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Apparat zum selbsttätigen Anzeigen, insbesondere der wirtschaftlichsten
Arbeitsgeschwindigkeiten von Werkzeugmaschinen spanabhebender Art (Drehen, Bohren,
Fräsen, Hobeln) Bis heute wurden die für einen wirtschaftlichen Zerspanungsvorgang
ausschlaggebenden Werte: Drehzahl, Vorschub und Spantiefe, welche drei Größen im
weiteren zusammengefaßt Arbeitsbedingungen genannt werden sollen, und die von diesen
abhängigen Laufzeiten vermittels weitläufig gesammelten Arbeitsvorbereitungs- und
Kalkulationsunterlagen in Tabellen- oder Buchform mit Hilfe von Rechenschiebern,
Nomogrammen, Diagrammen oder anderen Hilfsmitteln errechnet. Dies bedingte einerseits
eine Sammlung und Zusammenstellung von Arbeitsunterlagen, die anderseits dann wiederum
durch technisch geschulte Fachkräfte mittels rechnerischer Hilfsgeräte verwertet
werden mußten.
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Die Grundlagen für die eigentliche Maschinenarbeit, also des Schneidvorganges
an sich, d. h. die Sammlung dieser wirtschaftlichsten Arbeits- und Kalkulationsunterlagen,
werden aus Werkstatterfahrungen und Forschungsergebnissen bei der spanabhebenden
Formung gewonnen. Exakte, naturwissenschaftliche Grundgesetze konnten dabei bis
heute noch nicht gefunden werden. Die Beziehungen der verschiedenen Einflußgrößen
und ihre Zusammenhänge können sich größtenteils nur auf praktische Untersuchungen
erstrecken, weshalb auch nur empirische Grundgesetze festgelegt werden konnten.
Man kann daher dabei nur soweit von Gesetzmäßigkeiten sprechen, als man einmal gefundene
Beziehungen oder Einflüsse unter gleichen oder ähnlichen Voraussetzungen festgestellt
hat und diese immer wieder vorfinden wird.
Die so gefundenen Beziehungen
bestehen in der Hauptsache in Zusammenhängen in den Arbeitsbedingungen (Drehzahl,
Vorschub und Spantiefe), die unter gleichen oder ähnlichen Voraussetzungen auftreten.
Die Kenntnis dieser Beziehungen und Einflüsse und ihre Gesetzmäßigkeit, die zu einer
wirtschaftlichen Ausnutzung von Werkzeug und Maschine führen und deren Zusammenhänge
in den Arbeitsbedingungen erfaßt werden müssen, sind wohl dem Forscher und Spezialisten
geläufig, jedoch der Werkstatt, d. h. der Fertigung nur unvollkommen oder allenfalls
nur Einzelnen durch eingehendes Studium auf diesem Spezialgebiet bekannt.
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Den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet nun ein Apparat zum
selbsttätigen Anzeigen, insbesondere der wirtschaftlichsten Arbeitsgeschwindigkeit
von Werkzeugmaschinen spanabhebender Art (Drehen, Bohren, Fräsen, Hobeln). Gleichzeitig
gibt der Apparat ebenfalls unmittelbar ablesbar die zugehörigen Maschinenlaufzeiten
an.
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Für die verschiedenen spanabhebenden Bearbeitungsarten, z. B. für
das Drehen, Bohren, Fräsen usw. bleibt sich die Ausbildung des Apparates im Prinzip
gleich. Es ändern sich jeweils lediglich Text und Tabellenwerte und dementsprechend
die Größenverhältnisse des Apparates.
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Als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist ein Apparat
für die spanabhebende Bearbeitungsart Drehen in den Zeichnungen schematisch dargestellt,
und zwar zeigt Fig. i eine Draufsicht, Fig. 2 eine Seitenansicht, Fig. 3 ein Längsschnitt
nach der Linie 111-11I der Fig. i, Fig. 4 einen Ausschnitt aus der auf der großen
Walze angebrachten Tabelle, Fig. 5 eine Ansicht eines auf dem Gehäuse angebrachten
Schildes, Fig. 6 eine Ansicht der Tabelle auf der kleinen Walze, Fig. 7 das Schild
mit der Gebrauchsanleitung. Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform
bezeichnet i die Grundplatte, auf welcher mittels zweier Wangen 2 ein zylindrisches
Gehäuse 3 ruht, das konzentrisch zur Achse 4 verläuft und mit zahlreichen Fenstern
5 versehen ist, deren Anordnung und Zweck noch erläutert werden soll. Über einem
Teil der Außenwand des Gehäuses 3 liegt eine Lage 6 aus durchsichtigem Werkstoff
an, welche das Eindringen von Staub und Schmutz durch die Fenster 5 in das Innere
des Gehäuses 3 verhindert. Über der Lage 6 befindet sich ein Schild i i das mit
den Fenstern 5 korrespondierende Fenster 5' und Aufschriften gemäß Fig. 5 besitzt.
An den Stirnseiten des Gehäuses 3 sind die kreisförmigen Abschlußplatten 7, 8 vorgesehen,
in welchen die Achse 4 drehbar gelagert ist. Das linke Ende (Fig. 3) der Achse 4
trägt den randrierten Einstellring 9, der mit der Achse 4 durch einen Splint io
drehfest verbunden ist. Innerhalb des Gehäuses 3 und unmittelbar rechts (Fig. 3)
neben der Platte 7 ist die große Walze 12 angeordnet und mit den Scheiben 13, 14
auf die Achse 4 abgestützt. Die Walze 12, welche eine Tabelle 15 (Fig. 3, 4) trägt,
ist mit der Achse 4 drehfest verbunden, so daß sich bei einer Drehung des Einstellringes
9 die große Walze 12 mitdreht, wobei die Werte der Tabelle 15 durch Fenster 5, 5'
sichtbar sind. Auf der Außenseite der Scheibe 13 sind Rasten 16 angebracht, die
mit der durch eine Feder 17 belasteten Kugel 18 zusammenwirken. Die Feder 17 sitzt
dabei mit Vorspannung zwischen der Kugel 16 einerseits und der in die Platte 7 eingeschraubten
Schraube i9.
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Unmittelbar rechts (Fig. 3) neben der Scheibe 14 sitzt die kleine
Walze 20 lose drehbar auf einem Teil 21 der Achse 4, deren rechtes Ende mit Gewinde
22 versehen ist. Auf letzterem ist die mit einem Griff 23 versehene Hülse 24 aufgeschraubt,
welche in der Platte 8 frei drehbar ist. Wie aus Fig.3 ohne weiteres ersichtlich,
kann durch Aufschrauben der Hülse 24 auf das Gewinde 22 die kleine Walze 2o gegen
die Scheibe 14 gedrückt werden, so daß sie von derselben mitgenommen wird. Wird
umgekehrt die Hülse 24 nach rechts (Fig. 3) losgeschraubt, so können die Walzen
12, 20 unabhängig voneinander verdreht «-erden. Die kleine Walze 20 trägt
dabei auf ihrem den gleichen Durchmesser wie die große Walze 12 aufweisenden Teil
eine Tabelle 25, die in Fig. 6 in Abwicklung dargestellt ist und deren tX'erte durch
Fenster 5, 5' des Gehäuses 3 bzw. des Schildes i i ablesbar sind. Die Walze 20 ist
mit einem randrierten Einstellflansch 26 versehen, der durch eine Öffnung 27 des
Gehäuses 3 (Fig. i) von außen zugänglich ist.
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Auch auf die kleine Walze 20 wirkt ein durch eine Feder 28 belasteter
Riegel 29, der in Rasten 30 der Walze 20 eintritt. Der Riegel 29 ist in einer Hülse
31 geführt, die in die Platte 8 eingesetzt und nach außen durch eine Schraube 32
abgeschlossen ist. Die Hülse 31 besitzt eine Schulterfläche 33, gegen welche das
eine Ende der Feder 28 anliegt, während sich ihr anderes Ende gegen eine Schulterfläche
34 des Riegels 29 anlegt. Die Belastung der kleinen Walze 2o durch den Riegel 29
ist dabei stärker als diejenige der großen Walze 12 durch die gleichfalls als Riegel
wirkende federbelastete Kugel 18. Es ist also möglich, bei gelöster Klemmhülse 24
die große Walze 12 vermittels des Einstellringes 9 zu verdrehen, während die kleine
Walze 2o zufolge der Wirkung des Riegels 29 in Ruhe bleibt, sind aber die beiden
Walzen 12, 2o nach erfolgtem Anziehen der Klemmhülse 24 miteinander gekuppelt, so
können sie unter Überwindung der Federkraft des Riegels 29 gemeinsam verdreht werden.
Die Teilung der Rasten 16 entspricht derjenigen der Tabelle 15 (Fig. 4) und die
Kugel 18 sorgt dafür, daß die Teilungen jeweils genau unter die Fenster im Gehäuse
3 und des Schildes i i zu liegen kommen. Die kleine Walze 2o kann ebenfalls durch
die Raste 29 in bestimmten Stellungen fixiert werden, so daß also die beiden Walzen
unabhängig gegeneinander verdreht und in bestimmten Lagen durch die Klemmhülse 24
zusammengekoppelt und dann zusammen gegen die Fenster im Gehäuse 3 resp. Schild
i l verdreht werden können.
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Auf der Achse 4 sitzen auf einer durch einen
Ring
5 i verstellbaren $üchse 50 zwei Rechenscheiben 52, 53, wobei eine federnde
Raste 54 der Scheibe 52 in Vertiefungen 55 der Scheibe 53 eintritt. Diese letztere
steht weiterhin unter der Einwirkung einer federnden Raste 56, die in die Gehäusewand
57 eingelassen ist. Die Scheiben 52, 53 werden wie die üblichen Rechenscheiben von
Rechenschiebern benützt, indem auf der einen Scheibe die durch das eine Fenster
abgelesene Bearbeitungszeit für ioo mm und auf der anderen Scheibe die Länge des
zu bearbeitenden Stückes eingestellt wird. Durch gemeinsame Verdrehung der beiden
Scheiben 52, 53 gegenüber einem Fenster des Gehäuses kann das Resultat der Multiplikationen
abgelesen werden.
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Es können selbstverständlich noch weitere Walzen eingebaut und diese
dann jeweils unabhängig voneinander verdreht, dann zusammengekoppelt und zusammen
dann gegen die entsprechend im Gehäuse bzw. Schild angeordneten Fenster, verdreht
werden. Dadurch können eine sehr große Anzahl mathematischer, technischer usw. Anzeigen
bewerkstelligt werden, die durch die Fenster 5, 5' unmittelbar ablesbar sind. Der
Apparat ruht auf der Grundplatte i, welche mit einer Werkzeugmaschine verbunden,
auf ein Gestell geschraubt, oder sonstwie aufgestellt werden kann. Diese Grundplatte
trägt zudem einen Schild 35 mit der Gebrauchsanleitung, beispielsweise wie in Fig.
7 dargestellt.
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Bevor nun die Verwendungsweise des beschriebenen Apparates erläutert
wird, soll kurz auf die auf den Tabellen 15, 25 enthaltenen Angaben eingetreten
werden. Von der ersteren ist in Fig. 4 ein Teil in Abwicklung dargestellt, und zwar
enthält die Kolonne 41 die Laufzeiten, die Kolonne 42 die Drehzahlen, die Kolonne
43 die Art des zu bearbeitenden Metalles und die Kolonne 44 die Schnittgeschwindigkeiten
für Schnellstahlwerkzeuge. Die Ablesung dieses Wertes erfolgt durch die Fenster
40, 39 und 37, d. h. durch die linken drei Fensterreihen (Fig. 5) des Gehäuses.
Entsprechende Angaben sind in den Kolonnen 41' bis 44 für Hartmetallwerkzeuge eingetragen
und durch die rechts im Schild I I befindlichen Fensterreihen ablesbar.
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Auf der in Fig.6 in Abwicklung dargestellten Tabelle 25 sind im Abschnitt
A die Standzeiten des Drehstahles und im Abschnitt B die Werkstückdurchmesser enthalten.
Diese Werte sind durch die Fenster 36, 38 (Fig. 5) ablesbar.
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Die Werte auf den Tabellen stellen stets Normungszahlen mit bestimmten
Stufensprüngen dar. Wie bekannt, sind die Produkte und Quotienten der Normungszahlen,
ebenso ihre ganzen Potenzen wieder Normungszahlen, die mit Hilfe der Ordnungszahlen
oder Mantissen (einfache Zahlen) ohne Rechnung bestimmt werden können, d. h. durch
Ablesen aus der Tabelle erhältlich sind. Die Werte der Normungszahlen sind auf den
beiden Walzen mit einer Stufensprunggröße, die den Erfordernissen genügen, verteilt
und nach Erfordernis die Einstellresp. Ablesefenster angeordnet. Durch das Verstellen
der Walzen gegeneinander, dann zusammenkoppeln und miteinander zu einem bestimmten
Ablesepunkt (Fenster) verschieben, wird einfach eine sehr große Tafel auf kleinste
Dimensionen reduziert.
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Eine Bestimmung der wirtschaftlichsten Arbeitsbedingungen mit vorliegendem
beispielsweisen Apparat für das Drehen wird nun folgendermaßen vorgenommen i. Wird
der Knebelgriff 23 gelöst, wodurch die beiden Walzen i2 und 2o unabhängig voneinander
verdreht werden können; 2. wird mit dem Flansch 26 die kleine Walze 20 verdreht
und die gewünschte Standzeit des Drehstahles, die im Abschnitt A der in Fig. 6 dargestellten
Tabelle 25 enthalten ist, eingestellt, indem diese unter das betreffende Fenster
36 (Fig. 5) gebracht wird, wobei diese Stellung dann durch den Riegel 29 fixiert
wird; . 3. wird mit dem Drehgriff 9 die große Walze 12 verstellt und der zu bearbeitende
Werkstoff eingestellt, indem dieser unter das betreffende Fenster 37 (Fig.5) gebracht
wird. Diese Stellung wird durch die Raste 18 fixiert, ohne daß dabei die Stellung
der kleinen Walze 2o verändert worden wäre, indem, wie erwähnt, die Feder 28 stärker
ist als die Feder 17; 4. wird der Griff 23 festgezogen, womit beide Walzen 12, 20
zusammengekoppelt werden; 5. wird mit Einstellring 9 der Werkstückdurchmesser eingestellt,
indem dieser, der im Abschnitt B der Tabelle 25 (Fig. 6) enthalten ist, unter das
betreffende Fenster 38 (Fig. 5) gebracht wird. Da nun beide Walzen zusammengekoppelt
sind und also gemeinsam verdreht werden, erscheinen nach der angegebenen Einstellung
die wirtschaftlichsten Drehzahlen unter der Fensterreihe 39 (Fig. 5), und es können,
wenn mit Hartmetall gedreht wird, dieselben auf der rechten Hälfte (Fig. 5) und,
wenn mit Schnellstahl gedreht wird, auf der linken Hälfte des Apparates unter den
betreffenden Fenstern 5' abgelesen werden.
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Wird beispielsweise mit Schnellstahl gearbeitet, so erscheinen die
wirtschaftlichsten Drehzahlen unter den Fensterreihen Drehzahl 39 (Fig. 5), wobei
je nach der vorliegenden Arbeit das betreffende Fenster gewählt wird und der zugehörige
Vorschub und die maximal zulässige Spantiefe neben diesem Fenster abgelesen werden.
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Diese abgelesenen wirtschaftlichsten Arbeitsbedingungen (Arbeitsgeschwindigkeiten)
garantieren dann eine Standzeit des Drehstahles (Zeit bis die Schneide des Drehstahles
wieder nachgeschliffen werden muß), wie sie anfänglich eingestellt worden ist, d.
h. wie sie nach der vorliegenden Arbeit (Anleitung hierzu auf dem Schild Fig. 7)
gewählt wurde.
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Gleichzeitig kann dann auch die Maschinenlaufzeit unter dem betreffenden
Fenster 40, wie Fig. 5 zeigt, abgelesen werden. Die neben der Fensterreihe 40 stehenden
Bruchzahlen bedeuten den Vorschub des Werkstückes in mm/Umdrehung. Diese Laufzeit
gilt für ioo mm Werkstücklängen. Besitzt das Werkstück eine andere Länge, so wird
die effektive Laufzeit ohne weiteres vermittels der Multiplikationseinrichtung 52,
53 bestimmt.
Noch mehr Werte als dargestellt, können, wenn erforderlich,
zur Ablesung gebracht werden, wenn auch noch die Ablesepunkte, d. h. also die Fenster
verschiebbar angeordnet sind. In diesem Fall kann das Schild i i (Fig. 5) oder ein
Teil desselben auf dem Gehäuse 3 verschiebbar sein, und zwar nach einer auf dem
Gehäuse 3 angebrachten Skala. Je nach Erfordernis werden bestimmte Teilpunkte dieser
Skala mit der zweckdienlichen Bezeichnung bei Einstellung derselben versehen.
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Aus der Beschreibung ergibt sich, daß die vorliegende Erfindung immer
dann anwendbar ist, wenn es sich darum handelt, gesuchte Werte selbsttätig anzuzeigen,
die zu diese Werte bestimmenden Einflußgrößen in einer bestimmten bekannten Beziehung
stehen.