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Abstechmaschine
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Die Erfindung betrifft eine Abstecbmaschine für ctangen- oder rohrförmige
Werkstücke mit einem an einer llolllwelle angeordneten, zentrisch um das Werkstück
umlaufend angetriebenen Abstechkopf, an dessen Innenumfang mehrere Abstechmesser
radial zustellbar angeordnet sind, wobei der radiale Zustellantrieb über ein flifferentialgetriebe
auf die Werkzeugträger wirkt.
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Solche Abstechmaschinen sind bekannt. (DT-AS 1 602 959, DT-PS 957
7081.
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Diese bekannten Maschinen weisen in der Regel einen Hauptantriebsmotor
auf, der die volle Zerspannungsleistung aufbringt, sowie einen zusätzlichen Verstellantrieb,
der über aufwendige Differentialgetriebe-Mechanismen die Radialbewegung der Werkzeuge
bewirkt. tlierbei sind auf dem Abstechkopf zwei Zahnringe drehbar, von denen der
eine den Drehantrieb für den Werkzeugkopf bildet, während der zweite vom Verstellantrieb
her mit gleicher, höherer oder niedrigerer Drehzahl angetrieben wird, wodurch die
Werkzeuge entweder stillstehen oder radial nach innen oder radial nach außen bewegt
werden.
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Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mit weniger aufwendigen
Mitteln eine Abstechmaschine auszubilden, die Iiinsichtlich Schnittgeschwindigkeit,
Zustellgeschwindigkeit und -richtung der rkzeu sowie der Umsteuerzeitpunkte für
den Dedienenden möglichst einfach steuerbar ist.
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Die Lösung ist im kEnnzeichnenden Teil des F1auptanspruches genannt.
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Wenn es auch zunochst nicht wesentlich ist, in w#l'hcr Weise die beiden
Antriebsmotoren gesteuert werden, ist es ein haupterfindungsgedanke, für die Steuerung
einen Prozessrechner, insbesondere einen Mikroprozessor zu verwenden. Ein solcher
hat den großen Vorteil, daß in seine-- Eingabetastatur lediglich Außen- und Innendurchmesser
des Werkstückes eingegeben zu werden brauchen. Alles andere besorgt der Rechner
unter selbsttätiger Beachtung der zulässigen und konstant gehaltenen Schnitt geschwindigkeit.
Ein solcher Prozeßrechner ist preiswert und zuverlässig.
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Ein besonderes Merkmal der erfindungsgem##ßen Maschine besteht darin,
daß das den Abstechkopf tragende Gehäuse um die gemeinsame Achse der beiden Antriebsmotoren,
ebenfalls durch den Rechner gesteuert, schwenkbar ist, wodurch die Achse des Messerkopfes
gegenüber der Werkstückachse exzentrischverlagerbar ist.
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Dadurch wird erreicht, daß sich das Werkstück butzenlos absteche läßt,
indem, wenn die Werkzeuge bis zu einem bestimmten, nur noch kleinen Durchmesser
eingestochen haben und das vordere Werkstückteil abzubrechen droht, dann der Messerkopf
sich in die exzentrische Lage bewegt und das Werkstück mit konstanter und optimaler
Schnittgeschwindigkeit abtrennt. Das vorgenannte Arbeitsprinzip des butzenlosen
Abstechens mittels eines Abstechkopfes ist Gegenstand eines älteren Vorschlages
und demnach hier nicht Gegenstand des Schutzbegehrens.
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Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung erläutert.
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Im Gehäuse 1 ist eine Hohlachse 2 mit dem auf ihr befestigten Abstechkopf
3 drehbar gelagert. Im Abstechkopf sind mehrere, vorzugsweise vier Werkzeugträger
4 mit den Abstechst.ihlen rj
radial verschiebbar angeordnet. Mit
Gewinde versehene Verstellspindeln 6 greifen radial in die Werkzeugtrager 4 ein.
Die Verstellspindeln tragen an ihrem Außenende Kegel-Zahnritzel 7, die mit zwei
auf dem Außenumfang des Abstechkopfes wälzgelagerten Kegelzahnringen B und 8' kammern,
die auch am Außenumfang verzahnt sind und mittels Zahnriemen 9 bzw. 9' oder Kette
mit zwei im Gehäuse auf den Abtriebswellen 10 bzw. 10' zweier Antriebsmotoren 11
bzw. 11', angeordneten Zahnrädern 12 bzw. 12' in formschlüssig r Getriebeverbindung
stehen. Beide Antriebsmotoren 11 und 11' sind mit bekannten Mitteln stufenlos,-zum
Beispiel als thyristorgesteuerte Gleichstrommotore, absolut exakt elektronisch drehzahlsteuerbar.
Das Gehäuse 1 ist - in der Zeichnung nicht dargestellt - um die Drehachse der beiden
Antriebsmotoren 11 und 11' verschwenkbar und dadurch der Abstechkopf zum Werkstück
W exzentrisch verlagerbar.
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Die Wirkungsweise der vorstehend beschriebenen Einrichtung wird im
folgenden erläutert.
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Die beiden Motoren 11 und 11' dienen sowohl dem Hauptdrehantrieb des
Abstechkopfes 3 als auch dem Verstellantrieb für die Abstechstähle 5. Laufen die
beiden Motoren 11 und 11' synchron mit gleicher Drehzahl, dann drehen auch die beiden
Zahnringe 8 und 8' mit gleicher Drehzahl, das Kegelzahnritzel 7 erhält keinen Drehantrieb
und die Werkzeugträger 4 mit den Abstechstählen 5 bleiben in Ruhe. Läuft dagegen
einer der beiden Motoren 11 bzw.
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11' schneller oder langsamer als der andere, dann besteht auch eine
Drehzahldifferenz zwischen den Zahnringen 6 und 8', was dazu führt, daß die Kegeltahnritzef
7 in der einen oder anderen Richtung umlaufen und die Werkzeugträger 4 radial entweder
nach innen oder nach außen verschoben werden, je nach dem, welcher der beiden Motoren
11 oder 11' die höhere Drehzahl hat. Wie schon gesagt, ist die Drehzahl der beiden
Antriebsmotoren mit elektronischen Mitteln exakt einstellbar. Die elektronische
Steuerung
kann zum Beispiel einen Mikroprozessor enthalten, in dessen
Speicher die Konstanten und die konstant zu haltenden Werte eingegeben sind, wie
zum Beispiel die Übersetzungsverllaltnisse in den Zahntrieben 12, Q, 7, die Gewindesteigung
der Verstellspindeln 6, sowie die gewünschte optimale Schnittgeschwindigkeit und
die gewünschte optimale Spantiefe/drndrehung. Zur Bedienung der Maschine wird in
die dem Prozeßrechner zugeordnete Fingabetastatur lcdiglich der Innen- und der Außendurchmesser
des Werkstückes eingegeben. Solche Prozeßrechner sind bekannt und selbst nicht Gegenstand
der Erfindung.
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Es soll im folgenden noch ein konkretes Arbeitsbeispiel erläutert
werden.
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Drehen die Motoren mit gleicher Drehzahl aber mit entgegengesetztem
Drehsinn, so dreht der Abstechkopf gar nicht, wohl aber die Verstellspindeln mit
großer Drehzahl. Drehen die Kegelzahnringe 8 und 8' zum Beispiel entgegengesetzt
mit 1500 /Min., so drehen die Verstellspindeln 6 mit 6000 U/Min., wenn, wie hier
als Beispiel angenommen, das Übersetzungsverhältnis 1 : 4 ist.
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Drehen die Motoren jedoch in gleicher Drehrichtung mit der gleich
n Drehzahl, dann dreht bei einer Drehzahl der Kegelzahnringe 8 und B' von 1500 U/Min.,
der Abstechkopf ebenfalls mit 1500 U/Min., während sich die Verstellspindeln 6 nicht
drehen.
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Wenn die Drehzahl des Kegelzahnringes 8 1537,5 U/Min., die des Kegelzahnringes
8' 1500 U/Min. beträgt, läuft die Hohlwelle mit 1518,75 U/Min. um, die Verstellspindeln
6 drehen sich mit 150 U/ Min. Bei einer Steigung der Verstellspindeln 6 in den Werkzeugträgern
4 von 4 mm/U ergibt sich ungefähr eine radiale Verstellun der Abstechstahle 6 von
0,4 mm pro U des Abstechkopfes.
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Dies ist genau der Wert der beim Ein- bzw. Abstechen angestrebt wird,
bei vier Abstechstählen nämlich ein Abstechvorschub von 0,1 mm pro Abstechstahl.
Dieses Derechnungsbeispiel entspricht
den Verhältnissen für eine
Hartmetallabstechmaschine für Rohre von 20 mm äußerem und 11 mm innerem Durchmesser.
Die Abstechzeit beträgt ca.0,5 sec. bei einer mittleren Schnittgeschwindigkeit von
75 m/Min.
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Zum Zurückziehen der Abstechstähle wird eine noch kürzere Zeit angestrebt,
da diese Totzeit so klein wie möglich gehalten werden soll. Daher wird jetzt der
Kegelzahnring 8 mit nur 1375 U/Min. angetrieben, während der Kegelzahnring 8' mit
1500 U/Min. weiterläuft. Die Verstellspindeln drehen sich infolgedessen im umgekehrten
Drehsinn mehr als dreimal so schnell wie vorwärts. Daher sind die Abstechmesser
in ungefähr 0,15 sec. in ihrer Ausgangsstellung.
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Stellt das Rechenwerk des Mikroprozessors durch Vergleich mit den
im Speicher abgelegten Vorgabedaten fest, daß während des Abstechens nicht mehr
wie im durchgerechneten Fallbeispiel (20 mm Rohr) mit konstanter Drehzahl des Abstechkopfes
gefahren werden kann, erhöht er von sich aus das Niveau der beiden Motorendrehzahlen,
rechnet sich jedoch zugleich die neue Differenzdrehzahl aus, die sich dann wieder
am angestrebten Abstechvorschub von 0,1 mm/U orientiert.
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Ist der innere Durchmesser sehr klein bzw. insbesondere null, so setzt
der Prozeßrechner nach einer vorgegebenen Abstechtiefe einen Motor in Gang, der
den Abstechkopf zum Beispiel durch Wegschwenken exzentrisch verlagert und damit
ein butzenfreies Abstechen, insbesondere von vollen Stangen ermöglicht.
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