DE10142739B4

DE10142739B4 - Machine for backworking a workpiece rotating around an axis of rotation

Info

Publication number: DE10142739B4
Application number: DE2001142739
Authority: DE
Inventors: Norbert Schmitz
Original assignee: SMS GmbH
Current assignee: SMS GmbH
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2001-08-24
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2021-08-25
Also published as: DE10142739A1

Abstract

Maschine zum Hinterarbeiten eines um eine Drehachse rotierenden Werkstücks (12, 30, 72) mit einem Werkzeug (10, 32, 64, 96), bei der ein Linearmotor (52, 80) zur Durchführung einer Hubbewegung des Werkzeugs (10, 32, 64, 96) vorgesehen ist und der Linearmotor (52, 80) einen Primärteil (54, 82) und einen Sekundärteil (56, 84) umfaßt, wobei der Primärteil (54, 82) zur Ausführung der Hubbewegung des Werkzeugs (10, 32, 64, 96) dient.Machine for working behind a workpiece (12, 30, 72) rotating about an axis of rotation with a tool (10, 32, 64, 96), in which a linear motor (52, 80) for carrying out a lifting movement of the tool (10, 32, 64 , 96) is provided and the linear motor (52, 80) comprises a primary part (54, 82) and a secondary part (56, 84), the primary part (54, 82) for executing the lifting movement of the tool (10, 32, 64 , 96) is used.

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Hinterarbeiten eines rotierenden Werkstücks und eine Vorrichtung zur Durchführung einer Hubbewegung eines Werkzeugs in einer solchen Maschine. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Steuereinrichtung.The invention relates to a machine for backworking a rotating workpiece and a device for execution a lifting movement of a tool in such a machine. Farther The invention relates to a control device.

Bei der Bearbeitung bestimmter Werkstücke, wie z.B. bei der Herstellung von spanenden Werkzeugen mit definierter Schneide (Zerspanungswerkzeuge), ist eine sogenannte Hinterarbeitung notwendig. Bei Wälzfräsern bspw. ist es erforderlich, daß die einzelnen Schneiden Freiwinkel erhalten, um einen Span ausbilden und an der Spanbrust nachgeschärft werden zu können. Hierzu ist es notwendig, diese am Zahnrücken zu hinterarbeiten, nämlich zu hinterdrehen und/oder zu hinterschleifen. Die Kontur des Zahnrückens kann dabei einer archimedischen Spirale entsprechen. Um diese Kontur auszubilden, wird der Wälzfräser in Rotation versetzt und ein Werkzeug entsprechend der gewünschten Ausbildung senkrecht zu der Drehachse des Wälzfräsers in einer sogenannten Hubbewegung hin- und hergeführt. Die Hubbewegung des Werkzeugs ist dabei mit der Drehbewegung des Werkstücks und mit der Längsbewegung des Werkzeugs parallel zu der Drehachse des Werkstücks abzustimmen.When machining certain workpieces, such as e.g. in the production of cutting tools with defined Cutting edge (cutting tools) is a so-called rework necessary. For hob cutters, for example. it is necessary that the individual Get clearance angle to form a chip and at the Chip chips are sharpened to be able to. For this it is necessary to rework these on the back of the tooth, namely to turn and / or grind. The contour of the tooth back can correspond to an Archimedean spiral. Around this contour the hob is rotating offset and a tool according to the desired training vertically to the axis of rotation of the hob in a so-called lifting movement back and forth. The stroke movement of the tool is with the rotational movement of the workpiece and with the longitudinal movement the tool parallel to the axis of rotation of the workpiece.

Neben dem hier beschriebenen Wälzfräser sind auch andere Zerspanungswerkzeuge, wie bspw. Gruppenfräser (Rillen) oder Profilfräser, bearbeitbar. Bei diesen entfällt dann die kontinuierliche Längsbewegung des Werkzeugs parallel zu der Drehachse bei der Bearbeitung.In addition to the hob described here also other cutting tools, such as group milling cutters (grooves) or profile cutters, editable. This does not apply then the continuous longitudinal movement of the tool parallel to the axis of rotation during machining.

Bekannte Maschinen zum Hinterarbeiten, wie Hinterdrehmaschinen oder auch Hinterschleifmaschinen, beruhen bspw. auf mechanischen Lösungen, bei denen die Hubbewegung des Werkzeugs durch Abtasten einer sich drehenden Hubscheibe erzeugt wird. Die Hubhöhe wird dabei entweder durch Auswechseln der Hubscheiben oder mittels Einrichtungen für eine stufenlose Hubverstellung festgelegt.Known machines for backworking, such as Back turning machines or also back grinding machines are based, for example. on mechanical solutions, where the stroke movement of the tool is felt by scanning itself rotating lifting disc is generated. The lifting height is either by changing of the lifting disks or by means of stepless stroke adjustment established.

Bei diesen Lösungen ist nachteilig, daß durch die Verwendung mechanischer Mittel erhebliche Reibungskräfte auftreten und folglich ein hoher Verschleiß gegeben ist. Dies beeinträchtigt die Genauigkeit bei der Bearbeitung und somit die Güte des Werkstücks. Auch ist aufgrund der mechanischen Trägheit bzw. Dämpfung die maximale Hubfrequenz stark eingeschränkt.The disadvantage of these solutions is that the use of mechanical means considerable frictional forces occur and consequently there is high wear. This affects the Machining accuracy and thus the quality of the workpiece. Also is due to the mechanical inertia or damping the maximum stroke frequency is severely restricted.

Die DE 40 31 091 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Unrundbearbeiten von Werkstücken. Hierbei ist mittels eines, als Linearmotor ausgebildeten Antriebs ein Werkzeug auf das Werkstück zustellbar. Dieser Linearmotor ist aus einem Sekundärteil sowie einem oder vorzugsweise zwei Primärteilen ausgebildet. Der Primärteil ist fest auf einem Schlitten angeordnet. Der Sekundärteil ist zur Aufnahme eines Werkzeugs relativ beweglich zu dem Primärteil ausgebildet. Dabei umfaßt der Sekundärteil einen einen Eisenkern bildenden Tragkörper. Der wenigstens eine Primärteil umfaßt bestrombare Erregerwicklungen.The DE 40 31 091 A1 discloses a device for non-circular machining of workpieces. Here, a tool can be advanced onto the workpiece by means of a drive designed as a linear motor. This linear motor is formed from a secondary part and one or preferably two primary parts. The primary part is fixed on a sled. The secondary part is designed to receive a tool so that it can move relative to the primary part. The secondary part comprises a support body forming an iron core. The at least one primary part comprises energizable excitation windings.

Demgegenüber zeichnet sich die erfindungsgemäße Maschine zum Hinterarbeiten eines um eine Drehachse rotierenden Werkstücks mit einem Werkzeug dadurch aus, daß ein Linearmotor zur Durchführung der Hubbewegung des Werkstücks vor gesehen ist. Dabei ist bei dem Linearmotor, der einen Primärteil und einen Sekundärteil umfaßt, der Primärteil zur Ausführung der Hubbewegung des Werkzeugs vorgesehen. Dies bedeutet, daß das Werkzeug bzw. ein Werkzeughalter auf dem Primärteil angeordnet ist.In contrast, the machine according to the invention is distinguished for working behind a workpiece rotating around an axis of rotation a tool in that a Linear motor to carry out the stroke movement of the workpiece is provided. The linear motor has a primary part and a secondary part comprises the primary part for execution the lifting movement of the tool is provided. This means that the tool or a tool holder is arranged on the primary part.

Die Hubbewegung kann dabei senkrecht oder im Winkel zu der Drehachse des Werkzeugs gerichtet sein.The lifting movement can be vertical or be directed at an angle to the axis of rotation of the tool.

Die Verwendung eines Linearmotors für die Hubbewegung ermöglicht im Vergleich zu bekannten Lösungen wesentlich schnellere Hubbewegungen und eine genauere Bearbeitung. Außerdem ist es nicht mehr notwendig Hubkurven zu wechseln, obgleich beliebige Kurven abgefahren werden können. Weiterhin verringert sich der Geräuschpegel, da die durch die Hubkurve erzeugten Geräusche entfallen.The use of a linear motor for the lifting movement allows compared to known solutions much faster lifting movements and more precise machining. Moreover it is no longer necessary to change stroke curves, although any Curves can be driven. Farther the noise level decreases, since the noise generated by the stroke curve is eliminated.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuereinrichtung vorgesehen. Diese umfaßt typischerweise eine CNC-Steuerung, deren Einsatz bei der Steuerung verschiedener Werkzeugmaschinen bekannt ist.In an advantageous embodiment a control device is provided. This typically includes a CNC control, its use in the control of various Machine tools are known.

Vorzugsweise ist die Richtung der Hubbewegung in Bezug zu der Drehachse einstellbar.Preferably the direction is Stroke movement adjustable in relation to the axis of rotation.

Der Linearmotor kann auch dazu dienen, die Zustellbewegung des Werkzeugs durchzuführen. Die Zustellbewegung ist die Bewegung, die das Werkzeug an das Werkstück heranführt und ist ebenso wie die Hubbewegung senkrecht oder im Winkel zur Drehachse des Werkstücks gerichtet. Dadurch daß der Linearmotor sowohl die Zustellbewegung als auch die Hubbewegung durchführt, wird die Zahl der angetriebenen Achsen verringert. Dies ermöglicht einen einfacheren und kostengünstigeren Aufbau der Maschine. Die über den Linearmotor angetrie bene Achse bewirkt somit die Zustellung und die Hubbewegung.The linear motor can also serve carry out the infeed movement of the tool. The delivery movement is the movement that the tool brings to the workpiece and is just like that Lifting movement directed vertically or at an angle to the axis of rotation of the workpiece. Because the Linear motor both the feed movement and the stroke movement performs, the number of driven axles is reduced. This enables one simpler and cheaper Construction of the machine. The above the linear motor driven axis thus effects the infeed and the lifting movement.

Vorzugsweise sind Positionsgeber vorgesehen, die die Position des Werkzeugs erfassen. Anhand der Positionsbestimmung kann über Regelungen die Position bzw. die Geschwindigkeit und Bewegungsrichtung des Werkzeugs geregelt werden, d.h. daß die Ausgangssignale der Positionsgeber Eingangsgrößen der Regelungen sind und die Ausgangssignale der Regelung den Linearmotor ansteuern.Position transmitters are preferred provided that detect the position of the tool. Based on Positioning can be over Regulations the position or the speed and direction of movement of the tool, i.e. that the output signals of the position encoder Input variables of the Regulations are and the output signals of the regulation are the linear motor drive.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung einer Hubbewegung eines Werkzeugs einer Maschine zum Hinterarbeiten eines rotierenden Werkstücks ist ein Linearmotor zur Durchführung der Hubbewegung vorgesehen. Der Linearmotor umfaßt einen Primärteil und einen Sekundärteil, wobei der Primärteil zur Ausführung der Hubbewegung des Werkzeugs dient.In the device according to the invention to carry out a lifting movement of a tool of a machine for backworking of a rotating workpiece is a linear motor for implementation the lifting movement provided. The linear motor comprises a primary part and a secondary part, being the primary part for execution serves the lifting movement of the tool.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the device according to the invention result from the subclaims.

Der Primärteil des Linearmotors, der das Werkzeug in Hubrichtung bewegt, kann mittels eines Führungswagens auf einer Führungsschiene geführt sein. Dämpfungsschlitten, die ebenfalls auf der Führungsschiene mitfahren, bewirken, daß Schwingungen reduziert oder gar eliminiert werden.The primary part of the linear motor, the the tool can be moved in the stroke direction by means of a guide carriage on a guide rail be led. Damping carriages, which are also on the guide rail ride along, cause vibrations can be reduced or even eliminated.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung zur Verwendung mit einer Maschine zum Hinterarbeiten eines um eine Drehachse rotierenden Werkstücks weist erste Mittel zum Berechnen von ersten Steuersignalen anhand vorgegebener Parameter auf, wobei mittels der ersten Steuersignale ein Linearmotor zur Durchführung einer Hubbewegung senkrecht oder im Winkel zu der Drehachse anzusteuern ist. Diese Mittel können in Software und/oder Hardware implementiert sein.The control device according to the invention for use with a machine for backworking a rotating around an axis of rotation workpiece has first means for calculating first control signals based on predetermined parameters, whereby by means of the first control signals a linear motor to carry out a stroke movement is to be controlled vertically or at an angle to the axis of rotation. These funds can be implemented in software and / or hardware.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous embodiments of the control device according to the invention result from the subclaims.

Die Parameter für die Steuereinrichtung werden vom Nutzer vorgegeben. Diese beschreiben bspw. die Geometrie des Werkstücks und zwar vor und nach der Bearbeitung. Anhand der Parameter kann auch die Drehgeschwindigkeit des Werkstücks berechnet werden, welche wiederum Grundlage für die Berechnung der Hubbewegung und ggf. der Bewegung des Werkzeugs parallel zu der Drehachse des Werkstücks ist.The parameters for the control device are specified by the user. These describe, for example, the geometry of the workpiece before and after processing. Based on the parameters also the rotational speed of the workpiece can be calculated, which in turn basis for the Calculation of the stroke movement and, if necessary, the movement of the tool in parallel to the axis of rotation of the workpiece is.

Hierzu weist die Steuereinrichtung vorzugsweise zweite und dritte Mittel zum Berechnen von zweiten und dritten Steuersignalen auf, mittels derer die Bewegung des Werkzeugs zur Durchführung einer Zustellbewegung und die Bewegung parallel zur Drehachse des Werkstücks durchgeführt werden. Die zweiten und dritten Mittel können wiederum in Software und/oder Hardware implementiert sein.For this purpose, the control device preferably second and third means for calculating second and third control signals, by means of which the movement of the tool to carry out an infeed movement and the movement parallel to the axis of rotation of the workpiece carried out become. The second and third means can in turn be in software and / or Hardware implemented.

In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung ist mindestens eine Regelung vorgesehen, die anhand der empfangenen Steuersignale und mittels von Positionsgebern generierter Positionssignale die Position des Werkzeugs regelt.In an embodiment of the control device according to the invention at least one regulation is provided which is based on the received Control signals and position signals generated by position transmitters controls the position of the tool.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Maschine zum Hinterarbeiten eines um eine Drehachse rotierenden Werkstücks sieht vor, daß anhand vorgegebener Parameter erste Steuersignale berechnet werden, mit denen der Linearmotor zur Durchführung einer Hubbewegung angesteuert wird. Der verwendete Linearmotor umfaßt einen Primärteil und ei nen Sekundärteil, wobei der Primärteil zur Ausführung des Werkzeugs dient.The inventive method for operating a Machine for backworking a rotating around an axis of rotation workpiece provides that based on predetermined parameters first control signals are calculated with which the linear motor to carry out a lifting movement is controlled. The linear motor used includes one primary part and a secondary part, the primary part for execution of the tool.

Die Hubbewegung kann senkrecht oder im Winkel zu der Drehachse durchgeführt werden. Vorzugsweise sind Mittel zur Vorgabe der Richtung der Hubbewegung vorgesehen.The lifting movement can be vertical or be carried out at an angle to the axis of rotation. Are preferred Means are provided for specifying the direction of the lifting movement.

Die Unteransprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.The subclaims describe advantageous configurations of the method according to the invention.

Das erfindungsgemäße Computerprogramm weist Programmcodemittel zur Durchführung der Berechnung der Steuersignale in einer Steuereinrichtung auf.The computer program according to the invention has program code means to carry out the calculation of the control signals in a control device.

Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt umfaßt Programmcodemittel zur Berechnung der Steuersignale in einer Steuereinrichtung, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind.The computer program product according to the invention comprises Program code means for calculating the control signals in a control device, which are stored on a computer-readable data carrier.

Als geeignete Datenträger kommen EEPROMs und Flashmemories, aber auch CD-ROMs, Disketten, Band- und Festplattenlaufwerke zum Einsatz.Come as a suitable disk EEPROMs and flash memories, but also CD-ROMs, floppy disks, tapes and Hard drives used.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.Further advantages and configurations the invention will become apparent from the description and the accompanying Drawing. It is understood that the the aforementioned and those to be explained below Features not only in the specified combination, but also can also be used in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.The invention is based on exemplary embodiments shown in the drawing and will be referred to below closer to the drawing explained.

1 verdeutlicht in einer schematischen Darstellung die Vorgehensweise beim Hinterdrehen. 1 illustrates in a schematic representation the procedure for turning.

2 zeigt einen Ausschnitt aus der 1. 2 shows a section of the 1 ,

3 zeigt die Vorgehensweise beim Hinterdrehen bzw. Hinterschleifen in Draufsicht. 3 shows the procedure for back turning or back grinding in plan view.

4 zeigt in schematischer Darstellung eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung einer Hubbewegung eines Werkzeugs in einer Maschine zum Hinterarbeiten. 4 shows a schematic representation of an advantageous embodiment of the device according to the invention for performing a lifting movement of a tool in a machine for backworking.

5 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung. 5 shows a further embodiment of the device according to the invention in a sectional view.

6 zeigt in einem Flußdiagramm den Ablauf einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. 6 shows in a flow chart the sequence of a preferred embodiment of the method according to the invention.

1 verdeutlicht die Vorgehensweise beim Hinterdrehen. Zu erkennen ist ein Werkzeug 10, in diesem Fall ein Meißel 10, und ein Wälzfräser 12, der bei der Hinterarbeitung in Richtung eines Pfeils 14 gedreht wird. Der Wälzfräser 12 verfügt über eine Anzahl von radial angeordneten Zähnen 16, die zu hinterdrehen sind. Ein schraffierter Bereich 18, verdeutlicht dabei, welcher Teil der Zähne 16 jeweils am Zahnkopf abgetragen werden muß. 1 illustrates the procedure for turning. You can see a tool 10 , in this case a chisel 10 , and a hob 12 who is working in the direction of an arrow 14 is rotated. The hob 12 has a number of radially arranged teeth 16 that have to be turned. A hatched area 18 , clarifies illuminates which part of the teeth 16 must be removed from the tooth head.

Während der Drehbewegung des Wälzfräsers 12 wird dabei der Meißel 10 in Richtung eines Doppelpfeils 20 hin- und herbewegt. Ein Doppelpfeil 22 verdeutlicht den Hub des Meißels 10 bei der Bearbeitung. Eine gestrichelte Linie 24 zeigt den Verlauf der vorderen Kante des Meißels 10 bei der Rückwärtsbewegung an.During the rotary motion of the hob 12 becomes the chisel 10 in the direction of a double arrow 20 moved back and forth. A double arrow 22 illustrates the stroke of the chisel 10 while editing. A dashed line 24 shows the course of the front edge of the chisel 10 when moving backwards.

In 2 ist ein Ausschnitt aus der 1 dargestellt. Deutlich zu erkennen ist der Bereich 18, der den Materialabtrag am Zahnkopf darstellt. Dabei werden auch die Zahnflanken hinterarbeitet. Die gestrichelte Linie 24 gibt die Meißelbahn bei der Rückwärtsbewegung des Meißels 10 im Bereich einer Zahnlücke 26 wieder. Der Verlauf 28 des Rückens des Zahns 16 gibt einen Abschnitt einer archimedischen Spirale wieder.In 2 is a section of the 1 shown. The area is clearly visible 18 , which represents the material removal on the tooth head. The tooth flanks are also reworked. The dashed line 24 gives the chisel path when the chisel moves backwards 10 in the area of a tooth gap 26 again. The history 28 the back of the tooth 16 represents a section of an Archimedean spiral.

In 3 ist ein zu bearbeitender Wälzfräser 30 und ein Profilwerkzeug 32 (Drehstahl, Profilschleifscheibe) dargestellt. Bei der Bearbeitung wird der Wälzfräser 30 um eine Achse 34 gedreht, währenddessen das Profilwerkzeug 32 in Richtung eines Doppelpfeils 36 hin- und herbewegt wird. Das dargestellte Profilwerkzeug 32 fährt dabei zwischen Zähne 38 des Wälzfräsers 30 in Zahnlücken 40.In 3 is a hob to be machined 30 and a profile tool 32 (Turning tool, profile grinding wheel). The hob is used for machining 30 around an axis 34 rotated while the profile tool 32 in the direction of a double arrow 36 is moved back and forth. The profile tool shown 32 runs between teeth 38 of the hob 30 in tooth gaps 40 ,

In 4 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung einer Hubbewegung eines Werkzeugs in einer Maschine zum Hinterarbeiten dargestellt. Die Vorrichtung, insgesamt mit der Bezugsziffer 50 bezeichnet, weist einen Linearmotor 52 auf. Der Linearmotor 52 umfaßt einen Primärteil 54 und einen Sekundärteil 56. Der Sekundärteil 56 ist auf einer schwenkbaren Grundplatte 58 befestigt. Mittels dieser schwenkbaren Grundplatte ist die Richtung der Hubbewegung in Bezug zu der Drehachse einstellbar. Auf dem Primärteil 54 ist eine Schlittenplatte 60 angebracht, auf der wiederum ein Meißelhalter 62 angeordnet ist. In dem Meißelhalter 62 ist ein Meißel 64 mittels Feststellschrauben 66 fixiert.In 4 An advantageous embodiment of the device according to the invention for carrying out a lifting movement of a tool in a machine for backworking is shown. The device, overall with the reference number 50 denotes a linear motor 52 on. The linear motor 52 includes a primary part 54 and a secondary part 56 , The secondary part 56 is on a swiveling base plate 58 attached. The direction of the lifting movement in relation to the axis of rotation can be adjusted by means of this pivotable base plate. On the primary part 54 is a sled plate 60 attached, on the turn a chisel holder 62 is arranged. In the chisel holder 62 is a chisel 64 using locking screws 66 fixed.

Des weiteren ist in der Darstellung eine Führungsschiene 68 zu erkennen, in der eine mit der Schlittenplatte 60 verbundene Linearführung 70 geführt ist.Furthermore, a guide rail is shown in the illustration 68 recognizable in the one with the sled plate 60 connected linear guide 70 is led.

Weiterhin zeigt die Darstellung einen Wälzfräser 72, der bei der Bearbeitung in Richtung eines Pfeils 74 gedreht wird. Während der Drehung des Wälzfräsers 72 wird der Meißel 64 in Richtung eines Doppelpfeils 76 hin- und herbewegt. Diese Hin- und Herbewegung bzw. die Hubbewegung erfolgt durch Bewegen des Primärteils 54 in Bezug zu dem Sekundärteil 56, also mittels des Linearmotors 52. Der Vorschub des Meißels 64 ist vorzugsweise während des Schnittes gleichmäßig zur Werkstückachse hingerichtet. Die Zahnlücken sind in der Regel schon vorgefertigt. Vor Erreichen des nächsten Zahnes muß der Meißel 64 schnell wieder zurückbewegt werden. Dieser Vorgang wiederholt sich für jeden Zahn.The illustration also shows a hob 72 that when editing in the direction of an arrow 74 is rotated. During the rotation of the hob 72 becomes the chisel 64 in the direction of a double arrow 76 moved back and forth. This back and forth movement or the lifting movement takes place by moving the primary part 54 in relation to the secondary part 56 , so by means of the linear motor 52 , The advancement of the chisel 64 is preferably executed evenly to the workpiece axis during the cut. The tooth gaps are usually already prefabricated. Before reaching the next tooth, the chisel 64 can be moved back quickly. This process is repeated for each tooth.

Die Hub- und die Zustellbewegung der dargestellten Vorrichtung erfolgt durch den elektrisch angetriebenen Linearmotor 52 und nicht wie bisher üblich über eine mechanisch angetriebene Hubkurve, die der Hubform entspricht und einer zusätzlichen linearen Zustellachse. Auf diese Weise sind wesentlich schnellere Hubbewegungen möglich. Beliebige Kurven sind fahrbar, ohne daß eine Hubkurve gewechselt werden muß.The lifting and infeed movement of the device shown is carried out by the electrically driven linear motor 52 and not, as was previously the case, via a mechanically driven stroke curve that corresponds to the stroke shape and an additional linear infeed axis. In this way, much faster lifting movements are possible. Any curves can be driven without having to change a lifting curve.

In 5 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Schnittdarstellung gezeigt. Zu erkennen ist wiederum ein Linearmotor 80, der einen Primärteil 82 und einen Sekundärteil 84 aufweist. Der Sekundärteil 84 ist dabei auf einer Drehtellerplatte 86 angebracht. Eine Schlittenplatte 88 ist mit dem Primärteil 82 verbunden. Die gesamte Anordnung ist auf einem Werkzeugschlitten 90 befestigt. Auf der Schlittenplatte 88 ist eine Distanzplatte 92 angeordnet. Auf dieser wiederum befindet sich ein Werkzeughalter 93, bspw. ein Halter für einen Meißel oder ein Halter für einen Schleifkopf. In dem Werkzeughalter 93 befindet sich mittels einer Feststellschraube 94 eingespannt ein Meißel 96 und ein Distanzstück 98. Ein Führungswagen 100 ist mit einem Dämpfungsschlitten in einer Führungsschiene 102 geführt. Weiterhin ist ein Längenmeßsystem 104 vorgesehen, mit dem die Position des Meißels 96 bestimmt werden kann.In 5 Another embodiment of the device according to the invention is shown in a sectional view. A linear motor can again be seen 80 which is a primary part 82 and a secondary part 84 having. The secondary part 84 is on a turntable 86 appropriate. A sled plate 88 is with the primary part 82 connected. The entire arrangement is on a tool slide 90 attached. On the sled plate 88 is a spacer plate 92 arranged. A tool holder is in turn on this 93 , for example a holder for a chisel or a holder for a grinding head. In the tool holder 93 is located using a locking screw 94 clamped a chisel 96 and a spacer 98 , A carriage 100 is with a damping slide in a guide rail 102 guided. Furthermore, a length measuring system 104 provided with the position of the chisel 96 can be determined.

Die dargestellte Vorrichtung stellt einen kombinierten Zustell- und Hubschlitten mit Linearantrieb zum Hinterarbeiten von Zerspanwerkzeugen, wie z. B. Wälzfräsern, dar, bei dem die Richtung der Hub- und Zustellbewegung zu der Drehachse einstellbar ist. Der Meißel 96 wird über den Linearmotor 80, der aus dem Primärteil 82 und dem Sekundärteil 84 besteht, angetrieben. Der Sekundärteil 84, der in diesem Fall ein Dauermagnet ist, ist fest mit der Drehtellerplatte 86 verbunden. Die Drehtellerplatte 86 sitzt drehbar auf dem Werkzeugschlitten 90 einer Hinterdrehmaschine, um Winkeleinstellungen vornehmen zu können.The device shown represents a combined feed and lifting slide with a linear drive for working behind cutting tools, such as. B. hob cutters, in which the direction of the stroke and feed movement to the axis of rotation is adjustable. The chisel 96 is about the linear motor 80 that from the primary part 82 and the secondary part 84 exists, driven. The secondary part 84 , which in this case is a permanent magnet, is fixed to the turntable plate 86 connected. The turntable plate 86 sits rotatably on the tool slide 90 a lathe to make angle adjustments.

Der Primärteil 82, der fest mit der Schlittenplatte 88 verbunden ist, ist mittels des Führungswagens 100 auf der Führungsschiene 102 verfahrbar. Die Dämpfungsschlitten haben die Aufgabe, Schwingungen zu reduzieren bzw. zu verhindern. Auf der Schlittenplatte 88 befindet sich der Werkzeughalter 93 und dazwischen ggf. die Distanzplatte 92, um die Gesamthöhe anpassen zu können. Um die relative Position des Primärteils 82 bzgl. des Sekundärteils 84 und damit die absolute Position der Hub- und Zustelleinheit bestimmen zu können, benötigt eine nicht dargestellte Steuereinrichtung das Längenmeßsystem 104, das diese Position erfaßt und diese Position kennzeichnende Signale ausgibt.The primary part 82 that is fixed to the sled plate 88 is connected by means of the carriage 100 on the guide rail 102 traversable. The damping slides have the task of reducing or preventing vibrations. On the sled plate 88 is the tool holder 93 and in between, if necessary, the spacer plate 92 to adjust the overall height. To the relative position of the primary part 82 regarding the secondary part 84 and in order to be able to determine the absolute position of the lifting and delivery unit, a control device, not shown, requires the length measuring system 104 which detects this position and outputs signals identifying this position.

In 6 ist in einem Flußdiagramm der Ablauf einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.In 6 the flow of a preferred embodiment of the method according to the invention is shown in a flow chart.

In einem Schritt 110 erfolgt die Eingabe der notwendigen Parameter. Dies erfolgt in der Regel durch den Nutzer, der dabei die Geometrie des zu bearbeitenden Werkstücks und des eingesetzten Werkzeugs vorgibt.In one step 110 the necessary parameters are entered. This is usually done by the user, who is the geometry of the be working workpiece and the tool used.

In einem darauffolgenden Schritt 112 erfolgt die grundlegende Berechnung verschiedener Positionen, Parameter und allgemeiner Werte. In einem Schritt 114 wird die Startposition angefahren. Anschließend werden in einem Schritt 116 die Verfahrpositionen berechnet, die Abbruchbedingung geprüft, und, bspw. beim Bearbeitungsende, die Bearbeitung beendet. Falls dies nicht der Fall ist, erfolgt in einem Schritt 118 das Abfahren der berechneten Sätze. Ist der Bearbeitungsvorgang abgeschlossen, wird in einem Schritt 120 die Endposition angefahren.In a subsequent step 112 basic positions, parameters and general values are calculated. In one step 114 the start position is approached. Then in one step 116 the traversing positions are calculated, the abort condition checked, and, for example, at the end of processing, processing ends. If this is not the case, this is done in one step 118 the execution of the calculated blocks. When the editing process is complete, one step 120 approached the end position.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren muß zunächst die Grundbewegung über die Geometrie des Werkstücks bestimmt werden. Dazu gehören die Axialsteigung und Steigungsrichtung. Die Anzahl der Zähne auf dem Umfang des Werkstücks, die Nutensteigung und Nutensteigungsrichtung, die Größe der Hinterarbeitung und die Bewertung der Hinterarbeitung. Die Hubbewegung besteht im allgemeinen aus Linearinterpolationen zwischen den drei Achsen, da in der Regel eine archimedische Spirale bei der Hinterarbeitung gefahren wird. Dabei muß diese Linearinterpolation hochgenau und in hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden. Dies wird bspw. durch eine CNC-Steuerung gewährleistet, die die Achsen in Lageregelung hält. Die Achsen sind die Drehachse, die Achse parallel zu der Drehachse und die kombinierte Hub- und Zustellachse senkrecht bzw. im Winkel zu der Drehachse.In the method according to the invention must first the Basic movement over the geometry of the workpiece be determined. This includes the axial slope and direction of the slope. The number of teeth on the size of the workpiece, the groove pitch and direction, the size of the rework and the evaluation of the rework. The stroke movement consists in generally from linear interpolations between the three axes, there is usually an Archimedean spiral in the rework is driven. This must Linear interpolation can be carried out with high precision and at high speed. This is ensured, for example, by a CNC control system that moves the axes in Position control holds. The axes are the axis of rotation, the axis parallel to the axis of rotation and the combined lifting and infeed axis vertically or at an angle to the axis of rotation.

Bei der Bearbeitung wird die Zustell- und Hubachse auf einem einstellbaren Weg pro Zahn in Richtung der Werkstückachse verfahren und dabei mit der Drehachse und der zu der Drehachse parallelen Achse in der Steigung am Fräser entlanggefahren. In dieser Zeit findet die eigentliche Bearbeitung statt, d. h. das Werkzeug nimmt einen Span vom Werkstück ab. Dabei ist es unerheblich, ob die Bearbeitung mit einem Hinterdrehmeißel oder einer Schleifscheibe durchgeführt wird. Der Unterschied liegt nur in der unterschiedlichen Schnittgeschwindigkeit, die entweder nur aus der Werkstückdrehachse (Hinterdrehen) oder aus einer Kombination zwischen Werkstückdrehachse und der Schleifscheibe (Hinterschleifen) kommt. Der restliche Weg bis zum Beginn der nächsten Verfahrbewegung (nächster Zahn) wird dann zum Ausheben des Werkzeugs aus dem Werkstück verwendet.When processing, the delivery and stroke axis on an adjustable path per tooth in the direction of Workpiece axis move while doing so with the axis of rotation and the axis parallel to the axis of rotation Axis in the slope on the milling cutter driven along. During this time, the actual processing takes place, d. H. the tool removes a chip from the workpiece. It is irrelevant whether machining with a turning tool or a grinding wheel carried out becomes. The only difference is the different cutting speed, either only from the workpiece axis of rotation (back turning) or from a combination between the workpiece axis of rotation and the grinding wheel (Grinding) comes. The rest of the way to the beginning of the next movement (next Tooth) is then used to lift the tool out of the workpiece.

Ein Problem tritt dabei in den Umkehrpunkten der Hubachse auf. In diesen Momenten müssen eigentlich, da die Hubachse ihre Verfahrrichtung umdreht und die Achsen in Lageregelung sind, alle Achsen kurz anhalten. Um jedoch ein gleichmäßiges Drehen der Werkstückachse zu erreichen, darf dies selbstverständlich nicht passieren. Deshalb wurden in den Steuerungsprogrammen der CNC-Steuerung und in den Antrieben verschiedene Optionen verwendet, die eine nahezu gleichmäßige Drehzahl der Werkstückachse ermöglichen.A problem occurs in the reversal points the lifting axis. At these moments, actually, because the lifting axis is their Direction of travel reversed and the axes are in position control, all Stop axes briefly. However, around an even rotation of the workpiece axis of course, this must not happen. Therefore were in the control programs of the CNC control and in the Drives used different options that have an almost uniform speed the workpiece axis enable.

Um hohe Hubfrequenzen zu erreichen, werden in den Steuerungsprogrammen während der Abarbeitung des Programms ständig die Verfahrbewegungen der einzelnen Achsen im voraus berechnet. Die Soll-Positionen der Achsen werden dabei in einem Parameterfeld abgelegt und anschließend am Werkstück abgefahren. Damit ist gewährleistet, daß auch bei hohen Hubfrequenzen die Bewegungen immer gleichmäßig ablaufen können.In order to achieve high stroke frequencies, are in the control programs during the execution of the program constantly the travel movements of the individual axes are calculated in advance. The The target positions of the axes are stored in a parameter field and subsequently on the workpiece left. This ensures that too the movements always run smoothly at high stroke frequencies can.

Claims

Machine for backworking a workpiece rotating around an axis of rotation ( 12 . 30 . 72 ) with a tool ( 10 . 32 . 64 . 96 ) where a linear motor ( 52 . 80 ) to carry out a lifting movement of the tool ( 10 . 32 . 64 . 96 ) is provided and the linear motor ( 52 . 80 ) a primary part ( 54 . 82 ) and a secondary part ( 56 . 84 ), the primary part ( 54 . 82 ) to execute the lifting movement of the tool ( 10 . 32 . 64 . 96 ) serves.

The machine of claim 1, wherein the direction of the Stroke movement in relation to the axis of rotation is adjustable.

Machine according to claim 1 or 2, wherein a control device is provided.

Machine according to one of claims 1 to 3 in the case of carrying out an infeed movement of the tool ( 10 . 32 . 64 . 96 ) also the linear motor ( 52 . 80 ) serves.

Machine according to one of claims 1 to 4, in the position transmitter for detecting the position of the tool ( 10 . 32 . 64 . 96 ) are provided.

Machine according to claim 5, in which regulations for regulating the position of the tool ( 10 . 32 . 64 . 96 ) are provided.

Device for carrying out a lifting movement of a tool ( 10 . 32 . 64 . 96 ) in a machine for backworking a rotating workpiece ( 12 . 30 . 72 ) where a linear motor ( 52 . 80 ) is provided for carrying out the lifting movement and the linear motor ( 52 . 80 ) a primary part ( 54 . 82 ) and a secondary part ( 56 . 82 ), the primary part ( 54 . 82 ) to execute the lifting movement of the tool ( 10 . 32 . 64 . 96 ) serves.

Apparatus according to claim 7, wherein the direction the stroke movement is adjustable in relation to an axis of rotation.

Apparatus according to claim 7 or 8, in which to carry out a feed movement of the tool ( 10 . 32 . 64 . 96 ) also the linear motor ( 52 . 80 ) serves.

Device according to one of claims 7 to 9, in which a on a guide rail ( 68 . 102 ) mobile carriage ( 100 ) is provided.

Apparatus according to claim 10, wherein the additional damping slide are provided.

Control device for use with a machine for backworking a workpiece rotating about an axis of rotation ( 12 . 30 . 72 ) which has first means for calculating first control signals on the basis of predetermined parameters, a linear motor () using the generated first control signals ( 52 . 80 ) to perform a lifting movement of a tool ( 10 . 32 . 64 . 96 ) is to be controlled.

Control device according to claim 12, which comprises a CNC control.

Control device according to Claim 12 or 13, which has second means for calculating second control signals on the basis of predetermined parameters, the linear motor ( 52 . 80 ) to perform an infeed movement of the tool ( 10 . 32 . 64 . 96 ) is to be controlled.

Control device according to one of claims 12 to 14, which has third means for calculating third control signals on the basis of predetermined parameters, wherein a movement of the tool ( 10 . 32 . 64 . 96 ) parallel to the axis of rotation of the workpiece ( 12 . 30 . 72 ) is to be carried out.

Control device according to one of Claims 12 to 15, in which at least one regulation is provided which determines the position of the tool (using the received control signals and position signals generated by position transmitters). 10 . 32 . 64 . 96 ) regulates.

Method for operating a machine for backworking a workpiece rotating about an axis of rotation ( 12 . 30 . 72 ), in which the first control signals are calculated based on specified parameters, with which a linear motor ( 52 . 80 ) to perform a lifting movement of a tool ( 10 . 32 . 64 . 96 ) is controlled and the linear motor ( 52 . 80 ) a primary part ( 54 . 82 ) and a secondary part ( 56 . 84 ), the primary part ( 54 . 82 ) to execute the lifting movement of the tool ( 10 . 32 . 64 . 96 ) serves.

Method according to Claim 17, in which second control signals are calculated with which the linear motor ( 52 . 80 ) to perform an infeed movement of the tool ( 10 . 32 . 64 . 96 ) is controlled.

Method according to Claim 17 or 18, in which third control signals are calculated with which a movement of the tool ( 10 . 32 . 64 . 96 ) is carried out parallel to the axis of rotation.

Method according to one of claims 17 to 19, wherein the generated control signals are entered into regulations.

Method according to one of claims 17 to 20, wherein the Direction of the lifting movement is set.

Computer program with program code means for carrying out a Method according to one of the claims 17 to 21, in particular in a control device according to one of the Expectations 12 to 16.

Computer program product with program code means, which are stored on a computer-readable data carrier, to carry out a Method according to one of the claims 17 to 21, in particular in a control device according to one of claims 12 to 16th