DE1477231A1 - Verfahren und Einrichtung zum Regulieren des Entfernens von Material durch ein Schneidwerkzeug - Google Patents

Description

• Verfahren und Einrichtung zum Regulieren des Entfernens von Material durch ein Schneidwerkzeug Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Verbesserun-gen in der Technik des Zntfernens von Material von eines Werkstück oder dergleichen mittels eines Schneidwerkzeuges und stellt eine Verbesserung der in der noch schwebenden Anmeldung Nr.-14 615, eingereicht am 14. März 1960, offenbar- ten Erfindung dar. Die Erfindung ist von besonderem Nutzen und weist an sich viele Vorzüge auf, die bei dem Betrieb von Maschinen und Geräten zum Gewindeschneiden und -bohren, zum Schleifen und Bohren und ähnlichen Bearbeitungsvorgängen höchst erwünscht sind, bei denen Material von einem auf ein Werkstück einwirkenden Schneidwerkzeug entfernt wird. Solche Maschinen und Gerte sind im allgemeinen gekennzeichnet durch die Verwendung eines Werkzeuges mit einer achneidkante, die geradlinig oder drehend relativ über das Werkstück hinweg bewegt wird, welches Werkzeug durch Ausüben eines geeigneten Druckes veranlasst wird, mit einer vorherbestimmten Schnittiefe zu arbeiten und das Material normalerweise in Form von Spänen zu entfernen. Bisher bestanden bei Maschinen der obengenannten Art außerordentlich starke Beschränkungen in bezug auf die Ma- terialien und die Bearbeitungen, die an diesen Materialien vorgenommen werden können. Solche Maschinen können wirtschaft- lich nur mit Materialien benutzt werden, an denen Schneidbearbeitungen mittels eines üblicherweise verfügbaren Schneidwerk- zeugen vorgenommen werden können. Bei den in der letzten Zeit entwickelten außerordentlich harten Materialien war es in einigen Fällen praktisch unmöglich, die Materialien des Werk- stückes zu bearbeiten, während in anderen Fällen die Bearbei- tung dieser neuen Materialien nur durch Benutzung sehr teurer Werkzeuge möglich war, die außerdem noch durch Stumpfwerden, Abbrand oder andere unerwünschte Effekte im Betrieb eine sehr kurze Lebensdauer aufwiesen. Bei einer ausgedehnten Untersuchung und Analyse der zurzeit bekannten herkömmlichen Verfahren wurde ermittelt, dass die Unfähigkeit der herkömmlichen verfügbaren Maschinen und Einrichtungen, die Aufgabe zu lösen, in erster Linie darauf zurückzuführen@ist, dass bisher die Wichtigkeit der ordnungsgemäßen Herstellung der getrieblichen Beziehung zwi- schen dem Antriebsdrehmoment, dem zum Erzielen einer geeigne- ten Schittiefe erforderlichen Druck und der Geschwindigkeit den Schnittes nicht erkannt und gewürdigt worden ist. Bei der herkömmlichen maschinellen Bearbeitung wählt eine Bedienungsperson eine Geschwindigkeit, mit der nach deren Ansicht das besondere Material geschnitten werden soll. werden kann, besondere denn, wenn diese Krafteinrichtungen aus Elektromotoren bestehen.-Die Erfindung sieht weiterhin vor: eine verbesserte Motorsteuerung, die eine Einregelung des Drehmomentes und der Drehschi ermöglicht derart, dass in. wesentlichen eine Anpassung an eine Drehsahl-Drehmoment-Kurve erfolgt, wobei die Drehzahl und das Drehmoment sich im umgekehrten Sinne verändern, eine Notoreteueranlage, die ein vorheriges Einsteilen des Drehmomentes und der Drehzahl gestattet, bei der die Anordnung jedoch ,so getroffen ist, dass der Motoranker :mittels einer Steuersperre mit zusätzlichem Strom versorgt wird, wenn ein*Bedarf an einem erhöhten Drehmoment besteht, .
• eine Notorsteueranlage der vorgenannten Art, die zusammen mit einem von einem einzelnen Motor betriebenen Schaaeidgerät, beispielsweise eine Bohrmaschine, wie auch zusen mit einer von zwei Motoren betriebenen Werkzeugmaschine, beispielsweise eine Schleifmaschine, verwendet Werden kann. für eine hohe Drehzahl und ein großen Drehmoment bei größdren Werkzeugen oder Bohrern. Diese Vorrichtungen können auch mit kleiner Drehzahl und großen Drehmoment betrieben werden.
• Nachstehend wird nun erläutert, in welcher Weise die Kurve oder Linie A-B bestimmt werden kann. Obwohl es möglich ist, den Bohrer von Hand vorzuschieben, ist es jedoch vorzu- ziehen, irgendeine Art von Kraftvorschub in Form elektrischer, hydraulischer oder anderer Mittel zu benutzen, wobei der Bohr- druck i8 wesentlichen konstant gehalten und ohne Schwierigkeit eingestellt werden kann. Solche Mittel sind in der Technik an sich bekannt. Bei einem unbekannten Material wird mit dem Bohrer des gewünschten Kalibers ein schwacher Vorschubdruck ausgeübt. Unter Benutzung der noch ausführlich zu beschreibenden Dreh- moment- und Drehzahlsteuerungen setzt die Bedienungsperson einen Mindestwert für Drehzahl und Drehmoment im Material fest. Das Drehmoment und der Vorschubdruck wird dann allmählich er- höht, bis Metall im größten Ausmaß ohne eine übermäßig starke Hitze zu erzeugen entfernt wird. Durch Ablesen des Prozent- satzes an einem Drehmomentmesser wird der Punkt B ermittelt und in die graphische Darstellung eingetragen. Nunmehr wird ohne den Druck zu verändern, die Drehzahlsteuerung vorgerückt, bis keine weitere Erhöhung der Drehzahl festgestellt wird.
• Der Prozentsatz der Drehzahl wird dann als Punkt d eingetragen. Hiernach werden die Punkte d und B durch eine Linie mit einan- der verbunden, die die Bedingungen anzeigt unter denen das Werkzeug arbeiten muss, um eine Zerstörung oder Verhärtung von Materialien wie bei gewissen Metallen zu verhindern.
• In den Figuren 1 und 2 zeigt die Kurve 0 die Arbeite- Schenkel des Gleichrichters 14 je eine elektronische Schalt- vorrichtung 18 eingeschaltet ist, die in der Technik als silikongesteuerte Gleichrichter bezeichnet werden. Diese Vor- richtung weist eine Steuer- oder Sperrelektrode 19 auf; mit deren Hilfe der Fluss des Stromes durch die Vorrichtung in an sich in der Elektronik bekannten Weise gesteuert oder ge- regelt werden kann.
• Der Sperrstrom wird den Sperrelektroden 19 aus der Sekundärwicklung eines Speisetransformators 20 zugeführt, Biobei der eine Anschluss der Sekundärwicklung über einen Kon- densator 21.und einen Strombegrenzungswiderstand 22 mit einer der Sperrelektroden in Verbindung steht. Die andere Sperrelek- trode ist über einen Strombegrenzungswiderstand 24 an eine Yittelanzapfung 23 der Sekundärwicklung angeschlossen. Der andere Anschluss der Sekundärwicklung ist mit einem einstell- baren Widerstand 25 verbunden, der zusammen mit den Kondensa- tor 21 ein R-O-Netzwerk bildet, das eine Einstellung des Pha- senwinkels zwischen dem Schalt- oder Sperrstrom und den pul- sierenden Gleichstrom aus den Drehmomentregelgleichrichter 14 ermöglicht.
• Bin Abgleichwideratand 26 in Ausgangsleiter des Gleichrichters 12 (positiv), der zu der entsprechenden Jkotorklemme führt, stellt eine Spannungsquelle zum Auslösen der elektronischen Schaltvorrichtungen 18 dar. Ein an Widerstand 26 vorgesehener Schleifkontakt steht über die Dioden 28 und 29 mit den Speiseseiten der Widerstände 22 und 24 in Tierbindung.
• Die in der Fig.3 dargestellten Steuer- und Regelorgane werden anfangs am Transformator 13 eingestellt, so dass dem Anker und den Feldkreis des Motors als Fühlquelle ein..konstanter Strom und eine konstante Spannung zugefiihrt werden. Die Fin- reicht jedoch nicht aus, um den Anker zu drehen. Wird der Transformator 15 auf den gewünschten Drehmoment-Wert eingestellt, so wirkt der am Widerstand 26 auftretende Spannungs- abfall eine Äuelösung der elektronischen Schaltvorrichtungen 18, und der Motor läuft mit der Mindestdrehzahl. Durch Bin- stellen des Widerstandes 25 kann die Phasenlage des Sperr- stromes so verändert werden, dass die gewünschte Drehzahl für ein Arbeiten längs der Linie A-B in der Fig.1 erhalten wird.
• Die in der Fig.4 dargestellte Schaltung unterschei- det sich von der Schaltung nach der Fig.3 in erster Linie dadurch, dass das Motorfeld und der Anker gesondert mit Strom versorgt werden, und in der Weise, in der die Phasenbeziehung des Auslöse- oder Schaltstromes erfühlt und verschoben wird. Die Steueranordnung nach der Fig.4 wird für die in der Pig.2 dargestellten Betriebsbedingungen benutzt. Die in der Fig.4 dargestellten Schaltungselemente, die denen in der Fig.3 dargestellten gleichen oder entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen unter Zusatz eines - ' - versehen. geschaltete Auto-Transformatoren 30-30 vorgesehen, deren me- chanisch mit einander verkoppelte Schleifkontakte 31-31 mit den Dioden 32-32 und damit über einen Drehmomentmesser 17' mit der einen Seite des Ankers 10' des Motors in Verbindung stehen. Die andere Seite des Ankers ist mit einem Überbrückungsleiter 33 verbunden, der zwischen die zusammengeschalteten Enden der Auto-Transformatoren 15'-15' und die zusammengeschalteten Enden der Auto-Transformatoren 30-30 geschaltet ist.
• Durch Einstellen der Kontakte 31-31 wird die Drehzahleinstellung für den Motor bestimmt. Die Autotransformatoren 15'-15' speisen ferner einen parallelgeschalteten Ankerkreis, wobei die Schleifkontakte 16'-16' über die elektronischen Schaltvorrichtungen 18'-18' mit der positiven Anschlussklemme des Ankers in Verbindung stehen. Zum Ermitteln. des Bedarfs an einem erhöhten Drehmoment ist in diesem Falle ein Sperr-Transformator 20' vorgesehen, dessen Primärwicklung 34 mit den Auto-Transformatoxen 30-30 in Reihe geschaltet ist. Führt der Anker einen stärke-ren Laststron, so werden den Sperrelektroden 19'-19' Auslöse- spannungen zugeführt, wobei den Autotransformatoren 15'-15' für die Regelung des Drehmomentes weiterer Laststrom entnommen wird. Da die Drehmoment-Regelung und die Drehzahlregelung für den Motor unabhängig von einander einstellbar ist, so besteht für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter den Bedingungen nach der Fig.2 eine größere Freiheit.
• Die soweit beschriebene Steuerung oder Regelung wurde für einen einzigen kotor benutzt, der beispielsweise zum Antrieb einer Bohrnaschinenspindel dient. Einem solchen Spindelmotor kann selbstverständlich ein zweiter Motor zugeordnet net werden, so dass der Vorschubmotor abgeschaltet wird. Dadurch wird eine Überlastung des Spindelmotors verhindert.
• Es ist möglich den Punkt einzustellen, bei dem 4er Yorschubmotor in besug auf die Belastung des Spindelmotors ausgeschaltet wird, welche Einstellung mit Hilfe eines einstellbaren Widerstandes 56 erfolgt, der in den Ausgangskreis der Sekundärwicklung 53 des "Transformators 54 eingeschaltet ist.
• Während die Sperrsteuerung vom Autotransformator 44-aus auf die gewünschten Werte eingestellt werden kann, kann der Wert eines Sperrsignals zu einer Stromquelle geleitet werden, werden. die auf eine erhöhte Drehzahl oder auf ein vergrößer-Or,ehmomenlr. des .Spindelmolifors.: ans:prichts Unter diesen Um-.. tes ständen kann der Witerstand 56 benutzt werden, um die Nachlaufeinstellung zwisdheu dem Spindel- und dem Vorschubmotor zu regulieren.
• An den vorstehend beschriebenen Ausführungsfarmen der Erfindung können von Sachkundigen ohne Abweichung vom Erfinäungsgadauken. Änderungen, Abwandlungen und @!.?rsetzuxigen vorgenommen werden. Die Erfindung selbst wird daher nur durch die beiliegenden Patentansprüche abgegrenzt.

Claims (1)

1. zugeführten Stromes, und durch eine Spannungsquelle, deren Spannung sich mit dem Laststrom in der genannten ersten Strom- quelle verändert und die Sperreinrichtung steuert. 11) Steueranlage.für einen Gleichstrommotor, dessen Stromvernorgungakreis eine Feldwicklung und eine mit dieser in Reihe geschalteten Ankerwicklung umfasst, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die den genannten Stromkreis aus einer ersten Quelle pulsierenden Gleichstroms mit Strom versorgt, wobei der Motor mit einer vorherbestimmten Drehzahl betrieben wird, durch eine Einrichtung, die den genannten Stromkreis aus einer zweiten Quelle pulsierenden Gleichstroms mit Strom versorgt, welche zweite Quelle zwecks Regulierung des Motor- drehmomentes einstellbar ist, durch eine Sperreinrichtung zum Regulieren des den genannten Stromkreis aus der genannten zweiten Stromquelle zugeführten Stromes, durch eine Spannungsquelle, deren Spannung sich mit dem Laststrom in der genannten ersten Stromquelle verändert und die genannte Sperrein- richtung steuert, und durch eine Einrichtung zum Verschieben des Punktes, an dem der pulsierende Strom aus der genannten zweiten Stromquelle ausgelöst wird. 12) Steueranlage für den Spindelmotor und den,Yorachubmotor einer Fräsmaschine, wobei jeder Motor einen Ankerkreis und gesondert mit Strom versorgte Feldwicklungen aufweist, gekennzeichnet durch gesonderte Stromversorgungakreise für den Ankerkreis der genannten beiden Motors, durch eine Einrichtung zum vorherigen Einstellen der Drehzahl und des Dreh- momenten eines jeden der genannten Motors, durch eine Sperreinrichtung