Hydraulische Steuerung an Werkzeugmaschine mit Kopiervorrichtung Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Steuerung an Werkzeugmaschine mit Kopiervorrichtung, bei welcher ein Taster beim Abtasten mindestens einer am Maschi nenbett befestigten Kopierschablone in Ver bindung mit einem Einkanten-Steuerschieber den Druck eines ständig strömenden Druck mittels auf der einen Seite eines Arbeits kolbens steuert, während der Druck auf der Arbeitskolbengegenseite konstant gehalten wird.
Bei Kopiersteuerungen der beschriebenen Art, entstehen durch die bei abwechselnd grosser oder kleiner Spanabnahme veränder liche Schnittkraft beim Zustellen und Zu rückschieben des das Werkzeug tragenden Kopierschlittens Kopierungenauigkeiten. Bei den bekannten Steuerventilanordnungen wird der theoretisch konstant zu haltende Druck auf der einen Seite des Arbeitskolbens in folge Beeinflussung durch die andern Steuer organe oder durch die Wirkungsweise der vorhandenen Regelorgane praktisch nicht kon stant bleiben.
Im Zeitpunkt des Kopiervor ganges, in welchem beispielsweise eine grosse Einstechkraft benötigt wird, ist dann das für diese Operation gewünschte Druckgefälle so lange zu gross, bis durch weitere Beeinflus sung der Steuer- und Regelorgane der not wendige kleinere Druckunterschied erreicht ist.
Es ist versucht worden, durch Verwen dung kombinierter Organe, wie zum Beispiel Druckdifferenzventile mit Drosselorganen die Konstanthaltung des Druckes im einen Ar beitszylinderraum zu erreichen.
Die erfindungsgemässe Steuerung ist da durch gekennzeichnet, dass an der Drucklei tung der Druckmittelpumpe ein mit dem Abfluss verbundenes Sicherheits-Überdruck- ventil angeschlossen ist, dass in der Druck mittelleitung zum Kopiersteuerschieber und zum Arbeitszylinderraum mit veränderlichem Druck ein Drosselorgan und dass in der Druckmittelleitung zum Arbeitszylinderraum mit konstantem Druck ein Druckhalteventil eingeschaltet ist.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbei spiel des Erfindungsgegenstandes dar, und es zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines hydraulischen Kopieraggregates; Druckhalte ventil in Stellung: Zufluss von Pumpe her offen. Kopierrichtung: von oben nach unten arbeitend und nach unterer 'Schablone ko pierend.
Fig. 2 dasselbe hydraulische Kopieraggre gat; Druckhalteventil in ;Mittelstellung; Ko pierrichtung von unten nach oben arbeitend und nach oberer Schablone kopierend.
Fig. 3 eine vergrösserte Darstellung des Druckhalteventils in der Stellung: Verbin dung vom Arbeitszylinderraum zum Abfluss offen.
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform des Drosselorgans. In den Fig. 1 bis 3 ist eine Ausführungs form dargestellt, bei der die erfindungsge- mässen Steuerorgane in Verbindung mit einer Kopierrichtungs-Umsteuervorrichtung verwen det werden, wobei wahlweise eine von zwei Steuerkanten des Kopiersteuerschiebers wirk sam gemacht werden kann. Ein Grundschlit ten 1 ist auf einem parallel zu einer Drehachse angeordneten Bett 3 einer nicht gezeich neten Drehbank durch nicht dargestellte Mittel verschiebbar. Auf dem Grundschlitten 1 ist eine Kolbenstange 4 eines Arbeitskol bens 5 durch nicht gezeichnete Mittel befestigt.
Auf dem feststehenden Arbeitskolben 5 in einer als Arbeitszylinder dienenden Bohrung 8 und in zu einer Zustellachse 7 des Arbeits kolbens 5 parallel angeordneten Führungen 68 ist ein in seinen Umrissen durch strich punktierte Linien angedeuteter Kopierschlit ten 6 verschiebbar. Im dargestellten Beispiel beträgt der Neigungswinkel der Zustellachse 7 zur Drehachse 2,6,0"; er könnte indessen auch in praktisch verwendbaren Grenzen beliebig anders gewählt werden.
Im Kopierschlitten 6 ist in einer parallel zur Zustellachse 7 -angeordneten Bohrung 10 ein Kopiersteuerschieber 24 für die Ein kanten Durchflusssteuerung des Kopieraggre gates längsverschiebbar. Derselbe ist mit zwei Steuerkanten 44 und 55 versehen, die durch später beschriebene Organe wahlweise zur Wirkung gebracht werden können, um mit dem Kopieraggregat in beiden Verschiebe richtungen des Kopierschlittens 6 arbeiten zu können. Er wird in drucklosem Zustand des hydraulischen Kopiersystems durch eine obere und untere Druckfeder 49 bzw. 29 in einer nicht gezeichneten Mittelstellung gehalten, in der die beiden Steuerkanten 44 und 55 nicht wirksam sind.
Vom Steuerschieber 24 führt eine Stange 26 zum einen Ende eines ange nähert gleichschenkligen, um eine Achse 15 schwenkbaren Tasterhebels 16, der an seinem entgegengesetzten Ende einen Taster 2:7 trägt. Die Achse 1,5 ist in einer Konsole 11 des Kopierschlittens 6 gelagert..
In einer Bohrung 34 des Kopierschlittens 6 ist ein in Fig. 1 im Schnitt gezeichneter Ventilschieber 17 längsverschiebbar, der unter der Wirkung einer mittels eines Regelorgans 19 einstellbaren Druckfeder 1,8 steht. Der Ventilschieber 17 weist: eine Zentralbohrung 36 und radiale Bohrungen 39 auf.
Eine Druckmittelpumpe 31, die auf einem Behälter 59 aufgebaut ist, fördert Druck- inittel in eine Druckleitung 23, in der ein Sicherheits-Überdruckventil eingebaut ist, be stehend aus einem Ventilteller 12, der unter der Wirkung einer Druckfeder 13 steht, deren Kraft durch ein Regelorgan 14 einstellbar ist. Vom Überdruckventil führt eine Überström- leitung 33 in die Leitung 25 und in den Druckmittelbehälter 59 zurück. In einer weiteren Bohrung 51 des Kopier schlittens 6 ist ein Kopierrichtungs-Umsteuer- schieber 42 längsverschiebbar, dessen eines Ende unter der Wirkung einer Druckfeder 43 steht.
Am. andern Ende der Bohrung 51 ist eine Leitung 47 angeschlossen, die zu einem Dreiweghahn 41 führt, der durch eine Lei tung 46 mit der Druckleitung 23 verbunden ist. Vom Dreiweghahn 41 führt eine Abfluss leitung 58 zurück in die Rückflussleitung \?:5 und in den Druckmittelbehälter 5,9.
In der Druckleitung 23 ist eine mittels eines mit Gewinde versehenen Organs 21 ein stellbare Drossel '?'2 vorgesehen. Diese Dros sel 2,2 dient dazu, zwischen der Druckleitung 23 und der Leitung 40 ein bestimmtes Druek- gefä.lle zu erzeugen, das heisst es soll in der Leitung 23 der Druck nicht unterhalb bei spielsweise 10 atü sinken, auch wenn beim Kopiervorgang der Steuerspalt. 44 bzw. 55 kurzzeitig ganz geöffnet wird und dadurch der Druck in der Leitung 40 abfällt..
An der Bohrung 51, in der sieh der U msteuerschieber 42 bewegt, sind ferner die Leitungen 40; 45, 48, 50 angeschlossen. Am Arbeitszylinder 8 sind die Leitungen 48, 50 angeschlossen und an der Bohrung 10, in der sich der Kopier-, steuersehieber 24 befindet, die Leitungen 48, 50 und 25.
An Stelle der in den Fig. 1 und 2 darge stellten Drossel 22, die mittels eines mit Ge winde versehenen Organs 21 regelbar ist, könnte indessen auch ein Drosselorgan ver- wendet werden, das unter der Wirkung einer dem Pumpendruck entgegenwirkenden Feder steht. Die Fig. 4 zeigt. die Anordnung eines derartigen Drosselorgans in einem Ausschnitt aus dem Schema der hydraulischen Steue rung gemäss Fig. 1, die in den übrigen Teilen unverändert. bleibt..
In einer Bohrung 64 ist- ein unter der Wirkung einer Feder 6,6 stehendes Drossel organ 65 längsverschiebbar. Die Feder 66 versucht das Drosselorgan 65 nach oben zu schieben und dadurch die Abflussringnut 67 zur Leitung 40 zu schliessen. Steigt der Druck in der Leiteng 23 auf einen durch den Druck der Feder 66 bestimmten Wert an, so bewegt sich das Drosselorgan 65 nach unten und öffnet dadurch den Zufluss von Druckmittel aus der Leitung 23 nach der Ringnut 67 und der Leitung 40.
Die Wirkungsweise der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Vorrichtung ist die folgende: Es soll beispielsweise ein zwischen einem nicht gezeichneten Spindelstock und einem Reitstock eingespanntes Werkstück 32 in zwei unmittelbar aufeinanderfolgenden Bearbei tungsoperationen nach den Profilen der bei den Kopierschablonen 28 und 38 durch die beiden Drehwerkzeuge 30 und 60 bearbeitet werden. In einer ersten Operation mit. Ver schiebebewegung des Grundschlittens 1 in Richtung des Pfeils 62 wird mittels des obern Drehwerkzeuges 30 durch Abtasten der un tern Schablone 38 mit dem Taster 27 die in der obern Hälfte des Werkstückes 32 gezeich nete Kontur hergestellt.
Bei dieser Operation steht. der Dreiweghahn 41 in der Fig. 1 ge zeichneten Lage A, in der die Steuerkante 44 des Kopiersteuerschiebers 24 wirksam ist. Von der Pumpe 31 gelangt Druckmittel in die Druckleitung 23, in der durch das Überdruck ventil 12 ein für den Betrieb der hydrauli schen Kopiersteuerung notwendiger Höchst druck von beispielsweise 20 bis 22, atü einge halten und nicht überschritten wird. Aus dem Überdruckventil 12 entweichendes Druckmit tel gelangt durch die Leitungen 33, 25 zu rück in den Druckmittelbehälter 59. Von der Leitung 23 gelangt Druckmittel in einen Ringraum 52 und durch radiale Bohrungen 39 in eine Zentralbohrung 36 des Halte- vent.ilkörpers 17 und endlich durch die Lei tung 45 in den Ringraum 9 des Arbeitszylin ders B.
Die Druckfeder 18 ist mittels des Regelorgans 19 derart eingestellt, dass beim Erreichen eines vorausbestimmbaren Druckes von beispielsweise 10 atü im Ringraum 9, das heisst in der Leitung 45 der Ventilkörper 17 sich etwas nach links verschiebt und dadurch die Steuerkante 35 schliesst, so dass der Zu fluss von Druckmittel von der Leitung 23 und dem Ringraum 52 her nach der Leitung 45 unterbrochen wird; diese Stellung des Ventil körpers 1'7 ist in der Fig. 2 dargestellt.
Beim Zylinderischdrehen mit gleichbleiben der Schnittkraft ist der Steuerspalt 44 im Steuerventil der Kopiervorrichtung etwas ge öffnet, so dass das Druckmittel, das von der Leitung 23 über das Drosselorgan 22, die Leitung 40 und Organ 42 in die Leitung 50 gelangt ist., in den Ringraum 5,6 und durch die Leitung 2!5 entweicht, im hydraulischen Steuersystem herrscht Gleichgewichtszustand. Nimmt beim Zylindrischdrehen die in Rich tung des Pfeils 53 wirkende Schnittkraft ab, weil beispiellsweise die Spantiefe am Werk stück 32 geringer wird,
dann öffnet sich der Spalt 44 um einen kleinen Betrag mehr und der Druck sinkt in der Leitung 40 und im Raum 3'7 mit veränderlichem Druck, bis im hydraulischen Kopiersystem wieder Gleichge wichtszustand besteht. Es ist dazu zu bemer ken, dass die hier geschilderten, axialen Be wegungen des Kopiersteuerschiebers 24 nur Hundertstel von Millimeter betragen.
Gelangt beispielsweise beim Kopieren eines Absatzes der Taster 27 (Fig. 1) an die Kante 61 der untern Schablone 3'8, dann wird d'er Taster 2 7 angehoben und der Steuerschieber 24 abgesenkt, so dass sich der Steuerspalt .?-4 etwas öffnet. Der Druck fällt in den Lei tungen 50 und 40, und im Raum 3'7, so dass durch diese Gleichgewichtsstörung, bei kon stantem Druck im Ringraum 9 der Kopier schlitten 6 angehoben wird.
Je schneller diese Bewegring erfolgt, um so mehr verschiebt sich das Halteventil 17- nach rechts und öffnet dabei den Druckmittelzufluss von 2'3 her beim Steuerspalt 3,5.
Beim Einwärtskopieren mit. dem gleichen obern Drehwerkzeug 3'0, das heisst, wenn der Kopierschlitten 6 nach unten gegen die Dreh achse 2 hin bewegt. werden soll, geht der Kopiersteuerschieber 24 vorerst nach oben und schliesst dadurch den Steuerspalt 44. Der Druck steigt in den Leitungen 50 und 40 und im Raum 37, wodurch der Kopierschlitten ö: abgesenkt wird, das heisst, das Werkzeug 30 kann am Werkstück 3"?. eine Eindrehung oder eine im Durchmesser abnehmende Kontur er zeugen.
Das Druckmittel aus dem Ringraum 9 will durch die Leitung 45 entweichen und drückt infolge des Druckanstieges den Halteventil körper 17 entgegen der Wirkung der Feder 18 aus der in Fig. 2 gezeichneten Stellung noch weiter nach links, so dass Druckmittel aus dem Ringraum 9, das heisst der Leitung 45, durch den Steuerspalt '20 in die Abfluss leitung 2 entweichen kann (Fig. 3). Je rascher diese Absenkbewegung des Kopier schlittens 6 vor sich geht, um so mehr ver schiebt sich das Ventil 1'7 nach links. Sobald der Druck im Ringraum 9 wieder auf den vorgesehenen 'Wert gefallen ist, wird durch die Wirkung der Feder 18 der Schieber 17 nach rechts verschoben, so dass sowohl der Steuerspalt 35, als auch der .Steuerspalt ?0 geschlossen bleiben; diese Stellung ist ge zeichnet in Fig. 2.
Beim weiteren Absinken des Druckes im Raum 9 bewegt sich der Ven tilkörper 17 noch weiter nach rechts, so dass die Druckmittelzufuhr zum Ringraum 9 vom Ringraum 52 her wieder geöffnet wird (Fig. 1).
Nach Beendigung der ersten Bearbeitungs operation, das heisst nach dem Kopieren der Kontier gemäss Kopierschablone 38, kann die Vorschubbewegung des Grundschlittens 1 in Richtung des Pfeils :62, durch nicht darge stellte Mittel unterbrochen werden.
Es soll nun unmittelbar an die erste die zweite Bearbeitungsoperation ausgeführt wer den, die das Kopieren der Kontur, wie sie an der untern Hälfte des Werkstückes 32 dar gestellt ist., umfasst. Durch Umstellen des Dreiweghahns 41 in die Stellung B (Fig. 2 ) gelangt Druckmittel konstanten Druckes vom Druckhalteventil 17 durch die Leitungen 15 und 50 in den Arbeitszylinderraum 37, wäh rend Druckmittel veränderlichen Druckes durch die Leitung 48 in den Arbeitszylinder raum 9 und in den Ringraum 57 und somit zu der nun wirksamen Steuerkante 55 der Kopiersteuerschieber gelangt.
Durch das Umschalten des Dreiweghahns 4l, das natürlich auch durch nicht gezeich nete Mittel selbsttätig erfolgen könnte, steigt der Kopierschlitten 6 in Richtung es Pfeils 53 an, wodurch das untere Drehwerkzeug 60 in, Arbeitsstellung gebracht wird und der Taster 2:7 mit seiner obern Kante auf der Schablone 28 anliegt.
Nach dem Einschalten der Verschiebebewe gung des Grundschlittens 1 in Richtung des Pfeils 163, das indessen auch selbsttätig mit tels nicht gezeichneter Organe geschehen könnte, kann mit dem Taster 27 die Kontur der Schablone 28, die im dargestellten Bei spiel ein Komplementärprofil der Schablone 38 aufweist, abgetastet werden.
Der oben beschriebene Kopiervorgang wie derholt sich auch hier; doch besteht der Un terschied darin, dass an Stelle der Steuer kante 44 die Steuerkante<B>5</B>5 wirksam ist. Das für das Druckhalteventil 17 Gesagte gilt. auch hier unverändert.
Ist die zweite Bearbeitungsoperation be endet, das heisst., ist das Drehwerkzeug <B>60</B> am rechtsseitigen Ende des Werkstückes 32 ange langt, so kann die Grundschlittenverschiebe- bewegung in Richtung des Pfeils 63 durch nicht dargestellte Mittel unterbrochen wer den. Damit ist die Bearbeitung des Werk stückes 32. mit. Hilfe von zwei sich ergän zenden .Schablonen 28, 38 beendet.
An Stelle des mit zwei Drehwerkzeugen 30, 60 versehenen Auf: enkopier-Stahlhalters 54 könnte beispielsweise auch eine mit. zwei ein ander gegenüberstehenden Innendrehwerkzeu- gen versehene Bohrstange verwendet werden.