Automatisch arbeitende Fräsmaschine zum Einfräsen der Zähne in Zahnstangen und zum Ausfräsen von Nuten quer zum Werkstück. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine automatisch arbeitende Fräsmaschine zum Einfräsen der Zähne in Zahnstangen und zum Ausfräsen von Nuten quer zum Werkstück.
Die bis anhin bekannt gewordenen Zahnstan genfräsmaschinen arbeiten in der Weise, dass Fräser in einem meist senkrecht beweglichen Schlitten gelagert ist und die Zahnstange ebenfalls senkrecht auf einem parallel zur Fräserachse schaltbaren Schlitten aufge spannt ist, wobei das Werkstück die Teil bewegung ausführt.
Diese Anordnung von Fräser und Werk stück hat den grossen Nachteil, dass, weil das Werkstück die Teilbewegung ausführt, die Maschine in mindestens doppelter Länge des zu bearbeitenden Werkstückes ausgeführt sein muss ; die Maschine beansprucht-somit viel Platz und ist kostspielig in der Herstel lung. Da die Baulänge einer solchen Ma schine beschränkt ist, können lange Zahn- stangen nicht in einer Aufspannung bearbei tet werden.
Diesem Übelstand soll die den Gegen stand der Erfindung bildende Maschine ab helfen. Bei derselben führt das Werkzeug die fortlaufende Teilbewegung aus, das Werkstück ruht, weil der Aufspanntisch fest stehend ist, wodurch die Maschine nur um die Länge des das Werkzeug tragenden Schlittens länger sein muss als die Fräslänge des Werkstückes beträgt.
Die Fräsmaschine gemäss der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, dass sie einen fest stehenden, zur Aufnahme des zu fräsenden Werkstückes bestimmten. länglichen Auf- spanntisch, der zweckmässig mit dem Bett der Maschine ein Stück bildet, aufweist, über dem ein in Längsführungen zu beiden Sei ten dieses Tisches geführter, brückenförmiger Ständerschlitten mit einem quer zum Auf spanntisch beweglichen Frässchlitten ange ordnet ist.
Zur Kraftübertragung auf die Frässpin- del kann auf der letzteren ein Doppelzahn rad festsitzen, -welches durch zwei, mit einem Schneckenrad ein einziges Stück bildende Zahnräder, welche kleiner sind als das er wähnte Zahnrad, angetrieben wird, -wobei dieses Schneckenrad zwischen die Einzelräder des auf der Frässpindel sitzenden Doppel rades eingreift, zum Zwecke, auf geringem Raum einen starren Antrieb zu erhalten.
Um bei einer langen Ausführungsform von mehreren Metern Fräslänge lange Wel len und die damit verbundenen unvermeid lichen Spielräume zur Betätigung des Teil mechanismus zu vermeiden, kann bei dersel ben zur Betätigung des Stellhebels für die Teilscheibe und für das Ingangsetzen des Teilmechanismus durch einen besonderen Teilmotor ein Magnet vorgesehen sein, -wel cher durch einen im Frässchlitten befind lichen Umsteuermechanismus im richtigen -Moment erregt wird.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen standes veranschaulicht.
Fig. 1 zeigt eine Stirnansicht der Ma schine; Fig. 1a. zeigt eine gewisse Abänderung der Maschine; Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt der Ma schine in Seitenansicht; Fig. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Fräserstenermechanismus nach der Linie III-III in Fig. 4; Fig. 4 zeigt einen Grundriss des Fräser steuermechanismus ; Fig. 5 zeigt einen senkrechten Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4; Fig. 6 zeigt einen teilweisen senkrechten Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 4; Fig. 7 zeigt einen senkrechten Querschnitt nach der Linie VII-VII in Für. 4; Fig. 8 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den Teilmechanismus nach der Linie VIII-VIII in Fig. 10; Fig. 9 zeigt einen senkrechten Schnitt durch den gleichen Mechanismus nach der Linie IX-IX in Fig. 10;
Fig. 10 zeigt einen waagrechten Schnitt des Teilmechanismus nach der Linie X-X in Fig. 8; Fig. 11 zeigt, einen senkrechten Schnitt durch den Fräserwellenantrieb nach der Linie XI-XI in Fig. 12, und Fig. 12 zeigt einen senkrechten Quer schnitt durch den gleichen Antrieb nach der Linie XII-XII in Fig. 11.
Die dargestellte, automatisch arbeitende Fräsmaschine hat, wie aus den Fig. 1 und 2 Hervorgeht, ein Bett 1, das mit einer drei fachen Führung für einen brückenförmigen Ständerschlitten 2 versehen ist und von dem der vordere Längsteil als länglichen Auf spanntisch 1' für das zwecks Herstellung einer Zahnstange zu fräsende Werkstück aus gebildet ist.
Auf dein Ständerschlitten 2 ist ein mittels einer Gewindespindel 5 in senk rechter Richtung einstellbarer, -waagrechter Hilfsschlitten 4 angeordnet, der den quer zum Aufspanntisch 1' verschiebbaren Fräs- schlitten 3 trägt, in welchem mittels Kugel lager die an ihrem äussersten Ende durch ein Gegenlager 7 gestützte Frässspindel 6 ge lagert ist (Fig. 1.1 und 12).
Auf der Fräs- spindel 6 ist ein Doppelzahnrad 8 aufgekeilt, dessen Zahnkränze mit Zahnrädern 10, 11 kämmen, die kleiner sind als das Rad 8, und die mit einem dazwischenliegenden Schnek- kenrad 9 ein einziges Stück bilden.
Das Schneckenrad 9, das zusammen mit den Zahnrädern 1.0, 11 auf einer kurzen Welle gelagert ist, kämmt seinerseits mit der auf einer waagrechten Antriebswelle 13 auf ;e- keilten Schnecke 12. Dein Antrieb der Welle 13 erfolgt über einen auf der hintern Längs seite der --Maschine angeordneten, in einem am Hilfsschlitten 4 befestigten Kasten 14 unter gebrachten Mechanismus, der weiter unten beschrieben ist.
Der Ständerschlitten ist zu beiden Seiten des Aufspanntisches ge führt, wobei der nach der Seite des Auf spanntisches hin über letzteren sich erstrek- kende Teil an einer Konsole des Ständer schlittens 2 geführt ist.
Unterhalb des Kastens 14 ist am Stän- derschlitten 2 ein Antriebsräderkasten 15 an- gebracht (Fig. 1 und 3), auf dessen unterer Seite ein elektrischer Antriebsmotor 16 be festigt ist. Die Welle dieses Motors 16 ist mittels Nut und Feder mit einer im gasten 15 gelagerten Hohlwelle 20 verbunden, die ein Ritzel 18 trägt, das mit einem auf einer in senkrechter Richtung verlaufenden Welle 17 für den Rücklauf des Frässchlittens 3 befestigten Zahnrad 19 kämmt. Im Kasten 15 ist parallel zur Hohlwelle 20 laufend eine Hilfswelle 21 gelagert, deren Antrieb durch auf deren oberes Ende und auf das obere Ende der Welle 20 aufsteckbare Wechsel räder 21' und 20' erfolgt.
Auf der Hilfs welle 21 ist ein Zahnrad 22 aufgekeilt, das mit einem auf dem untern Ende ,einer senk rechten Antriebswelle 23 aufgekeilten Zahn rad 24 kämmt. Auf der Welle 23 ist mittels Nut und Feder eine im Gehäuse 14 gelagerte Schnecke 25 verschiebbar angeordnet, die mit dem Schneckenrad 26 eines auf der Welle 13 angeordneten kombinierten Schnecken- und Schraubenrades 26, 27 kämmt (siehe auch Fig. 4). Das Schraubenrad 27 kämmt sei nerseits wiederum mit dem auf einer Wech selradachse 29 aufgekeilten Schraubenrad 28. Mittels Wechselrädern 30 und 30' (Fig. 3 und 5) wird die Umlaufbewegung der Achse 29 auf die Wechselradachse 31 übertragen und von hier mittels einer auf dieser letzteren aufgekeilten Schnecke 32 auf das lose auf einer Transportspindel 33 angeordnete Schneckenrad 34.
Ein ebenfalls lose auf der Spindel 33 angeordnetes Schnecken- und Stirnrad 35 erhält einen konstanten Antrieb durch eine auf der Vertikalwelle 17 sitzende Schnecke 36 (Fig. 3). Auf der Spindel 33 ist ferner auch eine Klauenkupplung 37 (Fig. 7) verschiebbar angeordnet, die mittels einer Kupplungsgabel 38 betätigt und ab wechselnd mit dem Schneckenrad 34 für den Arbeitsgang des Frässchlittens 3 und dem Schneckenrad 35 für den Rücklauf des Fräs- schlittens 3 in Eingriff gebracht werden kann. Das Schnecken- und Stirnrad 35 treibt ein auf einer Hilfswelle 40 aufgekeiltes Zahnrad 39.
Auf der Welle 40 sitzt ferner ein mit sägeförmigen Zähnen versehenes Schaltrad 41 (Fig. 5 und 7), während -zwi schen diesem letzteren und dem Zahnrad 39 eine zum Verschwenken der Kupplungsgabel 38 dienende Kurve 42 lose angeordnet ist, die auf einem Nabenteil eine fest damit ver bundene Teil- oder Vorschaltscheibe 43, so wie eine Gegenscheibe 44 trägt. Der Scheibe 43 sind Stellhebel 45 und 46 zugeordnet, die mittels Nockenteilen m eine Raste 43' der Scheibe 43 eingreifen können, um letztere nach jeder halben Umdrehung anzuhalten und mit ihr auch die- Kurve 42.
Der mit zwei, um 180 versetzt angeordneten Rasten 44' versehenen Gegenscheibe 44 ist eine feder beeinflusste Gegenklinke 47 zugeordnet, die durch Eingriff in die eine oder andere Raste 44' jeweils ein Rückwärtsdrehen der Sehei ben 43, 44 und der damit zusammenhängen- den Kurve 42 verhindert. Auf der Scheibe 43 ist ein Schwenkhebel 48 angeordnet, der am einen seiner beiden Enden mit einem zur Zusammenwirkung mit den Nockenteilen der" Stellhebel 45, 46 bestimmten Haken versehen ist, während an seinem andern Ende eine ihn so beeinflussende Zugfeder 49 angreift, dass er mit einem daran vorgesehenen Mitnehmer zahn 48' in Eingriff mit dem Schaltrad 41 s gelangt.
Die beiden Stellhebel 45, 46 sind mittels einer Schiene 50 miteinander" verbun den und werden mittels einer Zugfeder 51 (Fig. 7) gegeneinander gezogen. Zur abwech selnden Betätigung der Stellhebel 45, 46 in f Übereinstimmung mit dem Arbeite- und dem Leerhub des Frässchlittens 3 ist an diesem letzteren ein gleichzeitig als Stützlager für eine Betätigungsstange 55 dienender Arm 56 vorgesehen, der mit zwei auf dieser Stange einstellbaren Anschlägen 79 und 80 (Fig. 1 und 7) zusammenwirkt.
Die Stange 55 ist mit einem auf dem obern Ende eines Ver tikalbolzens 52 sitzenden Hebel 54 verbun den, während ein auf dem untern Ende die ses Bolzens sitzender Hebel 53 (Fig. 5 und 7) in Triebverbindung mit der Schiene 50 steht.
Am Räderkasten 14 (Fig. 3 und 6) ist eine zur Steuerung des Ständerschlittens 2 s bestimmte Kontaktvorrichtung 58 vorge- sehen, die einen mit dem beweglichen Kon takt 58' derselben verbundenen, mit der oben bereits erwähnten Kurve 42 zusammenwir kenden Steuerbolzen 57 besitzt. Durch Schliessen der kontaktvorrichtung bei jeder bei jeder zweiten halben Umdrehung der Kurve 42 wird ein am einen Ende des Bettes 1 befestig ter Elektromagnet 74 (Fig. 2) für kurze Zeit in Betrieb gesetzt, der seinerseits mittels einer Schaltstange 75 den in den Fig. 8, 9 und 10 gezeigten Mechanismus zur Steuerung des Ständerschlittens 2 (Teilmechanismus) einschaltet.
Dieser in dem dem Elektro magneten 74 entsprechenden Bettende unter gebrachte Mechanismus hat eine Wechselrad achse 62 (Fig. 10), auf welcher ein mit einem Schaltrad 64 ein Stück bildendes Schnecken rad 63 lose angeordnet ist, das mit der auf der ständig umlaufenden Antriebswelle 65' eines Elektromotors 65 sitzenden Schnecke 66 kämmt. Auf der Achse 62 sitzen ferner eine Teilscheibe 67 und eine Gegenscheibe 72 (Fig. 8 und 9), mit welchen Scheiben wieder um mittels einer Zugfeder 73 gegeneinander gezogene Stellhebel 70, 71 zusammenwirken, indem ein Nocken am Stellhebel 70 in eine Raste 67' an der Scheibe 67 und ein Nocken am Stellhebel 71 in eine Raste 72' an der Gegenscheibe 72 eingreifen kann.
Die Teil scheibe 67 trägt einen Schwenkhebel 68, an dessen einem Ende eine Zugfeder 69 an greift, die ihn so zu verschwenken trachtet, dass ein an demselben vorgesehener Mitneh merzahn in Eingriff mit dem Schaltrad 64 gelangt, was aber so lange nicht möglich ist, als das andere, als Haken ausgebildete Ende des Hebels 68 in Eingriff mit dem Nocken am Stellhebel 70 steht, der seiner seits mit der Schaltstange 7 5 des Elektro magneten 74 verbunden ist und nach jedem Arbeitshub und beendigtem Rücklauf des Frässchlittens 3 ausser Eingriff mit der Scheibe 72 und mit dem Schwenkhebel 68 gebracht wird, wodurch diese Scheibe eine Umdrehung ausführen kann und die Achse <B>62</B> somit im gleichen Sinne um eine Umdre hung bewegt.
Die Drehbewegung der Achse 62 wird mittels Wechselrädern 78, die aus- wechselbar auf den Enden der Achse 62 und der Spindel 60 und auf einem von einem Stellarm 76 getragenen Zwischenbolzen 77 gelagert sind, auf die Teilspindel 60 über tragen, auf der die mit dem Ständerschlitten 2 verbundene Spindelmutter 61 angeord net ist.
Die Arbeitsweise des beschriebenen Zahn- stangenfräsautomaten ist wie folgt: Das Werkstück wird entweder direkt oder in einer geeigneten Vorrichtung auf den feststehenden Aufspanntisch des Bettes ein gespannt. Je nach Fräserdurchmesser oder Materialbeschaffenheit wird die Fräserdreh geschwindigkeit durch die auf die Zapfen 20, 21 (Fiel --. 3) aufgesetzten Wechselräder 18, 22 eingestellt. Der Fräservorschub pro Umdre hung des Fräsers wird durch die auf die bei den Wellen 29, 31 (Fig. 4) aufsteckbaren Wechselräder 30, 30' eingestellt. Auf der Zugstange 55 (Fig. 1 und 7) werden die An schläge 79, 80 dem Frässchlittenweg entspre chend eingestellt.
Sobald der Fräser das Werkstück im Arbeitsgang durchlaufen hat, stösst der Arm 56 an den Anschlag 79 und zieht dadurch die Zugstange 55 durch die Hebel 54, 53 und Verbindungsschiene 50 den Stellhebel 45 aus der Raste der Teilscheibe 43 heraus, wodurch die Klinke 48 frei und durch die Zugfeder 49 mit dem stetig um laufenden Sperrad 41 in Eingriff gebracht wird.
Die Teilscheibe 43 mit Kurve 42 wird demzufolge um !:,-Umgang mitgenommen, worauf die Klinke 48 durch den in die Raste einfallenden Hebel 46 gefasst und aus dem Sperrad 41 herausgezogen wird und die Teil scheibe 43 am Weiterdrehen verhindert ist. , Die Gegenklinke 47 sperrt die Teilscheibe 43 und Gegenscheibe 44 gegen ein eventuelles Rückwärtsdrehen, hervorgerufen durch den Federzug- auf die Klinke 46.
Bei dieser hal ben Umdrehung der Kurve 42 wird die Kupp- , lungsmuffe 3 7 (Fig. 7) durch den Hebel 38 in das mit konstanter Geschwindigkeit um laufende Schneckenrad 35 für den schnellen Rücklauf des Frässchlittens durch Transport spindel 33 eingerückt, wodurch der Fräs- schlitten im Eilgang in seine Anfangsstel- lung zurückgezogen wird.
Vor dieser End- stellung stösst das am Frässchlitten befind liche Anschlaglager 56 an den auf der Zug stange 55 befindlichen Anschlag 80 und wird durch den Hebel 56, 54 und Schiene 50 der Stellhebel 46 aus der Teilscheibe 48 heraus gezogen, die Klinke 48 mit dem umlaufenden Sperrad 41 in Eingriff gebracht und die Teil scheibe 43 mit Kurve 42 um eine weitere halbe Umdrehung verdreht, bis der Hebel 45 in die Teilscheibe 43 einfällt und die Klinke 48 auslöst.
Bei dieser halben Umdrehung der Kurve 42 wird nun der Kontaktbolzen 57 betätigt, indem solcher durch Federdruck in die Raste der Kurve 42 einfällt und die Kontakte dadurch kurze Zeit geschlossen wer den, um mittels des erregten Magneten 74 den im Teilmechanismus befindlichen Stell hebel 70 (Fig. 9) im richtigen Moment aus der Raste der Teilscheibe 67 herauszuziehen und diese in Drehung zu versetzen, wie nach folgend beschrieben.
Es wird absichtlich das System eines durch Federdruck zur Wirkung kommenden Kontaktes gewählt bei positiver Ausrückung desselben statt umgekehrt, da bei einem eventuellen Versagen der Feder der Teilmechanismus nicht in Betrieb kommt und somit der Fräser in der vorhergehenden Zahn lücke arbeitet, wodurch ein Schaden vermie den wird.
Das auf der Wechselradachse 62 lose laufende Sperrad 64 mit Schneckenrad 63 läuft durch die auf der Motorwelle 65 sit zende Schnecke 66 mit einer konstanten Tou renzahl ständig um. Die Teilscheibe 67 und Gegenscheibe 72, welche auf der Wechsel radachse 62 aufgekeilt sind, werden durch die beiden Stellhebel 70, 71 in Stellung und die Klinke 68 zugleich mit dem Sperrad 64 ausser Eingriff gehalten.
Durch die Erregung des Magneten 74, wie oben beschrieben, wird der Stellhebel 70 aus der Teilscheibe 67 herausgezogen und damit die Klinke 68 durch Federzug in das ständig umlaufende, vom besonderen Motor 65 angetriebene Sperrad 64 hineingezogen, wodurch der Teilmechanismus in Bewegung gesetzt wird und die Teilscheibe 67 eine volle Umdrehung ausführen kann, worauf dann der Stellhebel 70 in die Raste der Teilscheibe 67 einfällt und die Klinke 68 ausser Eingriff mit dem Sperrad 64 bringt.
Die Spindel 60 bewegt dabei den Frässchlitten um eine Zahn teilung weiter. Die Gegenklinke 71 wird gleichzeitig in die Rücklaufraste der Gegen scheibe 72 hineingezogen, so dass die Teil scheibe 67 stets die genau bestimmte Lage einnimmt. Dieser Vorgang wiederholt sich nach jedem Arbeitshub des Frässchlittens 3.
Eine hier nicht erläuterte Einrichtung .er möglichst der Teilscheibe 67, mehrere Um gänge auszuführen, bevor der Stellhebel 70 in die Raste einfallen kann, wodurch es auch bei groben Teilungen möglich ist, mit klei nen treibenden und grossen getriebenen Wech selrädern zu arbeiten.
In Fig. la ist eine konstruktive Abände rung der Lagerung des Ständerschlittens 2 gezeigt, und zwar ist der letztere hier durch Vermittlung einer Drehzapfenlagerung 2" drehbar auf einer Hilfsschlittenführung 2' gelagert, wodurch auch Schrägverzahnungen hergestellt werden können.