with reference to Figures 2 to 5. In the following description, the same reference numerals as in Figure 1 described at the beginning are used for corresponding components.
Bei dem im folgenden beschriebenen AusführungsbeispielIn the embodiment described below
ist das Zustellsystem mit einem Feinbohrwerkzeug versehen, über das beispielsweise Lagerbohrungen einer Lagergasse für 0 eine Kurbelwellen- oder Nockenwellenlagerung oder ähnlichesThe feed system is equipped with a fine boring tool, which can be used to drill, for example, bearing bores of a bearing lane for 0 a crankshaft or camshaft bearing or similar
bearbeitbar sind.are editable.
Ausweislich Figur 2 hat das erfindungsgemäße Zustellsystem eine Hauptspindel 6, an der das Schneidwerkzeug mit einer Werkzeugschneide, im vorliegenden Fall eine Wendeschneidplatte 24 befestigt ist. Zur Kompensation von Fehlern, die beispielsweise durch Schneidenverschleiß, Schneidentoleranz, Einstellfehlern oder Temperaturänderungen auftreten können, kann die Schneide der Wendeschneidplatte 24 während des Bearbeitungsvorgangs in Radialrichtung verstellt werden. Dazu ist in der Hauptspindel eine Betätigungswelle 25 gelagert, die an ihrem werkzeugseitigen Endabschnitt einen Steuernocken mit einer Steuerfläche 26 hat. An dieser liegt ein Übertragungselement, im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 ein Stift 28 an, der über einen die Wendeschneidplatte 24 tragenden Biegeklemmhalter 30 gegen die Steuerfläche 26 vorgespannt ist.As shown in Figure 2, the feed system according to the invention has a main spindle 6 to which the cutting tool with a tool cutting edge, in this case an indexable insert 24, is attached. To compensate for errors that can occur, for example, due to cutting edge wear, cutting edge tolerance, setting errors or temperature changes, the cutting edge of the indexable insert 24 can be adjusted in the radial direction during the machining process. For this purpose, an actuating shaft 25 is mounted in the main spindle, which has a control cam with a control surface 26 on its tool-side end section. A transmission element, in the embodiment according to Figure 2 a pin 28, rests against this, which is preloaded against the control surface 26 via a bending clamp holder 30 carrying the indexable insert 24.
[File:ANM\EX0928B2.doc] Beschreibung, 19.04.9%:..[File:ANM\EX0928B2.doc] Description, 19.04.9%:..
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Wie des weiteren Figur 2 entnehmbar ist, hat die Spindel 6 eine Bohrstange oder ein sonstiges Endstück 32, das mit einem nabenförmigen Vorsprung 34 in eine radialerweiterte Aufnahmebohrung der Spindel 6 eingeschraubt ist. Die Spindel 6 ist von einer Führungsbohrung 35 durchsetzt, die als Sacklochbohrung im Endstück 32 endet. Der Stift 28 durchsetzt die Umfangswandung der Führungsbohrung 35 und hat dabei eine größere Länge als die Wandstärke in diesem Bereich, so daß seine Endabschnitte in die Führungsbohrung 35 eintauchen bzw. aus dem Außenumfang des Endstückes 34 hervorstehen.As can also be seen from Figure 2, the spindle 6 has a boring bar or other end piece 32 which is screwed into a radially expanded receiving bore of the spindle 6 with a hub-shaped projection 34. The spindle 6 is penetrated by a guide bore 35 which ends as a blind hole in the end piece 32. The pin 28 penetrates the peripheral wall of the guide bore 35 and has a greater length than the wall thickness in this area, so that its end sections dip into the guide bore 35 or protrude from the outer circumference of the end piece 34.
Der Biegeklemmhalter 30 ist als Blattfeder mit einer die Federwirkung unterstützenden Ausnehmung 36 ausgebildet und mit dem in Figur 2 linken Endabschnitt durch strichpunktiert angedeutete Befestigungsschrauben 38 an einer Abflachung des Endstückes 32 (Bohrstange) befestigt. Durch eine Radialbewegung des Stifts 2 8 kann der die Wendeschneidplatte 24 tragende Endabschnitt des Biegeklemmhalter s 3 0 von einer Dichtung abgehoben und radial nach außen bewegt werden, so daß die Schneide der Wendeschneidplatte in Zustellrichtung bewegt wird.The bending clamp holder 30 is designed as a leaf spring with a recess 36 that supports the spring effect and is fastened to a flattened portion of the end piece 32 (boring rod) with the end section on the left in Figure 2 by fastening screws 38 indicated by dash-dot lines. By means of a radial movement of the pin 28, the end section of the bending clamp holder 30 that carries the indexable insert 24 can be lifted off a seal and moved radially outwards so that the cutting edge of the indexable insert is moved in the feed direction.
Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Steuerfläche 26 nicht direkt an der Betätigungswelle 25 sondern an einem Steuerteil 42 ausgebildet, das über einen Gewindebolzen 44 mit der Betätigungswelle 25 verschraubt ist. Zur drehsicheren Verbindung greift der in Figur 2 rechte Endabschnitt des Steuerteils 42 formschlüssig in den benachbarten Endabschnitt der Betätigungswelle 25 ein.In the embodiment shown in Figure 2, the control surface 26 is not formed directly on the actuating shaft 25 but on a control part 42 which is screwed to the actuating shaft 25 via a threaded bolt 44. To ensure a rotationally secure connection, the right end section of the control part 42 in Figure 2 engages in a form-fitting manner in the adjacent end section of the actuating shaft 25.
Die Steuerfläche 26 ist zwischen zwei im Axialabstand zueinander stehenden Ringnuten 46, 48 ausgebildet.The control surface 26 is formed between two annular grooves 46, 48 which are axially spaced from one another.
[File:ANM\EX0928B2.doc] Beschreibung, 19.04.99 Abzweigung aus 19712238.8 EX-CELL-O GmbH, Eislingen/Fils[File:ANM\EX0928B2.doc] Description, 19.04.99 Branch from 19712238.8 EX-CELL-O GmbH, Eislingen/Fils
Figur 3 zeigt eine schematische dreidimensionale Darstellung, aus der das Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Zustelleinrichtung entnehmbar ist. Demgemäß ist die Betätigungswelle 25 oder, genauer gesagt, der Außenumfang des Steuerteiles 42 im Bereich zwischen den in Figur 3 nicht dargestellten Ringnuten 46, 4 8 in Form einer Evolvente 50 gekrümmt, so daß die Steuerfläche 26 das in Figur 3 angedeutete Querschnittsprofil erhält.Figure 3 shows a schematic three-dimensional representation from which the functional principle of the feed device according to the invention can be inferred. Accordingly, the actuating shaft 25 or, more precisely, the outer circumference of the control part 42 in the area between the annular grooves 46, 48 (not shown in Figure 3) is curved in the form of an involute 50, so that the control surface 26 receives the cross-sectional profile indicated in Figure 3.
Der Stift 28 ist über den federnden Endabschnitt des Biegeklemmhalters 30 gegen das Evolventenprofil der Steuerfläche 26 vorgespannt, d.h. der Stift 28 liegt einerseits am Biegeklemmhalter 30 und andererseits am Steuerteil 42 an. Der Deutlichkeit halber sei angemerkt, daß der Biegeklemmhalter 30 in der Darstellung nach Figur 3 an der nicht dargestellten Hauptspindel 6 befestigt ist.The pin 28 is pre-tensioned against the involute profile of the control surface 26 via the resilient end section of the bending clamp holder 30, i.e. the pin 28 rests on the one hand on the bending clamp holder 30 and on the other hand on the control part 42. For the sake of clarity, it should be noted that the bending clamp holder 30 is attached to the main spindle 6 (not shown) in the illustration according to Figure 3.
Bei einer Relativverdrehung des Steuerteiles 42 mit der Steuerfläche 26 in Pfeilrichtung nach rechts (Drehrichtung für zunehmenden Durchmesser) wird der Stift 28 in der Darstellung nach Figur 3 durch das Evolventenprofil 50 nach oben ausgelenkt, so daß der Biegeklemmhalter 30 und damit das Schneidwerkzeug 24 in Radialrichtung zugestellt wird. Durch eine derartige Zustellbewegung wird somit der Bohrungsdurchmesser vergrößert.When the control part 42 rotates relative to the control surface 26 in the direction of the arrow to the right (direction of rotation for increasing diameter), the pin 28 in the illustration according to Figure 3 is deflected upwards by the involute profile 50, so that the bending clamp holder 30 and thus the cutting tool 24 are fed in the radial direction. The bore diameter is thus increased by such a feed movement.
Bei einer Relativverdrehung der Betätigungswelle 25 und damit der Steuerfläche 26 nach links (Ansicht nach Figur 3) wird der Stift 28 nach unten bewegt, so daß die Radialauslenkung des Biegeklemmhalters 30 verringert und der Bohrungsdurchmesser verkleinert werden.When the actuating shaft 25 and thus the control surface 26 are rotated relative to the left (view according to Figure 3), the pin 28 is moved downwards so that the radial deflection of the bending clamp holder 30 is reduced and the bore diameter is reduced.
Eine Besonderheit des erfindungsgemäßen Zustellsystems ist, daß im Ausgangszustand, d.h. dann, wenn keine Zustellung gewünscht ist, die Hauptspindel 6 und die Betätigungswelle 25 synchron mit gleicher Drehzahl angetrieben werden, so daß der in der Hauptspindel 6 befestigte Stift 28 seineA special feature of the feed system according to the invention is that in the initial state, i.e. when no feed is desired, the main spindle 6 and the actuating shaft 25 are driven synchronously at the same speed, so that the pin 28 fastened in the main spindle 6
[File:ANM\EX0928B2.doc] Beschreibung, 1904.99.:., *!."*«·* &iacgr;[File:ANM\EX0928B2.doc] Description, 1904.99.:., *!."*«·* &iacgr;
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Relativposition auf dem Evolventenprofil 50 beibehält und somit keine Radialauslenkung des an der Hauptspindel 6 befestigten Biegeklemmhalters 30 erfolgt.Relative position on the involute profile 50 is maintained and thus no radial deflection of the bending clamp holder 30 attached to the main spindle 6 occurs.
Zur Bewirkung einer Zustellbewegung wird die Drehzahl der Betätigungswelle 25 und damit der Steuerfläche 26 gegenüber der Drehzahl der Hauptspindel 6 verändert, so daß die Steuerfläche in der vorbeschriebenen Art und Weise gegenüber dem Stift 28 gedreht wird und somit die Auslenkung durch Wahl der Drehzahldifferenz einstellbar ist. Sobald die gewünschte Auslenkung des Biegeklemmhalters 30 eingestellt ist, wird die Drehzahl der Betätigungswelle 25 wieder an die Spindeldrehzahl angepaßt, so daß keine weitere Zustellbewegung erfolgt. Die Zustellung erfolgt vorzugsweise während des Zerspanungsvorgangs, so daß keinerlei Stillstandszeiten durch den Zustellvorgang verursacht werden. Selbstverständlich kann die Zustellbewegung auch dann erfolgen, wenn die Werkzeugschneide außer Eingriff mit dem Werkstück steht.To effect a feed movement, the speed of the actuating shaft 25 and thus of the control surface 26 is changed in relation to the speed of the main spindle 6, so that the control surface is rotated in relation to the pin 28 in the manner described above and the deflection can thus be adjusted by selecting the speed difference. As soon as the desired deflection of the bending clamp holder 30 is set, the speed of the actuating shaft 25 is again adapted to the spindle speed so that no further feed movement takes place. The feed preferably takes place during the machining process so that no downtime is caused by the feed process. Of course, the feed movement can also take place when the tool cutting edge is not engaged with the workpiece.
Figur 4 zeigt in stark vereinfachter Form einen Schnitt durch das in Figur 2 dargestellte Zustellsystem, wobei der Antrieb des Zustellsystems detailliert in Schnittdarstellung gezeigt wird.Figure 4 shows a highly simplified section through the delivery system shown in Figure 2, with the drive of the delivery system shown in detail in a sectional view.
Der in Figur 4 linke Teil entspricht im wesentlichen der Darstellung aus Figur 2. Gezeigt ist somit ein Feinbohrwerkzeug, bei dem das Endstück 32 - auch Bohrstange genannt - an der Hauptspindel 6 befestigt ist. In der Hauptspindel 6 ist die Betätigungswelle 25 geführt, an deren in Figur 4 linken Endabschnitt das Steuerteil 42 mit der Steuerfläche 26 angekuppelt ist. Der Stift 28 ist zwischen Biegeklemmhalter 30 und der Steuerfläche 26 in der Umfangswandung der Bohrstange 32 geführt.The left part in Figure 4 corresponds essentially to the representation in Figure 2. This shows a fine boring tool in which the end piece 32 - also called the boring bar - is attached to the main spindle 6. The actuating shaft 25 is guided in the main spindle 6, to whose left end section in Figure 4 the control part 42 is coupled with the control surface 26. The pin 28 is guided between the bending clamp holder 30 and the control surface 26 in the peripheral wall of the boring bar 32.
Die Betätigungswelle 25 ist über Wälzlager 52 in einer Lagerbohrung der Hauptspindel 6 gelagert. An dem vom LagerThe actuating shaft 25 is mounted via roller bearings 52 in a bearing bore of the main spindle 6.
[File:ANM\EX0928B2.doc] Beschreibung, 19.04.99 .* *. * I I **♦*[File:ANM\EX0928B2.doc] Description, 19.04.99 .* *. * II **♦*
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52 entfernten Endabschnitt der Betätigungswelle 25 ist eine rotierende Zuführung 54 für Kühl-/Schmiermedien (beispielsweise Öl, Luft) angeordnet. Die Betätigungswelle 25 und das Steuerteil 42 sind mit einer Axialbohrung versehen, über die das Kühl-/Schmiermittel von der Zuführung 54 zum Schneidwerkzeug führbar ist. In diesem Bereich sind weitere, nicht gezeigte Lager zur Abstützung der Betätigungswelle 25 vorgesehen. Die Lagerung kann auch auf andere, konstruktiv sinnvolle Weise ausgelegt werden.A rotating feed 54 for cooling/lubricating media (for example oil, air) is arranged in the end section of the actuating shaft 25 that is remote from the 52. The actuating shaft 25 and the control part 42 are provided with an axial bore through which the cooling/lubricating medium can be guided from the feed 54 to the cutting tool. In this area, further bearings (not shown) are provided for supporting the actuating shaft 25. The bearing can also be designed in another, structurally sensible way.
Der Antrieb der derart gelagerten Betätigungswelle 25 erfolgt über einen Zustellmotor 56, dessen Rotor 58 drehfest mit der Betätigungswelle 25 verbunden ist. Als Zustellmotor 56 sind unterschiedliche Bauarten, wie beispielsweise Gleichstrommotoren oder Drehstrommotoren mit Frequenzumformer einsetzbar. Wichtig ist, daß der Rotor 58 spielfrei mit der Betätigungswelle25 gekoppelt ist. Im vorliegenden Fall erfolgt dies durch eine Paßfeder 60.The actuating shaft 25 mounted in this way is driven by a feed motor 56, the rotor 58 of which is connected to the actuating shaft 25 in a rotationally fixed manner. Different types of feed motor 56 can be used, such as direct current motors or three-phase motors with frequency converters. It is important that the rotor 58 is coupled to the actuating shaft 25 without play. In the present case, this is done by a feather key 60.
Die Drehzahl der Betätigungswelle 25 und damit des Rotors 58 wird über einen Meßaufnehmer 62 erfaßt. Der Elektromotor 56 hat ein Gehäuse 66, in dem Wälzlager zur Abstützung des Rotors 58 angeordnet sind. Das Gehäuse 66 ist an der Werkzeugmaschine befestigt.The speed of the actuating shaft 25 and thus of the rotor 58 is detected by a measuring sensor 62. The electric motor 56 has a housing 66 in which rolling bearings are arranged to support the rotor 58. The housing 66 is attached to the machine tool.
Der Antrieb der Hauptspindel 6 erfolgt über einen Spindelmotor 64, der vom Grundprinzip her baugleich mit dem Zustellmotor 56 ist. In der Regel wird der Spindelmotor 64 jedoch eine höhere Antriebsleistung als der Zustellmotor erfordern, da durch diesen die Zerspanungsleistung aufzubringen ist.The main spindle 6 is driven by a spindle motor 64, which is fundamentally identical to the feed motor 56. As a rule, however, the spindle motor 64 will require a higher drive power than the feed motor, since the latter is responsible for providing the cutting power.
Das Gehäuse 66 des Spindelmotors ist auf einer Vorschubeinheit oder einem Bohrschlitten 68 der Werkzeugmaschine befestigt, der in Z-Richtung, d.h. in Axialrichtung der auszubildenden Bohrung verschiebbar ist.The housing 66 of the spindle motor is mounted on a feed unit or a drilling carriage 68 of the machine tool, which is displaceable in the Z direction, i.e. in the axial direction of the bore to be formed.
[File:ANM\EX0928B2.doc] Beschreibung, 19.04.99 .* &iacgr; &Igr; J**!*[File:ANM\EX0928B2.doc] Description, 19.04.99 .* &iacgr;&Igr; J**!*
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Ein Rotor 70 des Spindelmotors 64 ist spielfrei mit der Hauptspindel 6 verbunden, wobei die Lagerung des Rotors 70 wiederum über Wälzlager im Gehäuse 66 erfolgt. Die Drehzahl des Rotors 70 und damit der Hauptspindel 6 wird über einen Meßaufnehmer 72 erfaßt. Die in Figur 4 dargestellte Ausführungsform des Zustellsystems hat aufgrund der koaxialen Ausrichtung der Hauptspindel 6, der Betätigungswelle 25 und der beiden Antriebsmotoren 56, 64 einen sehr kompakten Aufbau, wobei durch die direkte Ankopplung der beiden Motoren 56, 64 die rotierenden Massen auf ein Minimum beschränkt sind. Durch geeignete Antriebstechnik lassen sich die beiden Antriebsmotoren 56, 64 synchron oder exakt mit der gewünschten Drehzahldifferenz einstellen, so daß die gesamte Steuerfläche für die Zustellbewegung einstellbar ist. Die Ansteuerung der beiden Motoren 56, 64 erfolgt vorzugsweise über digitale Antriebstechnik.A rotor 70 of the spindle motor 64 is connected to the main spindle 6 without play, with the rotor 70 being supported by roller bearings in the housing 66. The speed of the rotor 70 and thus of the main spindle 6 is recorded by a sensor 72. The embodiment of the feed system shown in Figure 4 has a very compact design due to the coaxial alignment of the main spindle 6, the actuating shaft 25 and the two drive motors 56, 64, with the rotating masses being kept to a minimum by the direct coupling of the two motors 56, 64. Using suitable drive technology, the two drive motors 56, 64 can be set synchronously or exactly with the desired speed difference, so that the entire control surface for the feed movement can be adjusted. The two motors 56, 64 are preferably controlled using digital drive technology.
Wie bereits vorstehend angedeutet wurde, werden bei der Ausbildung einer zylindrischen Bohrung beide Antriebsmotoren 56, 64 mit der gleichen Drehzahl betrieben, wobei die Relativposition des Stiftes 28 mit Bezug zur Steuerkurve 26 zunächst durch eine geeignete Drehzahldifferenz eingestellt wird. Der Durchmesser der fertiggestellten Bohrung wird während des Bearbeitungsvorgangs oder unmittelbar danach 5 über eine geeignete Meßstation erfaßt, so daß bei Abweichungen vom Sollmaß eine entsprechende Kompensation durch Ansteuerung des Zustellmotors 56 erfolgen kann.As already indicated above, when forming a cylindrical bore, both drive motors 56, 64 are operated at the same speed, the relative position of the pin 28 with respect to the control cam 26 being initially set by a suitable speed difference. The diameter of the finished bore is recorded during the machining process or immediately thereafter via a suitable measuring station, so that in the event of deviations from the nominal size, appropriate compensation can be carried out by controlling the feed motor 56.
Bei der Ausbildung von Bohrungen, deren Durchmesser in Abhängigkeit von der Bohrungslänge variabel ist (beispielsweise Bohrungen mit konvex- oder konkavgekrümmten Umfangswandungen oder bei der Ausbildung von Nuten, etc.), erfolgt die Ansteuerung des Zustellmotors 56 in Abhängigkeit von dem Vorschub oder der Bohrungstiefe. D.h. bei derartigen Anwendungen muß die Steuerung des Vorschubsignales und das Ist-Maß der Bohrungen berücksichtigt werden, um dieWhen forming holes whose diameter is variable depending on the hole length (for example holes with convex or concave curved peripheral walls or when forming grooves, etc.), the feed motor 56 is controlled depending on the feed or the hole depth. This means that in such applications, the control of the feed signal and the actual size of the holes must be taken into account in order to
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[File:ANM\EX0928B2.doc] Beschreibung, 19.04.99.* &Idigr; *! I **i* * [File:ANM\EX0928B2.doc] Description, 04/19/99.* &Idigr; *! I **i* *
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erforderliche Zustellbewegung über eine Drehzahldifferenz einstellen zu können.to be able to adjust the required feed movement via a speed difference.
In Figur 5 ist eine weitere Variante eines Antriebs für das Zustellsystem angedeutet.Figure 5 shows another variant of a drive for the delivery system.
Während beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel die Antriebsmotoren direkt an die Hauptspindel 6 bzw. die Betätigungswelle 25 angekoppelt waren, wird bei dem in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem lediglich der antriebsseitige Teil des Zustellsystems gezeigt ist, ein Riementrieb zur Übertragung der Antriebsmomente des Zustellmotors 56 bzw. des Spindelmotors 64 verwendet.While in the previously described embodiment the drive motors were coupled directly to the main spindle 6 or the actuating shaft 25, in the embodiment shown in Figure 5, in which only the drive-side part of the feed system is shown, a belt drive is used to transmit the drive torques of the feed motor 56 or the spindle motor 64.
Die Hauptspindel 6 ist über Wälzlager 76, 77 in einem Gehäuse 78 gelagert, das am Bohrschlitten 68 befestigt ist. An dem in Figur 5 rechten, in Radialrichtung zurückgestuften Endabschnitt der Hauptspindel 6 ist eine Spindelzahnriemenscheibe spielfrei gelagert, die von einem Zahnriemen 82 angetrieben wird, der seinerseits mit einer Abtriebsscheibe 84 des Spindelmotors 64 kämmt, der im Parallelabstand zur Spindelachse angeordnet ist. Der in Figur 5 linke Endabschnitt der Betätigungswelle 25 ist - ähnlich wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel - über Wälzlager 86 in der Hauptspindel 6 gelagert. Der andere Endabschnitt der Betätigungswelle 2 5 wird über Lageranordnungen abgestützt, die im Bereich der Zuführung 54 für Kühl-/Schmiermittel angeordnet sein können. Über diese rotierende Zuführung 54 kann das Kühl-/Schmiermittel durch die gestrichelt angedeutete Axialbohrung 88 hindurch zur Werkzeugschneide geführt werden.The main spindle 6 is mounted via roller bearings 76, 77 in a housing 78 which is attached to the drilling carriage 68. A spindle toothed belt pulley is mounted without play on the right-hand end section of the main spindle 6 in Figure 5, which is stepped back in the radial direction. This pulley is driven by a toothed belt 82, which in turn meshes with an output pulley 84 of the spindle motor 64, which is arranged at a parallel distance to the spindle axis. The left-hand end section of the actuating shaft 25 in Figure 5 is mounted in the main spindle 6 via roller bearings 86, similar to the previously described embodiment. The other end section of the actuating shaft 25 is supported by bearing arrangements which can be arranged in the area of the supply 54 for coolant/lubricant. Via this rotating feed 54, the coolant/lubricant can be guided through the axial bore 88 indicated by dashed lines to the tool cutting edge.
Im Bereich der Zuführung 54 ist eine ZahnriemenscheibeIn the area of the feed 54 a toothed belt pulley
90 drehfest mit der Betätigungswelle 25 verbunden, die über einen Zahnriemen 92 mit der Abtriebsscheibe 94 kämmt, so daß das Antriebsmoment des Zustellmotors 56 auf die Betäti-90 is connected in a rotationally fixed manner to the actuating shaft 25, which meshes with the driven pulley 94 via a toothed belt 92, so that the drive torque of the feed motor 56 is transmitted to the actuating
gungswelle25 übertragbar ist.transmission wave25.
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Die Drehzahlen der Spindel-Zahnriemenscheibe 80 und der Zahnriemenscheibe 90 werden wiederum über Meßaufnehmer 72 bzw. 62 aufgenommen, die mit der Steuereinheit zur Ansteuerung der beiden Antriebsmotoren 56, 64 verbunden sind.The rotational speeds of the spindle toothed belt pulley 80 and the toothed belt pulley 90 are in turn recorded via measuring sensors 72 and 62, respectively, which are connected to the control unit for controlling the two drive motors 56, 64.
Die Ansteuerung erfolgt im wesentlichen auf die gleiche Weise wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel, so daß auf weitere Erläuterungen verzichtet werden kann.The control is essentially the same as in the previously described embodiment, so that further explanations are not necessary.
Die in Figur 5 dargestellte Variante hat den Vorteil, daß die Axiallänge des Zustellsystems gegenüber dem Ausführungsbeispiel aus Figur 4 geringer ist und daß der Zahnriemenantrieb eine robuste und einfach zu wartende Konstruktion darstellt, die die Verwendung von Standardbauteilen ermöglicht und auch nachträglich durch Austausch der Zahnriemenscheiben auf einfache Weise Änderungen der Antriebscharakteristik ermöglicht.The variant shown in Figure 5 has the advantage that the axial length of the feed system is smaller than in the embodiment shown in Figure 4 and that the toothed belt drive is a robust and easy-to-maintain construction that allows the use of standard components and also allows subsequent changes to the drive characteristics in a simple manner by replacing the toothed belt pulleys.
In Figur 6 ist eine Variante des Zustellsystems aus Figur 2 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Wendeschneidplatte 24 ebenfalls an einem Biegeklemmhalter 30 befestigt, der über die Steuerfläche 26 und den daran anliegenden Stift 28 in Radialrichtung auslenkbar ist, um den Bohrungsdurchmesser auf einen Sollwert zu bringen. Figure 6 shows a variant of the feed system from Figure 2. In this embodiment, the indexable insert 24 is also attached to a bending clamp holder 30, which can be deflected in the radial direction via the control surface 26 and the pin 28 adjacent to it in order to bring the bore diameter to a desired value.
Bei dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Schneide der Wendeschneidplatte 24 eine Vorbearbeitungsschneide 112 vorgeschaltet, über die die auszubildende Bohrung zunächst grob auf Maß bringbar ist, während die nachgeschaltete Wendeschneidplatte 24 die Feinstbearbeitung übernimmt. Wie Figur 6 entnehmbar ist, ist die Vorbearbeitungsschneide 112 nicht einstellbar ausgeführt.In the embodiment shown in Figure 6, the cutting edge of the indexable insert 24 is preceded by a pre-machining cutting edge 112, via which the bore to be formed can initially be roughly brought to size, while the downstream indexable insert 24 takes over the fine machining. As can be seen from Figure 6, the pre-machining cutting edge 112 is not adjustable.
In Figur 7 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem anstelle der an die Hauptspindel 6 gekoppeltenFigure 7 shows an embodiment in which instead of the spindles coupled to the main spindle 6,
Bohrstange 82 mit Biegeklemmhalter 30 ein Zustellkopf 98 verwendet wird.Boring bar 82 with bending clamp holder 30 and a feed head 98 is used.
Wie bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel ist an der Betätigungswelle 25 ein Steuerteil 42 befestigt, an dessen Außenumfang eine Steuerfläche 26 ausgebildet ist. Diese kann -ähnlich wie bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel- wieder in Form einer Evolvente gekrümmt sein.
10As in the previously described embodiment, a control part 42 is attached to the actuating shaft 25, on the outer circumference of which a control surface 26 is formed. This can - similar to the embodiment shown in Figure 2 - again be curved in the form of an involute.
10
Die Steuerfläche 26 ist bei dem in Figur 7 gezeigten Ausführungsbeispiel an einem in Radialrichtung erweiterten Steuerbund ausgebildet. Die Befestigung des Steuerteiles 42 mit der Betätigungswelle 25 erfolgt mittels einer Axialschraube 100, die in einen stirnseitigen Zapfen der Betätigungswelle 25 eingeschraubt ist.In the embodiment shown in Figure 7, the control surface 26 is formed on a control collar that is expanded in the radial direction. The control part 42 is attached to the actuating shaft 25 by means of an axial screw 100 that is screwed into a front-side pin of the actuating shaft 25.
Der Zustellkopf 98 hat ein Führungskopfteil 102, das mit den Stirnseiten der Hauptspindel 6 verschraubt ist. Das Führungskopfteil 102 ist über zwei Parallelfedern 110, 111 mit einem Zustellkopfteil 104 verbunden, die die Trennebene zwischen den beiden Kopfteilen überbrücken. In der in Figur 7 dargestellten Grundposition ist das Zustellkopfteil 104 koaxial zum Führungskopfteil 102 gehalten. Die Parallelfedern 110, 111 gewährleisten, daß die Parallelanordnung der Kopfteile 102, 104 auch bei einer Radialverschiebung des Zustellkopfteils 104 aufrechterhalten bleibt.The feed head 98 has a guide head part 102 which is screwed to the front sides of the main spindle 6. The guide head part 102 is connected to a feed head part 104 via two parallel springs 110, 111 which bridge the parting plane between the two head parts. In the basic position shown in Figure 7, the feed head part 104 is held coaxially to the guide head part 102. The parallel springs 110, 111 ensure that the parallel arrangement of the head parts 102, 104 is maintained even when the feed head part 104 is radially displaced.
Der mit der Steuerfläche 2 6 versehene Radialbund taucht in eine Führungsbohrung 106 des Zustellkopfteiles 104 ein und liegt an einer gehärteten Anlagescheibe 108 an, die mittels eines Paßstiftes 107 und einer Schraube 105 mit der Umfangswandung des Zustellkopfteiles 104 verbunden ist.The radial collar provided with the control surface 26 penetrates into a guide bore 106 of the feed head part 104 and rests against a hardened contact disk 108 which is connected to the peripheral wall of the feed head part 104 by means of a dowel pin 107 and a screw 105.
An der freien Stirnfläche des Zustellkopfteiles 104 ist die das Schneidwerkzeug 24 tragende Bohrstange 32 befestigt, so daß durch eine Radialverschiebung des Zustell-The boring bar 32 carrying the cutting tool 24 is attached to the free end face of the feed head part 104, so that by a radial displacement of the feed
kopfteiles 104 eine Zustellbewegung des Schneidwerkzeuges 24 bewirkt wird.head part 104 causes a feed movement of the cutting tool 24.
Die in Figur 7 dargestellte Position oder jedwede voreingestellte Relativposition des Zustellkopfteiles 104 mit Bezug zum Führungskopfteil 102 wird beibehalten, solange die Spindel 6 und die Betätigungswelle 25 mit gleicher Drehzahl synchron angetrieben werden. Sobald die Drehzahl der Betätigungswelle 2 5 gegenüber der Spindeldrehzahl verändert wird, erfolgt eine Relativverdrehung der Steuerfläche 26 mit Bezug zu der Anschlagscheibe 108, so daß aufgrund der Steigung der Evolventenkurve das Zustellkopfteil 104 radial nach außen oder nach innen bewegt und somit das Schneidwerkzeug 24 parallel zur Zustellrichtung verfahren wird. Während dieser Verschiebung des Zustellkopfteiles 104 mit Bezug zum Führungskopfteil 102 sorgen die beiden Parallelfedern 110, 111 für eine Parallelstellung dieser beiden Bauteile, so daß kein Kippen der Bohrstange 32 erfolgen kann. Ein derartiges Kippen würden die Schneidengeometrie verändern, so daß eine weitere Kompensation zum Ausgleich des damit verbundenen Fehlers erforderlich wäre.The position shown in Figure 7 or any preset relative position of the feed head part 104 with respect to the guide head part 102 is maintained as long as the spindle 6 and the actuating shaft 25 are driven synchronously at the same speed. As soon as the speed of the actuating shaft 25 is changed compared to the spindle speed, the control surface 26 is rotated relative to the stop disk 108, so that the feed head part 104 is moved radially outwards or inwards due to the slope of the involute curve and the cutting tool 24 is thus moved parallel to the feed direction. During this displacement of the feed head part 104 with respect to the guide head part 102, the two parallel springs 110, 111 ensure that these two components are positioned parallel so that the boring bar 32 cannot tilt. Such tilting would change the cutting edge geometry, so that further compensation would be necessary to compensate for the associated error.
Die Anschlagscheibe 108 wird über die beiden Parallelfedern 110, 111 in einer Anlageposition an der Steuerfläehe 26 gehalten.The stop disk 108 is held in a contact position on the control surface 26 via the two parallel springs 110, 111.
Die in Figur 7 dargestellte Konstruktion des Zustellkopfes mit zwei Parallelfedern und zueinander verschiebbaren Kopfteilen erlaubt nur vergleichsweise geringe Zustellbewegung, so daß ein derartiger Zustellkopf bevorzugterweise kleinere Bohrungen, beispielsweise mit einem Durchmesser bis zu 60 mm einsetzbar ist.The design of the feed head shown in Figure 7 with two parallel springs and head parts that can be moved relative to one another allows only a comparatively small feed movement, so that such a feed head can preferably be used for smaller bores, for example with a diameter of up to 60 mm.
Die Bohrstange aus Figur 2 mit daran befestigtem Biegeklemmhalter eignet sich besonders gut für größere Bohrungen. The boring bar from Figure 2 with attached bending clamp holder is particularly suitable for larger bores.
[File:ANM\EX0928B2.doc] Beschreibung, 19.04.99 ,* J · * J ··}·[File:ANM\EX0928B2.doc] Description, 04/19/99 ,* J · * J ··}·
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In den Figuren 8 und 9 ist ein letztes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zustellsystems dargestellt, bei dem die Werkzeugaufnahme, d.h. die Bohrstange 32 an einem Exzenterkopf gelagert ist. Ein derartiger Exzenterkopf ist prinzipiell bereits aus dem Stand der Technik bekannt, so daß im folgenden lediglich auf einige erfindungswesentliche Bauelemente eingegangen werden muß.Figures 8 and 9 show a final embodiment of the feed system according to the invention, in which the tool holder, i.e. the boring bar 32, is mounted on an eccentric head. Such an eccentric head is already known in principle from the prior art, so that only a few components essential to the invention need be discussed below.
Der Antrieb der Betätigungswelle 25 und der Hauptspindel 6 erfolgt -wie beim Ausführungsbeispiel in Figur 5-wiederum über Antriebsmotoren 56 bzw. 64, die über Riemenscheiben 90, 94 bzw. 80, 84 und Zahnriemen 92 bzw. 82 mit der Betätigungswelle 25 und der Spindel 6 verbunden sind. Letztere ist wiederum über Wälzlager 76, 77 in einem Spindel-Gehause 78 gelagert, das an dem Bohrschlitten 68 -auch Vorschubeinheit genannt- befestigt ist. Die Drehachse der Spindel 6 ist in der Darstellung nach Figur 8 mit M2 gekennzeichnet .The drive of the actuating shaft 25 and the main spindle 6 is - as in the embodiment in Figure 5 - again via drive motors 56 and 64, respectively, which are connected to the actuating shaft 25 and the spindle 6 via pulleys 90, 94 and 80, 84 and toothed belts 92 and 82, respectively. The latter is in turn mounted via roller bearings 76, 77 in a spindle housing 78, which is attached to the drilling carriage 68 - also called the feed unit. The axis of rotation of the spindle 6 is marked M2 in the illustration in Figure 8.
Die Betätigungswelle 25 ist wie bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen innerhalb der Spindel 6 gelagert und hat einen Antriebswellenabschnitt 120, an dessen in Figur 8 rechtem Endabschnitt die Zahnriemenscheibe 90 und die Zuführung 54 für Kühl-/Schmiermittel ausgebildet sind. An dem anderen Ende des Antriebswellenabschnittes 120 ist ein innenverzahntes Kegelrad 122 ausgebildet, das mit einem entsprechenden außenverzahnten Kegelrad 124 kämmmt. Letzteres ist an einem Exzenterwellenabschnitt 126 der Betätigungswelle 25 ausgebildet.The actuating shaft 25 is mounted inside the spindle 6 as in the previously described embodiments and has a drive shaft section 120, on the right end section of which in Figure 8 the toothed belt pulley 90 and the supply 54 for coolant/lubricant are formed. At the other end of the drive shaft section 120 an internally toothed bevel gear 122 is formed, which meshes with a corresponding externally toothed bevel gear 124. The latter is formed on an eccentric shaft section 126 of the actuating shaft 25.
Der Antriebswellenabschnitt 120 verläuft koaxial zur Drehachse M2 und ist über Wälzlager 12 8 in der Hauptspindel 6 gelagert.The drive shaft section 120 runs coaxially to the rotation axis M2 and is mounted in the main spindle 6 via rolling bearings 12 8.
Der Exzenterwellenabschnitt 126 ist ebenfalls über geeignete Wälzlager 130 in der Spindel 6 abgestützt, wobei die Exzentermitte durch die Achse Ml gekennzeichnet ist.The eccentric shaft section 126 is also supported in the spindle 6 via suitable rolling bearings 130, the eccentric center being marked by the axis Ml.
[File:ANM\EX0928B2.doc] Beschreibung, 19.04.99 .· ; · · j ····
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Der Antriebswellenabschnitt 120 und der Exzenterwellenabschnitt 12 6 sind von einem durchgängigen Bohrungssystem 132 durchsetzt, über das Kühl-/Schmiermittel von der Zuführung 54 hin zur Werkzeugschneide 24 leitbar ist.
5The drive shaft section 120 and the eccentric shaft section 126 are penetrated by a continuous bore system 132, via which coolant/lubricant can be guided from the feed 54 to the tool cutting edge 24.
5
An der Stirnseite des Exzenterwellenabschnitts 126 ist die Bohrstange 32 mit dem Schneidwerkzeug 24 befestigt, d.h., die Mittelachse der Bohrstange 32 verläuft koaxial zur Achse Ml des Exzenters. Die Zustellbewegung oder Veränderung der Schneideneinstellung erfolgt durch Verdrehen des Exzenterwellenabschnitts 12 6 mit Bezug zur Hauptspindel 6, so daß der Radialabstand zwischen der Hauptspindeldrehachse M2 und der Werkzeugschneide aufgrund der Exzentrizität verändert wird. Diese Stellbewegung ist schematisch in Figur 9 dargestellt. Ml und M2 kennzeichnen die Drehachsen der Bohrstange 32 bzw. der Hauptspindel 6. Die Wendeschneidplatte 24 ist auf der Bohrstange 32 befestigt und bewegt sich somit bei einer Relativverdrehung der Bohrstange 32 gegenüber der Hauptspindel 6 auf einem Kreisbogen 130. Aufgrund des Abstands e zwischen den Achsen Ml und M2 ändert sich bei dieser Relativverdrehung der Radialabstand zwischen der Hauptspindelachse M2 und der Werkzeugschneide. D.h., bei der mit #1 gekennzeichneten Position bewegt sich die Werkzeugschneide bei angetriebener Spindel auf einem Drehkreis 132 mit vergleichsweise großem Außendurchmesser. Bei einer Verstellung des Exzenterwellenabschnitts um einen Winkel &agr; gegenüber der Hauptspindel läßt sich ein Drehkreis 134 mit einem mittleren Durchmesser und bei einer Relativverdrehung um einen Winkel &bgr; ein Drehkreis 136 mit geringerem Durchmesser einstellen.The boring bar 32 with the cutting tool 24 is attached to the front side of the eccentric shaft section 126, i.e. the center axis of the boring bar 32 runs coaxially to the axis M1 of the eccentric. The feed movement or change in the cutting edge setting is carried out by rotating the eccentric shaft section 126 with respect to the main spindle 6, so that the radial distance between the main spindle rotation axis M2 and the tool cutting edge is changed due to the eccentricity. This adjustment movement is shown schematically in Figure 9. Ml and M2 mark the axes of rotation of the boring bar 32 and the main spindle 6, respectively. The indexable insert 24 is fastened to the boring bar 32 and thus moves on a circular arc 130 when the boring bar 32 is rotated relative to the main spindle 6. Due to the distance e between the axes Ml and M2, the radial distance between the main spindle axis M2 and the tool cutting edge changes during this relative rotation. This means that in the position marked with #1, the tool cutting edge moves on a rotation circle 132 with a comparatively large outer diameter when the spindle is driven. When the eccentric shaft section is adjusted by an angle α relative to the main spindle, a rotation circle 134 with a medium diameter can be set, and when it is rotated relative to the main spindle by an angle β, a rotation circle 136 with a smaller diameter can be set.
Für den Fall, daß die Schneideneinstellung dem Sollwert entspricht, werden die Hauptspindel 6 und die Betätigungswelle 25 -oder genauer gesagt, deren Antriebswellenabschnitt 120 und Exzenterwellenabschnitt 126 mit gleicher Drehzahl betrieben, so daß keine Relativbewegung zwischen Exzenterwellenabschnitt 126 und Hauptspindel 6 erfolgt- dieIn the event that the cutting edge setting corresponds to the setpoint, the main spindle 6 and the actuating shaft 25 - or more precisely, its drive shaft section 120 and eccentric shaft section 126 are operated at the same speed, so that no relative movement occurs between eccentric shaft section 126 and main spindle 6 - the
[File:ANM\EX0928B2.doc] Beschreibung, 19.04.99 ,' * * Abzweigung aus 19712238.8[File:ANM\EX0928B2.doc] Description, 19.04.99 ,' * * Branch from 19712238.8
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Schneideneinstellung wird beibehalten und eine Bohrung mit konstantem Durchmesser ausgebildet.Cutting edge setting is maintained and a hole with a constant diameter is formed.
Zur Veränderung des Bohrungsdurchmessers und zur Kompensation von Produktionsfehlern wird die Drehzahl des Zustellmotors 56 soweit verändert, bis sich eine vorbestimmte Drehzahldifferenz zwischen dem Exzenterwellenabschnitt 126 und der Spindel 6 einstellt, so daß die vorbeschriebene Stellbewegung erfolgt. Nach Erreichen dieses Sollwertes werden die Hauptspindel 6 und die Betätigungswelle 25 wieder - wie bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel- mit der gleichen Drehzahl angetrieben, so daß keine Relativverschiebung zwischen Exzenter und Spindel 6 erfolgt.To change the bore diameter and to compensate for production errors, the speed of the feed motor 56 is changed until a predetermined speed difference is established between the eccentric shaft section 126 and the spindle 6, so that the above-described actuating movement takes place. After this setpoint has been reached, the main spindle 6 and the actuating shaft 25 are again driven at the same speed - as in the previously described embodiment - so that no relative displacement occurs between the eccentric and the spindle 6.
Eine derartige Exzenterspindel ist in Abhängigkeit von der Exzentrizität prinzipiell für Bohrungsdurchmesser von 10 mm und größer einsetzbar.Such an eccentric spindle can, depending on the eccentricity, in principle be used for bore diameters of 10 mm and larger.
Die Drehzahlen der Spindel 6 und der Betätigungswelle 25 werden wiederum über Meßaufnehmer 72 bzw. 62 aufgenommen, über die eine geeignete Ansteuerung erfolgt. Die Führungsgrößen für den Vorschub und für die Drehzahl der Motoren werden beispielsweise in einem Interpolator aus dem von den Meßaufnehmern 62, 72 erfaßten Daten, der Geometrie des Werkzeuges und der Vorschubbewegung generiert. In den als Folgesystem arbeitenden Lageregelkreisen werden über die Mechanik des Bohrschlittens und durch entsprechende Ansteuerung der Antriebsmotoren die gewünschte Ist-Position des Werkzeuges eingestellt. Wichtig ist dabei, daß die digitale oder analoge Antriebstechnik einen winkelgenauen Synchronbetrieb der Hauptspindel 6 und der Betätigungswelle ermöglichen, so daß die gewünschte Soll-Größe konstant gehalten werden kann. Das Konstruktionsprinzip mit ineinander geführten Antriebswellen (Spindel, Betätigungswelle) hat eine hohe Steifigkeit, die sich direkt an der Werkzeugschneide durch minimale Auslenkungen auswirkt. Da im wesentlichen rotationssymetrische Teile verwendet werden, istThe speeds of the spindle 6 and the actuating shaft 25 are in turn recorded by measuring sensors 72 and 62, respectively, via which a suitable control is carried out. The reference variables for the feed and for the speed of the motors are generated, for example, in an interpolator from the data recorded by the measuring sensors 62, 72, the geometry of the tool and the feed movement. In the position control loops, which work as a follow-up system, the desired actual position of the tool is set via the mechanics of the drilling carriage and by appropriate control of the drive motors. It is important that the digital or analog drive technology enables angularly accurate synchronous operation of the main spindle 6 and the actuating shaft, so that the desired target size can be kept constant. The design principle with drive shafts (spindle, actuating shaft) guided into one another has a high degree of rigidity, which has a direct effect on the tool cutting edge through minimal deflections. Since essentially rotationally symmetrical parts are used,
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das erfindungsgemäße Zustellsystem auch für hohe Drehzahlen geeignet. Die dynamischen Servoantriebe (Zustellmotoren 56, 64) ermöglichen schnelle Zustellbewegungen, die auch während des Zerspanungsvorganges erfolgen können, so daß auch eine komplizierte Bohrungsgeometrie mit hoher Genauigkeit herstellbar sind.The feed system according to the invention is also suitable for high speeds. The dynamic servo drives (feed motors 56, 64) enable fast feed movements, which can also take place during the machining process, so that even a complicated bore geometry can be produced with high precision.
Offenbart ist ein Zustellsystem für ein rotierendes Schneidwerkzeug, das von einer Spindel angetrieben wird und über eine Stelleinrichtung in Zustellrichtung verstellbar ist. Die Stelleinrichtung wird von einer Betätigungswelle angetrieben, die mittels eines eigenen Zustellmotors synchron mit der Spindel oder mit einer vorbestimmten Drehzahldifferenz mit Bezug zur Spindel antreibbar ist. Bei sychronem Antreiben von Betätigungswelle und Spindel erfolgt keine Zustellung, während bei Einstellung einer Drehzahldifferenz über die Stelleinrichtung eine Verstellung des Schneidwerkzeuges erfolgt. Nach Einstellung der Soll-Position des Schneidwerkzeuges werden die Betätigungswelle und die Spindel wieder mit gleicher Drehzahl betrieben.A feed system for a rotating cutting tool is disclosed, which is driven by a spindle and can be adjusted in the feed direction via an adjusting device. The adjusting device is driven by an actuating shaft, which can be driven by its own feed motor synchronously with the spindle or with a predetermined speed difference in relation to the spindle. If the actuating shaft and spindle are driven synchronously, no feed takes place, whereas if a speed difference is set via the adjusting device, the cutting tool is adjusted. After the target position of the cutting tool has been set, the actuating shaft and the spindle are again operated at the same speed.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29723958U DE29723958U1 (en) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | Delivery system |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE29723958U DE29723958U1 (en) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | Delivery system |
| DE19712238A DE19712238C2 (en) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | Radially adjustable rotating drilling tool |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE29723958U1 true DE29723958U1 (en) | 1999-11-11 |
Family
ID=26035167
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE29723958U Expired - Lifetime DE29723958U1 (en) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | Delivery system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE29723958U1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2754517A1 (en) * | 2013-01-15 | 2014-07-16 | Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH | Machining tool for a multi-spindle machine tool and machine tool with same |
| ITTO20130176A1 (en) * | 2013-03-05 | 2014-09-06 | Imt S P A | MOTORIZED DOOR-TOOL SPINDLE FOR CHANGING CHIP MACHINES TO GENERATE SURFACES DEVELOPED AROUND THE MANDREL AXIS BUT NOT ONLY THE REVOLUTION. |
-
1997
- 1997-03-24 DE DE29723958U patent/DE29723958U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2754517A1 (en) * | 2013-01-15 | 2014-07-16 | Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH | Machining tool for a multi-spindle machine tool and machine tool with same |
| ITTO20130176A1 (en) * | 2013-03-05 | 2014-09-06 | Imt S P A | MOTORIZED DOOR-TOOL SPINDLE FOR CHANGING CHIP MACHINES TO GENERATE SURFACES DEVELOPED AROUND THE MANDREL AXIS BUT NOT ONLY THE REVOLUTION. |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19991216 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
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| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
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|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20050502 |
|
| R071 | Expiry of right |