MEASURING DEVICE FOR NUMERICALLY CONTROLLED TURNING MACHINES

Abstract: 1. Measurement device for the compensation of thermal expansions in numerically controlled lathes which have a spindle head (1) and a tool slide (2) which can be moved transversely to the axis of rotation of the working spindle (8), on which tool slide is located a tool holder having a distance-measuring device measuring the distance between the working spindle (8) and the tool slide (2), which distance-measuring device has a measurement system (6) solidly connected to the tool slide (2), characterised in that one measurement element (5) of the measurement system (6) is solidly connected to the spindle head (1).

Description: Numerisch gesteuerte Drehmaschine Die Erfindung betrifft eine numerisch gesteuerte Drehmaschine mit einem Spindelstock und einem quer zur Drehachse der Arbeitsspindel verfahr- baren Werkzeugschlitten, auf dem ein Werkzeughalter um eine zur Drehachse der Arbeitsspindel parallelen Achse verschwenkbar und gegebenenfalls in seiner Schwenkachsenrichtung verfahrbar angeordnet ist. Derartige Drehmaschinen müssen bei grösster Arbeitsgenauigkeit hohe Arbeitsspindeldrehzahlen und schnelle Eilgangbewegungen des Werkzeugschlittens zulassen. Schnelle Bewegungen der Arbeitseinheiten erzeugen jedoch thermische Veränderungen der Elemente, die die Arbeitsgenauigkeit ungünstig beeinflussen. Es ist bekannt, die Wärme-Längenausdehnung der Kugelrollspindel und ihrer Lagerung durch lineare Wegmesssysteme, insbesondere in der X-Achse zu erfassen und durch eine Regelung des Vorschubmotors abzugleichen. Mit der bekannten Messeinrichtung wird jedoch ausschliesslich die Wärme-Längenausdehnung des Werkzeugschlittenantriebs erfasst. Der Wärmegang des Spindelstocks, der bei schnellaufenden Arbeitsspindeln relativ gross ist, wird von den bekannten Messsystemen nicht erfasst. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehmaschine der eingangs erwähnten Art so auszubilden, dass mit einem geringen konstruktiven und steuertechnischen Aufwand die thermischen und mechanischen Störeinflüsse in der X-Achse (Durchmesserachse) erfasst und kompensiert werden. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass zwischen Spindelstock und Werkzeugschlitten eine Abstandsmessvorrichtung angeordnet ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Abstandsmessvorrichtung aus einer fest mit dem Spindelstock verbundenen Messstange und einem damit zusammenwirkenden Messsystem, das fest mit dem Werkzeugschlitten verbunden ist. Es hat sich als zweckmässig erwiesen, dass die den Abstand zwischen Werkzeugschlitten und Spindelstock messende Abstandsmessvorrichtung den jeweiligen Istwert einem zugeordneten Impulsumformer aufgibt, der mit der Regeleinrichtung des Vorschubmotors für die X-Achse verknüpft ist. Die Regeleinrichtung ist darauf ausgelegt, die Störungseinflüsse zu kompensieren, welche durch den Wärmegang der Kugelrollspindel ihrer Lagerung oder des Spindelstocks sowie durch Einfederung oder durch Spiel des Werkzeugschlittens auftreten. Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt mit extrem einfachen Mitteln. Die Anbringung der Abstandsmessvorrichtung zwischen Spindelstock und Werkzeugschlitten ist problemlos möglich. Durch das Vorsehen der Abstandsmessvorrichtung werden extrem hohe Bearbeitungsgenauigkeiten erzielt. Die erwähnten Störeinflüsse können völlig kompensiert werden. Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Die Zeichnung zeigt eine schematische, teilweise geschnittene Frontansicht einer Drehmaschine: Auf dem Maschinenbett 7 ist der Spindelstock 1 angeordnet, in dem die Arbeitsspindel 8 gelagert ist, welche das Spannfutter 9 trägt. Auf dem Maschinenbett 7 ist der Werkzeugschlitten 2 quer zur Drehachse der Arbeitsspindel 8 in Richtung des Doppelpfeils 11 verfahrbar. Auf dem Werkzeugschlitten 2 sitzt ein als Werkzeughalter ausgebildeter Revolverkopf, auf dem die unterschiedlichen Werkzeuge festspannbar sind. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist lediglich ein Werkzeug 13 angedeutet. Mit 3 ist die Kugelgewindespindel bezeichnet, die bei 4 frei drehbar, jedoch ortsfest, gelagert ist. Die Kugelgewindespindel 3 wird von dem Antriebsmotor M angetrieben, an dem ein Tachogenerator sitzt. Die Spindelmutter 4 ist mit dem Werkzeugschlitten 2 verbunden und nur schematisch angedeutet. Die wärmebedingte Ausdehnung des Spindelstocks 1 erfolgt in Richtung des Doppelpfeils 15. Der Wärmegang der Kugelgewindespindel 3 erfolgt in Richtung des Doppelpfeils 16. Am Spindelstock 1 ist eine Messstange 5 fest angeordnet. Die Messstange wirkt mit dem Messsystem 6 zusammen, an dem ein Wegmessgeber 17 vorgesehen ist. Die Positionsregelung erfolgt in bekannter Weise. Durch ein Steuerprogramm ist ein Sollwert vorgegeben. Am Antriebsmotor M ist ein Istwertgeber (Tachogenerator G) vorgesehen. Ist- und Sollwert werden im Stromrichtergerät miteinander verglichen und bei Ungleichheiten wird der Antriebsmotor nachgeregelt.

Claims: Patentansprüche: 1. Numerisch gesteuerte Drehmaschine mit einem Spindelstock und einem quer zur Drehachse der Arbeitsspindel verfahr baren Werkzeugschlitten, auf dem ein Werkzeughalter um eine zur Drehachse der Arbeitsspindel parallele Achse ver schwenkbar und gegebenenfalls in seiner Schwenkachsenrichtung verfahrbar ange ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Spindelstock (1) und Werk zeugschlitten (2) eine Abstandsmessvor richtung (5, 6) angeordnet ist. 2. Numerisch gesteuerte Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsmessvorrichtung (5, 6) aus einer fest mit dem Spindelstock (1) ver bundenen Messstange (5) und einem damit zusammenwirkenden Messsystem (6) besteht, das fest mit dem Werkzeugschlitten (2) verbunden ist. 3. Numerisch gesteuerte Drehmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den Abstand zwischen Werkzeug (2) und Spindelstock (1) messende Abstands messvorrichtung (5, 6) den istwert einem zugeordneten Impulsumformer (17) aufgibt, der mit der Regeleinrichtung des Antriebs motors für die Kugelgewindespindel des Werkzeugschlittenantriebs verknüpft ist.

Inventors: MEIER, FRITZ
Applicants: BRINKMANN MASCH & ZAHNRADFAB
Application year: 1982
Main classification: B23B25
IPC codes: G05B19, B23B3