DE1552524C3 - Antriebsvorrichtung für Werkzeugmaschinen zum Herstellen wendeiförmiger Nuten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für Werkzeugmaschinen zum Herstellen wendeiförmiger Nuten, bei der eine einer Längsvorschubbewegung des Werkstücks zugeordnete Drehbewegung des Werkstücks mittels eines elektrischen Schrittmotors realisierbar ist, der durch Impulsfolgen betätigbar ist, deren Frequenz in einem festen Verhältnis zur Geschwindigkeit der Längsvorschubbewegung steht, wobei die Zuordnung der beiden Bewegungen durch einen Impulsteiler bestimmbar ist, der entsprechend der jeweils gewünschten Steigung der Wendel mittels eines Steigungsschalters einstellbar ist, und bei der für den Schrittmotor zur Drehbewegung des Werkstücks eine HilfsSteuereinrichtung vorgesehen ist, mit deren Hilfe diesem Schrittmotor während seiner Beschleunigungsund Verzögerungsvorgänge bei Übersteigen eines für schritthaltendes Anlaufen und Abbremsen des Schrittmotors zulässigen Wertes der Impulsfolgefrequenz eine von der normalerweise wirksamen Impulsfolge abweichende, in ihrer Frequenz veränderbare, eine schritthaltende Bewegung des Schrittmotors gewährleistende Impulsfolge zuführbar ist.

Bei einer Vorrichtung gemäß diesem Oberbegriff, dem der ältere Vorschlag nach dem deutschen Patent 13 02 449 zugrunde liegt, lassen sich auf Werkzeugmaschinen ein- oder mehrgängige wendeiförmige Nuten an zylindrischen Werkstücken ausbilden, wobei die wendeiförmigen Nuten eine konstante Steigung und einen konstanten Steigungswinkel aufweisen. Falls konische Werkstücke bearbeitet werden sollen, ergeben sich wendeiförmige Nuten mit konstanter Steigung, jedoch mit einem variablen Steigungswinkel auf Grund des sich ändernden Durchmessers des Werkstückes. Somit lassen sich mit der Antriebsvorrichtung nach dem älteren Vorschlag lediglich zylindrische Werkstükke mit ausreichenden Möglichkeiten bearbeiten, nicht jedoch konische Werkstücke, bei denen häufig ein konstanter Steigungswinkel zusammen mit veränderlicher Steigung benötigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs erwähnten Gattung zu ermöglichen, daß in konische Werkstücke wendeiförmige Nuten mit konstantem Steigungswinkel zusammen mit veränderlicher Steigung eingearbeitet werden können. Die erfindungsgemäße Lösung für dieses Problem ist dadurch gekennzeichnet, daß für die Längsvorschubbewegung ein weiterer elektrischer Schrittmotor vorgesehen ist, daß ein Hauptimpulsgenerator mit veränderbarer Impulsfrequenz vorgesehen ist, der einerseits mit dem Schrittmotor für die Längsvorschubbewegung und andererseits mit dem dem Schrittmotor für die Drehbewegung vorgeschalteten, die Wendelsteigung bestimmenden Impulsteiler sowie mit einem zweiten Impulsteiler in Wirkverbindung steht, der durch einen die Konizität des Werkstückes berücksichtigenden Konusschalter einstellbar ist und dessen Ausgangsimpulse einem mittels des Steigungsschalters voreingestellten, den die Wendelsteigung bestimmenden Impulsteiler steuernden Steigungseinstellzähler zuführbar sind, dessen Zählerstand während des Arbeitsvorganges durch die Ausgangsimpulse des zweiten Impulsteilers veränderbar ist.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Frequenz der Impulse des Hauptimpulsgenerators durch einen diesem nachgeschalteten Impulsteiler veränderbar.

Bei einer abgeänderten Ausführungsform ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Hauptimpulsgenerator als frequenzvariabler Impulsgenerator ausgebildet. .

Dabei ist zweckmäßigen weiterer Ausbildung der Erfindung die Impulslieferung von dem Hauptimpulsgenerator an den zweiten Impulsteiler mittels eines UND-Gatters durch einen Schalter abschaltbar.

Mit der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung ist die Bearbeitung von kegeligen Werkstücken im Sinne der Aufgabe möglich. Auf der Mantelfläche dieser Kör-

per kann eine Nut mit konstantem Steigungswinkel eingearbeitet werden. Zur Erzielung dieses mit bekannten Einrichtungen nicht erreichbaren Effektes wird während der Durchführung des Schneidvorganges die Steigung kontinuierlich verändert, denn im Gegensatz zu Schraubenlinien auf zylindrischen Oberflächen stehen bei konischen Oberflächen Steigung und Steigungswinkel einer Schraubenlinie in keinem konstanten Verhältnis zueinander.

Anspruch 1 gilt nur nach Maßgabe seiner Gesamtkombination.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 das Prinzip der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung in einem Blockschaltbild,

F i g. 2 eine abgeänderte Ausführungsform,

F i g. 3 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antriebsvorrichtung.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 werden die von einem Hauptimpulsgenerator 104 abgegebenen Impulse durch einen Impulsteiler 105, dessen Ausgang stufenweise durch einen Wahlschalter 106 steuerbar ist, in dem Maße geteilt bzw. reduziert, wie es für den gewünschten Längsvorschub, der von einem Schrittmotor 108 bewirkt wird, im Verhältnis zu der erforderlichen Drehzahl eines Schrittmotors 5 erforderlich ist, der die Drehbewegung des Werkstückes hervorruft, das durch eine Spindel 2 angetrieben wird. Das Bezugszeichen

107 bezeichnet einen Verstärker, der die vom Impulsteiler 105 kommenden Impulse verstärkt, bevor sie dem Schrittmotor 108 für den Längsvorschub eingegeben werden.

Während die Impulse von dem Impulsteiler 105 über den Verstärker 107 unmittelbar auf den Schrittmotor

108 für den Längsvorschub gegeben werden, erreichen sie den Schrittmotor S für die Drehbewegung des Werkstückes nur über einen Impulsteiler 100, dessen Teilungsverhältnis" fortlaufend geändert wird, und zwar entsprechend den Erfordernissen, um an konischen Werkstücken wendeiförmige Nuten mit konstantem Steigungswinkel sowie veränderlicher Steigung zu erzeugen.

Zu Beginn des Bearbeitungsvorganges wird ein Konusschalter 111 in Abhängigkeit vom jeweiligen Konuswinkel des Werkstücks genau eingestellt, damit entsprechend diesem Konuswinkel ein konstanter Steigungswinkel erzielt werden kann. Der Konusschalter 111 stellt seinerseits einen zweiten Impulsteiler 110 ein, der dann mit dieser festen Einstellung die vom Impulsteiler 105 kommenden Impulsfolgen in einem festen Verhältnis entsprechend der Stellung des Konusschalters 111 teilt.

An Steigungsschaltern 99 wird eine Anfangssteigung eingestellt. Diese Einstellung verstellt einen Steigungseinstellzähler 109 entsprechend. Falls keine Impulse von dem zweiten Impulsteiler 110 auf den Steigungseinstellzähler 109 gelangen, teilt der erste Impulsteiler 100 die von dem Impulsteiler 105 kommenden Impulse in dem Verhältnis auf, daß zu Beginn des Bearbeitungs-Vorganges über den Steigungsschalter 99 im Steigungseinstellzähler 109 eingestellt worden ist.

Empfängt der Steigungseinstellzähler 109 dagegen Impulsfolgen von dem zweiten Impulsteiler 110 während des Bearbeitungsvorganges, so verstellt der Steigungseinstellzähler 109 das Teilungsverhältnis des ersten Impulsteilers 100 entsprechend. Mit 112 ist ein Verstärker bezeichnet, der dem Schrittmotor 5 vorgeschaltet ist.

Auf diese Weise ändert sich die Steigung bei der Bearbeitung eines konischen Werkstückes ständig, und zwar entsprechend der Einstellung des Konusschalters 111 und des zweiten Impulsteilers 110 derart, daß ein konstanter Steigungswinkel an den erzeugten wendeiförmigen Nuten entsteht.

Bei Abschaltung des Konusschalters 111 und des an diesen angeschlossenen zweiten Impulsteilers 110 wird an konischen Werkstücken eine wendeiförmige Nut mit variablen Steigungswinkel und konstanter Steigung erzeugt, während im gleichen Falle bei Bearbeitung zylindrischer Werkstücke eine wendeiförmige Nut entsteht, bei der Steigung und Steigungswinkel konstant sind.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist der Hauptimpulsgenerator 104 unmittelbar auf den Impulsteiler 100 und den Impulsteiler 105 geschaltet. Die Impulse vom Impulsteiler 100 gelangen über den Verstärker 112 auf den Schrittmotor S für die Drehbewegung. Die Impulse vom Impulsteiler 105 werden über den Verstärker 107 auf den Schrittmotor 108 für den Längsvorschub gegeben. Sie werden ferner zum Impulsteiler 110 geführt, dessen Ausgang durch den Konusschalter 111 bestimmbar ist. Die Impulse vom Impulsteiler 110 gelangen zum Steigungseinstellzähler 109, der durch den Steigungsschalter 99 eingestellt werden kann. Der Ausgang des Steigungseinstellzählers 109 bestimmt die Impulsteilung durch den Impulsteiler 100. Der Impulsteiler 105 ist durch den Wahlschalter 106 steuerbar, der dem Schalter 106 nach F i g. 1 gleicht.

Zur Erzeugung einer konstanten Steigung werden die Impulse vom Hauptimpulsgenerator 104 auf die Impulsteiler 100, 105 gegeben und gelangen von dort zu den Schrittmotoren 5 bzw. 108.

Zur Erzeugung einer variablen Steigung — und damit eines konstanten Steigungswinkels — werden bei der Bearbeitung konischer Werkstücke die Impulse vom Impulsteiler 105 über den Impulsteiler 110 zum Steigungseinstellzähler 109 gegeben. Der Zähler 109 liefert am Ausgang binäre Potentiale konstanter Größe, die von Steigung zu Steigung gestuft sind. Infolge dieser Ausgangswerte liefert der Impulsteiler 100 Ausgangsimpulse konstanter Größe und von einer vorbestimmten, sich ändernden Geschwindigkeit, die proportional der Änderung des Werkstückdurchmessers ist. Diese Impulse werden dem Schrittmotor S zugeführt. Es wird also bei der Herstellung einer veränderlichen Steigung ein vorbestimmtes Verhältnis zwischen den Ausgängen des Konusschalters 111, des Steigungsschalters 99 und des Wahlschalters 106 geschaffen.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 3 liefert ein frequenzvariabler Impulsgenerator 115 Impulse auf den Impulsteiler 100 und auf einen festen Impulsteiler 116. Die Ausgangsimpulse des Impulsgenerators 115 werden über ein UND-Gatter 118 auf den Impulsteiler 110 gegeben, der durch den Konusschalter 111 gesteuert ist. Die Steuerung des Zustandes des UND-Gatters 118 erfolgt über einen Schalter 120. Befindet sich der Schalter 120 in seiner rechten Stellung, so ist das UND-Gatter 118 mit Masse verbunden und damit wirksam gesperrt. Steht der Schalter 120 jedoch in der linken Stellung, so wird ein negatives Potential an das UND-Gatter 118 angelegt, und die Impulse vom frequenzvariablen Impulsgenerator 115 werden über das UND-Gatter 118 auf den Impulsteiler 110 gegeben. Diese Impulse werden durch den Impulsteiler 110 entsprechend der Stellung des Konusschalters 111 geteilt und dem Stei-

gungseinstellzähler 109 zugeführt. Dieser Zähler arbeitet wie im Zusammenhang mit F i g. 2 beschrieben. Die Impulsteilergeschwindigkeit des Impulsteilers 100 wird kontinuierlich variiert. Dessen Ausgangsimpulse werden dann über den Verstärker 112 auf den Schrittmotor 5 für die Drehbewegung gegeben, der die Spindel 2 dreht. Das aus F i g. 3 entnehmbare System ruft somit eine konstante Steigung hervor, wenn sich der Schalter 120 in der rechten oder Ausgangsstellung befindet und erzeugt eine variable Steigung, wenn der Schalter 120 in der linken Stellung steht. Wird diese Einrichtung bei einem zylindrischen Werkstück verwendet, so führt die konstante Steigung zu einem konstanten Steigungswinkel der Wendel. Wird ein konisches Werkstück bearbeitet, dann ergibt sich eine Wendel mit sich ändernder Steigung, jedoch konstantem Steigungswinkel.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Antriebsvorrichtung für Werkzeugmaschinen zum Herstellen wendeiförmiger Nuten, bei der eine einer Längsvorschubbewegung des Werkstücks zugeordnete Drehbewegung des Werkstücks mittels eines elektrischen Schrittmotors realisierbar ist, der durch Impulsfolgen betätigbar ist, deren Frequenz in einem festen Verhältnis zur Geschwindigkeit der Längsvorschubbewegung steht, wobei die Zuordnung der beiden Bewegungen durch einen Impulsteiler bestimmbar ist, der entsprechend der jeweils gewünschten Steigung der Wendel mittels eines Steigungsschalters einstellbar ist, und bei der für den Schrittmotor zur Drehbewegung des Werkstükkes eine HilfsSteuereinrichtung vorgesehen ist, mit deren Hilfe diesem Schrittmotor während seiner Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgänge bei Übersteigen eines für schritthaltendes Anlaufen und Abbremsen des Schrittmotors zulässigen Wertes der Impulsfolgefrequenz eine von der normalerweise wirksamen Impulsfolge abweichende, in ihrer Frequenz veränderbare, eine schritthaltende Bewegung des Schrittmotors gewährleistende Impulsfolge zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß für die Längsvorschubbewegung ein weiterer elektrischer Schrittmotor (108) vorgesehen ist, daß ein Hauptimpulsgenerator (104; 115) mit veränderbarer Impulsfrequenz vorgesehen ist, der einerseits mit dem Schrittmotor (108) für die Längsvorschubbewegung und andererseits mit dem dem Schrittmotor (S) für die Drehbewegung vorgeschalteten, die Wendelsteigung bestimmenden Impulsteiler (100) sowie mit einem zweiten Impulsteiler (110) in Wirkverbindung steht, der durch einen die Konizität des Werkstücks berücksichtigenden Konusschalter (111) einstellbar ist und dessen Ausgangsimpulse einem mittels des Steigungsschalters (99) voreingestellten, den die Wendelsteigung bestimmenden Impulsteiler (100) steuernden Steigungseinstellzähler

(109) zuführbar sind, dessen Zählerstand während des Arbeitsvorgangs durch die Ausgangsimpulse des zweiten Impulsteilers (110) veränderbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Impulse des Hauptimpulsgenerators (104) durch einen diesem nachgeschalteten Impulsteiler (105) veränderbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptimpulsgenerator (115) als frequenzvariabler Impulsgenerator ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulslieferung von dem Hauptimpulsgenerator (115) an den zweiten Iinpulsteiler

(110) mittels eines UND-Gatters (118) durch einen Schalter (120) abschaltbar ist.