-
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Einrichtung zum Abbremsen der Rücksprungbewegung von mittels Kurvenscheibe entgegen Federkraft verstellbaren Werkzeugschlitten, insbesondere für Hinterdrehmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Es ist nach der DD-PS 31 273 eine derartige hydraulische Dämpfungseinrichtung bekannt, die aus einem Arbeitskolben und einem mit diesem verbundenen Steuerkolbenteil, welches Drosselflächen aufweist, besteht. Beide Kolben stehen mit dem Werkzeug- bzw. Hubschlitten in Wirkverbindung , wobei das Steuerkolbenteil direkt und der Arbeitskolben über ein Rückschlagventil mit dem Ölbehälter verbunden sind. Zwischen dem Steuerkolbenteil und dem Ölbehälter ist eine einstellbare Drossel angeordnet.
-
Mit der Einstellung der Drossel ist die Rücksprunggeschwindigkeit beeinflußbar und im Zusammenhang mit den Drosselflächen am Steuerkolbenteil läßt sich die Schwingung reduzieren. Die dennoch auftretenden Schwingungen entstehen dadurch, daß sich die Drosselflächen nur für eine bestimmte Rücksprungbewegung und Hubgröße optimieren lassen und daß sich selbst für diesen einfachen Fall eine sehr komplizierte Geometrie der Drosselflächen ergibt. Diese Einrichtung weist den Nachteil auf, daß damit die Zeit für die Rücksprungbewegung vergrößert wird, wodurch sich die nutzbare Zahnlänge am Werkstück, beispielsweise einem Wälzfräser, reduziert und somit die Produktivität der Maschine absinkt.
-
Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Einrichtung zu beseitigen.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße hydraulische Einrichtung zum Abbremsen der Rücksprungbewegung von Werkzeugschlitten zu schaffen, bei der die Ausschwingphase weit reduziert ist bzw. völlig vermieden wird.
-
Bei einer hydraulischen Einrichtung der einleitend genannten Gattung wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Leitung vom Zylinderraum des Arbeitskolbens zum Zylinderraum des Steuerkolbens und der Leitung vom Zylinderraum des Steuerkolbens zum Ölbehälter ein einstellbares Überdruckventil angeordnet ist.
-
Mit der erfindungsgemäßen Ausführung der Einrichtung zum Abbremsen der Rücksprungbewegung von Werkzeugschlitten, bei der die Höhe des Öldruckes durch ein Überdruckventil während des Bremsvorganges nahezu konstant gehalten werden kann, ist eine wichtige Voraussetzung zur Schwingungsreduzierung gegeben.
-
Der Vorteil des Überdruckventils besteht darin, daß sich der Durchflußquerschnitt unter der Wirkung einer Ventilfeder der verdrängten Ölmenge des Arbeitskolbens anpaßt, die sich durch den Bremsvorgang in der Zeiteinheit von einem Maximum auf Null ändert. Druckschwankungen oder gar Druckspitzen werden vermieden, weil beim Auftreten einer solchen Wirkung sich der Durchflußquerschnitt des Ventiles sofort automatisch vergrößert und die Wirkung einer Druckspitze bereits im Entstehen abgebaut wird.
-
Ein weiterer Vorteil des Überdruckventiles ergibt sich im Zusammenwirken mit der Längseinstellbarkeit des Steuerkolbens. Durch sinnvolle Abstimmung des Schließpunktes des Steuerkolbens mit der Größe des eingestellten Ölgegendruckes und in Abhängigkeit von der jeweiligen Hubgröße läßt sich meßtechnisch ein Optimalverhältnis für jede Hubgröße finden, bei der die Ausschwingphase sowie die Größe der Amplitude jeweils ein Minimum wird. In der praktischen Handhabung der Dämpfungseinrichtung wird in Abhängigkeit von der Hubgröße vorab die optimierte Einstellung des Druckes, bei dem das Überdruckventil ansprechen soll, an einer Skala eingestellt.
-
Der richtige Schließpunkt des Steuerkolbens kann nach Gehör während der Hubbewegung gefunden werden.
-
Zur weiteren Verbesserung der Einrichtung können an der Schließkante des Steuerkolbens an sich bekannte Drosselflächen angebracht werden. Dadurch wird ein besserer Übergang des Druckverlaufes erreicht, d. h. der Druckanstieg vom Beginn des Schließens des Steuerkolbens bis zum Ansprechen des Überdruckventils erfolgt gemäßigter und bewirkt eine weitere Reduzierung der Schwingungen des komprimierten Ölvolumens.
-
Bei der mathematischen Behandlung der erfindungsgemäßen Lösung wurden die Bedingungen erkannt, die für die weitere Reduzierung der Ausschwingphase von Bedeutung sind; dazu gehört, daß das am Bremsvorgang beteiligte Ölvolumen möglichst klein, der eingestellte Öldruck möglichst klein und der Durchmesser des Arbeitskolbens möglichst groß gehalten sein sollen.
-
Mit der erfindungsgemäßen Gestaltung der hydraulischen Einrichtung zum Abbremsen der Rücksprungbewegung von mittels Kurvenscheibe entgegen Federkraft verstellbaren Werkzeugschlitten läßt sich die Ausschwingphase sehr reduzieren bzw. völlig vermeiden. Dadurch ist es möglich, beispielsweise bei hinterdrehten Wälzfräsern als Werkstück entweder die Spannuten wesentlich schmaler zu halten, wodurch die Ausnutzbarkeit erhöht wird, oder es kann mit den bisher üblichen Breiten der Spannuten wesentlich schneller und damit produktiver hinterdreht und/oder hinterschliffen werden.
-
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der schematischen Zeichnung zeigt
-
Fig. 1 die Anordnung des Werkzeug- bzw. Hubschlittens auf dem Bettschlitten einer Hinterdrehmaschine (Schnitt- Seitenansicht),
-
Fig. 2 einen Schnitt (Draufsicht) durch den Werkzeug- bzw. Hubschlitten mit der Anordnung der erfindungsgemäßen Einrichtung,
-
Fig. 3 Darstellung des Winkels α am Werkstück,
-
Fig. 4 eine Schnittdarstellung (Draufsicht) des Werkzeug- bzw. Hubschlittens mit der Einrichtung zum Abbremsen der Rücksprungbewegung.
-
Auf einer Führungsbahn 1 einer spanenden Werkzeugmaschine, insbesondere Hinterdrehmaschine, ist ein Bettschlitten 2 angeordnet, auf dem ein Werkzeug- bzw. Hubschlitten 3, ausgebildet mit einem Steg 4, mit einem Werkzeugträger 5 angeordnet ist. Zwischen dem Bettschlitten 2 und dem Hubschlitten 3 sind in dessen Arbeitsrichtung Druckfedern 6 angeordnet. In Verlängerung der Achse eines Werkzeuges befindet sich ein Werkstück 7, beispielsweise ein Wälzfräser. Im rechten Teil des Hubschlittens 3 unterhalb des Werkzeugträgers 5 ist eine Einrichtung 10 zum Abbremsen der Rücksprungbewegung untergebracht, deren Aufbau in der Beschreibung zu Fig. 4 erläutert wird. Im linken Teil des Hubschlittens 3 unterhalb des Werkstückes 7 sind ein Kurven- bzw. Hubscheibenfolger 8 und eine Kurven- bzw. Hubscheibe 9 mit einem Antrieb angeordnet.
-
In Fig. 2 ist der Hubschlitten 3 geschnitten (Draufsicht) dargestellt und zeigt schematisch die Anordnung des Hubscheibenfolgers 8 zur Hubscheibe 9 sowie die Einrichtung 10 zum Abbremsen der Rücksprungbewegung.
-
Fig. 3 zeigt den für das Zurückziehen des Werkzeuges und den nachfolgenden Ausschwingvorgang erforderlichen Winkel am Beispiel des Werkstückes 7. Der Winkel α setzt sich zusammen aus der Beschleunigungsphase α 1, der Verzögerungsphase α 2 sowie aus der Ausschwingphase α 3.
-
In Fig. 4 ist der Hubschlitten 3 mit der Einrichtung 10 zum Abbremsen der Rücksprungbewegung im Schnitt dargestellt. Die Einrichtung 10 ist fest am Bettschlitten 2 angeordnet. In das Gehäuse der Einrichtung 10 sind eine Längsbohrung 11 für einen Steuerkolben 12 und eine Längsbohrung 13 für einen Arbeitskolben 14, der an dem Steg 4 des Hubschlittens 3 anliegt, eingearbeitet. In der Längsbohrung 11 befindet sich eine Ringnut 15. Der Steuerkolben 12 besitzt an seiner Schließkante Drosselflächen 16. Die Ringnut 15 verbindet über eine Bohrung 17 den Zylinderraum 18 des Steuerkolbens 12 mit dem Zylinderraum 19 des Arbeitskolbens 14. Der Zylinderraum 19 wird begrenzt vom Arbeitskolben 14 und von einer Lochscheibe 20, die die Anlage einer Druckfeder 21 bildet, die andererseits in einer Bohrung 22 des Arbeitskolbens 14 geführt ist. Auf der anderen Seite der Lochscheibe 20 befindet sich ein einseitig wirkendes Rückschlagventil 23, welches einerseits über eine Bohrung 24 und eine Leitung 25 mit einem Ölbehälter 26 verbunden ist und welches andererseits über eine Bohrung 27 mit einem Überdruckventil 28 und mit dem Zylinderraum 18 verbunden ist. Das Überdruckventil 28 ist von außen einstellbar, ebenso der Steuerkolben 12.
-
Die Wirkungsweise wird nachstehend beschrieben.
-
In Fig. 4 ist die Einrichtung 10 kurz nach der erfolgten Rücksprungbewegung gezeigt. Durch die Drehung der Hubscheibe 9 erfolgt die Vorbewegung des Hubschlittens 3 gegen die Kraft der Druckfedern 6. Entsprechend der Bewegung des Hubschlittens 3 wird der am Steg 4 durch die Kraft der Druckfeder 21 anliegende Arbeitskolben 14 in dem Zylinderraum 19 nach außen verschoben und zieht über das Rückschlagventil 23 Öl aus dem Ölbehälter 26 nach.
-
Gleichzeitig wird der Zylinderraum 18 über die Bohrungen 27 und 29 mit Öl gefüllt. Der Steuerkolben 12 bewegt sich in die gleiche Richtung wie der Arbeitskolben 14 und steht bei Erreichen des höchsten Punktes der Hubscheibe 9 mit seiner die Drosselflächen 16 aufweisenden Schließkante hinter der Ringnut 15 über der Bohrung 17. Sobald der höchste Punkt der Hubscheibe 9 überschritten ist, erfolgt der Rücksprung des Hubschlittens 3 unter der Wirkung der Druckfedern 6, so daß ohne die Einrichtung 10 der Hubscheibenfolger 8 schlagartig auf die Hubscheibe 9 aufsetzen würde, wobei der Schlag durch die Massenkraft des Hubschlittens 3 hervorgerufen wird.
-
Der Ölrücklauf beim Rücksprung der Einrichtung 10 geschieht wie folgt. Aus dem Zylinderraum 19 wird das Öl über die Bohrung 17 in die Ringnut 15 und in den Zylinderraum 18 des Steuerkolbens 12 gedrückt und über die Bohrung 27 in die Bohrung 24 und von da über die Leitung 25 zum Ölbehälter 26 ungedrosselt geführt. Während des Rückhubes des Steuerkolbens 12 bis zur Kante 15&min; der Ringnut 15 fließt das Öl über die Drosselfläche 16 solange ab, bis diese Drosselfläche 16 nicht mehr wirkungsfähig ist, d. h., bis sie geschlossen hat. Während dieses Schließens öffnet das Überdruckventil 28, so daß ein Druckanstieg nicht entstehen kann und ein nahezu konstanter Öldruck im System eintritt, durch den eine nur sehr geringe Ausschwingphase entsteht. Die dem Öffnen des Überdruckventils 28 wird das noch im Zylinderraum 19 befindliche Öl über das Überdruckventil 28, die Bohrungen 27 und 24 sowie die Leitung 25 zum Ölbehälter 26 geleitet. Der Arbeitszyklus beginnt danach von neuem.