DE3308640A1

DE3308640A1 - Einrichtung zur kompensation thermisch bedingter verlagerungen von arbeitsspindeln an be- und verarbeitungsmaschinen

Info

Publication number: DE3308640A1
Application number: DE3308640A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. DDR 3210 Wolmirstedt Funke; Horst Dipl.-Ing. DDR 2841 Melkof Heinke; Rolf Dr.-Ing. DDR 3035 Magdeburg Mangelsdorf; Herbert Prof.Dr.sc.techn. DDR 3040 Magdeburg Wiele
Original assignee: Werkzeugmaschinenkombinat 7 Oktober VEB
Current assignee: Werkzeugmaschinenkombinat 7 Oktober VEB
Priority date: 1982-05-10
Filing date: 1983-03-11
Publication date: 1983-11-10
Also published as: JPS58202738A

Description

Anmelder:

VEB Werkzeugmaschinenkombinat ^Μ7. Oktober" Berlin DDR 1120 B e r 1 i η, Gehringstraße 3&

Einrichtung zur Kompensation thermisch, bedingter Verlagerungen von Arbeitsapindeln an Be- und ■Verarbeitungsmaschinen

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Kompensation thermisch bedingter Verlagerungen von Arbeitsspindeln an Be- und Yerarbeitungsmaschinen, insbesondere an Werkzeugmaschinen, infolge von Wärmedeformationen an den Arbeitsspindellagerbaugruppen bzw. Arbeitsspindelkästen.

Ss ist bekannt, daß beim Betrieb von Spindelbaugruppen mechanische Energie in Wärme umgewandelt wird, die wiederum Wärmedeformationen und somit Fertigungsabweichungen hervorruft. In der Literatur wird vorwiegend zwischen Stabilisierungsmaßnahmen und Kompensationseinrichtungen unterschieden, die zur Reduzierung thermisch verursachter Fertigungsabweichungen genutzt werden. Stabilisierungsmaßnahmen bestehen z.B. aus konstruktiven Lösungen, wie Reduzierung von Wärmequellen, gezielte Wärmeableitung und -abfuhr, Isolierung, Nutzung von Werkstoffen mit geringen Ausdehnungskoeffizienten usw. So ist bekannt j Wärmedämpfungen zur thermischen Isolierung .von Maschinenteilen in Verbindung mit einer Luftkühlung an Bohrspindeln vorzusehen (DE-PS 975890), Eine weitere bekannte Lösung beschreibt dis Möglichkeit der Durchflutung aller toleranzempfindlichen Bauteile der Werkzeugmaschine (DE-OS 2055562). Die Durchflutung wird durch ein umlaufendes temperaturausgleichendes Medium erreicht.

Diese bekannten Stabilisierungslösungen gestatten jedoch keine adaptive Beeinflussung definierter Spindel achslagen.

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In Verbindung mit der Verlagerung von Maschinenspindeln wurden weiterhin Vorschläge für Komp ensat ions einrichtungen gemacht, die Lageabweichungen zwischen Spindeln und Maschinentischen betreffen. So wurde vorgeschlagen, einen Vergleichsstab vorzusehen, der die Längsänderung des Spindelkastens einschließlich seiner Trägerbaugruppe feststellt und Über einen Regler Korrek~ turbefehle an den Koordinatentiach gibt (DD-PS 70474). . Bei einer weiteren bekannten Lösung (SU-PS 294710) wird eine Temperaturregelung von Lagerstellen einer Hauptspindel mit Hilfe von Thermoelementen beschrieben» wobei der Peltiereffekt dieser Elemente ausgenutzt werden soll. Eine Verknüpfung beider Lagerstellen wird nicht vorgenommen.

Eine Lösung, di· der vorliegenden Aufgabenstellung am nächsten kommt, ist in der SU-PS 189281 beschrieben. Die beiden Lagerstellen einer Hauptspindel werden mittels Heizung oder Kühlung unter Hutzung eines Reglers temperiert.

Die bekannten Lösungen erreichen jedoch nicht die Zielstellung einer adaptiven Regelung der Achslage ohne zusätzlichen Einsatz von Heiz- und/oder Kühleinrichtungen.

Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zu schaffen, die mit geringem technischen Aufwand und ohne zusätzliche Energiezuführung von außen eine definierte Achslage von Arbeitsspindeln ermöglicht und zur Genauigkeitssteigerung von Be- und Verarbeitungsmaschinen beiträgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kompensationseinrichtung zu schaffen, die die Neigung und/ oder Parallelverlagerung von zwischen Lagern geführten Arbeitsspindeln infolge technologisch bedingter Störgrößen, z.B. Drehzahländerung, Z erspankraftänderung und infolge Temperatureinflüssen ohne zusätzlichen

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Einsatz von Heiz- und/oder Kühlaggregaten unter Verwendung der Schmiereinrichtung und/oder Lagervorspannung ausgleicht bzw. eine definierte Achsneigung einzustellen gestattet.

Erfindungsgemäö wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an den Lagerstellen oder in der Nähe der die Arbeitsspindel führenden Lagerstellen Sensoren vorhanden sind, die mit dem Eingang eines Rechners einer rechnerintegrierten Steuerung als Bewertungseinrichtung verbunden sind, der ausgangsseitig wiederum im Sinne eines ein- oder mehrschleifigen Regelkreises Über ein oder mehrere Stellglieder mit den Lagerstellen gekoppelt ist. Bevorzugt sind als Stellglieder Schmierstoffdosiereinrichtungen und/oder Einrichtungen zur Lagervor-Spannungsänderung geeignet.

Zweckmäßigerweise kann die vorgeschlagene Lösung zur weiteren AufwandsSenkung mit einer Diagnose- bzw. überwachungseinrichtung kombiniert genutzt werden.

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Anwendung einer Arbeitsspindellagerung in einem Lagerregelkreis in Verbindung mit einer rechnerintegrierten Werkzeugmaschinensteuerung. Die ölgeschmierto Arbeitsspindellagerung besteht aus einer Arbeitsspindel 1 und den Lagern 4 und B. An .den Lagern A und B sind Meßeinrichtungen 2»1 und 2·2 angeordnet. Diese Meßeinrichtungen 2·1 und 2,2 sind mit einer rechnerintegrierten Werkzeugmaschinensteuerung 3 verbunden, die ihrerseits mit auf die Lager A und B wirkenden Stellgliedern 4·1 und 4·2 in Verbindung steht· Die Solltemperatur der Arbeitsspindellagerung wird von der Führungsgrößa W₄ und die Solltemparaturdifferenz zwischen Spindellager A und B von der Führungsgröße Wp vorgegeben. Überschreitet oder unterschreitet die Temperaturdiffarenz oder die absolute Temperatur den vorgegebenen Regelbereich infolge der Wirkung von Störgrößen 5»

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z.B. durch eine Drehzahländerung, 30 wird über die Stellglieder 4·1 und 4.2 die Schmierstoffmenge des Lagers A und/oder des Lagers B verändert. In dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird der Einfluß der Schmierstoff menge auf die Reibungsleistungen der Lagerungen ausgenutzt, um die Temperaturdifferenz zwischen Lager A und B und damit die Arbeitaspindelneigung ¹P zu kompensieren bzw, auf einen definierten Wert einzustellen. Mit der erfindungsgemäßen Anwendung ist es möglieh, die absoluten Temperaturen am Gehäuse der Arbeite« spindellagerung und damit die Arbeitsspindelverlagerung f weitestgehend konstant zu halten.

ORIGINAL INSPECTED ^C0PY

	Arbeitsspindel	3308640
- δ -	Meßeinrichtung
Aufstellung der verwendeten Bezusszeichen	Meßeinrichtung '
1	rechnerintegrierte Steuerung
2.1 -	Stellglied
2.2 -	Stellglied
3	Störgröße
4.1 -	Lager
4.2 -	Lager
5	Führungsgröße
A	■PUhrungsgr öß e
B	Arbeitsspindelneigung
W₁	Arbeitsspindelverlagerung
W₂
f
f

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Claims

Fat entansprüche

vl .J Einrichtung zur Kompensation thermisch bedingter Verlagerungen von Arbeitsspindeln an Be- und Verarbeitungsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß an den Lagerstellen (A ; B) der Arbeitsspindel (1) oder in deren unmittelbarem Bereich Sensoren (2.1 s 2.2) angeordnet sind, die mit dem Eingang einer rechnerintegrierten Steuerung (3) als Bewertungseinrichtung in Verbindung stehen und daß der Ausgang der rechnerintegrierten Steuerung (3) im Sinne eines ein- oder mehrschleifigen Regelkreises über ein oder mehrere Stellglieder (4»1 » 4.2) mit den Lagerstellen (A ; B) der Arbeitsspindel (1) gekoppelt ist.

2, Einrichtung zur Kompensation nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Stellglieder (4.1 » 4*2) Schniierstoffdosiereinrichtungen und/oder Einrichtungen zur Änderung der Lagervorspannung vorgesehen sind.

3· Einrichtung zur Kompensation nach den Punkten 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der rechnerintegrierten Steuerung (3) mit einer Diagnose- bzw. Überwachungseinrichtung in Verbindung steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnung

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