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Einstellgerät für Werkzeugmaschinen
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Die Erfindung betrifft ein Einstellgerät für Werkzeugmaschinen, deren
Werkzeughalterung die Werkzeuge betriebsmäßig auswechselbar hält und relativ zur
Werkzeugmaschine bzw. deren Vorschubeinrichtungen positioniert.
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Die Werkstück--oder Werkzeugvorschubeinrichtungen von Werkzeugmaschinen,
insbesondere numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen müssen relativ zu einem Bezugspunkt
oder einer Bezugsfläche des Werkstücks justiert werden, um von diesem Bezugspunkt
bzw. dieser Bezugsfläche aus den Bearbeitungsvorschub entsprechend den gewünschten
Abmessungen des Werkstücks steuern zu können. Der Bezugspunkt wird üblicherweise
festgelegt, indem das Werkzeug so weit an das Werkstück heranbewegt wird, daß sich
erste Bearbeitungsspuren zeigen. Dieser an den Einstellskalen ablesbare Einstellwert
bildet den Bezugswert für die weitere Bearbeitung.
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Üblicherweise wird das Werkstück auf derselben Werkzeugmaschine
nacheinander
mit verschiedenen Werkzeugen bearbeitet. Um die Einstellprozedur nicht für jedes
dieser Werkzeuge gesondert vornehmen zu müssen, werden Voreinstellgeräte benutzt,
mit deren Hilfe sich Abmessungsdifferenzen der einzelnen Werkzeuge ermitteln lassen.
Das Voreinstellgerät ist mit einer der Werkzeughalterung der Werkzeugmaschine entsprechenden
Werkzeughalterung ausgerüstet und kann damit die Werkzeuge in entsprechender Weise
positioniert aufnehmen. Bezogen auf ein mehr oder weniger willkürlich ausgewähltes
Werkzeug, das sogenannte Nullwerkzeug-, werden Abmessungsdifferenzen der übrigen
Werkzeuge ermittelt. Bei der nachfolgenden Bearbeitung des Werkstücks wird die Werkzeugmaschine
mit Hilfe des Nullwerkzeugs auf den gewünschten Bezugspunkt bzw. die Bezugsfläche
des Werkstücks justiert. Bei der Bearbeitung mit den übrigen Werkzeugen werden die
mit Hilfe des Voreinstellgeräts ermittelten Abmessungsdifferenzen rechnerisch berücksichtigt
und der Vorschub der Werkzeugmaschine d-ementsprechend eingestellt. Bei numerisch
gesteuerten Werkzeugmaschinen genügt es vielfach, diese Abmessungsdifferenzen in
hierfür vorgesehene Speicher einzugeben.
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Die bisher übliche Methode der Voreinstellung von Werkzeugmaschinen
krankt daran, daß bei der Ermittlung des Bezugspunkts bzw. der Bezugsfläche des
Werkstücks geringfügig beschädigt wird. Bei einer Vielzahl Präzisionsbearbeitungen
ist dies unerwünscht. Sofern unterschiedliche Werkstücke mit jeweils unterschiedlichen
Sätzen von Werkzeugen bearbeitet werden müssen, mußten vielfach die Werkzeugsätze
für jedes Werkstück neu in dem Voreinstellgerät vermessen werden, da die Bearbeitung
der verschiedenen Werkstücke unterschiedliche Nullwerkzeuge voraussetzen.
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Aus der DE-OS 31 15 777 ist eine Kanten- oder Flächenschablone bekannt,
mit deren Hilfe eine Spindelmaschine, bei-
spielsweise eine Bohrmaschine
relativ zu der Kante ausgerichtet werden kann. Die Schablone hat gleichachsig zu
der zu ermittelnden Kante eine Suchbohrung, in die der Meßtaster einer in den Spannkopf
der Spindelmaschine eingespannten Radialtastuhr eingeführt wird. Bei Drehung des
Spannkopfs und damit der Radialtastuhr kann die Exzentrizität der Spindelachse zur
Suchbohrungsachse ermittelt und damit die relative Lage der Kante des Werkstücks
relativ zur Spindel festgelegt werden. Mit Hilfe der bekannten Kanten- oder Flächenschablone
läßt sich die Achse der Drehmaschine ohne Beschädigung des Werkstücks radial zu
einer drehachsenparallelen Werkstückkante ausrichten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Einstellgerät für eine die Werkzeuge
in einer Werkzeughalterung positioniert haltende Werkzeugmaschine anzugeben, welches
die Ermittlung bzw. Einstellung einer Bezugsposition der Werkzeughalterung relativ
zum Werkstück ermöglicht, ohne daß das Werkstück hierbei beschädigt wird. Das Einstellgerät
soll hierbei so beschaffen sein, daß es unabhängig von der Art und der Reihenfolge,
in der die Werkzeuge bei der Bearbeitung des Werkstücks eingesetzt werden, zur Bezugspunktbestimmung
benutzt werden kann und zwar ohne daß es wiederholt in einem Voreinstellgerät mit
den Abmessungen der übrigen Werkzeuge verglichen werden muß. Die Justierung des
Einstellgeräts soll darüberhinaus problemlos kontrollierbar sein.
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Die Erfindung geht aus von einem Einstellgerät für Werkzeugmaschinen
mit einer betriebsmäßig auswechselbare Werkzeuge positionierenden Werkzeughalterung,
umfassend einen eine Positionierläche tragenden Halter zur Befestigung an der Werkzeughalterung
und ein an dem Halter gehaltenes Abstandmeßgerät, dessen Meßtaster für die Messung
eines dem Abstand zwischen seiner Tastfläche und der Posltionierflä-
che
des Halters proportionalen Längenwerts quer zur Positionierfläche beweglich ist
und löst die vorstehende Aufgabe dadurch, daß an dem Halter zusätzlich zur Positionierfläche
eine quer zur Bewegungsrichtung der Tastfläche des Meßtasters verlaufende, ebene
Eichfläche vorgesehen ist.
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Die Halterung des Einstellgeräts entspricht der Halterung der Werkzeuge
und kann damit sowohl in die Werkzeughalterung des Voreinstellgeräts als auch der
Werkzeugmaschine positioniert eingesetzt werden. In das Voreinstellgerät eingesetzt,
wird das Abstandmeßgerät mittels einer an die Eichfläche der Halterung angelegten
Eichlehre auf einen vorbestimmten Abstand der Tastfläche seines Meßtasters von der
Eichfläche eingestellt und das Voreinstellgerät auf die Messung dieser Tastflächenposition
justiert. Abmessungsdifferenzen der Werkzeuge werden auf diese so ermittelte, durch
die Eichlehre bestimmte Bezugsposition des Voreinstellgeräts bezogen. Da sich diese
Position nicht ändert, genügt es, allenfalls Kontrollmessungen durchzuführen. Es
müssen keine "Nullwerkzeuge" vermessen werden, wenn Werkzeugsätze bei der Bearbeitung
unterschiedlicher Werkstücke gewechselt werden.
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Das Einstellgerät erlaubt das beschädigungsfreie Einstellen der Werkzeugmaschine
auf die durch die Eichlehre für die eigentlichen Werkzeuge festgelegte Bezugsposition.
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Hierzu wird die Halterung des Einstellgeräts in die Werkzeughalterung
der Werkzeugmaschine eingesetzt und die Werkzeughalterung soweit verschoben, bis
das Abstandmeßgerät bei an der gewünschten Bezugsfläche des Werkstücks anliegender
Tastfläche seines Meßtasters denselben Wert anzeigt, den es bei Anlegen der Eichlehre
an die Eichfläche ermittelt. Ausgehend von dieser Bezugsposition der Werkzeughalterung
lassen sich Abmessungsdifferenzen
der nachfolgend benutzten Werkzeuge
in üblicher Weise berücksichtigen.
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Bei dem Abstandmeßgerät handelt es sich bevorzugt um eine mechanische
Tastuhr, insbesondere mit senkrecht zur Eichfläche geradlinig verschiebbarem Meßtaster.
Die Ziffernscheibe der Meßuhr ist zweckmäßigerweise justierbar, um den Nullpunkt
der Ziffernscheibe auf den durch die Eichlehre bestimmten Abstand der Tastfläche
des Meßtasters von der Eichfläche einstellen zu können. Diese Maßnahme erleichert
die Handhabung des Einstellgeräts beim Einstellen der Werkzeugmaschine. Alternativ
geeignet sind jedoch auch elektronische Abstandmeßgeräte, insbesondere mit digitaler
Anzeige. Auch bei diesen Geräten sind Einrichtungen zur Nullpunktsverschiebung von
Vorteil. Zusätzlich oder anstelle der Meßwertanzeige können auch Signallampen vorgesehen
sein, die anzeigen, ob der Meßtaster innerhalb vorbestimmter Toleranzgrenzen auf
den durch die Eichlehre bestimmten Abstand eingestellt ist.
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Soweit mechanische Tastuhren benutzt werden, läßt sich die Nullpunktsverschiebung
durch Verschieben der Tastuhr in Bewegungsrichtung des Meßtasters realisieren. In
anderen bevorzugten Ausführungsformen kann an der drehbar an der Tastuhr gelagerten
Skalenscheibe ein Griffrand vorgesehen sein, so daß der Nullpunkt der Skala auf
die von der Eichlehre bestimmte Stellung des Zeigers ausgerichtet werden kann. Die
Tastuhr einschließlich des Griffrands der Skalenscheibe liegt zweckmäßigerweise
in einer Mulde des Halters, so daß die Skalenscheibe nicht unbeabsichtigt verstellt
werden kann. Zusätzlich oder anstelle der Mulde kann an der Halterung auch ein Deckel
vorgesehen sein, der zumindest den Griffrand der Skalenscheibe abdeckt.
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Die Eichlehre ist bevorzugt so ausgebildet, daß sie beiderseits
der
Tastfläche des Meßtasters an die Eichfläche der Halterung angesetzt werden kann.
Geeignet sind U-förmige Eichlehren, vorzugsweise aber topfförmige Eichlehren.
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Eine Aussparung der Seitenwand des Topfs erleichtert das Reinigen
der Eichlehre und erlaubt die Sichtkontrolle der Tasterposition während der Eichung.
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Das vorstehend beschriebene Einstellgerät läßt sich bei Werkzeugmaschinen
jeder Art benutzen, sofern deren Werkzeughalterung eine Positionierfläche umfaßt,
an der die in die Werkzeughalterung eingesetzten Werkzeuge anliegen.
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Hierbei kann es sich um positionierende Werkzeughalterungen für Dreh-
oder Hobelstähle handeln. Das bevorzugte Anwendungsgebiet liegt jedoch bei Werkzeugmaschinen
mit rotierender, das Werkzeug oder das Werkstück tragender Spindel, wobei das Abstandmeßgerät
die We#kzeughalterung der Maschine in axialer Richtung der Spindel justiert.
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Bei der Werkzeughalterung handelt es sich bevorzugt um Steilkegelwerkzeughalterungen,
deren Kegelfläche die Positionierfläche bildet. In gleicher Weise geeignet sind
Zylinderschafthalterungen, wobei die Positionierflächen hier durch axiale Schultern
oder Stirnflächen gebildet sein können.
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Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand von
Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht des Einstellgeräts
mit angelegter Einstellehre und Fig. 2 einen Teilschnitt durch das Einstellgerät
nach Fig. gesehen entlang einer Linie Il-Il.
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An einem Steilkegelschaft 1, wie er als Halter betriebsmäßig auswechselbarer
Werkzeuge an Werkzeugmaschinen üblich ist, ist starr ein Gehäuse 3 ange-
formt,
welches in einer Aussparung 5 eine Tastuhr 7 enthält. Die Tastuhr 7 hat einen gleichachsig
zur Drehachse des Steilkegelschafts 1 angeordneten, in Richtung der Drehachse verschiebbaren
Meßtaster 9, der mechanisch mit einem Zeiger 11 der Tastuhr gekuppelt ist. Die Winkelposition
des Zeigers 11 ist ein Maß für den Abstand einer Tastfläche 13 am freien Ende des
Meßtasters 9 von einer ebenen Eichfläche 15, die an der steilkegelfernen axialen
Stirnseite des- Gehäuses 3 senkrecht zur Achse des Steilkegelschafts 1 vorgesehen
ist. Die Tastuhr 7 weist einen Befestigungshals 17 auf, der in einer exakt angepaßten
Lagerschale 19 des Gehäuses axial verschiebbar sitzt und mittels eines angeschraubten
Bügels 21 fixiert ist. Die Tastuhr 7 hat eine um die Zeigerachse drehbare Skalenscheibe
23, um den Nullpunkt einer gewünschten Stellung des Meßtasters 9 anpassen zu können.
Ein gerändelter Griffrand 25 der Skalenscheibe 23 erleichtert die Einstellung.
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Um unbeabsichtigtes Verstellen der Skalenscheibe 23 zu vermeiden,
ist der Griffrand 25 in einer Mulde 27 des Gehäuses versenkt und lediglich über
eine schmale Aussparung 29 der Mulde 27 zugänglich. Zusätzlich oder alternativ kann
ein lediglich gestrichelt eingezeichneter Deckel 31 als Schutz gegen unbeabsichtigtes
Verstellen vorgesehen sein.
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Die Figuren zeigen das Einstellgerät mit einer an die Eichfläche 15
angelegten Eichlehre 33. Die Eichlehre hat im wesentlichen Topfform, wobei sie mit
einer ebenen Stirnfläche 35 ihrer Seitenwand an der bogenförmig über mehr als 1800
um den Meßtaster 9 sich erstreckenden Eichfläche 15 angelegt werden kann. Der Boden
der topfförmigen Eichlehre 33 bildet eine zur Anlagefläche 35 parallele, ebenfalls
ebene Anlagefläche 37, an der die Tastfläche 13 des Meßtasters 9 anliegt. In der
Seitenwand der Eichlehre 33 ist eine bis an die Anlagefläche 37 heranreichen-
de
Aussparung 9 vorgesehen, die das Reinigen der Eichlehre 33 erleichtert und die Sichtbeobachtung
des Meßtasters 9# beim-Eichen- der Tastuhr 7 erlaubt.
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Beim Einrichten einer Werkzeugmaschine für die Bearbeitung eines Werkst~ucks
mit Hilfe mehrerer, jeweils Steilkegelschäfte aufweisender Werkzeuge wird wie folgt
vorgegangen; Das Einstellgerät wird in die Steilkegelaufnahme eines Voréinstell-Meßgeräts
eingesetzt, worauf die Bezugsposition des Voreinstell-Meßgeräts bei aufgesetzter
Eichlehre 33 auf die durch die Tastfläche 13 bzw. die Anlagefläche 37 bestimmte
Bezugsposition-justiert wird. Die für die Bearbeitung des Werkstücks vorgesehenen
Werkzeuge werden anschließend bezogen auf diese Bezugsposition vermessen. Die ermittelten
axialen-Abmessungsdifferenzen zwischen den Werkzeugstirnflächen und dieser Bezugsposition
werden in die Werkzeugmaschine übertragen oder bei der Bearbeitung rechnerisch berücksichtigt.
Die Skalenscheibe 23 der Tastuhr 7 wird so justiert, daß sie bei angelegter Eichlhre
33 einen vorbestimmten Wert, beispielsweise Null anzeigt.
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Zum Einstellen der Werkzeugmaschine auf einen Bezugspunkt oder eine
Bezugsfläche des Werkstücks wird das Einstellgerad in die Steilke-gelaufnahme der
Werkzeugmaschine eingesetzt und die Steilkegelaufnahme soweit auf das Werkstück
zugefahren, bis die Tastfläche 13 an dem Bezugspunkt oder der Elezugsfläche des
Werkstücks anliegt und der Zeiger 11 auf den mittels derEichlehre 33 eingestellten
Wert, d.h. Null zeigt. Die auf diese Weise ermittelte Vorschubposition bildet den
Bezugswert, von dem aus nachfolgend die Abmessungsdifferenzen der Werkzeuge rechnerisch
zu berücksichtigen sind. Beim Einstellen der Bezugsposition der Werkzeugmaschine
ist die Eichlehre 33
selbstverständlich abgenommen. Eine Kontrolle
der Einstellung des Einstellgeräts ist nachträglich mit Hilfe der Eichlehre 33 jederzeit
möglich, ohne daß das Einstellgerät erneut in das Voreinstell-Meßgerät eingesetzt
werden müßte.
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Der Meßtaster 9 ist vorzugsweise mittels einer Schraubverbindung 41
auswechselbar an der Tastuhr 7 gehalten, so daß Meßtaster mit unterschiedlichen
Formen oder Abmessungen benutzt werden können. Zweckmäßigerweise sind dementsprechend
auch Eichlehren mit unterschiedlich bemessenen Anlageflächenabständen vorgesehen.
Die Abstände zwischen der Tastfläche 13 und den Anschlagflächen der Schraubverbindung
41 sind vorzugsweise entsprechend einem Satz von Abstandswesten gewählt, wobei zweckmäßigerweise
jeweils mehrere verschiedene Meßtaster gleiche Abstände zwischen Tastfläche und
Schraubverbindung haben, so daß mit einigen wenigen Eichlehren eine größere Zahl
Meßtaster geeicht werden kann.
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Anstelle des Steilkegelschafts 1 können auch andere Halterungen vorgesehen
sein, sofern sie eine axial positionierende Fläche haben, die an einer komplementären
Fläche der Werkzeughalterung der Werkzeugmaschine und des Voreinstell-Meßgeräts
zur Anlage kommt.
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