DE617600C - Werkzeugmaschine mit umlaufendem Werkzeug und unabhaengigem selbsttaetigem Vorschub des Werkstueckes, bei welcher der Vorschub ueber eine Magnetkupplung entweder staendig oder unterbrochen erfolgt - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich, auf Werkzeugmaschinen mit umlaufendem Werkzeug· und unabhängigem selbsttätigem Vorschub des Werkstückes und betrifft insbesondere eine Werkzeugmaschine, bei welcher der Vorschub über eine Magnetkupplung entweder ständig oder unterbrochen erfolgt, je nachdem, ob die zum Drehen des Werkzeuges notwendige Kraft unter oder über dem vorher entsprechend dem Leistungsvermögen des Werkzeuges eingestellten! Betrage ist.

Werkzeugmaschinen) oben angegebener Art müssen mit außerordentlich großer Genauigkeit arbeiten, weshalb ein augenblickliches Unterbrechen und Wiederbeginnen der Zustellbewegungen, unbedingt erforderlich ist. Zum Schütze des Werkzeuges gegen Überlastung mußten daher bisher die Zustellbewegungen so gewählt werden, daß stets nur ein sehr dünner Span abgehoben und mithin die für ein schnelles Entfernen großer Metallmengen, erforderliche, der Höchstleistung des Werkzeuges entsprechende höchste Arbeitsgeschwindigkeit nicht erreicht werden konnte.

Der Zweck der Erfindung ist nun, alle diese Schwierigkeiten zu beseitigen und; eine Werkzeugmaschine zu schafEen, bei welcher das Werkzeug, falls es während des Betriebes eine Stelle des Materials zu bearbeiten hat, die infolge ihrer Härte oder Stärke oder aus irgendeinem anderen Grunde die Maschine höher als gewöhnlich belastet, gegen jede Beschädigung sicher geschützt wird und mithin stets¹ unter Höchstleistung arbeiten kann, so daß die einwandfreie Bearbeitung des Werkätüdfces mit höchster Geschwindigkeit ohne jede Gefahr der Beschädigung der Werkzeuge oder irgendwelcher Maschinenteile gewährleistet wird.

Erreicht wird der angestrebte Zweck erfindungsigemäß im wesentlichen dadurch, daß den stetigen Vorschub des Werkstückes die ständig umlaufende Magnetkupplung bewirkt, während der unterbrochene Vorschub durch aufeinanderfolgende Unterbrechungen der Stromzufuhr zu der Magnetkupplung entsteht, die durch eine elektrisch oder mechanisch zur Wirkung gebrachte Vorrichtung dann erfolgen, wenn die zum Drehen des Werkzeuges erforderliche Kraft einen vorher bestimmten Wert überschreitet.

Der Gegenstand der Erfindung ist auf der Zeichnung in zwei Ausführungsformen beispielsweise dargestellt.

Abb. ι zeigt schematisch und in Draufsicht eine Einrichtung mit Stromrelais und elektrisch betätigtem Begrenzumgskontakt.

Abb. 2 ist das Stromrelais der Einrichtung nach Abb. 1 in· teilweisem Schnitt von der Seite gesehen.

Abb. 3 zeigt 'eine schematische Ansicht einer Einrichtung mit Übertragungsdynamometer und mechanisch betätigtem Begrenzungskontakt.

Abb. 4 zeä]gt 'eine Draufsicht auf den Werkzeugantrieb der Einrichtung nach Abb. 3 einschließlich des·· Übertragungsdynamometers.

In der Zeichnung, stellt 1 'einen der übliehen Arbeitstische einer Fräsmaschine oder einer gleich artigen Arbeitsmaschine dar, der in seiner Längsrichtung mittels einer Leitspindel 2 hin und her bewegt wird. Die Leitspindel 2 ist mit einem Stirnrad 3 versehen, to das in das Stirnrad 4 am Ende der Welle 5 eingreift. Die Welle 5 führt durch eine magnetische Doppieükupplung mit den Einzelkupplungen 6, denen Ankersdheiben 7 in der üblichen Weise auf der Welle 5 mit einem Keil 'befestigt sind. Jede vom den magnetischen Kupplungen 6 trägt ein Kegelrad 8, welche in das treibende Kegelrad 9 auf der Welle ι ο meines Elektromotors 11 eingreifen. Der Elektromotor 11 vermag demnach die Leitspindel 2 und mit ihr dien Werkstücktisch 1 in der leinen oder anderen Richtung zu bewegen, je nachdem die eine oder andere der magnetischen Kupplungen 6 von einem Erregersltrom durchflossen wird. Das Werkstück;, welches auf dem Arbeitstisch ι zu befestigen ist, wird von einem Fräser 12 -bearbeitet.. Dier Fräsler 12 wird auf biekannte Art am geeigneter Weise mittels des Elektromotors 16 angetrieben, indem das hintere Ende der FräserweHe mit einem Stirnrad - 13 versehen ist, welches in das Stirnrad 14^ eingreift, das auf der Welle 15 des Elektromotors 16 sitzt, wie man aus · Abb. i ersehen kann. Der Motor 16' ist der Leistungsfähigfceäit der. Fräsmaschine angepaßt. Der Motor soll dauernd mit voller Kraft laufen, so daß seine volle Leistung ausgenutzt wird, ohne daß der Fräser und die Maschine infolge Überanspruchung Beschädigungen erleiden. Um dies zu vermeiden, ist durcih die Erfindung eine Regelung für den Vorschub des¹ Arbeitstisches 1 in der Weise geschaffen), daß der Vorschub des 'Arbeitstisches dauernd innerhalb der Leistungsfähigkeit des Fräsers und seines Antriebsinotors verbleibt.

Zu diesem. Zweck sind die Hauptleitungen 17 und 18 mit einer Abzweigung verstehen, um die magnetischen Kupplungen 6 mit Strom zu speisen, wie Abb. 1 zeigt. Bi die Leitung r8 ist ein D oppelp ölschalter 19 gelegt, von dessen Kontakten die Leitungen 20, 22 und '"21, 23 zu den beiden magnetischen Kupplungen 6 führen, hinter denen sie sich zu der gemeinsamen Leitung 2 4 vereinigen. Dia Leitung24 führt zu dem Kontakt 25 des Sitromrelais 28, dessen Anker 26, der den Kontakt 25 öffnet und schließt, durch die Leitung 27 mit" der Hauptleitung 17 verbunden ist. Die Wicklung des¹ Stromrelais 28 * liegt in der Leitung 17 des Motors. Durcih das Stromrelais 28 wird der Strom, der die magnetischen Kupplungen 6 durchfließt, unterbrochen, wenn der Kontakt 25 durch Ankeranzug geöffnet wird. Die Strommenge des Motors fließt durch' das Stromrelais 28. Der Ankeranzug des Relais 28 ist von der Größe des durchfließenden Stromes abhängig und wird durch die Größe der Belastung dies Motors 16 bei 'einer gegebenen Arikereinsitellung bestimmt. Ändert man die Ankereinstellung, d.h. die Größe des Luftspaltes, zwischen Anker und den Relaispolen, so läßt sich dadurch 'erreichen, daß den: Relaisanker erst bei einer bestimmten Belastung des Motors 16 angezogen wird und den Strom, der gerade durch 'eine der Magnetkupplungen 6 fließt, unterbricht.

XJm die volle Sohnittfähigkeit jedes Fräsers ausnutzen zu können, ohne ihn zu überlasten, -wird bei dem Gegenstand derErfindiung durch eine Voreinstellung desi Grades des Vorschubes des Werksitüdctisches dieser Vorschub der Schnittfähigkeit des Fräsiers angepaßt. Zur Voreinstellung des Grades des Vorschubes des Werkstücktisches dient die vorerwähnte Einstellung des Luftabstandes der Pole des Relais von dem Kontaktanker 26. Die besondere Ausführung des Stromrelais ist in. Abb. 2 ausführlicher gezeigt. Man kann dort ersehen, daß ein· Schlitten 29 den Elektromagneten 28 trägt. Der Schlitten 29 ist an der Hatte 30 gleitbar befestigt. Die Platte 30 hat einen' seitlichen Ansatz 31, in dem sich ein Loch für einen gleitbaren Bolzen 32 befindet, der in dem Schlitten 29 festgeschraubt ist. Eine geriffelte Mutter 33 ist auf das' Ende des Bolzens 32 auf geschnaubt, die den Zweck hat, den Elektromagneten 28 vor- und zurückschrauben zu können, um den Luftabsitand desselben von . dem Kontaktanker 26 zu verändern·. Eine Pieder34 ist zwischen dem Ansatz 31 und dem Schlitten 29 'eingelegt, um die Verstellbarkeit des Magneten 28 zu erleichtern. Wenn die Mutter 33 zurückgedreht wird, drückt die Feder 34 den Magneten28 vor, und der Luftspalt wird kleiner. Nachdem diese Voreinstellung gemacht ist, arbeitet die Maschine für die gesetzte Schnitttiefe normal mit einem bestimmten Werkstücktischvorschuib, aber sobald 'ein größerer Schnitt verlangt wird, paßt sich der Werkstücktischvorschub selbsttätig den neuen Verhältnissen' an.

Es tritt hierbei folgender Vorgang 'ein: Bei einem tieferen Schnitt beansprucht der Motor 16 eine größere Stromzufuhr. Da der Strom den Motor 16 und das Stromrelais 28 durchfließt, so wird mit der Belastung des Werkzeuges die magnetische Kraft des Magneten 2 8 'erhöht. Bei 'einer gewissen maximalen Belastungshöhe, hat sich die magnetische Kraft des Stromrelais 28 derart er-

höht, daß der Anker 26 desselben, angezogen wird. D er Kontakt 2 5 -wird dann getrennt, die durch denselben führenden Stromkreise unterbrochen und somit die magnetischen Kupphangen 6 ausgeschaltet. Der Vorschub des Werkstücktisches 1 ist somit aufgehalten. Es wird jedoch zu keinem völligen Stillstand kommen, denn das ständige rasche Anwachsen und Fallen der Stromstärke durch den

to Magneten 28 wird den davor liegenden Kontaktanker 26 veranlassen, schnell zu vibrieren. Da die auftretenden Änderungen unter gewissen Beharrungserscheinungen stehen, so wird sich ein mittlerer Wert ausbilden·. Das

¹S bewirkt, daß ein fortlaufender Vorschub des Arbeitsstückes gegien den· Fräser stattfindet, jedoch mit einer 'entsprechend der Schnitttiefe verminderten Geschwindigkeit, um die Leistungsfähigkeit des Fräsers nicht zu überschreiten, obwohl ,an· deren Grenze verblieben wird. Auf diese Weise vermag die Maschine und deren Werkzeug dauernd mit der vollen Leistungsfähigkeit und der größten Wirksamkeit zu arbeiten, ohne daß durch den Schneidstahl das Werkstück oder die Maschine gefährdet oder beschädigt wird.

Statt einen elektrisch betätigten Begrenzungskontakt zu verwenden, kann die Kraftbegrenzungsvorrichtung nach der Erfindung mit einem mechanisch betätigten Begrenzungskontakt ausgestattet werden. Zur mechanischen Betätigung des Begrenzungskontaktes kann ein in den Kraftweg zwisichengeschaltetes Dynamometer verwendet werden, wie das aus Abb. 3 und 4 hervorgeht. Bei der Einrichtung· nach Abb. 3 und 4 wird der Fräser 12 von einem Transinissionsriernen 3 5 angetrieben, welcher über die Scheibe 36 läuft. Die Scheibe 36 sitzt auf dem <einen Ende einer Welle 37, auf deren anderem Ende das: Kegelrad 38 befestigt ist. Das Kegelrad 3 8 greift in das dazu rechtwinklig liegende Kegelrad 39 ein, das sich auf der Stange· 40 dreht, welche den anzeigenden Dynamometerarm

*5 bildet. Das Kegelrad 39 greift in das Kegelrad 41 ein, dessen Welle 42 gleichachsig mit der des Kegelrades 38 liegt. Das Kegelrad 41 ist auf dem einen Ende der Welle 42 befestigt, auf deren anderem Ende der Fräser 12 sitzt. Der Dynamometerarm 40 ist mit einem schwingenden Lagerkopf 43 versehen, welcher leicht beweglich auf den Enden der Wellen 37 und 42 gelagert ist, wie die Abb. 4 ersehen läßt. Bei der Drehung des Kegelrades38 im Uhrzeigersinne wird das Verbindungskegelrad 39 und damit dler Dynamometerarm 40 nach abwärts gedruckt. Der Druck des Dynamometerarmes wird durch den Gegendruck eines unter der Wirkung einer Feder 47 stehenden Kolbens 44 aufgenommen, der in der zylindrischen Bohrung einer Hülse 45 gleitend gelagert ist. Die Aufwärtsbewegung des Dynamometerarmes 40 ist durch einen Anschlagbolzen 48, der von einem Arm 46 getragen wird, begrenzt, wie aus Abb. 3 hervorgeht. Der Druck der Feder 47 kann durch eine Schraube 49 einreguliert werden, wodurch es möglich ist, die maximale Übertragungsleistung beliebig einzustellen, bei der das Dynamometer einen Ausschlag ausführen soll.

Am freien Ende des Dynamometerarmes 40 ist der Kontaktfinger 50 angebracht, der mit dem Kontakt 25° zusammenwirkt. Der Kontakt 25" der Einrichtung mit mechanischer Kontaktgebung nach Abb. 3 entspricht dem Kontakt 25 der Einrichtung mit elektrischer Kontaktgebung nach Abb. 1. Die der Leitung 17 in Abb. 1 entsprechende Leitung 17° in Abb. 3 ist mit dem Kontaktfinger 50 verbunden, während die Leitung 18^a zu dem doppelpoligen Schalter 19 führt. Der Motor 11, die Kupplungseinrichtung 6 bis 9 und die Teile, welche den Vorschub des Arbeitstisches 1 bewirken, sind genau dieselben wie bei der Einrichtung nach Abb. 1. Es erübrigt sich daher, nochmals hierauf näher 'einzugehen.

Die Einrichtung mit Dynamometer gemäß Abb. 3 arbeitet mit Bezug auf die Steuerung des Werkstücküschvor Schubes in gleicher go Weise wie jene nach Abb. 1. Bei der Einrichtung nach Abb. 3 ist lediglich der Unterschied vorhanden, daß durch die auf den Fräser zu übertragende Kraft der Begrenz.ungskontakt gesteuert wird, während bei der Einrichtung nach Abb. 1 der Begrenzungskontakt durch den dem Antriebsmotor zugeführten elektrischen Strom betätigt wird. Es ist auch bei der Einrichtung nach Abb. 3 und 4 eine Voreinstellung entsprechend der Leistungsfähigkeit des Fräsers möglich, indem die Spannung der Feder 47 durch Verdrehen der Schraube 49 verändert wird. Es findet somit 'eine dieser Leistungsfähigkeit angepaßte mittlere Vorschubbewegung des Werkstücktisches statt. Die jeweils sich einstellende Vorschubbewegung wird dagegen durch den Widerstand bestimmt, dien das Werkzeug bei der Bearbeitung des Werksitükkes gerade vorfindet. Wird z.B. die Schnitttiefe verändert oder trifft der Fräser eine größere Schnittfläche an, so wird dem Werkzeug von der Antriebsscheibe über das Dynamometer mehr -Kraft zugeführt. Übersteigt aber der Arbeitswiderstand des Werkzeuges und damit die zugeführte Kraft eine gewisse, vorher 'eingestellte Grenze, so wird der Dynamometerarm entgegen dem Druck des unter der Wirkung der Feder 47 stehenden Kolbens 44 nach abwärts bewegt und hierdurch der Kontakt 25° geöffnet. Dies bewirkt, daß die Kupplungen 6 ausgeschaltet

werden und der Vorschub des Tisches· ι aufgehalten wird. Sofort jedochy nachdem sich der Werkstückvorschub verlangsamt oder dieser aufgehört hat, vermindert sich der Arbeitswiderstand des Fräsers, und die Kraftzufuhr zu diesem nimmt ab. Dies bewirkt, daß der Dynamometerarm 40 unter dem Einfluß der Feder 47 wieder nach oben gedrückt wird, der Kontakt 25^s sich wieder schließt und der Werkstückvorschub wieder .einsetzt. Da sich eine Kriäftegflieichgewiichtslage ein-. stellen wird, um die herum Schwankungen stattfinden, so wird der Dynamometerarm 40 schnell vibrieren, und der Kontakt 25« sich rasch öSnen und schließen. Wegen, der Trägheit der Teile, die den Antrieb des Werkstücktisches bewirken, wird aber trotzdem der Vorschub, der sich nun entsprechend der Schnittiefe oder der Größe der Schnittfläche verringert, gleichmäßig stattfinden. Da der Vorschub des Werkstückes von der dem Werkzeug selbst zugeführten Kraft gesteuert wird, so ist das Werkzeug und die Maschine vor Beschädigungen und Überlastung geschützt.

Man kann durch die beschriebenen Einrichtungen die volle Leiistungsfähigkeit der Werkzeugmaschinen ausnutzen. Der Vorschub des Arbeitsstückes läßt sich durch einfache 3d Verdrehung einer Schraube der Schnittbelastung des Werkzeuges und der Belastungsfähigkeit der Maschine anpassen. Während der Vornahme des Schnittes! wird die Schnittbelastung selbsttätig gleichmäßig aufnechterhalten, ohne daß eine unzulässige Grenze überschritten wird. Es liegt ganz im Rah» men der Erfindung, andere Ausführungen von Dynamometern oder Stromrelaie sowie sonstiger Teile der Vorrichtung anzuwenden. Ferner können anderweitige Änderungen vorgenommen, werden, die, auf dem Grundgedanken der Erfindung basierend, diese verbessern. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und es können weitgehende Abweichungen vorgenommen, wierden, ohne den Grundgedanken und den Zweck der Erfindung zu verlassen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Werkzeugmaschine mit umlaufendem Werkzeug und unabhängigem selbsttätigem Vorschub des Werkstückes, bei welcher der Vorschub über eine Magnetkupplung entweder ständig oder unterbrochen erfolgt, je nachdem, ob die zum Drehen des Werkzeuges notwendige Kraft unter oder über dem vorher entsprechend dem Leistungsvermögen· des Werkzeuges eingestellten Betrage ist, dadurch gekennzeichnet, daß den. stetigen Vorschub des Werkstückes die ständig umlauf ende Magnetkupplung bewirikt, während der unterbrochene Vorschub durch aufeinanderfol-. , gende Unterbrechungen der Stromzufuhr zu der Magnetkupplung entsteht, die durch eine elektrisch oder mechanisch zur Wirkung gebrachte Vorrichlturag dann erfolgen, wienn die zum Drehen des Werkzeuges erforderliche Kraft einen vorher bestimmten 'Wert überschreitet.
2. 2. Werkzeugmaschine "nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das, umlaufende Werkzeug antreibende Elektromotor (16) in seinem Stromkreise (17) ■ein Relais (28) enthält, welches die Unterbrechung des, Stromkreises (24) der ständig umlaufenden Magnetkupplung (6 oder 7) bewirkt, und dadurch dien Vorschub des Werkstückes gegen das Werkzeug unterbricht, wenn die vom Werkzeugmotor (16) verbrauchte Kraft ein vorher bestimmtes Höchstmaß überschreitet.
3. 3. Werkzeugmaschine mach' Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Werkzeugantriebsvorrichtung (35, 36) und, das Werkzeug (12) .ein Dynamometer (43) geschattet ist, dessen Arm (40) einen Kontakt zum Schließen des Stromkreises (24) der ständig angetriebenen Magnetkupplung (6 oder 7) zum Vorschub des Werkstückes gegen das Werkzeug trägt, und daß eine Vorrichtung den Arm (40) so lange an einer Bewegung hindert, bis ein vorher bestimmtes Kraftmaß überschritten ist, wodurch der dann dme Bewegung ausführende Dynamometerarm (40) den Kupplungssitromkreis (24) öffnet und somit den Vorschub des Werkstückes gegen das Werkzeug unterbricht.
4. 4. Werkzeugmas chine nach Anspruch 2, dadurch gekemzeichniet, daß der von dem Relais (28) auf den Anker (26) ausgeübte Zug mittels .einer Einstellvorrichtung (32, 33, 34) durch Veränderung des LuftspaJtes einstellbar ist.
5. 5. Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Bewegung des: Dynamometerannes (40) zum Öffnen des Magnetkupplungsstromkreises (24, 25°) .erforderliche Kraft mittels einer Einstellschraube (49) durch Änderung der - Spannung einer zwischen der Schraube (49) und dem Dynamometerarm (40) angeordneten Feder (47) veränderlich ist. ■>

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen