DE2421653B2 - Feed drive for tool carriers on machine tools, in particular wheel set lathes and wheel set axis lathes and roller burnishing machines - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.The invention relates to a device according to the preamble of the patent claim.

Die angesdprochenen Werkzeugmaschinen mit vom Werkstückdurchmesser abhängiger Werkstückdrehzahl können z. B. Radsatzachsendreh- und -glattwalzmaschinen sein. An solchen Maschinen werden die außenliegenden Achsenschenkel der Radsätze überdreht und anschließend glattgewalzt. Hierbei wird der komplette Radsatz zwischen Körnerspitzen in der Maschine aufgenommen i<nd mittels eines über den Umfang eines Rades des Radsatzes gelegten Flachriemens von beispielsweise einem Eleutromo-.jr und nachfolgendem Schaltgetriebe, an desset. Ausgangswellenende eine Riemenscheibe befestigt ist, angel· jben. Die Vorschubbewegung des Werkzeuges wird beispielsweise durch einen unabhängig vom Hauptmotor arbeitenden Vorschubmotor, der eventuell über ein Getriebe die Vorschubspindel treibt, bewirkt. Der Vorschubmotor und damit die den Support bewegende Vorschubspindel hat immer gleiche Drehzahl. Damit hat das Drehwerkzeug immer gleiche Vorschubgeschwindigkeit, legt also pro Zeiteinheit immer den gleichen Weg zurück. Bei unterschiedlichen Radsatzdurchmessern verändert sich infolge des Flachriemenantriebes die Werkstückdrehzahl umgekehrt proportional mit dem Werkstückdurchmesser. Da die Vorschubgeschwindigkeit sich nicht ändert, muß sich zwangsläufig die Größe des Vorschubes pro Umdrehung ändern. Soll das nach dem Drehen der Achsenschenkel erfolgende Glattwalzen dieser Achsenschenkel das geforderte Ergebnis an Oberflächenqualität erbringen, so darf dafür eine ganz bestimmte Grenzrauhigkeit, die durch das vorangegangene Drehen erreicht wird, nicht überschritten werden. Diese Grenzrauhigkeit aber ist unter anderem abhängig von dem Vorschub pro Umdrehung bei der Drehbearbeitung. The machine tools mentioned with the workpiece speed dependent on the workpiece diameter can e.g. B. Wheelset axis lathes and roller burnishing machines. On such machines are the external Axle legs of the wheel sets are turned and then rolled smooth. Here the complete Wheelset between center points in the machine is added by means of an over the circumference of a Wheel of the wheel set placed flat belt from, for example, an Eleutromo-.jr and the following Manual transmission, on desset. A pulley is attached to the output shaft end, yellow. The feed movement of the tool is, for example, powered by a feed motor that works independently of the main motor, which possibly drives the feed spindle via a gearbox. The feed motor and thus the feed spindle moving the support always has the same speed. So that the turning tool has always the same feed speed, i.e. always covers the same distance per unit of time. at different wheel set diameters changes the workpiece speed due to the flat belt drive inversely proportional to the workpiece diameter. Since the feed rate is not changes, the size of the feed per revolution must inevitably change. Should that after turning the axle leg, smooth rolling of this axle leg, the required result in terms of surface quality produce a very specific borderline roughness, which is caused by the preceding Turning is achieved, not exceeded. This limit roughness is, among other things, dependent of the feed per revolution during turning.

Als weiteres Beispiel für die in Rede stehenden Werkzeugmaschinen seien Unterflurradsatzdrehmaschinen angeführt. Solche Unterflurradsatzdrehmaschinen können für die Reprofilierung eines verschlissenen Radsatzprofiles beispielsweise elektrisch, elektronisch oder hydraulisch betriebene Kopiereinrichtungen besitzen. Another example of the machine tools in question are underfloor wheel set lathes cited. Such underfloor wheel set lathes can be used for reprofiling a worn Wheelset profile, for example, have electrically, electronically or hydraulically operated copying devices.

Auch hier ist die Einstellung der Kopierbewegung des Werkzeuges lediglich in Abhängigkeit von der Zeil möglich. Es wird also immer die Vorschubgeschwindigkeit (mm/min.) eingestellt. In die Unterflurradsatzdrehmaschinen laufen aber Radsätze der verschiedensten Durchmesser ein, die bekanntermaßen über Reibschluß von z. B. je Rad zwei Reibrollen angetrieben werden, die den Radsatz auch gleichzeitig abstützen und zentrieren. Die Rauart solcher Maschinen ist so bekannt, daß hier j auf eine nähere Beschreibung verzichtet wird. Da die Drehzahl der Antriebsrollen trotz wechselnder Rad^; satzdurchmesser konstant bleibt oder njr in großen Sprüngen veränderbar ist, ändert sich — obwohl die Antriebsrollen ihre Drehzahl beibehalten — mit jederHere, too, the setting of the copying movement of the tool is only possible as a function of the line. The feed rate (mm / min.) Is always set. In the Unterflurradsatzdrehmaschinen run but wheelsets of various diameters, which are known to have a frictional connection of z. B. two friction rollers are driven per wheel, which also support and center the wheelset at the same time. The roughness of such machines is so well known that a more detailed description is dispensed with here. Since the speed of the drive rollers despite changing wheel ^; block diameter remains constant or can be changed in large jumps, changes - although the drive rollers maintain their speed - with each

ίο Änderung des Radsatzdurchmessers die Drehzahl des Radsatzes in der Unterflurradsatzdrehmaschine. Da auch die Vorschubgeschwindigkeit (mm/min.) beibehalten wird, ändert sich folglich von Radsatz zu Radsatz zwangsläufig der pro Umdrehung des Radsatzes auftretende Vorschub. Hiermit aber ändert sich jedesmal die Oberflächenrauhigkeit des reprofilierten Radsatzes. Abgesehen davon, daß dies nicht statthaft ist, da bestimmte vorgeschriebene Grenzen in der Oberflächenrauigkeit eingehalten werden müssen und die Einhaltung dieser Grenzen unter den genannten Bedingungen nicht garantiert werden kann, ist eine solche Änderung der Oberflächenrauhigkeit des Radsatzes für die nachfolgende Vermessung dieses Radsatzes von äußerst nachteiliger Wirkung.ίο Change of the wheelset diameter the speed of the Wheel set in the underfloor wheel set lathe. Since the feed rate (mm / min.) Is also maintained consequently, the per revolution of the wheelset will inevitably change from wheelset to wheelset occurring feed. With this, however, the surface roughness of the reprofiled changes every time Wheelset. Apart from the fact that this is not permitted, there are certain prescribed limits in the surface roughness must be complied with and compliance with these limits under those mentioned Conditions cannot be guaranteed is such a change in the surface roughness of the wheelset for the subsequent measurement of this wheelset of extremely detrimental effect.

Weiter neigt der Dreher, der an solchen Unterflurradsatzdrehmaschinel·- arbeitet, dazu, den Vorschub gering zu halten, weil er den umdrehungsbezogenen Vorschub, der eingestellt ist, nicht kennt, um einerseits die vorgeschriebenen Rauhigkeitsgrenzen nicht zu überschreiten und andererseits durch zu große Vorschübe entstehenden übermäßigen Verschleiß der Werkzeuge oder gar Werkzeugbruch zu vermeiden. Hierdurch wird die Produktionsleistung solcher Maschinen ganz erheblich verringert.The lathe operator who works on such underfloor wheel set lathes also tends to works to keep the feed rate low, because it uses the revolution-related feed rate, which is set does not know, on the one hand not to exceed the prescribed roughness limits and on the other hand, excessive wear of the tools caused by excessive feed rates or even to avoid tool breakage. This makes the production output of such machines very significant decreased.

Λ Der Dreher muß unter Umständen, beispielsweise um den Spanbruch zu steuern, während des Reprofilierungsprozesses den Vorschub von Hand ändern. Es wäre bei einer solchen Verstellung äußerst wünschenswert, wenn der Dreher an den Verstellorganen sofort Λ The lathe operator may have to change the feed rate manually during the re-profiling process, for example to control chip breaking. In the case of such an adjustment, it would be extremely desirable if the turner on the adjustment members immediately

■to seinen neuen umdrehungsbezogenen Vorschub ablesen könnte und damit sofort erkennen könnte, ob er vorgegebene Grenzen überschreitet oder die gegebenen Möglichkeiten optimal ausnützt. Zur Zeit erfolgt die genannte Einstellungsvariation durch den Dreher nach Gefühl. Die im Vorangegangenen angeschnittenen Probleme tauchen im Prinzip bei allen Werkzeugmaschinen auf, an denen die Werkstückdrehzahl abhängig vom Werkstückdurchmesscr ist, also nicht nur in den genannten beiden Fällen.■ to read off its new revolution-related feed rate and could thus immediately recognize whether he is exceeding given limits or the given ones Making the most of opportunities. At the moment the mentioned setting variation is carried out by the lathe operator Feeling. The problems mentioned above appear in principle in all machine tools at which the workpiece speed is dependent on the workpiece diameter, i.e. not only in the mentioned two cases.

Aus der US-PS 33 72 517 ist eine Radsatzschleifeinrichtung bekannt, bei welcher die Radsatzdrehzahl abhängig vom Radsatzdurchmesser ist und welche Durchmessererfassungseinrichtungen für die Erfassung und den Vergleich der Durchmesser der beiden Räder eines Radsatzes aufweist, wobei die Ausgangssignale der Durchmessererfassungseinrichtungen auf die Steuer- bzw. Regeleinrichtungen der Vorschubantriebe für den Radialvorschub der Schleifsteine einwirken.From US-PS 33 72 517 a wheel set grinding device is known at which the wheelset speed is dependent on the wheelset diameter and which Diameter detection devices for the detection and comparison of the diameters of the two wheels of a wheel set, wherein the output signals of the diameter detection devices to the Control or regulating devices of the feed drives for the radial feed of the grindstones act.

Der den Schleifsteinen erteilte Radialvorschub hatThat has the radial feed given to the whetstones

so jedoch keine Beziehung zur Wcrkstüekdrehzahl. Die Durchmesserererfassungseinrithiingen sorgen in Ver bindung mit den Regeleirnchtuniien fur eine Abschaltung des Radialvorscliub'. ,. sohaid am jeweiligen Rad der gewünschte Durchmesser erreicht ist. Es handelthowever, there is no relation to the workpiece speed. the Diameter detection devices provide in ver binding with the regulatory authorities for a shutdown of the Radialvorscliub '. ,. sohaid on the respective bike the desired diameter is achieved. It deals

M sich somit un. eine Lageregelung.M thus un. a position control.

Ausgehend von einer Einrichtung nach dem Oberbegriff des Haiiptanspniches Hei?' der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Vorschubantrieb der eingangsBased on a facility according to the generic term des Haiiptanspniches Hei? ' the invention the Task is based on a feed drive of the initially

erwähnten Gattung so auszubilden, daß er die Erzielung einer werkstückumdrehungsbezogenen Vorschubgeschwindigkeit gemessen in Millimeter pro Werkstückumdrehung ermöglichtmentioned type so that it can achieve a workpiece rotation-related feed rate measured in millimeters per workpiece revolution

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem Vorschubantrieb der einleitend genannten Ausbildung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Patentanspruch., gelöstAccording to the invention, the object is achieved in the case of a feed drive of the training mentioned in the introduction by the features of the characterizing part of claim., solved

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing

F i g. 1 einen Regelkreis für einen erfindungsgemäßen Vorschubantrieb,F i g. 1 a control circuit for a feed drive according to the invention,

F i g. 2 eine Steuerkette für einen erfindungsgemäßen Vorschubantrieb.F i g. 2 a control chain for a feed drive according to the invention.

Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Vorschubantriebes sei angenommen, daß der in F i g. 1 gezeigte Regelkreis für die Vorschubantriebe einer Unterflurradsatzdrehmaschine ist Die Art der Kopiereinrichtung kann hierbei völlig unberücksichtigt bleiben, weil der Kopierfühler lediglich eine ihm zugeführte Gesamternergie in zweckmäßiger Weise auf mehrere Scvilittenantriebsglieder aufteilt Es gilt aber die dem Kopierfühler zugeführte Gesamtenergie zu regeln, denn wäre beispielsweise nur ein Vorschubantriebselement vorhanden, so könnte der Kopierfühler entfallen.To explain the feed drive according to the invention, it is assumed that the one shown in FIG. 1 shown The control circuit for the feed drives of an underfloor wheel set lathe is the type of copier can be completely disregarded here, because the copy sensor only has a total energy supplied to it in an expedient manner on several Scvilitten drive members divided But it is important to regulate the total energy supplied to the copy sensor, because would be For example, if there is only one feed drive element, the copy sensor could be omitted.

Es ist hierbei auch gleichgültig, ob das Kopieren des Radreifenprofils elektrisch, elektronisch, hydraulisch, rechnergestützt oder in irgendeiner anderen \n und Weise durchgeführt wird. Einzige Bedingung ist lediglich, daß es sich um eine Regelung handelt. In jo diesem Falle besteht die Regelstrecke gemäß F i g. 1 aus den Aniriebsmotoren des Längs- und Querschlittens des das Drehwerkzeug tragenden Kopiersupportes. Als Störgrößen treten z. B. unterschiedliche Schnittkräfte, verursacht durch Hartstellen, Flachstellen oder wechselnde Spanquerschnitte auf.Here, it is also immaterial whether the copying of the wheel tire electrical, electronic, hydraulic, computer-aided or n in any other \ fashion is performed. The only condition is that there is a regulation. In this case there is the controlled system according to FIG. 1 from the drive motors of the longitudinal and cross slides of the copy support carrying the rotary tool. As disturbance variables occur z. B. different cutting forces caused by hard spots, flat spots or changing chip cross-sections.

Als Ausgang der Regelstrecke ergeben sich zwei Geschwindigkeiten, nämlich die Radialgeschwindigkeit des Quersch'.Jtens und die Längsgeschwindigkeit des Längsschlittens. Die absoluten Beträge dieser beiden Geschwindigkeiten werden in geeigneter Weise addiert und bilden damit als Summe die Regelgröße. Die Regelgröße wird nun auf den Regler gegeben und dort mit der Führungsgröße verglichen. Diese Führungsgröße entspricht der Einstellung der Summe der absoluten Beträge der Vorschubgeschwindigkeiten in Wegeinheit/ Zeiteinheit.The output of the controlled system results in two speeds, namely the radial speed of the cross cut and the longitudinal speed of the longitudinal slide. The absolute amounts of these two Velocities are added in a suitable way and thus form the control variable as a sum. the The controlled variable is now sent to the controller and compared there with the reference variable. This benchmark corresponds to the setting of the sum of the absolute amounts of the feed speeds in distance units / Time unit.

Bei Unterflurradsatzdrehmaschinen der genannten Art, die schon seit Jahrzehnten gebaut werden, war diese zeitliche Abhängigkeit der Gesamtvorschubgeschwindigkzit schon immer ein großes Ärgernis. Urn die erwünschte Angabe der Vorschubgeschwindigkeit Weg/Werkstückumdrehung ermitteln zu können, wurden dem Dreher daher Tabellen oder Kurven anhand gegeben. Dies aber erweist sich besonders bei manuellem Betrieb der Unterflurradsatzdrehmaschine als unzulänglich, was im folgenden erläutert wird.In underfloor wheel set lathes of the type mentioned, which have been built for decades, was this time dependency of the total feed rate has always been a major nuisance. Urn the desired specification of the feed rate To be able to determine the path / workpiece rotation, the lathe operator was therefore given tables or curves given. However, this is particularly evident when the underfloor wheel set lathe is operated manually as inadequate, which will be explained in the following.

An bekannten Radsatzunterflurdrehmaschinen kann beispielsweise die Summe der absoluten Beträge der Vorschubgeschwindigkeilen an einem F.instcllorgan, w) welches mit neutralen Kennziffern versehen ist. eingestellt werden. Die eingestellte Gcsamtvorschubgeschwtndigkcit hat einerseits Einflul.) auf die Rauhigkeit der gedrehten Oberfläche, welche bestimmte Grenzwerte nicht überschreiten darf, sowie auf die Spanbil- t>: dung auch bei Wechse der Schnittgeschwindigkeit wahrend des Werkzeugeingriffs so gesteuert werden, daß sich der Spanquerschnitt nicht verändert. Der Dreher geht nun nach dem Stand der Technik mit der von ihm eingestellten neutralen Kennziffer des Vorschubgeschwindigkeitseinstellelements in ein Diagramm, welches einerseits die verschiedenen Durchmesser der Radsätze und andererseits die verschiedenen Drehzahlen der Antriebselemente berücksichtigt und kann dann aus diesem Diagramm die gefahrene Vorschubgeschwindigkeit in mm/Umdrehung ablesen.On known wheelset underfloor lathes, for example, the sum of the absolute amounts of Feed speed wedges on a F.instcllorgan, w) which is provided with neutral codes. can be set. The set total feed rate on the one hand has an influence) on the roughness the turned surface, which must not exceed certain limit values, as well as the chip formation>: can be controlled even if the cutting speed changes while the tool is in contact with the tool, that the chip cross-section does not change. The lathe now works according to the state of the art with the Neutral code number set by him for the feed rate setting element in a diagram showing on the one hand the different diameters of the wheel sets and on the other hand the different Speeds of the drive elements are taken into account and can then use this diagram to determine the Read the feed rate in mm / revolution.

Bei beispielsweise hydraulischen Kopiereinrichtungen an solchen Drehmaschinen wird die Konstanthaltung der Vorschubgeschwindigkeit in mm/U bei variierenden Schnittgeschwindigkeiten und gleichem Radsatz dadurch erreicht, daß die Vorschubölmenge über eine Vorschubpumpe dosiert wird, deren Drehzahl und damit deren Förderleistung sich mit der Drehzahl der Antriebselemente proportional verändert. Es ist aber äußerst lästig, bei wechselnden WerKstückdurchmessern oder bei erforderlich werdendem Wechsel der Vorschubgeschwindigkeit — besond .-.i"S dann, wenn die Vorschubgeschwindigkeit während des Schnittes gewechselt werden soll und dabei die optimalen Schnittbedingungen der Maschine sowie auch die durch die Vorschubgeschwindigkeit beeinflußte Rauhigkeit beachtet werden muß — mit den eingestellten neutralen Kennziffern immer in ein Diagramm gehen zu müssen, dort die Einstellung zu überprüfen, einen neuen Wert zu ermitteln — und dies alles möglicherweise noch während des Schnittes — und danach eine neue Kennziffer einzustellen.In the case of, for example, hydraulic copying devices on such lathes, the maintenance is kept constant the feed speed in mm / rev with varying cutting speeds and the like Wheelset achieved in that the feed oil quantity is metered via a feed pump, the speed of which and thus their delivery rate changes proportionally with the speed of the drive elements. It is but extremely annoying with changing workpiece diameters or when it becomes necessary to change the Feed rate - especially .-. I "S when the Feed rate changed during the cut and the optimal cutting conditions of the machine as well as the through the roughness influenced by the feed rate must be taken into account - with the set neutral Indicators always have to go to a diagram, there to check the setting, a new value determine - and all of this possibly during the cut - and then a new one Set the code number.

Diese Unannehmlichkeiten und Schwierigkeiten werden durch die Erfindung vermieden. Es ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung leicht möglich, die Vorschubeinstellorgane so zu gestalten, daß für den Dreher beispielsweise ein Einstellknopf vorgesehen ist, an dem er die Vorschubgeschwindigkeit in mm/U einstellen und ablesen kann, so daß er hier bei Vorschubgeschwindigkeitsveränderungen während des Schnittes sofort den erforderlichen Überblick hat, und daß beispielsweise ein zweiter Einstellknopf die Erf- jsung und Ablesung der verschiedenen einlaufenden Radsätze in ihren Durchmessern ermöglicht. Die dem Regler eingegebene Führungsgröße wird also erfindungsgemäß beeinflußt durch eine in ihrem Wert vom Durchmesser eines Radsatzes abhängige Variationsgröße, die an der Durchmessererfassungseinrichtung manuell oder automatisch eingegeben wird. Diese Eingabe der Variationsgröße gemäß F i g. I kann beispielsweise immer dann automatisch erfolgen, wenn der Werkstückdurchmesser vor ier Bearbeitungsmaschine maschinell ermittelt werden kann. Der Regler beeinflußt nun in Abhängigkeit von der ihm eingegebenen Führungsgröße, die ggfs. gemäß Vorstehendem variiert ist, ein für die Regelstrecke geeignetes Stellglied, und die Stellgröße beeinflußt nun eventuell unter Zwischenschaltung eines die Summe der Vorschubgeschwindigkeiten in ihre Komponenten zerlegenden Kopierfühler in geeigneter Weise die Regelstrecke. Auf diest Weise werden in großem Maße Fehlablesungen und Fehleinstellungen vermieden und die Bedienung extrem vereinfacht.These inconveniences and difficulties are avoided by the invention. It is with the The device according to the invention easily possible to make the feed adjustment members so that for the Dreher, for example, an adjustment knob is provided on which he can set the feed rate in mm / rev can be set and read, so that it is here when the feed rate changes during the Cut immediately has the necessary overview, and that, for example, a second adjustment button Acquisition and reading of the various incoming Allows wheel sets in their diameters. The reference variable entered into the controller is therefore influenced according to the invention by a value of the variation dependent on the diameter of a wheelset, which is entered manually or automatically on the diameter detection device. These Input of the variation size according to FIG. I can, for example, always take place automatically when the workpiece diameter can be determined automatically in front of the processing machine. The regulator now influences depending on the reference variable entered for him, the possibly according to the above is varied, an actuator suitable for the controlled system, and the manipulated variable may now have an influence with the interposition of a component that breaks down the sum of the feed speeds into their components Copy sensor in a suitable way the controlled system. This will be done to a great extent Incorrect readings and incorrect settings avoided and extremely simplified operation.

Die Anwendung des erfindungsgemätkn Prinzips ist selbstverständlich nicht nur bei Vorschubgesehwindigkeitsrcgeiungen, sondern auch bei Vorschubgeschwin digkeitssteuerungen möglich. Dies macht Fig. 2 deutlich. Es fallen lediglich die Rückmeldeglieder weg. dei Regelkreis ist somit zur Steuerkette geöffnet Die Ausbildung dei Vorrichtung hinsichtlich der EriiMuiing wird hierdurch im Prinzip nicht beeinflußt.The application of the principle according to the invention is of course not only for feed rate reductions, but also possible with feed rate controls. This is made clear by FIG. 2. Only the feedback links are omitted. The control loop is thus open to the control chain Training of the device with regard to EriiMuiing is in principle not influenced by this.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Vorschubantrieb für Werkzeugträger an Werkzeugmaschinen mit vom Werkstückdurchmesser abhängiger Werkstückdrehzahl, insbesondere Radsatzdrehmaschinen sowie Radsatzachsendreh- und -glattwalzmaschinen, mit einer den Werkstückdurchmesser erfassenden Einrichtung, durch deren Ausgangssignal eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung für den Vorschubantrieb beeinflußbar ist, d a durch gekennzeichnet, daß durch das Ausgangssignal der den Werkstückdurchmesser erfassenden Einrichtung die von Vorschubgeschwindigkeitseinstellgliedern ausgehende Steuer- bzw. Führungsgröße für die Vorschubgeschwindigkeit veränderbar ist.Feed drive for tool carriers on machine tools with workpiece speed dependent on workpiece diameter, especially wheel set lathes as well as wheelset axis turning and roller burnishing machines, with one the workpiece diameter detecting device, through whose output signal a control or regulating device for the feed drive can be influenced, d a characterized in that by the Output signal of the device detecting the workpiece diameter that of the feed rate setting members outgoing control or reference variable for the feed rate can be changed.