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Vorrichtung zum Einstellen und selbsttätigen Aufrechterhalten der
Schnittgeschwindigkeit an Werkzeugmaschinen mit wechselndem Arbeitsdurchmesser Es
sind Einrichtungen für die selbsttätige Drehzahlregelung von Arbeitsmaschinen, vorzugsweise
Drehbänken, in Abhängigkeit vom Arbeitsdurchmesser und der Schnittgeschwindigkeit
bekannt. Diese Einrichtungen haben bisher entweder nur in einem verhältnismäßig
kleinen Drehzahlbereich ausreichende Genauigkeit in der Aufrechterhaltung der eingestellten
Schnittgeschwindigkeit, oder sie verlangen zum Übergang auf eine andere Schnittgeschwindigkeit
das Auswechseln von Kurven oder aber beim Übergang in andere stufenlos regelbare
Drehzahlbereiche das Studium vonAuswahltabellen für das V orgelege, um den richtigen
Drehzahlbereich für die betreffende Arbeit einzustellen. Diese umständlichen Maßnahmen
werden durch die Erfindung unnötig gemacht. Sie betrifft eine Vorrichtung zum Einstellen
und selbsttätigen Aufrechterhalten der Schnittgeschwindigkeit an Werkzen gtnaschinen
mit wechselndem Arbeitsdurchmesser mit Unterteilung des Gesamtdrehzahlbereichs in
mehrere Teildrehzahlbereiche, in deren jedem die Drehzahl durch einen stufenlos
regelbaren Antrieb unter Ven"@endung eines Rechengeräts stufenlos geregelt werden
kann, und mit von Hand einschaltbaren Vorgelegen zum Übergang von einem Teildrehzahlbereich
zu den benachbarten, wobei die Änderung der Vorgelege auf das Rechengerät übertragen
wird, und sie besteht -darin, daß die die Drehzahländerungen von der Regeleinrichtung
des stufenlos regelbaren Antriebs in das Rechengerät einleitende, um eine Achse
drehbare Rückführkurve durch die Vorgelegeschaltung zusätzlich so drehbar
ist,
d aß diese Kurve in ihrer Winkelstellung immer unmittelbar dem Logarithmus der Drehzahl
.der Arbeitsspindel entspricht. Dadurch wird eine besondere Einstellung :bei. Änderung
der Vorgelege überfiüsse. Im besonderen kann mit der Vorgelegeschalteinrichtungein
Steuerglied, z. B. eine Kürvenscheibe; verbunden werden, welches der Rückführkurve
die dem Logarithmus des durch die Vörgelegeumschaltung bewirkten Drehzahlsprungs
entsprechende Zusatzbewegung erteilt. Es hat sich dabei als zweckmäßig erwiesen,
durch die Kurvenscheibe eine beweglich gelagerte Spannrolle zu steuern, deren Verschiebungen
auf die Rückführkurve mittels eines zwischen der Regeleinrichtung des stufenlos
regelbaren Antriebs und der Rückführkurve eingefügten Kettentriebs: od. dgl. übertragen
werden. Die angegebene Ausbildung der Einstellvorrichtung gibt weiter -die Möglichkeit,
die Arbeit des Bedienungsmannes noch weiter zu mechanisieren und ihn von. der Arbeit
der Auswahl des richtigen Vorgeleges wesentlich zu entlasten indem auf tder Schnittgeschwindigkeitsskala
die bei jeder Schnittgeschwindigkeit durch die einzelnen Vorgelegestufen bestreichbaren.
Durchmesserbereiche in solcher Anordnung angegeben werden, daß sie zusammen mit
.der Schnittgeschwindigkeit im Ablesefenster sichtbar werden. Bei dieser Anordnung
braucht der Bedienungsmann unter den für eine vorgesehene Schnittgeschwindigkeit
zur Wähl stehenden Bereichen nur denjenigen auszusuchen, der -die am Werkstück zu
bearbeitenden Durchmesser, wie sie sich aus -der Werkstattzeichnung ergeben, enthält.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt; und zwar zeigt Fig. z eine schematische Ansicht der Vorrichtung in
Anwendung an einer Drehbank und Fig. 2 die Schnittgeschwindigkeitsskala mit dem
Ablesefenster.
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Die Drehbank weist ein Drekbankbettz mit einem darauf verschiebbar
angeordneten Längsschlitten 2 und einem auf diesem quer bewegbaren Querschlitten
200 für die Planbewegung des Werkzeuges auf. Mittels einer am Querschlitten Zoo
angeordneten Kette 3 werden die Bewegungen des Querschlittens 2,oo auf eine auf
dem Längsschlitten 2 gelagerte Zwischenwelle q. übertragen, und von dieser wird
mittels eines Kettentriebs 5 eine Kurvenscheibe 6bewegt. Dabei kann noch ein nicht
gezeichnetes formschlüssiges Übersetzungsgetriebe eingeschaltet sein. Mit der Kurvenscheibe
6 ist eine Skalenscheibe 7 verbunden, die eine Skala trägt, auf welcher durch ein
nicht gezeichnetes Ablesefenster der augenblicklich eingestellte Arbeitsdurchmesser
abgelesen werden kann. Die Kurvenscheibe 6 wirkt auf eine Druckfeder 8, deren Spannung
auf das eine Ende eines in einem Lager g abgestützten Waagebalkens, ro übertragen
wird. Der Waagebalken to steht weiter unter dem Einfluß einer Druckfeder i i, die
über eine Kurvenscheibe 12 von einer Schnittgeschwindigkeitseinstellvorrichtung
13 beeinfiußt wird. Diese trägt eine Skala nach Fig. 2, in der neben den. in üblicher
Weise abgestuften Werten für die Schnittgeschwindigkeit v (in m/min) noch Angaben
über die Bearbeitungsdurchmesserbereiche angegeben sind, die mit den verschiedenen
zwischen dem stufenlos regelbaren Antrieb jund der Arbeitsspindel der Drehbank einschaltbaren
Vorgelegestufen bestrichen «erden können. In Fig. 2 sind beispielsweise drei mit
I, II und-III bezeichnete Vorgelege angenommen, denen bei jeder der angegebenen
Schnittgeschwindigkeit v drei Bereiche des Bearbeitungsdurchmessers d entsprechen.
Gemäß,der Erfindung sind diese Angaben so angeordnet, daß:,die zu einer bestimmten
Schnittgeschwindigkeit v gehörenden Angaben über die Vorgelege und dieDurchmesserbereiche
gleichzeitig in einem Ablesefenster 1q. sichtbar sind. Demgemäß kann der Bedienungsmann
nach Einstellung einer gewünschten Schnittgeschwindigkeit mit einem Blick übersehen,
welche Durchmesserbereiche er mit den einzelnen Vorgelegestufen bestreichen kann
oder welches Vorgelege' er bei der gewünschten Schnittgeschwindigkeit für einen
bestimmten Bearbeitungsidurchmesser einschalten muß.
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Entgegengesetzt zu der Druckfeder r r wirkt auf den: Waagebalken eine
Druckfeder 15, die durch eine Kurvenscheibe 16 so beeinfiußt wird, daß ihre Spannung
der augenblicklichen Drehzahm der Arbeitsspindeli entspricht. Diese Drehzahl kann
an einer Skalenscheibe 17 abgelesen werden.
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Zum Antrieb der Arbeitsspindel n8 dient ein stufenlos regelbares Getriebe
z9, ,das von einem Antriebsmotor --o angetrieben wird und eine von einem Regelmotor
21 zu bewegende Regeleinrichtung 22 für die Drehzahl n aufweist. Zwischen die von
dem stufenlos regelbaren Getriebe z9 angetriebene Welle 23 und die Arbeitsspindel
18 können drei verschiedene Vorgelegestufen I, II, III geschaltet werden, von denen
die Stufen I und II durch Zahnräder gebildet sind; während sich die Vorgelegestüfe
III durch direkten Antrieb der Arbeitsspindel z8 von der Welle z3 über eine Kupplung
38 ergibt.
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Von der Regeleinrichtung 22 wird durch ein Schneckenrad 25 eine Kette
26 bewegt, die über ein auf der Welle 27 der Kurvenscheibe 16 sitzendes Kettenrad
2& läuft und in die eine Spannfeder 2g eingeschaltet ist. Die Kette z6 ist über
zwei ortsfest gelagerte Rollen 30 und 31 geführt, zwischen denen eine
quer zur Hauptrichtung der Kette 26 verschiebbare Spannrolle 32 angeordnet ist.
Sie wird von einer mit dem Schalthebel 2,4 für die Vorgelege verbundenen Kurvenscheibe
33 gesteuert, die so ausgebildet ist, daß jeder Vorgelegestufe eine bestimmte Stellung
der Spannrolle 32 entspricht.
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Mit dem Waagebalken io ist eine Schaltzunge 3:4 verbunden, die zwischen
zwei Kontakten 3:5 und 36 angeordnet ist, von denen aus der Regelmotor 21 im Sinn
der Vergrößerung oder Verkleinerung der Drehzahl eingeschaltet werden kann.
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Die Kurvenscheiben 6, 12 und 16 und die Druckfedern 8, 1i und 15 sind
so bemessen und angeordnet, daß der Waagebalken im Gleichgewicht steht, wenn zwischen
dem Bearbeitungsdurchmesser d, der Drehzahl n und der Schnittgeschwindigkeit
v die Gleichung n d n = v gilt. Dann steht
die
Schaltzunge 3.1 zwischen den Kontakten 3.5 und 36 und der Regelmotor 21 arbeitet
nicht. Wird das Gleichgewicht gestört, indem sich durch den Arbeitsvorgang der Arbeitsdurchmesser
d ändert oder eine andere Schnittgeschwindigkeit v eingestellt wird, so daß die
obengenannte Gleichung auf die augenblicklichen Werte nicht mehr zutrifft, dann
schlägt der Waagebalken io aus, und die Schaltzunge 34 kommt mit einem der Kontakte
35 oder 36 in Berührung, wodurch der Regelmotor 21 im Sinn der Vergrößerung oder
Verkleinerung der Drehzahl n eingeschaltet wird. Er läuft so lange, bis durch Änderung
der Drehzahl das Gleichgewicht wiederhergestellt ist. Dabei wird durch die Kette
26 mittels des von der Regeleinrichtung 22 bewegten Schneckenrades 25 ,die Kurvenscheibe
16 .der neuen Drehzahl entsprechend eingestellt.
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Jede Änderung des Vorgeleges bewirkt eine sprunghafte Änderung der
Geschwindigkeit. Diese wird dadurch berücksichtigt, daß bei Umschaltung der Vorgelege
auch die Spannrolle 32 mittels der Kurvenscheibe 33 verschoben und dadurch die Kurvenscheibe
16 von der Kette 26 gedreht wird. Bei einer Bewegung des Schalthebels 2,4 in der
Pfeilrichtung S wird die Rolle 32 nach unten gedrückt, wodurch die Kurvenscheibe
16 in Richtung des Pfeiles 37 gedreht wird, was zu einer stärkeren Spannung der
Druckfeder 15 führt. Beim Schwenken des Schalthebels 24 in der Pfeilrichtung L wird
die Kurvenscheibe 16 entgegengesetzt zur Pfeilrichtung 37 gedreht und dadurch die
Druckfeder entspannt. Diese Spannungsänderungen entsprechen in jeder Stellung dem
Übersetzungsverhältnis der durch die Vorgelegeumschaltung hervorgerufenen Drehzahländerungen.
Die bei den Bewegungen der Spannrolle 32 entstehenden Längenänderungen der Kette
26 werden durch die Spannfeder 29 ausgeglichen.