DE8421531U1 - Werkzeugmaschine mit einer durch einen rechner unterstuetzten steuerung sowie werkzeugaufnahme und messeinheit fuer eine werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Werkzeugmaschine mit einer durch einen Rechner unterstützten Steuerung sou/ie Werkzeugaufnahme und Meßeinheit für eine Werk-Zeugmaschine

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit einer durch einen programmierbaren Rechner unterstützten Steuerung und mit einer für eine Drehbewegung antreibbaren Maschinenspindel, mit der ein Umlaufwerkzeug, das eine Schneide zur spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstückes besitzt, über eine Werkzeugaufnahme verbindbar ist, die eine Verstellvorrichtung zum Einstellen des Flugkreisdurchmessers der Schneide durch Veränderung des Abstandes derselben von der Drehachse der Maschinenspindel aufweist, und mit durch die Steuerung betätigbaren Stelleinrichtungen zum Steuern von Stellantrieben, mittels deren die Maschinenspindel

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Die Wirtschaftlichkeit bei der Anwendung einer derartigen Werkzeugmaschine, beispielsweise eines CNC-Lehrenbohrwerks, hängt wesentlich davon ab, daß auf einfache und zuverlässige Weise eine hohe Genauigkeit der Fertigmaße bearbeiteter Werkstücke erreichbar ist und daß diese Genauigkeit bei geringstem Kontrollaufwand im Betrieb beibehalten werden kann, sodaß die Hersteilung von Ausschußwerkstücken vermieden wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine der in Rede stehenden Art zu schaffen, bei der die den Durchmesser einer zu fertigenden Bohrung oder ein anderes Maß des zu bearbeitenden Werkstücks bestimmende Größe des Flugkreises der Werkzeugschneide auf besonders einfache Weise mit sehr hoher Genauigkeit ermittelt und eingestellt werden k^nn. Diese Aufgabe löst erfindungsgemäß eine Werkzeugmaschine mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Das Wesen der Erfindung besteht danach darin, daß der Werkzeugmaschine eine Kombination, bestehend aus einer Meßeinrichtung zum Ermitteln der genauen Größe des Flugkreisdurchmessers der Werk' zeugschneide sowie aus einer Werkzeugaufnahme mit besonders ausgebildeter Verstellvorrichtung, zugeordnet ist. Das z.B. als Bohrstange ausgebildete Werkzeug fährt im Zuge Von zwei vorprogrammierten Zustellschritten mit seiner Schneide automatisch einen Meßkörper an, wie es nachfolgend anhand der ins Einzelne gehenden, auf die Zeichnung Bezug nehmenden Beschreibung noch näher erläutert wird, um den genauen Ist-Wert des Flugkreisdurchmessers für die Schneide des Werkzeugs zu ermitteln. Bei einer Abweichung vom gewünschten Sollwert wird nun manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch das Einstellglied der Verstellvorrichtung der Werkzeugaufnahme betätigt, um den gewünschten Wert

einzustellen, wobei der Einstellwert aufgrund der selbsthemmenden §

Ausbildung der Verstellvorrichtung beibehalten wird. ψ

Da bei der erfindungsgemäßen Maschine das Werkzeug vor dem Bear- S beiten einer Bohrung gemessen wird, wird mit Sicherheit Ausschuß || vermieden. Dadurch, daß der zu erwartende Durchmesser am einge- \> spannten Werkzeug, also in der Maschinenspindel, gemessen wird, werden Ungenauigkeiten durch die Werkzeugaufnahme ausgeschaltet. Da die Messung durch zweimaliges Anfahren des Meßkörpers und unter Differenzbildung der Anfahr- oder Zustellwege erfolgt (was nEchfolgend noch im einzelnen erläutert wird), werden auch Ungenauigkeiten der Maschine.ibezugspunkte ausgeschaltet. Demzufolge _: erhält man eine hohe Genauigkeit der Durchmessereinstellung, und zwar auf Anhieb, ohne zu probieren. Da die Durchmessereinstellung in der Werkzeugaufnahme und nicht durch eine Einstelleinrichtung innerhalb des Schneidenhalters, d.h. der Bohrstange selbst, erfolgt, können ganz einfache Bohrstangen Verwendung finden. Durch Messung des Durchmessers vor Bearbeitung wird nicht nur die Produktion von Ausschußwerkstücken vermieden, sondern es ergibt sich insgesamt eine Verringerung des im Fertigungsablauf erforderlichen Kontrollaufwands, so daß hohe Wirtschaftlichkeit bei der Fertigung erreicht wird.

Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugauf- I nähme mit einem verstellbaren Halter für ein Umlaufwerkzeug zu schaffen, die an einer Maschinenspindel anbringbar und insbesondere für eine erfindungsgemäß ausgebildete Werkzeugmaschine geeignet ist. Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 2 gelöst. Dadurch, daß der Halter des Werkzeugs an dem mit der Spindel verbindbaren Teil der Werkzeugaufnahme über ein Wälzlager verschiebbar gelagert ist, lassen sich selbst sehr kleine Verstellbewegungen des Halters ruckfrei oder sprungfrei mittels des Einstellgliedes bewirken, d.h. Einstellmaßnahmen können sehr feinfühlig und sozusagen "stufenlos" mit äußerster Genauigkeit ausgeführt werden, wobei die genaue Einstellung durch die Selbsthemmung des Getriebes beibehalten wird.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiei der Werkzeugaufnahme gemäß Anspruch 3 ergibt sich aufgrund der Vorspannung des Wälzla-

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gers in Verbindung mit der Selbsthemmung des Getriebes der weitere Vorteil, daß keine zusätzliche Klemmung erforderlich ist, um einen voreingestellten Wert des Flugkreisdurchmessers zu fixieren. Dies bedeutet, daß auch geringfügigste nachträgliche Änderungen des Einstellvi/erts, wie sie bei Klemmvorgängen üblicherweise in Kauf genommen werden müssen, ausgeschlossen sind„

Der Erfindung liegt auch die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinheit für eine Werkzeugmaschine der erfindungsgeniäßen Art zu schaffen. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst. Die Signale des signalerzeugenden Meßtasters können bei der Durchführung des Meßprogramms unmittelbar im Rechner der Maschinensteuerung zur Ermittlung des Durchmesserwerts verarbeitet werden.. Die erfindungsgemäße Meßeinheit ermöglicht es darüber hinaus, daß zusätzlich zur Messung des Durchmessers auch die axiale Länge des Werkzeugs ermittelt wird. Da die Verschiebebewegung eines zum Zwecke der Längenmessung vorgesehenen bewegbaren Meßgliedes auf das Tastglied des gleichen signalerzeugenden Meßtasters übertragen wird, dessen Signale auch für die Durchmesserermittlung verarbeitet werden, ist für die Längenmessung kein zusätzlicher Signalerzeuger mit eigenem Zugang zum Maschinenrechner erforderlich.

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Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine teils abgebrochen gezeichnete perspektivische Ansicht eines vertikalen Lehrenbohrwerks gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eina abgebrochen gezeichnete Seitenansicht

eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Werkzeugaufnahme mit einem Halter für eine Bohrstange;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Werkzeugaufnahme von Fig. 2, wobei der den Halter und seine Verstellvorrichtung enthaltende Endbereich aufgeschnitten gezeichnet ist, und zv/ar entsprechend der Schnittlinie A-A von Fig. 5;

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung, wobei jedoch der Schnitt entsprechend der Schnittlinie B-B von Fig. 5 geführt ist;

Fig. 5 einen Schnitt der Werkzeugaufnahme im wesentlichen entsprechend der Schnittlinie C-C von Fig. 4, wobei jedoch die Lagerungsbereiche an den Enden eines drehbaren Verstellgliedes aufgebrochen gezeichnet sind;

Fig. 6 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels einer Meßeinheit für die Verwendung bei der Werkzeugmaschine gemäß Fig. 1 und

Fig. 7 eine Draufsicht der ohne obere Abdeckung, also geöffnet gezeichneten Meßeinheit von Fig. 6.

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Fig. 1 zeigt einige der wesentlichsten Teile einer Werkzeugmaschine in Form eines vertikalen CNC-Lehrenbohrwerks, das als Ganzes mit 1 bezeichnet ist. Seine mit vertikal verlaufender Drehachse 5 gelagerte Maschinenspindel 2 ist in bei derartigen Lehrenbohrwerken üblicher Weise für ihre Drehbewegung mit einem steuerbaren Antrieb verbunden und an ihrem freien Ende mit einer Werkzeugaufnahme 6 versehen. Die Werkzeugaufnahme 6 weist einen Halter 7 für ein Umlaufwerkzeug auf, bei dem es sich beim vorliegenden Ausführungsbeispiel um eine Bohrstange 8 handelt, die im Bereich ihres freien unteren Endes eine Schneidplatte mit einer zur spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstücks vorgesehenen Schneide 9 aufweist.

Für Zustellbewegungen der Spindel 2 längs dreier senkrecht zueinander stehender Koordinatenachsen, nämlich Vertikalbewegungen längs der Achse 5 der Spindel 2 und Horizontalbewegungen, sind nicht dargestellte Stellantriebe vorhanden, deren Stelleinrichtungen in bei CNC-Maschinen üblicher Weise mittels einer programmierbaren Steuerung 10 betätigbar sind, die durch einen Rechner 11, dem ein Datensichtgerät 12 zugeordnet ist, unterstützt ist. Mittels der Steuerung 10 sind nicht nur die Zustellbewegungen der Spindel 2 steuerbar, sondern auch der Drehantrieb derselben, d.h., es können nicht nur bestimmte Orte innerhalb des Arbeitsraumes durch die Spindel 2 angefahren werden, sondern diese kann auch in mindestens eine vorbestimmte Drehstellung gebracht werden.

Zur Ermittlung der Größe des Flugkreises, den die Werkzeugschneide 9 bei ihrer Umlaufbewegung um die Drehachse 5 beschreibt, ist eine als Ganzes mit 3 bezeichnete Meßeinrichtung vorgesehen, die einen durch Anfahren mit der Werkzeugschneide 9 bewegbaren Meßkörper 4 besitzt und die auf einer Werkstückaufnahme 14 an einer solchen Stelle angebracht ist, daß sie das Spannen eines zu bearbeitenden Werkstücks an der Werkstückaufnahme 14 nicht behindert, daß ihr Meßkörper 4 jedoch für das Durchführen eines Meßvorgangs Von 2tfPi gegenüberliegenden; Seiten her mittels der Schneide 9 anfahrbar jstj was nachstehend noch näher erläutert wird.

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Zunächst wird jedoch unter besonderem Bezug auf die Fig. 2 bis 5 die Gestaltung der an der Spindel 2 anbringbaren Werkzeugaufnahme 6 erläutert. Wie insbesondere aus Fig. 3 und 4 deutlich zu ersehen istj vi/eist der Halter 7 für die Bohrstange 8 eine Aufnahmehülse 15 aufj die am mit der Spindel 2 verbindbaren Teil 16 der Werkzeugaufnahme 6 verstellbar angordnet istj und zwar in der Weise, daß die Hülse 15 relativ zum anderen Teil 16 eine geringfügige Verstellbewegung, «/eiche bei Blickrichtung entsprechend Fig. 4 in der Zeichnungsebene und bei Blickrichtung entsprechend Fig. 3 senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft, mit einer Weglänge (Verstellbereich) ausführen kann, die bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in der Größenordnung von + - 0,2 mm liegt. Durch eine derartige Verschiebe- oder Verstellbewegung der Hülse 15 für die Bohrstange 8 kann ein gewünschter Wert der Exzentrizität der-^ selben bezüglich der Drehachse 5 und damit ein gewünschter Durchmesser des Flugkreises der Schneide 9 eingestellt werden.

Wie den Fig. 3 und 4 zu entnehmen ist, weist die Hülse 15 am dem Teil 16 zugekehrten Ende eine flanschartige Erweiterung 17 mit einer zur Drehachse 5 normal verlaufenden Planfläche 19 (Fig. 3) auf, die an einer ebenfalls zur Drehachse 5 normal verlaufenden Führungsfläche 21 des mit der Spindel 2 verbindbaren Teils 16 der Werkzeugaufnahme 6 verschiebbar geführt ist. Eine Besonderheit besteht darin, daß die Planfläche 19 und die Führungsfläche 21 nicht unmittelbar aneinander anliegen, sondern daß sich zwischen ihnen ein Wälzlager befindet, das durch Lagernadeln 22 gebildet ist, die in Ausschnitten einer als Nadelkäfig dienenden Ringscheibe 23 sitzen. Die Fig. 5 zeigt die als Nadelkäfig für die Lagernadeln 22 zwischen der Planfläche 19 und der Führungsfläche.

21 angeordnete Ringscheibe 23 in der Untenansicht.

Um das durch die Lagernadeln 22 gebildete Wälzlager unter Vorspannung zu halten, d.h. die Planfläche 19 gegen die Lagernadeln

22 und diese wiederum gegen die Führungsfläche 21 anzupressen, ist ein die Hülse 15 umgebender Druckring 25 vorgesehen, der mittels vier Spannschrauben 26 mit dem Teil 16 der Werkzeugaufnahme 6 verbunden ist. Der Druckring 25 liegt nicht unmittelbar

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an der zugekehrten Fläche der flanschartigen Erweiterung 17, nämlich einer der Planflache 19 entgegengesetzten, zu dieser parallelen zweiten Planflache 27, an, sondern wirkt auf diese zweit8 Planfläche 27 ebenfalls über ein Wälzlager ein, das aus Lagernadeln 28 gebildet ist, die in einem Nadelkäfig in Form einer weiteren Ringscheibe 29 mit Ausschnitten sitzen* Durch Festziehen der Spannschrauben 26 läßt sich auf diese Weise eine gewünschte Größe der Vorspannung an den beiden Wälzlagern mit den Lagernadeln 22 und 28 einstellen.

Es versteht sich, daß die Spannschrauben 26 die zugehörigen Durchgangsbohrungen 31 in der flanschartigen Erweiterung 17 mit einem ausreichend großen Spiel durchgreifen, das so bemessen ist, daß die erwähnte Verschiebebewegung zwischen Hülse 15 und Teil der Werkzeugaufnahme 6 möglich ist.

Die zum Erzeugen der Verschiebebewegung der Hülse 15 relativ zum mit der Spindel verbindbaren Teil 16 der Werkzeugaufnahme 6 vorgesehene Verstellvorrichtung weist eine im Teil 16 drehbar gelagerte Gewindespindel 33 auf, deren Achse 34 senkrecht zur Drehachse 5 der Spindel 2 und parallel zur Ebene der Führungsfläche 21 verläuft. Mit dem Außengewinde der Gewindespindel 33 ist ein Innengewinde der Gewindebohrung eines langgestreckten Steuerkörpers 35 in Eingriff, der im Teil 16 in einer Führungsnut 36 (Fig. 4) verschiebbar und undrehbar geführt ist. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, verlaufen die beiden zur Ebene der Führungsflache 21 senkrechten Langseiten des Steuerkörpers 35 gleichsinnig geneigt zur Achse 34 der Gewindespindel 33, so daß zwei zueinander parallele, zur Gewindespindelachse 34 schrägverlaufende Steuerflächen 37 und 38 gebildet werden, an deren jeder ein Mithehmerkörper 39 bzw. 41 anliegt. Diese Mitnehmerkörper 39 und 41 sind mit der Werkzeugaufnahmehülse 15 im Bereich von deren Erweiterung 17 mittels Schrauben 42 fest verbunden. Eine Verschiebebewegung des Steuerkörpers 35 aufgrund einer Drehbewegung der Gewindespindel 33 erzeugt durch Verschieben der schrägen Steuerflächen 37 und relativ zu dem Steuerkörper 39 bzw. 41 eine kleine Verschiebebewegung derselben mit quer zur Gewindespindelachse 34 verlaufender Richtung, d.h. eine Verschiebung der flanschartigen Erweiterung

17 der Hülse 15 relativ zum Teil 16 der Wefkzeugäufnähme ö. Das so ausgebildete Verstellgetriebe ist nicht nur selbsthemmend, sondern setzt die Drehbewegung dor Getriebespindel 33 auch mit äußefst hoher Untersetzung in die Verschiebebewegung der Hülse Um. Diese bewegt sich dabei Wegen des Vorhandenseins des Wälzlagers mit den Lagernadeln 22 völlig ruck- oder sprungfrei. Aufgrund der Vorspannung des Wälzlagers durch das Anpressen des Druckringes 25 ist eine nachträgliche Klemmung zur Fixierung der Lageeinstellung der Hülse 15 relativ zum Teil 16 nicht erforderlich.

Unter besonderem Bezug auf die Fig. 6 und 7 wird nunmehr der Meßvorgiang erläutert* durch den mit Hilfe der Meßeinheit 3 der Flugkreisdurchmesser der Werkzeugschneide 9 ermittelt und bei Abweichung vom Sollwert durch Drehen der als Einstellglied der Verstellvorrichtung dienenden Gewindespindel 33 auf den gewünschten Wert gebracht wird. Wenn sich, siehe Fig. 6, der Meßkörper 4 der Meßeinheit 3 in einem Abstand x_q von einem Maschinenbezugspunkt befindet und wenn der Meßkörper 4 in der in Fig. 6 mit gestrichelten Linien angedeuteten Weise an zwei gegenüberliegenden Sedten von der Werkzeugschneide 9 berührt wird, nachdem die Maschinenspindelachse 5 Zustellbewegungen x, und X2 ausgeführt hat, dann gelten die Beziehungen

X₁ = X₀ + D/2 + K/2 - ζ
X₂ = X₀ - D/2 - K/2 + z,

wobei D den Flugkreisdurchmesser, K die in x-Richtung gemessene Dicke des Meßkörpers 4 und ζ eine kleine Weglänge bedeuten, die· etwas größer gewählt ist als der maximale Verstellbereich der Verstellvorrichtung der Werkzeugaufnahme 6, so daß sichergestellt ist, daß beim Meßvorgang der Meßkörper 4 auf jeden Fall durch die Schneide 9 verschoben wird, wenn diese einmal von der einen Seite und einmal von der anderen Seite her an den Meßkörper 4 heranbewegt wird.

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Dieses Heranbewegen erfolgt in der Weise, daß man die Maschinen^ spirtdelächse 5 Um den Zustellwert X₁ verstellt urtd die Bohrstange B sodann langsam dreht, bis die Schneide 9 am Meßkörper 4 gleitet und diesen verschiebt, und zwar bei Blickrichtung entsprechend Fig. 6 nach links. Die Weglänge a dieser Verschiebebewegung wird mittels der Meßeinheit 3 auf nachstehend noch näher erläuterte Weise ermittelt. Sodann wird die Maschinenspindeiachse 5 in die dem Zustellweg X^ entsprechende Lage gebracht und die Bohrstange 8 wiederum gedreht, bis die Schneide 9 an der nunmehr zugekehrten Fläche des Meßkörpers 4 gleitet und diesen um eine J Weglänge b verschiebt, und zwar nach rechts bei Blickrichtung gemaß Fig. 6. Die Weglänge b wird ebenfalls durch die Meßeinheit 3 ermittelt. Mit den ermittelten Werten a und b wird nun der Durch-

S messer des Flugkreises der Schneide 9 der Bohrstange 8 mittels

* des Rechners 11 berechnet nach der Beziehung:

D=x₁-x₂-K+a+b+2z

Wie insbesondere Fig. 6 zeigt, weist die Meßeinheit 3 ein Gehäuse 46 auf, dessen obere Abdeckung 47, die in Fig. 7 weggelassen ist, Durchbrüche 48 und 49 aufweist. Durch den Durchbruch 48 hindurch, der in Richtung der zu messenden Weglängen a und b der Verschiebebewegungen des Meßkörpers 4 langgestreckt ist, erstreckt sich eine Halterung 51 des Meßkörpers 4. Diese Halterung 51 ist am oberen, beweglichen Joch 52 einer Parallelogrammführung angebracht, deren unteres Joch 53 gehäusefest innerhalb des Gehäuses 46 gelagert ist. Unteres Joch 53 und oberes Joch 5? sind beidseits durch je ein Stahlfederblatt 54 bzw. 55 biegegelenkig miteinander verbunden, so daß sich das obere Joch 52 mit der Halterung 51 und dem mit dieser verbundenen Meßkörper 4 senkrecht zur Ebene der Stahlfederblätter 54 und 55 bewegen kann.

An der Unterseite des oberen Jochs 52 ist ein Winkelstück 56 befestigt, dessen gegen das untere Joch 53 vorspringender Schenkel 57 ein Tastglied 58 eines Meßtasters 59 berührt, der gehäusefest innerhalb des Gehäuses 46 gelagert ist und der über eine Datenleitung 61 Zählimpulse abgibt, die die Verschiebebewegung des Tastglieds 58 und damit die Größe von Auslenkbewegungen des obe-

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ren Jochs 52 und des mit diesem verbundenen Meßtasters 4, d.h. die Größe der zu messenden Weglängen a und b, kennzeichnen und dem Rechner 11 zugeführt u/erden.

Zum Festlegen einer Ausgangsstellung des oberen Jochs 52 und des mit diesem verbundenen Meßkörpers 4 ist ein bei 62 (Fig. 6) schwenkbar am Gehäuse 46 gelagerter Winkelhebel 63 vorgesehen, dessen zum unteren Joch 53 paralleler einer Hebelarm 64 mittels einer Schraubenfeder 65 in der Weise vorgespannt ist, daß eine in diesem Hebelarm 64 sitzende Einstellschraube 66 kraftschlüssig am unteren Joch 53 anliegt. Mit seinem anderen Hebelarm 67 stützt sich der Winkelhebel 63 am Winkelstück 56 ab und bildet einen nachgiebigen Anschlag für das Winkelstück 56, das mit ihm verbundene obere Joch 52 und den Meßkörper 4, t'obei die Lage dieses Anschlages durch Verstellen der Einstellschraube 66 einjustiert werden kann. Durch Bewegen des Meßkörpers 4 nach rechts bei Blickrichtung entsprechend Fig. 6 wird der am Winkelstück 56 des beweglichen oberen Jochs 52 anliegende Hebelarm 61 im Uhrzeigersinn geschwenkt, wobei die Feder 65 zusammengedrückt wird. Bei einer entgegengesetzten l/erschiebebewegung des Meßkörpers 4 nach links bei Blickrichtung entsprechende Fig. 6 hebt sich das Winkelstück 56 des beweglichen Jochs 52 vom Hebelarm 67 des Winkelhebels 63 ab. Bei beiden Bewegungen des Winkelstücks 56 erfolgt eine entsprechende Bewegung des Tastglieds 58 des Meßtasters 59, weil das Tastglied 58 durch eine im Meßtaster 59 enthaltene Tastfeder in Anlage am Schenkel 57 des Winkelstücks 56 gehalten ist. Diese Feder hält durch die Anlage des Tastglieds 58 am Schenkel 57 des Winkelctücks 56 dieses normalerweise auch in Anlage am Hebelarm 67, wenn die Meßeinheit 3 in der in den Fig. 6 und 1 gezeigten Weise waagerecht angeordnet ist, was bei einem vertikalen Lehrenbohrwerk der Fall ist. Bei Verwendung der Meßeinheit 3 bei einem Horizontalbohrwerk wäre die Meßeinheit 3 in hochgestellter Anordnung mit unten liegender Gehä'useseite 69 auf der betreffenden Werkstückaufnahme angebracht wobei das Winkelstück 56 des beweglichen oberen Jochs 52 durch Schvi/erkrafteinfluß kraftschlüssig am Hebelarm 67 anliegen würde, die Tastfeder des Meßtasters 59 also nicht erforderlich wäre, um das Joch 52 mit dem Meßköfpef 4 in die durch die Einstellschraube 66 des Winkelhebels 63 fest-

legbare Nullstellung zu überführen. Es versteht sich, daß die kraftschlüssige Anlage zwischen Winkelstück 56 und Hebelarm 67 anstatt durch Schv/erkraftwirkung oder anstatt der über das Tastglied 58 auf den Schenkel 57 übertragenen Federkraft des Meßtasters 59 auch durch eine entsprechende Vorspannung der Stahlfederblätter 54 und 55 bewirkt werden könnte.

Durch den zweiten Durchbruch 49 der oberen Gehäuseabdeckung 47 hindurch erstreckt sich das obere Ende eines als Hohlstab ausgebildeten Meßgliedes 71 hindurch, das in zur Drehachse 5 der Maschinenspindel 2 parallel verlaufender Richtung verschiebbar ge- | lagert ist und mittels einer Schrauben- Druckfeder 72 in eine vorgeschobene Ausgangsstellung vorgespannt ist, in der ein vom Meßglied 71 seitwärts gegen das obere Joch 52 der Parallelogrammführung vorspringendes Koppelungsglied 73 an der Unterseite der Abdeckung 47 anliegt. Das Meßglied 71 dient zur Ermittlung der in Richtung der Drehachse 5 der Maschinenspindel 2 gemessenen Werkzeuglänge. Dazu wird das obere Ende des Meßglieds 71 im Zuge einer in Richtung der Drehachse 5 der Maschinenspindel 2 verlaufenden Zustellbewegung vom Werkzeug angefahren und gegen die Kraft der Druckfeder 72 gegen das Innnere des Gehäuses 46 verschoben. Bei dieser Bewegung des Meßgliedes 71 läuft eine Schrägfläche 74 des Koppelungsgliedes 73 an einer zugeordneten Schrägfläche 75 des oberen Joches 52 an und bewirkt eine Auslenkbewegung desselben, die bei Blickrichtung entsprechend Fig. 6 und 7 nach links verläuft. Der Meßtaster 59 erzeugt über die Leitung abrufbare entsprechende Signale aufgrund dieser Auslenkbewegung. In Abhängigkeit vom Auftreten dieser Signale in der Datenleitung 61 erfolgt das Setzen eines Maschinenbezugspunktes bezüglich der Zustellrichtung längs der Achse 5 der Maschinenspindel 2 unter Berücksichtigung der aktuellen Werkzeuglänge. Die bei der Verschiebebewegung des Meßgliedes 71 durch Anlaufen der Schrägfläche 74 an der zugeordneten Fläche 75 des Joches 52 erfolgende Auslenkbewegung desselben erfolgt wegen der Ausdehnung der Schragfläche 74 mit wesentlich größerer Hublange als die beim Messen des Flugkreisdurchmessers bewirkte Auslenkbewegung^ die das Joch 52 über den Meßkörper 4 erfährt* Die datenverarbeitende Einrichtung ist daher beim Abfragen der Datenleitung- 61 ohne Weiteres in

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der Lage, zu unterscheiden, ob es sich bei den vom Meßtaster 59 erzeugten Zählimpulsen um solche handelt, die aufgrund der Berührung des Heßkörpers 4 erzeugt sind, oder um solche, die durch Verschieben des Meßgliedes 71 erzeugt sind («/eil beispielsweise im letztgenannten Fall eine weit größere Anzahl von Zählimpulsen '< anfällt).

Ϊ Um Beschädigungen der Heßeinheit 3 beim Anfahren des Meßgliedes

{ 71 mit Sicherheit auszuschließen, ist ein dem inneren Ende des

Meßgliedes 71 zugeordneter Annäherungs- Endschalter 77 unterhalb des unteren Joch 53 innerhalb des Gehäuses 46 angeordnet, der bei Annäherung des unteren Endes des Meßgliedes 71 die weitere Zustellbewegung längs der Achse 5 der Spindel 2 unterbindet.

Nachdem man gegebenenfalls durch Anfahren der Stirnfläche des Meßgliedes 71 zunächst einen die Werkzeuglänge berücksichtigenden Bezugspunkt gesetzt hat, wird der Flugkreisdurchmesser der Werkzeugschneide 9 ermittelt, indem man, wie bereits oben angedeutet, unter Durchlaufen von Zustellbewegungen x·^ und x₂ den Meßkörper 4 nach der einen Richtung und nach der anderen Richtung hin auslenkt. Dazu fährt man die Bohrstange 8 zunächst an die eine Seite des Heßkörpers 4 heran und dreht die Bohrstange 8 langsam, so daß die Schneide 9 am Meßkörper 4 gleitet und diesen auslenkt. Nachdem die Schneide 9 an dieser Seite des Meßkörpers 4 vorbeigeglitten ist wird die Bohrstange 8 gegen die andere Seite des Meßkörpers 4 herangefahren und erneut gedreht, so daß die Schneide 9 an dieser anderen Seite des Meßkörpers 4 gleitet und diesen wiederum auslenkt. Der Rechner 11 ermittelt dabei aufgrund der vom Meßtaster 59 gelieferten, die Längen a und b der Auslenkungen kennzeichnenden Signale den aktuellen Flugkreisdurchmesser. Bei Abweichungen vom Sollwert wird nun die als Einstellglied der Verstellvorrichtung dienende Gewindespindel 33 verdreht, bis der gewünschte Einstellwert erreicht ist, wobei das Datensichtgerät 12 die entsprechende Information, d.h. eine Anzeige der Größe der Abweichung vom Sollwert, liefert. Das Verstellen des Eihstellgliedes kann manuell, halbautomatisch oder automatisch erfolgen« Bei dem in Fig. 1 dal'gestellen Ausführungsbeispiel ist eine als Ganzes mit 81 bezeichnete Drehvorrichtung für einen vollautomati-

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sehen Einstellvorgang vorgesehen. Die Drehvorrichtung 81 ist an einem am Spindelgehäuse B2 in Richtung eines Doppelpfeils 80 verschiebbar geführten Träger 83 so gelagert, daß sie aus einer zurückgezogenen Bereitschaftsstellung in eine vorgeschobene Arbeitsstellung verschiebbar ist, die in Fig. 1 gezeigt ist. Die Drehvorrichtung 81 u/eist einen Schrittmotor 84 und ein Getriebe 85 auf, fltittels deren ein Betätigungsglied 86 in Richtung eines Doppelpfeiles 87 axial vor- und zurückverschoben und um vorbestimmte Drehwinkel in Drehung versetzt werden kanin. Das Betätigungsglied 86 u/eist an seinem freien Ende einen Mitnehmer 88 auf, der mit einem Kupplungsglied 89 am Ende der Gewindespindel 33 in Eingriff bringbar ist, wenn die Maschinenspindel 2 mittels der Steuerung in eine vorgegebene Drehposition gebracht ist. Bei einer Ausbildung der Verstellvorrichtung der Werkzeugaufnahme 6 entsprechend dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel ergibt sich bei einer Drehbewegung der Gewindespindel 33 um beispielsweise 18° eine Veränderung der Exzentrizität der Werkzeugaufnahmehülse 15 und damit der Exzentrizität der Schneide 9 der Bohrstange von Ιμπι.

Es versteht sich, daß bei einer CNC-gesteuerten Werkzeugmaschine der Meßvorgang programmgesteuert, d.h. vollautomatisch abläuft. Auch das Positionieren der Drehstellung der Maschinenspindel 2 erfolgt in der Weise, daß das Kupplungsglied 39 der Verstellvorrichtung der Werkzeugaufnahme 6 auf den Mitnehmer 88 der Drehvorrichtung 81 ausgerichtet ist, und die Steuerung der Tätigkeit derselben zur Korrektur von Sollwertabweichungen des Flugkreisdurchme&sers erfolgt als Teil des Maschinensteuerprogremms selbsttätig. Das vorstehend beschriebene System eignet sich daher für eine unbemannte Produktion, insbesondere auch deshalb, weil mittöls der Meßeinrichtung 3 auch Werkzßugbrüche selbsttätig vom Rechner 11 erkannt werden und dieser sowohl über das Datensichtgerät 12 eine entsprechende Anzeige liefern als auch ein Alarmsignal abgeben kann.

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Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind als u/eitere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.

Claims (8)

■ . ■ > I - 16 Ansprüche

1. Werkzeugmaschine mit einer durch einen programmierbaren Rechner unterstützten Steuerung und mit einer für eine Drehbewegung antreibbaren Maschinenspindel, mit der ein Umlaufwerkzeug, das eine Schneide zur spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstückes besitzt, über eine Werkzeugaufnahme verbindbar ist, die eine Verstellvorrichtung zum Einstellen des Flugkreisdurchmessers der Schneide durch Veränderung des Abstandes derselben von der Dreh-achse der Maschinenspindel aufweist, und mit durch die Steuerung betätigbaren Stelleinrichtungen zum Steuern von Stellantrieben, mittels deren die Maschinenspindel relativ zum Werkstück bezüglich dreier senkrecht zueinander stehender Koordinatenachsen verstellbar ist, sou/ie zum Steuern des Antriebs für die Drehbewegung der Maschinenspindel, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ermitteln der Größe des Flugkreisdurchmessers der Schneide (9) eine Meßeinrichtung mit einem Meßkörper (4) und einem Signalerzeuger vorhanden ist, daß der Meßkörper (4) in beiden Richtungen einer zur SpindelacKse (5) senkrechten Koordinatenachse bewegbar in einer möglichen, in dieser Koordinatenachse ausgerichteten Bahn der Schneide (9) des Werkeuges (8) angeordnet ist und der Signalerzeuger vom Rechner (11) auswertbare Meßsignale erzeugt, die durch das Heranführen der jeweils dem Meßkörper (4) zugekehrten Werkzeugschneide (9) an den Meßkörper (4) um vorgegebene Zustellwege (x^ _und X2) in beiden Richtungen der genannten Koordinatenachse und durch Drehen des Werkzeugs (8) verursacht sind, und daß die Verstellvorrichtung der V/erkzeugaufnähme (6) eine die Einstellbewegung des zugehörigen Einstellgliedes mit stetiger Stellcharakteristik in eine Änderung der Größe der Exzentrizität der Werkzeugschneide (9) umsetzende und einen eingestellten Wert der Exzentrizität selbsthemmend beibehaltende Ausbildung besitzt.

2. An einer Maschinenspindel anbringbare Werkzeugaufnahme mit einem verstellbaren Halter für ein Umlaufwerkzeug, insbesondere für eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (7) zum Verändern der Exzentrizität der Werkzeugschneide (9) mit dem an der Spindel (2) befestigbären Teil

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(16) der Werkzeugaufnahme (6) über mindestens ein Wälzlager verschiebbar verbunden ist und daß zum Verschieben des Halters (7) ein mittels eines zugehörigen Einstellgliedes betätigbares, selbsthemmendes Getriebe vorgesehen ist.

3. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

Jf daß der Halter (7) eine Aufnahmehülse (15) aufweist, in die der

f Schaft des Werkzeugs (8), insbesondere einer Bohrstange, einsteckbar ist, daß die Hülse (15) eine flanschartiye Erweiterung

fh (17) aufweist, die eine normal zur Drehachse (5) verlaufende

f Planfläche (19) bildet, die an einer Führungsfläc.e (21) des an

der Maschinenspindei (2) befestigbaren Teils (16) der Werkzeugaufnahme (6) zum Verändern der Exzentrizität der Hülse (15) quer ι zur Drehachse (5) verschiebbar geführt ist, und daß zwischen der

Planfläche (19) der flanschartigen Erweiterung (17) und der zugeordneten Führungsfläche (21) das Wälzlager bildende Lagernadeln (22) angeordnet sind, an denen die Planfläche (19) zur Erzeugung von Spielfreiheit des Wälzlagers unter Vorspannung anliegt.

4. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, daß die der Planfläche (19) entgegengesetzte Ringfläche der flanschartigen Erweiterung (17) der Hülse (15) als zweite Planfläche (27), an der Lagernadeln (28) eines zweiten Wälzlagers anliegen, ausgebildet ist, daß an der ersten Planfläche (19) und der zweiten Planfläche (27) je ein Nadelkäfig in Form einer Ringucheibe (23 und 29) mit Ausschnitten für die Lagernadeln (22 bzw. 28)angeordnet ist und daß an den der zweiten Planfläche (27) zugeordneten Lagernadeln (28) ein Druckring (25) unter Vorspannung anliegt, der mit dem an der Maschinenspindel (2) befestigbaren Teil (16) der Werkzeugaufnahme (6) mittels Schrauben (26) ver-Bchraubt ist, die Bohrungen (31) der flanschartigen Erweiterung

(17) der Hülse (15) mit einem für die Verschiebebewegung der Hülse (15) ausreichenden Spiel durchgreifen.

5. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einstellglied im an der Maschinenspindei (2) befestigbaren Teil (16) der Werkzeugaufni/hme (6) bewegbar gela-

I. gert ist und über das seibsthemmende Getriebe mit sehr hoher Un-

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tersetzung auf die ftufnahiTishulss (15) zum Erzeugen von deren quer zur Drehachse (5) verlaufender Verschiebebewegung einwirkt.

6. Werkzeugaufnahme nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Einstellglied eine drehbar gelagerte Gewindespindel (33) vorgesehen ist, auf der eine Spindelmutter in Form eines undrehbar und für eine Verschiebebewegung längs der Gewindespindelachse (34) bewegbar geführten Steuerkörpers (35) angeordnet ist, der zwei zueinander parallele, zur Gewindespindelachse (34) schräg verlaufende Steuerflächen (37 und 38) besitzt, an deren jeder ein mit der Aufnahmehülse (15) fest verbundener Mitnehmerkörper (39 bzw. 41) anliegt.

7. Meßeinheit für eine Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Signalerzeuger ein Meßsignale abgebender Meßtaster (59) mit einem beweglich gelagerten Tastglied (58) sowie ein mit dem Meßkörper (4) verbundenes übertragungsge-triebe (52 bis 55) vorhanden ist, mittels dessen aufgrund der Verschiebebewegung des Meßkörpers (4) längs der besagten Koordinatenachse eine Auslenkbewegung erzeugbar und auf das Tastglied (58) übertragbar ist, und daß ein für eine senkrecht zur besagten Koordinatenachse und parallel zur Drehachse (5) der Maschinenspindel (2) verlaufende Bewegung verschiebbar an der Meßeinheit (3) gelagertes Meßglied (71) vorhanden ist, dessen Verschiebebewegung über eine durch Verschieben des Meßglieds (71) aus dessen Ausgangsstellung in den wirksamen Zustand überführbare Koppelungseinrichtung (73) über das Übertragungsgetriebe (52 bis 55) auf das Tastglied (58) des Meßtasters (59) übertragbar ist.

8. Meßeinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppelungseinrichtung (73) eine bei in der Ausgangsstellung befindlichem Meßglied (71) im Abstand vom Übertragungsgetriebe (52 bis 55) befindliche Schrägfläche (74) besitzt, die durch Herausbewegen des Meßgliedes (71) aus der Ausgangsstellung als Steuernocken eine zugeordnete Fläche (75) des Übertragungsgetriebes (52

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(71) in eine Auslenkbetoegung des Überti?agüngsgetriebes (52 bis 55) und damit des Tastgliedes (58) des Meßtasters (59) umzusetzen i