DE3516047A1

DE3516047A1 - Dreheinrichtung

Info

Publication number: DE3516047A1
Application number: DE19853516047
Authority: DE
Inventors: Max Dipl.-Ing. Kolar (FH), 7080 Aalen; Ulrich Dipl.-Ing. Straub
Original assignee: Alfing Kessler Sondermaschinen GmbH
Current assignee: Alfing Kessler Sondermaschinen GmbH
Priority date: 1985-05-04
Filing date: 1985-05-04
Publication date: 1986-11-06

Description

Dreheinrichtung
Zur Bearbeitung von um eine Achse drehbaren Werkstücken runder, unrunder, zylindrischer und balliger Form mittels eines spanabhebenden Werkzeugs ist es zur Erreichung der wirtschaftlichen Herstellung besonders erstrebenswert, spanabhebende Bearbeitungszeiten und Einrichtzeiten besonders niedrig zu halten. Hierzu ist zur Anwendung neuester Schneidwerkstoffe die Möglichkeit erforderlich, möglichst hohe Schnittgeschwindigkeiten fahren zu können bei einfacher Einstellbarkeit der gewünschten Form. Durch das Erfordernis der schnellen Veränderbarkeit des Schneidwerkzeugabstandes von der Drehachse besteht eine Abhängigkeit der maximal fahrbaren Schnittgeschwindigkeit vom System der Schneidwerkzeugaufnahme, und dessen Trägheit. Bekanntlich nimmt die Trägheit eines Systems ab mit seinem Gewicht und der Größe der durch bewegliche Teile bedingten inneren Reibung. Bekannte Einrichtungen dieser Art bestehen meist aus mechanisch bewegten Schneidwerkzeugaufnahmen, bei denen der pro Umdrehung des Werkstücks erforderliche Weg von Meisterstücken oder Kurvensteuerungen abgenommen wird. Diese Art ist heute wegen ihrer besonderen Trägheit weitgehend überholt durch Systeme, bei denen Stellmotore elektronisch gesteuerte Schneidwerkzeugaufnahmen bewegen. Beispiele dazu werden gegeben in den Schriften DE-PS 27 32 354, DE-PS 31 27 092 und DE-PS 20 06 760. Aber auch diese Ausführungen beinhalten noch mechanische Trägheiten durch die Verwendung von Stellmotoren für die Betätigung der Schneidwerkzeugaufnahmen. In der DE-PS 20 06 760 ist bereits eine Schneidwerkzeugaufnahme trägheitsarm vorges#ehen, bei der allerdings die Verstellung über numerisch gesteuerte Stellmotore erfolgt, deren übertragungsteilevielfalt eine schnelle Veränderbarkeit des Schneidwerkzeugabstandes von der Drehachse ebenfalls nicht zulassen. Weiterhin wird die Verwendung von üblichen numerischen Steuerungen der hohen Anforderungen zur Erreichung kurzer wirtschaftlicher Bearbeitungszeiten bei Verwendung der neuesten Schneidwerkzeugwerkstoffe, wie Keramik nicht mehr gerecht, insbesondere bei der Bearbeitung von Leichtmetallen und ähnlichen Werkstoffen.
Es ist also Aufgabe der Erfindung, die Schneidwerkzeugbetätigung so auszubilden, daß aus heutiger Sicht eine wirtschaftliche Bearbeitung von runden und unrunden Werkstükken unter Anwendung neuester Schneidwerkstoffe möglich ist.
Eine Lösung dieser Aufgabe wird darin gesehen, daß die Schneidwerkzeugaufnahme in einem elastischen Führungselement aufgenommen und mit einem Linearantrieb verbunden ist, wobei die Änderung des Schneidwerkzeugabstandes von der Werkstückachse drehwinkel- und längsachsabhängig unmittelbar steuerbar und die Werkstückgeometrie direkt in einem oder mehreren elektronischen Speichern abgebildet ist.
Mit der bekannten Schneidwerkzeugaufnahme in einem elastischen Führungselement wird erreicht, daß unbestimmt variable Reibkräfte bei der Veränderung des Schneidwerkzeugabstandes vermieden werden und in Verbindung mit einem Linearantrieb, der im Anmeldungsbeispiel durch ein Piezoelement gebildet wird, kleinste Bewegungsschritte der Schneidwerkzeugaufnahme von der Werkstbckachse drehwinkel- und längsachsabhängig steuerbar sind, wobei die Steuerung unmittelbar von einem oder mehreren elektronischen Speichern bewirkt wird, in dem die Werkstückgeometrie direkt abge- bildet ist.
Es wird als dem Fachmann für selbstverständlich angesehen, daß der elektronische Speicher, der in Form von Disketten, Platten oder Bändern oder ähnlicher Hardware handelsüblich ist, aus dem Übertragungsgerät wechselbar ist und entsprechend seiner Kapazität Steuerungswerte mehrerer Werkstücke enthalten kann. Hierbei wird als wesentlich angesehen, daß die Steuerungswerte des Speichers keinerlei zeitraubende Umrechnungen durch elektronische Rechner erfordern und direkt zur Steuerung des Piezoelements verwendet werden. Bei Beginn der Bearbeitung liegen also die Steuerungswerte fest vor, so daß eine hohe Veränderungsgeschwindigkeit der Schneidwerkzeugaufnahme erreichbar, und im Falle der Bearbeitung unrunder Werkstücke und Verwendung von Schneidstoffen hoher Festigkeit eine hohe Schnittgeschwindigkeit wählbar ist.
Zusätzlich zur beschriebenen Herstellung einer Unrundheit kann eine Änderung des Durchmessers in Richtung der Drehachse des Werkstücks gefordert sein, die als Balligkeit bezeichnet wird und eine Abweichung von der zylindrischen Form bedeutet, wobei die ballige Form eine konvexe und konkave Form beinhaltet. Zu dieser Bearbeitung ist es ebenfalls erforderlich, den Abstand der Schneidwerkzeugaufnahme von der Drehachse des Werkstücks zu verstellen, allerdings in Richtung Drehachse. Hierbei ergeben sich Überlagerungen der Abhängigkeiten, die in einem Speicher enthalten sein können, oder auch zur variablen Nutzung aus zwei oder mehreren Speichern entnommen werden können.
In folgenden Zeichnungen ist die Anordnung der Schneidwerkzeugaufnahme dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 Anordnung der SChneidwerkzeugaufnahme mit Piezoelement im Schnitt I-I von Fig. 2 Fig. 2 Draufsicht auf eine Drehmaschine der zuvor genannten Art In Fig. 1 ist erkennbar das Werkstück 1, das in einem nicht dargestellten Spannfutter aufgenommen ist, die Schneidwerkzeugaufnahme 2, die spielfrei eingespannt ist in zwei Membranen 3. In der Schneidwerkzeugaufnahme 2 ist auswechselbar gehalten eine Schneidplatte 4, beispielsweise aus Keramik. Über die Anlage 5, der Schraube 6, der Mutter 7 und dem Piezoelement 8 kann mit der Schneidwerkzeugaufnahme 2 eine Vorspannung erzeugt werden, die einem Schwingen der Schneidwerkzeugaufnahme 2 entgegenwirkt. Wird an das Piezoelement 8 entsprechend der Winkelstellung des Werkstücks 1 und Maßgabe des eingelegten elektronischen Speichers ein elektrischer Impuls gegeben, so ändert das Piezoelement 8 seine Länge und verstellt die Lage der Schneidwerkzeugaufnahme 2 zur Drehachse B des Werkstücks 1.
Dem Fachmann erkennbar ist ebenfalls die Möglichkeit der Verstellung der Schneidwerkzeugaufnahme 2 durch ein Magnetsystem 11, das auf einen in diesem Falle feststehenden Eisenkern ähnlich dem Piezoelement 8 durch Stromänderung bewegbar ist. Für eine Verlagerung des Verstellbereiches der Schneidwerkzeugaufnahme 2 sind Spindelantriebe 10 mit Stellmotoren 9 vorgesehen, um größere Maßunterschieda bearbeiten zu können.
Sinngemäß versteht sich dieser Vorgang auch in Bezug auf die Herstellung einer Balligkeit, nur dáß dann die Verstellung abhängig von der Längenausdehnung des Werkstücks 1 in Richtung Drehachse 13 ist.
Da wirtschaftliche Werte für keramische Bearbeitung von Aluminium im Bereich von 1000 m/min und mehr liegen, dürften Verstellzeiten erforderlich sein, die im Nanosekundenbereich liegen müssen. Mit der erfindungsgemäßen Dreheinrichtung wird dies als erreichbar angesehen.
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Claims

Patentansprüche: 1. Einrichtung zum Bearbeiten von um eine Achse drehbaren Werkstücken runder, unrunder, zylindrischer und balliger Form, mittels eines spanabhebenden Werkzeugs, das senkrecht oder schräg zur Drehachse in eine in dieser Richtung bewegliche Schneidwerkzeugaufnahme gespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidwerkzeugaufnahme (2) in einem elastischen Führungselement (3) aufgenommen und mit einem Linearantrieb (12) verbunden ist, wobei die Anderung des Schneidwerkzeugabstandes (A) von der Werkstückachse ( B ) drehwinkel- und längsachsabhängig unmittelbar steuerbar und die Werkstückgeometrie direkt in einem oder mehreren elektronischen Speichern abgebildet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Führungselement (3) ein Membrankörper ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearantrieb (12) aus einem Magnetsystem (11) besteht, dessen Hub durch Stromänderung steuerbar ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Linearantrieb 2) aus Piezoelementen (8) besteht, die unmittelbar durch Spannungsänderungen steuerbar sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückgeometrie gebildet wird aus einer Grundgeometrie und Korrekturwerten zum Ausgleich systembestimmter Abweichungen.
6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verlagerung des Verstellbereichs der Schneidwerkzeugaufnahme (2) mit Stellmotore (9) versehene Spindelantriebe (10) vorgesehen sind.