-
Maschine zum Bearbeiten, beispielsweise Fräsen von Nuten Die Erfindung
bezieht sich auf eine Maschine zum Bearbeiten, beispielsweise Fräsen von Nuten,
Schlitzen u. dgl., mit einem Bohmuten- oder Schlitzfräser oder einem entsprechenden
Werkzeug anderer Bearbeitungsart, bei der der Längsvorschub von einem über einen
Schneckentrieb od. dgl. angetriebenen Kurbeltrieb angetrieben wird und bei der eine
annähernd konstante Vorschubgeschwindigkeit durch eine entsprechende, stufenlos
wählbare Zusatzbewegung für den Kurbeltrieb, die von der Kurbelstellung hergeleitet
wird, erzeugt wird.
-
Der Zweck einer derart mit einer Antriebskurbel ausgerüsteten Nutenfräsmaschine
ist, die Anschläge für das Umsteuern des Tisches zu vermeiden und den Nuten- oder
Schlitzfräser mit einer annähernd konstanten Vorschubgeschwindigkeit zu bewegen,
um eine hohe Oberflächengüte zu erzielen.
-
Es ist eine Werkzeugmaschine mit hin- und hergehendem Werkzeug oder
Werkstücktisch bekannt, bei der die Hin- und Herbewegung von einem Kurbeltrieb gesteuert
wird und bei der dem Kurbeltrieb eine von einer Kurvenscheibe gesteuerte Zusatzbewegung
der Schnecke in der Weise erteilt wird, daß sich eine über dem Hub weitgehend konstante
Vorschubgeschwindigkeit einstellt. Diese Maschine hat den Nachteil, daß die Geschwindigkeitskorrektur
durch Verschieben der Schnecke des für den Vorschubantrieb dienenden Schneckengetriebes
erfolgt, was zur Folge hat, daß die Regelkraft für die Korrektur größer sein muß
als die Vorschubkraft. Die Regeleinrichtung muß also sehr stark dünensioniert sein.
Außerdem sind bei dieser Steuerung viel Spiel aufweisende Elemente, insbesondere
das Zahnspiel der hin- und hergehenden Schnecken schädlich (deutsche Patentschrift
451996).
-
Ganz allgemein ist es auch bekannt, den Geschwindigkeitsverlauf von
Kurbeltrieben durch eine vorgeschaltete umlaufende Kurbelschleife. zu beeinflussen.
Auch die umlaufenden Kurbelschleifen weisen, insbesondere wegen des hin- und hergehenden
Kulissensteins, schädliches Spiel auf. An Nutenfräsmaschinen ist ferner zur Erzielung
einer annähernd konstanten Vorschubgeschwindigkeit das mit dem Kurbeltrieb verknüpfte
Ellipsenrad oder der verknüpfte Kulissentrieb mit exzentrisch zueinander liegender
Kulisse und Stein bekannt. Abgesehen davon, daß eine Konstanz damit nicht erzielbar
ist, ist der- getriebliche Aufwand nicht unerheblich.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten
Vorrichtungen zu vermeiden> d. h. eine Maschine zum Bearbeiten von Nuten,
Schlitzen u. dgl. zu erstellen, bei der die Vorrichtung zur Beeinflussung des Geschwingigkeitsverlaufes
der Antriebskurbel für den Längsvorschub einfach zu variieren ist und bei der die
entsprechenden Getriebeelemente kein schädliches Spiel aufweisen.
-
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß
der Kurbeltrieb von einem stufenlos verstellbaren Getriebe mit Verstelltrieb angetrieben
wird. Das stufenlos verstellbare Getriebe wird in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel
verstellt, wodurch die gewünschte Korrektur des Geschwindigkeitsverlaufes,
d. h. also eine im wesentlichen konstante Vorschubgeschwindigkeit erzielt
wird.
-
Est sind bereits Nutenfräsmaschinen bekannt, die ein stufenlos regulierbares
Getriebe im Vorschubantrieb aufweisen, um damit die Vorschubgeschwindigkeit fein
einstellen zu können. Mit einem so angeordneten stufenlosen Getriebe wird der in
einem Diagranim über den Hub aufgetragene Geschwindigkeitsverlauf aber nicht beeinflußt
(Zeitschrift Maschine und Werkzeug, Coburg, Heft 9 [1958],
& 28;
Heft 15 [19581, S. 10). Der Einsatz als Verstelltrieb im Zuge des Kurbeltriebes
kann dadurch auch nicht nahe gelegt sein.
-
Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß das stufenlos
verstellbare Getriebe einen Gesamtregelbereich (p), dessen einer Teil
(q) zum Regeln des Geschwindigkeitsverlaufes des Kurbeltriebes und dessen
anderer Teil (p : q) zum üblichen Regeln der Vorschubgeschwindigkeit
vorgesehen ist, aufweist. So. erfüllt also das stufenlose Getriebe zwei verschiedene
Aufgaben, nämlich einmal eine Regelung und zum anderen erlaubt es die an sich bekannte
Feineinstellung der Vorschubgeschwindigkeit.
-
Besonders vorteilhaft ist es bei Maschinen mit einem Stufengetriebe
im Vorschubantrieb, wenn der Betrag (p : q) des Gesamtregelbereiches
(p) des stufenlos verstellbaren Getriebes gleich dem Stufen-'
sprung
(s) des Stufengetriebes ist, weil dann die zuletzt genannte Aufgabe über
dem ganzen Vorschubgeschwindigkeitsbereich erfüllbar ist. Dieser letzte Gedanke
ist zwar für sich allein nicht neu, doch stellt er eine wertvolle Ausgestaltung
der Erfindung dar.
-
Mit den F i g. 1 bis 4 ist die Erfindung erläutert. Es zeigt
F i g. 1 den für die Erfindung wesentlichen Teil einer Nuten- oder Schlitzfräsmaschine,
F i g. 2 das Geschwindigkeitsschaubild ohne und mit Korrektur, aufgetragen
über dem Schlittenweg, F i g. 3 ein anderes Getriebeschema einer Fräsmaschine
mit dem Verstelltrieb nach der Erfindung, F i g. 4 das zug6hörige Drehzahlschema
dieser Fräsmaschine.
-
Auf einen Maschinenständer 10 (F i g. 1) ist in einer
vertikalen Führung 11 ein Werkstückschlitten 12 verschiebbar gelagert. Für
den Antrieb des Werkstückschlittens kann jede bekannte Einrichtung vorgesehen
werden, im Ausfährungsbeispiel ist eine Vorschubspindel 13 vorgesehen. Auf
dem Maschinenständer ist in einer horizontalen Längsführung 14 ein Längsschlitten
15 verschiebbar gelagert. Der Längsschlitten nimm eine einen Bohrnutenfräser
16
od. dgl. tragende Pinole 17 auf, die in bekannter Weise die für
das Schlitzfräsen notwendige Tiefenverstellung ausführt.
-
In dem Maschinenständer 10 ist eine Kurbelwelle 18 gelagert,
die an dem oberen Ende eine Kurbel 19
trägt. Der Kurbelradius kann mit einer
in den Kurbelzapfen 20 eingreifenden Spindel 21 eingestellt werden. Die Verbindung
zwischen Kurbelzapfen und Längsschlitten stellt eine Kurbelstange 22 her. Die Größe
des Kurbelradius bestimmt den Längsweg des Längsschlittens 15. Auf der Kurbelwelle
18 ist ein Schneckenrad 23 befestigt, in das eine Schnecke 24 eingreift.
Diese wird von einem aus Riemenscheiben 25, 26 und einem Riemen
27 bestehenden Riementrieb angetrieben. Die eine Scheibe 26 dieses
Riementriebes sitzt. auf einer Abtriebswene 28
eines stufenlosen Geschwindigkeitswechselgetriebes
29 irgendeiner bekannten Bauart. Als Beispiel ist ein Getriebe mit veränderlichen
Kegelscheiben 30,
31 und dazwischen laufendem Riemen 32 oder
Kette oder Ring gewählt. - Die Veränderung der Kegelscheiben, d. h.
die Variierung des Getriebes wird mit irgendeiner bekannten Steuereinrichtung vorgenommen,
die in F i g. 1 als Steuerhebel 35 angedeutet ist. Der, Steuerhebel
liegt mit einer Rolle an einem Steuernocken 36. Der Steuernocken wird proportional
der Kurbel angetrieben. Im vorliegenden Beispiel sitzt er zusammen mit der Kurbel
und der Schnecke auf der Kurbelwelle 18. Das stufenlose Getriebe
29
wird -über ein weiteres Riemengetriebe 37 von einem Elektromotor
38 angetrieben.
-
Der gestrichelte . Linienzug 39 in F i g. 2 zeigt
die Geschwindigkeit 40 , des Längsschlittens in Ab-
hängigkeit von
sem;-ein Längsweg 41 ohne das Wirken des Getriebes 30 bis 32. Hierbei
entspricht der Betrag 42 dem an der Spindel 21 eingestellten Kurbeldurchmesser..Der.,getrichelte
Linienzug 39 ähnelt äus, #&ekärmte'n Gründen einer gewissermaßen verfälschten
halben Sinusschwingung. Dieser über den gesamten a Längsweg unkonstante Geschwindigkeitsverlauf
soll vermieden werden. Das wird dadurch erreicht, daß der mit der Kurbel umlaufende
Steuernocken 36 das stufenlose Wechselgetriebe so verstellt, daß der Geschwindigkeitsverlauf
die in F i g. 2 mit der ausgezogenen Linie 43 dargestellte. Form annimmt,
d. h., der Längsvorschub ist während des größten Teiles seines Weges konstant.
-
Die Tiefenzustellung des Werkzeugs bzw. der Pinole erfolgt normalerweise
nicht im Stillstand, d. h. nicht in den beiden Totpunkten, sondern geht bei
laufender Maschine vonstatten mit einer Voreilung 46 und einer Nacheilung 47. Es
ist zu beachten, daß in F i g. 2 nur gewissermaßen der Hinweg entsprechend
dem Kurbelwinkel von 1801 dargestellt ist. Der Herweg von 180 bis
3601 Kurbelwinkel läuft in F i g. 2 von 44 nach 45 rückläufig ab.
-
F i g. 3 zeigt ein Getriebeschema entsprechend der F i
g. 1, jedoch statt des Riementriebes zwischen dem stufenlosen Getriebe
30 bis 32 und dem Schneckengetriebe 23, 24 ist ein sechsstufiges
Vorgelege (Geschwindigkeitswechselgetriebe) eingefügt. Die in F i g. 1 und
3 äquivalenten Teile sind mit gleichen Nummern bezeichnet. Das Vorgelege
enthält drei parallel Wellen 48, 49, 50. Auf der Welle 49 befindet sich ein
dreifacher Schieberadblock 51, 52, 53,
der mit den auf der Welle 48 verkeilten
Zahnrädern 54, 55, 56 in Eingriff gebracht werden kann. Auf Welle
50 befindet sich ein zweifacher Schieberadblock 57, 58, der mit den
fest mit der Welle 49 verbundenen Zahnrädern 59, 60 zum Kämmen gebracht werden
kann. Das stufenlose Getriebe -und das Vorgelege sind mit einem Schneckengetriebe
61,
62 verbunden. Der Steuerhebel 35 ist im Schema der F i
g. 3 über ein Kegelradgetriebe 63, 64 mit den verstellbaren Kegescheiben
verbunden. An der Kurbelwelle 18 ist noch ein weiteres Kegelradgetriebe
65,
66 angeschlossen, das über eine Kurbel 67 einen Lenker
68, einen Hebel 69 über eine weitere Welle 70, einen Hebel
71 und einen Lenker 72 eine Klinke 73 antreibt, die auf ein
Klinkenrad 74 einwirkt, das den Tiefenvorschub des Werkzeugs 16 bzw. der
Pinole 17 antreibt. Für einen Eilvorschub oder für das Zurückziehen des Werkzeugs
kann ein gesonderter Motor 75 vorgesehen sein, der über eine Schaltkupplung
76 oder einer anderen geeigneten Kupplung, z. B. eine Rutschkupplung, auf
den Tiefenvorschub einwirken kann.
-
Einen Vorschlag für das Zusammenwirken des stufenlosen Getriebes mit
einem mehrstufigen Vorgelege im Sinne der Erfindung zeigt das Drehzahl-Schaubild
(F i g. 4), in dem wie üblich die waagerechten strichpunktierten Linien die
Wellen 28,
37a, 48, 49, 50 des Getriebes symbolisch darstellen. Auf
diesen Linien sind im logarithmischen Maßstabe die Drehzahlen der betreffenden Wellen
entsprechend den verschiedenen Getriebestufen aufgetragen. Mit 37a ist die Antriebswelle
des stufenlosen Getriebes bezeichnet. Das Schema ist an sich bekannt und braucht
nicht näher erläutert zu werden. Ist der Gesamtregelbereich des stufenlosen Getriebes
p und wird für das erfindungsgemäße Verstellen (F i g. 2) ein Regelbereich
q benötigt und wählt man den Stufensprung s des Vorgeleges
so kann das zum Verstellen nach F i g. 2 benötigte Getriebe gleichzeitig
zum stufenlosen Regeln des üblichen Vorschubantriebs verwendet werden. Die Erfindung
ist auf die obige Beziehung zwischen s, p
und q nicht
beschränkt; s kann auch jede andere zweckdienliche Größe haben, desgleichen
p.