DE938577C - Werkzeugmaschine, insbesondere zur spangebenden Bearbeitung, mit auswechselbaren Werkzeugen und mit Einrichtungen zum Einstellen der den Werkzeugen angepassten Arbeitswerte - Google Patents

Description

Bei der spangebenden Bearbeitung- auf Werkzeugmaschinen ist es erforderlich, die Arbeitsbedingungen, wie z. B. Schnittgeschwindigkeit, Vorschub, Zustellung u. dgl., dem angewendeten Werkzeug, dem zu bearbeitenden Werkstoff und dem Arbeitsgang, Schruppen, Schlichten, Vorbohren, Fertigbohren usw., anzupassen, um die Bearbeitung jeweils so> gut und sd wirtschaftlich wie möglich auszuführen. Voraussetzung für die Erfüllung dieser Forderungen ist das Vorhandensein geeigneter, insbesondere gestufter und stufenlos einstellbarer Getriebe an der zu benutzenden Werkzeugmaschine. Im einfachsten Fall werden diese Getriebe von Arbeitsgang zu Arbeitsgang ^ auf die gewünschten Drehzahlen durch Schalten von Hand mittels Hebel, Handrad, Druckknopf od. dgl. eingestellt.

Einen großen Fortschritt brachte bereits die sogenannte Vorwählschaltung, deren Vorteil darin besteht, diaß die Vorbereitung der jeweils folgenden Schaltung in die vor dieser Schaltung ablaufende Hauptzeit fällt und somit Nebenzeit eingespart wird. Die nächste Entwicklungsstufe ist durch die sogenannte Programmschaltung gekennzeichnet, bei welcher für eine ganze Folge von Arbeitsverrichtungen die Arbeitsbedingungen den nacheinander zum Eingriff kommenden Werkzeugen zugeordnet werden. Voraussetzung ist hierbei nun aber, daß die Zuordnung bestimmter Drehzahlen zu bestimmten Werkzeugen für die Dauer der aus-

zuführenden Arbeit erhalten bleibt. Die Werkzeuge können also nicht beliebig gewechselt^ werden, es sei denn, daß gleichzeitig auch das Schaltprogramm entsprechend geändert wird. In Wirklichkeit besteht bei der bisher üblichen Programmschaltung kein unmittelbarer Zusammenhang zwischen den

• eingestellten Drehzahlen und dem Werkzeug selbst, sondern nur mit der Stellung des Werkzeugträgers, z.B. des Revolverkopfes. In vielen Fällen ist es

ίο nun aber erwünscht, daß die Drehzahlgrößen, unmittelbar vom eingespannten Werkzeug abhängig gemacht werden, beispielsweise für die vielfältigen Arbeiten, auf Bohrmaschinen. Hier sind häufig an ein und derselben Bohrung mehrere Arbeitsgänge nacheinander auszuführen, während deren Werkzeug- und Werkstückhalter eingemittelt bleiben, das Werkzeug aber gewechselt werden muß, wie z. B. beim Übergang vom Aufbohren zum Anflächen, Senken, Reiben, Gewindeschneiden o. ä.

Neuzeitliche Bohrmaschinen arbeiten hierbei mit Vorwählschaltung. Das Vorwählen schließt aber Irrtümer des Arbeiters nicht aus. Es gibt auch Bohrmaschinen mit Revolverkopf (Sternrevolver), bei denen ist jedoch die Zahl der Werkzeuge baulieh begrenzt. Auch in bezug auf die Bauart der Bohrmaschinen selbst sind hierbei Grenzen vorhanden.

• Die Erfindung besteht ihrem Wesen nach darin, daß bei einer Werkzeugmaschine mit auswechselbaren Werkzeugen und mit Einrichtungen zum Einstellen der den Werkzeugen angepaßten Arbeitswerte (Schnittgeschwindigkeit, Vorschub, Zustellung u. dgl.) die Schaltung des Getriebes auf bestimmte, dem Werkzeug und den Arbeitsbedingungen angepaßte Drehzahlen in Abhängigkeit von dem jeweiligen Werkzeug zwangläufig erfolgt, indem, die vorzuwählenden oder einzustellenden Drehzahlen dem Werkzeug oder einem mit ihm verbundenen Zwischenglied in einer Art aufgeprägt werden, daß bei dessen Einsatz in die Werkzeugaufnahme der Maschine das Getriebe über korrespondierende Schaltmittel entsprechend eingestellt wird. Das Aufprägen der Drehzahlen auf das Werkzeug bzw. auf das mit ihm verbundene Zwischenglied kann beispielsweise in der Art durchgeführt werden, daß' dieses mit Markierungen, Nocken, Anschlägen od. dgl. ausgerüstet wird,' die außerhalb der Maschine auf die gewünschten Drehzahlen eingestellt werden und über geeignete Übertragungsmittel, wie z.B. Abtasteinrichtungen mechanischer, elektrischer, hydraulischer, optischer oder kombinierter Art, auf · das Getriebe einwirken. Durch eine derartige Schaltungsart wird ein Irrtum des Arbeiters in der Schaltung der Drehzahl ausgeschlossen. Die Einstellung der Werkzeuge kann durch zuverlässige Kräfte in der Arbeitsvorbereitung, z. B. in der Werkzeugausgabe, vorgenommen werden. Sogenannte Gruppenwerkzeuge werden natürlich nicht jedesmal neu eingestellt, sondern bleiben für die Dauer des Bestehens einer bestimmten Arbeitsverrichtung eingestellt. Der Arbeiter hat also beim Werkzeugwechsel keinerlei Überlegung anzustellen und auch keine Schaltmittel zu handhaben, außer zum Stillsetzen und Wiederanlaufenlassen der Arbeitsspindel. Die zu schalten- 6g den Drehzahlen werden dem Werkzeug veränderbar -aufgeprägt. Sie werden entsprechend der jeweiligen Einstellung völlig zwangläufig eingehalten, und zwar auch unabhängig von der Reihenfolge, in der diese Werkzeuge zum Einsatz kommen. Natürlich müssen die Maschinen, insbesondere deren. Getriebe, entsprechend gestaltet sein. Für notwendige Ab^- weichungen von den an dem Werkzeug eingestellten Drehzahlen, die aus irgendeinem betrieblichen Grund auftreten können., muß die Maschine aber auch eine werkzeugunabhängige Schaltung ermöglichen. Die Anwendung des Verfahrens der werkzeugabhängigen Getriebeschaltung ist also* begrenzt auf die zugehörigen Maschinen. Bei Maschinen mit gleichartigen Einrichtungen ist ein Austausch der Werkzeuge untereinander natürlich möglich. Ebenso können die Werkzeuge auch an jeder anderen Maschine benutzt werden, nur ist die automatische Drehzahlvorwählung bzw. -einstellung dabei ausgeschlossen.

Die Mittel und "Wege zur Verwirklichung des Erfindungsgedankens können sehr vielgestaltig sein. Zur näheren Erläuterung mögen die in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele in der Anwendung der Erfindung bei einer Bohrmaschine dienen. Es zeigt

Abb. ι ein Schema des Getriebes in Verbindung mit einem Werkzeug,

Abb. 2 und 3 die Ausführung eines Schnellwechselfutters in einem Längsschnitt und einem Querschnitt,

Abb. 4 eine weitere Form einer Abtasteinrichtung. In den Abb. 1 bis 3 ist mit 1 die Bohreinrichtung, mit 3 das Hauptgetriebe zum Antrieb der Bohrspindel 2 und mit 4 das Vorschubgetriebe bezeichnet. Das Werkzeug 5 wird mittels einer Einsatzhülse 6 in das Schnellwechselfutter eingesetzt. Die Einsatzhülse 6 trägt einen auswechselbaren Markierungsring 8 für die Bohrspindeldrehzahl und einen weiteren Markierungsring 9 für die Vor-Schubgeschwindigkeit. Die Markierungsringe 8 und 9 werden von Taststiften 10 abgetastet. Die Taststifte 10 betätigen Kontakte 11, welche die Schaltwiderstände 12 schalten. Diese Schaltwiderstände liegen in Stromkreisen, die über die Schleifringe 13 und 14 bzw. 13 und 15 laufen. Sie sind so gestuft, daß jede Kombination eine bestimmte Stromstärke ergibt. Jeder dieser Stromstärken ist eine mit dem Markierungsring 8 oder 9 eingestellte Bohrspindeldrehzahl bzw. Vorschubgeschwindigkeit zugeordnet. Die Schleifringe 13, 14, 15 werden in der höchsten Stellung der" Bohrspindel 2 durch einen am Bohrschlitten 1 befestigten Arm 16 abgetastet. Dadurch wird der Stromimpuls, der von dem Endschalter Vj ausgeht, über die Bürsten des Armes 16 durch die Schleifringe 13, 14, 15 und damit durch die jeweils eingeschalteten Schaltwiderstände 12 geleitet. Je nach Größe der durch die eingeschalteten Schaltwiderstände bestimmten Stromstärke sprechen die Schaltrelais 18 bzw. 19 an. Das Schaltrelais 18 schaltet die Magnetkupp-

hingen 2O des Hauptgetriebes entsprechend dem Wert der im Drehzahlwahlkreis eingeschalteten Schaltwiderstände. Das Schaltrelais 19 schaltet die Magnetkupplungen 21 des Vorschubgetriebes entsprechend dem Wert der im Vorschübwahlkreis eingeschalteten Schaltwiderstände.

Das Arbeiten an einer mit einer derartigen Schalteinrichtung ausgerüsteten Maschine wickelt sich folgendermaßen ab: Die Einsatzhülsen6 werden mit den Markierungsringen 8 und 9 versehen, die der für das Werkzeug gewünschten Drehzahl und Vorschubgeschwindigkeit entsprechen. Beim Werkzeugwechsel fährt die Bohrspindel 2 wie üblich selbsttätig in die höchste Stellung und betätigt damit den Endschalter 17. Ist das neue Werkzeug 5 mit seiner Einsatzhülse 6 in das Schnellwechselfutter 7 eingebracht, so· läuft der Schaltvorgang selbsttätig und momentan ab. Damit wird die vorbestimmte Drehzahl ebenso wie die vorbestimmte Vorschubgeschwindigkeit bereits mit dem Einführen des Werkzeuges geschaltet, so daß die Zustellung des Werkzeuges zum Arbeitsgang beginnen kann.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für- die Abtasteinrichtung, beispielsweise zur Verwendung bei Bohrspindeln, ist in der Abb. 4 dargestellt.

Im Werkzeugkegel 22 ist der Mitnehmerlappen 23 vorgesehen. In die hier vorgesehenen Bohrungen wird je eine Stellschraube 24 auf eine bestimmte

Tiefe eingeschraubt und gegen Verdrehen gesichert. Die Lage der Stellschrauben entspricht den Einstellwerten, die markiert werden sollen. Die Einstellung der Stellschrauben geschieht in einer Vorrichtung, wobei das Werkzeug in einem Kegel aufgenommen wird, da die Kegelfläche ja auch in der Werkzeugmaschine als Bezugsfläche dient. Die versenkte Anordnung der Markierungselemente hat den Vorteil, daß mit dem gleichen Werkzeug auch auf üblichen Maschinen gearbeitet werden kann und weiterhin die Werkzeuge mit dem üblichen Austreiber gelöst werden können. Zum Schalten werden die Taststifte 25 und 26 durch Absenken der Muffe 27 mittels Federdruck gegen die Stellschrauben 24 gedrückt. Die Stellung der Stellschrauben bestimmt die Stellung der Muffen 28 und 29, die ihre Lage an die Schlitten 30 übertragen. Die Schlitten haben einen Schleifkontakt 31, der an der Schleifbahn 32 die elektrische Schaltung der Maschine vornimmt.

Die Taststifte sind normalerweise gelüftet, um den Austreiber nicht zu behindern. Sie werden nur zum Schalten abgesenkt. Der Taststift 25 ist zweimal vorhanden, damit das Werkzeug in den beiden durch den Mitnehmerlappen bestimmten Lagen eingeführt werden kann.

Der Lagerbock 33, der die Betätigung der Hülse und die Kontaktbahnen 32 trägt, ist an der Hülse der Bohrspindel befestigt und führt die Vorschubbewegung mit aus, ohne sich zu drehen.

In der Bohrspindel 34 ist eine Führung 35 für die Taststifte 25 und 26 eingesetzt. Mit Hilfe der Druckfedern 36, die zwischen der Stirnfläche der Hülse 27 und einem Anschlag 37 der Taststifte 25, liegen, werden diese an die Stellschrauben 24 angedrückt. 6g

An Stelle der von. den Taststiften betätigten elektrischen Schalteinrichtung können auch hydraulische Steuermittel verwendet werden, mit welchen die ■ Taststifte in geeigneter Weise verbunden werden.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Werkzeugmaschine, insbesondere zur spangebenden Bearbeitung, mit auswechselbaren Werkzeugen und mit Einrichtungen zum Einstellen der den Werkzeugen angepaßten Arbeitswerte (Schnittgeschwindigkeit, Vorschub, Zustellung u. dgl.), dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge bzw. die mit ihnen verbundenen Zwischenstücke mit Mitteln, z. B. Anschlägen, versehen sind, die beim Einsetzen der Werkzeuge in die Maschine über in den Werkzeugaufnahmen der Maschine angeordnete Schaltorgane die ihnen zugehörigen Arbeitswerte einstellen.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug bzw. das Zwischenglied mit festen oder einstellbaren Schaltnocken od. dgl. ausgerüstet ist, welche auf die dem Werkzeug zugeordneten Drehzahlen abgestimmt sind und über Abtasteinrichtungen und Schaltmittel die Einstellung des Getriebes auf diese Drehzahlen bewirken.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Werkzeugkegel Stellschrauben mit entsprechenden Höhen in Bohrungen versenkt sind, auf denen Taststangen unter Federdruck aufruhen, welche mit Schaltmitteln zur Einstellung der Drehzahlgrößen verbunden sind.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Taststangen auf hydraulische Steuermittel zur Schaltung des Getriebes einwirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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