DE3518792A1 - Numerisch gesteuerte drehmaschine - Google Patents
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Description
WUESTHOFF - ν. PECHMAN N - BEHRENS - GOETZ D*-PHIL·FREDA ™«™°"
EUROPEANPATENTATTORKEYS _,., ,„.„„„ „
niPL.-CHEM. DR. E. FRFIHERR VON PECHMANN
3 b I O / Ο I D-800C MÜNCHEN 9C
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IA-59 045 telefon: (089)662051
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Numerisch gesteuerte Drehmaschine
Die Erfindung betrifft eine numerisch gesteuerte Drehmaschine mit einer Hauptspindel, der zumindest zwei Kreuzschlitten gegenüberliegen,
von denen der erste mit einer angetriebenen Gegenspindel versehen ist, und der zweite einen Werkzeugträger
aufweist, mit einem weiteren Werkzeugträger auf der Hauptspindelseite, und mit einem Steuersystem, das eine X-Achsensteuerung,
eine Z-Achsensteuerung und eine C-Achsensteuerung mit Lageregelung aufweist,
Eine derartige Drehmaschine ist aus der DE-OS 33 20 9 40 bekannt. Dort sind zwei einzeln angetriebene Arbeitsspindeln jeweils
in einem eigenen Spindelstock diagonal gegenüberliegend gelagert, wobei jeder Spindel ein eigener Werkzeugträger zugeordnet
ist. Diese Anordnung ermöglicht insbesondere bei Stangenarbeiten eine Bearbeitung der Werkstücke von beiden Seiten
bei kurzen Nebenzeiten.
Neben derartigen Doppelspindelmaschinen sind auch sogenannte Doppelschlittenmaschinen bekannt, bei denen zwei Kreuzschlitten
mit jeweils einem Werkzeugträger vorgesehen sind, so daß ein Werkstück gleichzeitig mit zwei Werkzeugen bearbeitet werden
kann.
-X- 59 045
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine numerisch gesteuerte
Drehmaschine bereitzustellen, die mit einfachen Mitteln eine möglichst große Anzahl an Bearbeitungsmöglichkeiten
bietet. Insbesondere soll die Drehmaschine bei geringem schaltungstechnischen Aufwand von einem Doppelschlitten- auf einen
Doppelspindelbetrieb umstellbar sein.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die im
Steuersystem vorhandene C-Achsensteuerung mit Lageregelung sowohl
für die Haupt- als auch die Gegenspindel einsetzbar ist. Somit lassen sich mit beiden Spindeln relativ vielseitige Bearbeitungen
durchführen, ohne daß zwei C-Achsensteuerungen mit Lageregelungen erforderlich sind (zur Nomenklatur, insbesondere
der C-Achse, s. DIN 66217).
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der erste Kreuzschlitten nicht nur eine Gegenspindel, sondern
auch wahlweise einen Werkzeugträger beaufschlagt. Somit läßt sich mit der gleichen Drehmaschine sowohl ein Doppelspindelbetrieb
als auch ein Doppelschlittenbetrieb ausführen, wobei die Umschaltung zwischen den Betriebsarten im Verlauf der Bearbeitung
eines Werkstückes erfolgen kann.
Eine trotz vielfältiger Bearbeitungsmöglichkeiten sehr kostengünstige
Steuerung der Drehmaschine wird in einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, daß neben dem ersten noch ein
zweites Steuersystem vorgesehen ist, welches ebenfalls zumindest eine X-Ächsensteuerung und eine Z-Achsensteuerung aufweist.
Beide Steuersysteme sind dabei wahlweise derart umschaltbar und mit den Haupt- und Gegenspindeln bzw. den Werkzeugträgern selektiv
verbindbar, daß in der Betriebsart "Doppelschlittenbetrieb" die Hauptspindel mittels des ersten Steuersystems bezüglich
ihrer Drehzahl steuerbar, ihrer Lage regelbar und ihres Winkels mit zumindest einem der Werkzeugträger synchronisierbar
ist, wobei die X-Achse und die Z-Achse eines Werkzeugträgers mittels der X- bzw. Z-Achsensteuerung des einen Steuersystems
COPY
59 045
steuerbar sind, während die X-Achse und die Z-Achse des anderen Werkzeugträgers des Doppelschlittenbetriebes mittels der X- bzw.
Z-Achsensteuerung des anderen Steuersystems steuerbar sind. Wird die Drehmaschine im Verlaufe der Bearbeitung eines Werkstückes
auf die Betriebsart "Doppelspindelbetrieb" umgestellt, so ist die Gegenspindel mittels des ersten Steuersystems bezüglich
ihrer Drehzahl steuerbar, ihrer Lage regelbar und ihres Winkels mit dem weiteren Werkzeugträger synchronisierbar, wobei die
Hauptspindel mittels eines der Steuersysteme zumindest hinsichtlich ihrer Drehzahl regelbar ist und die X- und die
Z-Achsen des im Doppelspindelbetrieb der Hauptspindel zugeordneten zweiten Werkzeugträgers mittels des anderen Steuersystems
steuerbar sind.
Die erfindungsgemäße Steuerung ermöglicht, daß in der Betriebsart
"Doppelschlittenbetrieb" die beiden der Hauptspindel gegenüberliegenden Kreuzschlitten mit ihren Werkzeugträgern in Funktions-
und Synchronisationszusammenhang mit der Hauptspindel stehen können. Während der Bearbeitung eines Werkstückes kann die
Steuerung so umgeschaltet werden, daß einer der Kreuzschlitten im Funktions- und Synchronisationszusammenhang mit der Hauptspindel
steht, während der andere Kreuzschlitten im Funktionsund Synchronisationszusammenhang mit der Gegenspindel steht, so
daß zwei getrennte Bearbeitungssysteme gebildet werden (Doppelspindelbetrieb) .
Mit der erfindungsgemäßen Drehmaschine können somit unterschiedliche
Werkstückpartien gleichzeitig mit gleichartigen Operationen bearbeitet werden und die angetriebenen Werkzeuge sind
durch numerische Befehle drehzahlregelbar. Insbesondere können die angetriebenen Werkzeuge der Werkzeugträger durch numerische
Steuerbefehle zur Hauptspindel winkelsynchron im ganzzahligen und im Dezimalbruch-Verhältnis geregelt werden.
?■
59 045
Während der Bearbeitung eines Werkstückes kann die Winkelsynchronisation
zwischen der Hauptspindel und einem der angetriebenen Werkzeuge aufgehoben werden. Stattdessen können zur angetriebenen
Werkstückaufnahme in der Gegenspindel die angetriebenen Werkzeuge des zweiten und des weiteren Werkzeugträgers winkelsynchron
im ganzzahligen oder im Dezimalbruch-Verhältnis geregelt werden. Im Doppelspindelbetrieb kann sowohl die Hauptspindel
als auch die Gegenspindel mit dem zugeordneten Werkzeug synchronisiert werden.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Drehmaschine und
Fig. 2 ein Prinzip-Schaltbild einer Steuerung für die in Fig. 1
gezeigte Drehmaschine.
Fig. 1 zeigt eine Hauptspindel H , die von einem Motor 10 beaufschlagt wird. Ein Servomotor 12 dient der Lageverstellung
der Hauptspindel. Meßgeber 14 ermitteln die Lage bzw. den Winkel der Hauptspindel H . Die sogenannte "C"-Achse ist mit ihrem
Drehsinn eingezeichnet.
Der Hauptspindel gegenüber liegt neben einem Reitstock 16 ein zweiter Kreuzschlitten K„ mit üblichen Längs- und Querschlitten,
die entsprechend den Koordinaten X„ und Z„ bewegbar sind. Ein
Revolver-Schaltantrieb 18 beaufschlagt den Werkzeugträger W^,
der zum Kreuzschlitten K„ gehört. Die Antriebe bezüglich der
Z-Achse und der X-Achse sind mit den Bezugszeichen 20 und 22 versehen.
Diagonal der Hauptspindel H gegenüber liegt ein weiterer
Kreuzschlitten K. mit einem Werkzeugträger W. und einer Gegenspindel
G . Die C-Achse der Gegenspindel G ist ebenfalls ein-
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59 045
gezeichnet. Der Kreuzschlitten K, weist ebenfalls Antriebe 24, 26 bezüglich der Z- bzw. X-Achse auf. Ein Servomotor 28 und zubeordnete
Meßgeber .29 wirken mit dem Werkzeugträger W. zusammen, welcher ebenfalls einen Revolver-Schaltantrieb 31 aufweist.
Die Gegenspindel· G ist hinsichtlich ihrer Drehzahl steuerbar, ihrer Lage in der Z-Achse regelbar und auch winkelsynchron mit
dem zugeordneten Werkzeugträger W- (im Doppelspindelbetrieb)
regelbar.
Der Gegenspindel G gegenüber liegt auf der Hauptspindelseite
der weitere Werkzeugträger W_, der ebenfalls mit einem Servomotor
12 versehen ist sowie mit einem Revolver-Schaltantrieb 32 und einem Meßgeber 34. Der Werkzeugträger W-. ist drehzahlsteuerbar
und winkelsynchron regelbar.
Fig. 2 zeigt schematisch die beiden Steuersysteme S1 und S_ zur
Steuerung der in Fig. 1 gezeigten Drehmaschine. Das erste Steuersystem S1 weist eine X- und eine Y-Achsensteuerung auf
sowie eine sogenannte C-Achsensteuerung einschließlich einer Lageregelung. Bei dem zweiten Steuersystem S„ ist die C-Achsensteuerung
ausgespart.
Entsprechend den Pfeilen E/A werden Signale in die beiden Steuersysteme S.. bzw. S2 eingelesen bzw. ausgelesen.
Die gesteuerten Elemente, nämlich die Hauptspindel H , die Werkzeugträger W- (wahlweise mit der Gegenspindel), W„ und W,
weisen jeweils lokale Schaltungen 40 auf, die von den beiden Steuersystemen S.. und S„ über Schalter 42 angesteuert werden.
Die Schalter 42 sind gekoppelt und in zwei Stellungen bewegbar, in der in Fig. 2 gezeigten unteren Stellung II wird die Drehmaschine
im Doppelschlittenbetrieb gesteuert, während sie in der gestrichelt gezeichneten Stellung I im Doppelspindelbetrieb
59 045
gesteuert wird. Die durch die Meßgeber 14, 29, 34 ermittelten
Werte werden in die Steuerungen eingegeben.
Im gezeigten Doppelschlittenbetrieb wird die Hauptspindel H
hinsichtlich ihrer Drehzahl gesteuert, ihrer Lage geregelt (C-Achse) und mit dem Werkzeugträger W. winkelsynchronisiert. Auch
der Werkzeugträger W1 wird mit seinem angetriebenen Werkzeug
drehzahlgesteuert. Die X- und Z-Achsen X, und Z1 des Werkzeugträgers
W- werden durch das erste Steuersystem S1 gesteuert,
während die entsprechenden Achsen X„ und Z„ des Werkzeugträgers
W„ durch das zweite Steuersystem S„ gesteuert werden. Beide
Werkzeuge W1, W„ sind antreibbar.
Im Doppelspindelbetrieb steuert das Steuersystem S, die im
Kreuzschlitten K1 untergebrachte Gegenspindel G und das
Steuersystem S« steuert die Hauptspindel H . Es lassen sich
zwei Werkstücke gleichzeitig bearbeiten. Hierzu sind die Achsen X1 und Z1 des ersten Kreuzschlittens K1 mittels des ersten
Steuersystems S1 und die Achsen X_, Z» des zweiten Werkzeugträgers
W„ mittels des zweiten Steuersystems S_ steuerbar. Die
Steuerung der Achse X^ erfolgt bei hoher Drehfrequenz mit niedriger
Auflösung, während die Achse X„ bei mittlerer Drehfrequenz
eine hohe Auflösung aufweist.
Die einzelnen Betriebsarten und Funktionen sind in Tabelle I
zusammengefaßt:
-Y-
59 045
Betriebsart Um schalt, d. G-Fkt |
(2x2) Doppelschlitten- betrieb |
S2 | (2x2) Doppelschlitten- betrieb |
S2 |
System | Hauptspindel | r\ T | Hauptspindel | |
Spindel | Hauptspindel | X2Zz2 | Gegenspindel : | X^ Z Z„ |
Umdr .Vorschub | X1 Z Z1 | Hauptspindel | X1 Z Z1 | Hauptspindel |
Gewindestrehlen | Hauptspindel | Hauptspindel | Gegenspindel | Hauptspindel |
V-konst. | Hauptspindel | Gegenspindel | ||
C-Achse | Hauptspindel | Gegenspindel | ||
Angetriebene Werkzeuge |
W1Zw2 | W1 Z W2 | W3 | W , sehr beschränkt |
Winkel- | Hauptspin- | Gegenspin- |
Synchronisation j del-W.
! del-W,
Mit einer derart ausgelegten und gesteuerten Drehmaschine können außer Drehbearbeitungen auch Bohr- und Fräsbearbeitungen
durchgeführt werden. Mit Hilfe der Lageregelung der C-Achse der Hauptspindel H können drei-dimensionale Fräsoperationen ausge-
führt werden, wenn die X-, Z- und C-Achsen in Funktionszusammenhang
stehen.
Mit der Gegenspindel G kann eine bereits bearbeitete Vorder-
seite eines Werkstückes aufgenommen werden und zur rückseitigen
Bearbeitung einem Werkzeugträger W^, der ebenfalls antreibbar
ist, zugeführt werden.
Die Vielfalt der Bearbeitungsmöglichkeiten bezüglich der Vorderseite
des Werkstückes läßt sich auch auf die Bearbeitung der Rückseite übertragen, wenn der Doppelschlittenbetrieb aufgehoben
und in einen Doppelspindelbetrieb umgewandelt wird. Im Doppelspindelbetrieb steht das erste Steuersystem S1 mit seiner
C-Achsensteuerung einschließlich der Lageregelung mit der Gegen-
59 045
spindel G und den Achsen X1, Z1 des zugehörigen Kreuzschiittens
K1 in FunktionsZusammenhang, während das Steuersystem S„
die Achsen X„, Z„ und die Hauptspindel beaufschlagt.
Im Doppelspindelbetrieb kann beispielsweise in der Hauptspindel H mit dem Steuersystem S2 an einem ersten Werkstück A ein Gewinde
gedreht werden, wobei gleichzeitig in der Gegenspindel G
an einem Werkstück B oder an der Rückseite des bereits teilweise bearbeiteten Werkstückes A' ein Gewinde gedreht werden kann.
Auch kann beispielsweise an einem Werkstück A auf der Vorderseite mit Hilfe der C-Achse eine umfangreiche, drei-dimensionale
Fräsoperation durchgeführt werden und nach der Umschaltung der Steuerung kann auch die Rückseite des Werkstückes ebenfalls
einer drei-dimensionalen Fräsoperation unterzogen werden, obwohl
die Steuerung nur eine einzige C-Achsenfunktion aufweist.
Da alle Antriebe Servoeigenschaften besitzen und mit Meßgebern
für die Drehzahl und die Lageposition ausgestattet sind, kann das angetriebene Werkzeug jeweils winkelsynchron in ganzzahligem
oder Dezimalbruch-Verhältnis geregelt werden. Hierbei wird bevorzugt der dynamische schlechtere Antrieb zur Führungsgrößenbildung
herangezogen und der dynamisch bessere Antrieb wird durch numerische Steuerbefehle vorgegeben.
Dient als angetriebenes Werkzeug ein Abwälzfräser, so läßt sich an einem Werkstück auf der Frontseite eine Verzahnung im Abwälzfräsverfahren
herstellen. Wird danach die Steuerung auf Doppelspindelbetrieb umgeschaltet, so tritt an die Stelle der
Hauptspindel die Gegenspindel und das angetriebene Werkzeug im Werkzeugträger W_ wird in gleicher Weise wie zuvor in Abhängigkeit
zur Gegenspindel geregelt. Somit läßt sich auch auf der Rückseite des Werkstückes eine Verzahnung anbringen, obwohl die
Winkelsynchron-Regeleinrichtung nur einmal vorhanden ist.
Claims (6)
1. Numerisch gesteuerte Drehmaschine mit einer Hauptspindel
(H ), der zumindest zwei Kreuzschlitten (K,, K?) gegenüberliegen,
von denen der erste (K1) mit einer angetriebenen Gegenspindel
(G ) versehen ist und der zweite (K„) einen Werkzeugträger
(W3) aufweist, mit einem weiteren Werkzeugträger (W3)
auf der Hauptspindelseite, und mit einem Steuersystem (S^) , das
eine X-Achsensteuerung, eine Z-Achsensteuerung und eine C-Achsensteuerung
mit Lageregelung aufweist, dadurch gekennzeichnet,
daß mit der C-Achsensteuerung des Steuersystems (S..) wahlweise
die Haupt- oder die Gegenspindel (H bzw. G ) steuerbar sind.
S S
2. Drehmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß
dadurch gekennzeichnet,
daß
- auch der erste Kreuzschlitten (K^) einen Werkzeugträger (W1)
aufweist,
- die Werkzeugträger (W., W2, W3) antreibbar sind,
- neben dem genannten Steuersystem (S-) ein zweites Steuersystem
(S„) vorgesehen ist, welches zumindest eine X-Achsensteuerung
und eine Z-Achsensteuerung aufweist,
COPY
- 2 - 59 045
- beide Steuersysteme (S1, S2) wahlweise derart umschaltbar und
mit den Haupt- und Gegenspindeln (H , G ) sowie den Werkzeug-
s s
trägem (W-, W , W_) selektiv verbindbar sind, daß
- in einer Betriebsart "Doppelschlittenbetrieb" die Hauptspindel (H ) mittels des ersten Steuersystems (S1) bezüglich
ihrer Drehzahl steuerbar, ihrer Lage regelbar und ihres Winkels mit zumindest einem der Werkzeugträger synchronisierbar
ist, wobei die X-Achse (X,) und die Z-Achse (Z,) des dem ersten Kreuzschlitten (K.) zugeordneten ersten Werkzeugträgers
(W1) mittels der X- bzw. Z-Achsensteuerung des einen
Steuersystems (S1) steuerbar sind, während die X-Achse (X_)
und die Z-Achse (Z«) des zweiten Werkzeugträgers (W„) mittels
der X- bzw. Z-Achsensteuerung des anderen Steuersystems (S~) steuerbar sind, und daß
- in einer Betriebsart "Doppelspindelbetrieb" die Gegenspindel (G ) mittels des ersten Steuersystems (S.) bezüglich ihrer
5 J-
Drehzahl steuerbar, ihrer Lage regelbar und ihres Winkels mit dem weiteren Werkzeugträger (W,) synchronisierbar ist, wobei
die X- und Z-Achsen des weiteren Werkzeugträgers (W3) mittels
des einen Steuersystems (S-) steuerbar sind, die Hauptspindel (H ) mittels eines der Steuersysteme (S9) drehzahlregelbar
ist und die X- und die Z-Achsen des zweiten Werkzeugträgers (W„) mittels des anderen Steuersystems (S„) steuerbar sind.
3. Drehmaschine nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Betriebsart "Doppelschlittenbetrieb" die X-Achse (X1) und die Z-Achse (Z..) des ersten Werkzeugträgers (W,) mittels
der X- bzw. Z-Achsensteuerung des ersten Steuersystems (S,) steuerbar sind, während die X-Achse (X-) und die Z-Achse
(Ζ«) des zweiten Werkzeugträgers (W„) mittels der X- bzw.
Z-Achsensteuerung des zweiten Steuersystems (S3) steuerbar
sind.
- 3 - 59 045
4. Drehmaschine nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Betriebsart "Doppelspindelbetrieb" der weitere Werkzeugträger
(W_) bezüglich seiner X- und Z-Achsen mittels des ersten Steuersystems (S.) und der zweite Werkzeugträger (W_)
bezüglich seiner X- und Z-Achsen mittels des zweiten Steuersystems
(S„) steuerbar sind.
5. Drehmaschine nach einem der Ansprüche 2-4,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Betriebsart "Doppelschlittenbetrieb" die ersten und
zweiten Werkzeugträger (W-, W») in Funktions- und Synchronisations
Zusammenhang mit der Hauptspindel stehen und daß in der Betriebsart "Doppelspindelbetrieb" der zweite Werkzeugträger
(W„) in Funktions- und Synchronisationszusammenhang mit der
Hauptspindel (H ) und der dritte Werkzeugträger (W_) in Funk-
S -3
tions- und Synchronisationszusammenhang mit der Gegenspindel
(G ) stehen,
s
s
6. Drehmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Werkzeuge der Werkzeugträger (W1, W2, W3) drehzahlgeregelt
antreibbar sind.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: TRAUB AG, 7313 REICHENBACH, DE |
|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |