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Zweiständer-Werkzeugmaschinen, wie Hobel-, Fräs- und Karusselldrehmaschinen,
weisen einen von den zwei Ständern getragenen, in der Höhe verstellbaren Querbalken
zur Aufnahme von Werkzeugsupporten auf, die an dem Querbalken waagerecht und somit
parallel zu dem zwischen den Ständern befindlichen Maschinentisch verschiebbar sind.
Die Querbalken weisen eine mehr oder weniger große freie Länge zwischen ihren Abstützungen
an den Ständern auf, wobei die Abstützung durch die Hubspindeln und die Verklammerung
des Querbalkens mit den Ständern hergestellt ist. Ohne Belastung durch die Supporte
erstrecken sich bei genauer Herstellung der Führungsbahnen des Querbalkens diese
parallel zum Maschinentisch oder zur Planscheibe im Falle einer Karusselldrehmaschine.
Befindet sich -ein Support im Bereich der Abstützung des Querbalkens am Ständer,
so bewirkt er auf den Querbalken kein Biegemoment. Wird er jedoch an dem Querbalken
gegen die Mitte verschoben, so verursacht er dabei eine mit der Verschiebung ansteigende
Durchbiegung des Querbalkens. Infolgedessen beschreibt der Support und damit auch
die Schneidstahlspitze des vom Support getragenen Werkzeugs bei der Bewegung vom
Ständer gegen die Mitte des Querbalkens keine Parallele zur Maschinentisch- oder
Planscheibenoberfiäche, sondern einen Bogen entsprechend der Biegelinie. Infolgedessen
wird das Werkstück nicht genau plan bearbeitet. Zwar sind die Abweichungen vom Sollmaß
sehr gering, können jedoch nicht immer in Kauf genommen werden, so daß eine Nachbearbeitung
erforderlich wird." Es -sind bereits.aßRa4men vorgeschlagen worden, um die Durchbiegung
des, .Querbalkens. infolge des Gewichts der Supporte rückg'ängig"zü-machen: Nach
einem Vorschlag ist vorgesehen, daß sich oberhalb des Querbalkens ein mit diesem
heb- und senkbarer Hilfsbalken erstreckt, der sich mit seinen Enden auf dem Querbalken
im Bereich von dessen Führungen an den Ständern abstützt und zwischen den Stützpunkten
des Hilfsbalkens auf dem Querbalken mit dem Querbalken durch- eine Spärinvörriehtung
ver=-banden ist. Mit Hilfe dieser Spannvorrichtung kann der Querbalken gegen den
Hilfsbalken um das Maß der auftretenden Durchbiegung angehoben und mit dem Hilfsbalken
verspannt werden. Während die Durchbiegung des Querbalkens durch Verkürzen der Spannvorrichtung
beseitigt wird, tritt eine Durchbiegung des Hilfsbalkens auf, .
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Der Vorteil dieser .gegenüber anderen bekahnten Querbalkenentlastungsvorrichtungen,
bei denen-allemder Support praktisch unabhängig vom Querbalken von einer besonderen
Quertraverse getragen wird, liegt darin, daß der Support unmittelbar auf den Führ
rangen des Querbalkens aufsitzt und davongetragen ist. Der Support vermag sich folglich
nicht um ein gewisses Spiel von den Führungen zu lösen, was Ungenauigkeiten bei
der Bearbeitung zur Folge haben kann. Aus diesem Grunde ist es wesentlich, nicht
den Querbalken vom Supportgewicht zu entlasten, sondern die Durchbiegung des Querbalkens
infolge des Supportgewichts rückgängig zu machen oder durch eine entsprechende Verspannung
gar nicht erst auftreten zu lassen.
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Ein weiterer Vorschlag behandelt die gleiche Aufgabenstellung und
sieht eine ähnliche Lösung vor. Danach soll die Spannvorrichtung mit ihrem oberen
Ende statt an dem mit dem Querbalken heb- und senkbaren Hilfsbalken an einer ortsfesten
Traverse angreifen. Es ist also wie bei dem erst erwähnten Vorschlag eine Spannvorrichtung
vorgesehen, mit welcher die Durchbiegung des Querbalkens rückgängig gemacht wird.
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Des weiteren ist eine Einrichtung zur Kompensation der Durchbiegung
des Querbalkens einer Zweiständer-Werkzeugmaschine bekannt, bei der ebenfalls ein
Hilfsbalken zur Beseitigung der Durchbiegung infolge des Supportgewichts Anwendung
findet. Dieser stützt sich jedoch an seinen Enden über Stützvorrichtungen, deren
Höhe verstellbar ist, auf dem Querbalken ab, wobei letzterer zwischen diesen Stützpunkten
mit dem Hilfsbalken verbunden ist. Erfährt der Querbalken bei der Verschiebung eines
Supports zur Mitte hin eine Durchbiegung, so wird lediglich die Höhe der Stützvorrichtung,
d. h. der Abstand zwischen den Quer-und Hilfsbalkenenden, vergrößert. Die dabei
auftretenden Druckkräfte an zumindest einem Ende der Balken, die in Abhängigkeit
der erfolgten Durchbiegung bewirkt werden, erzielen über die Verbindung zwischen
dem Quer- und Hilfsbalken die Beseitigung der Durchbiegung des Querbalkens.
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Bei allen genannten Vorrichtungen zur Beseitigung der Durchbiegung
des Querbalkens infolge des Supportgewichts findet ein Hilfsbalken Anwendung, der
entweder das Gewicht des Supports oder die bei der Verschiebung auftretenden Biegekräfte
in dem Querbalken aufnimmt.
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Demgegenüber beschreitet die Erfindung unter Verzicht auf einen Hilfsbalken
einen anderen Lösungsweg.
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Die Erfindung besteht in der Anwendung des unter anderem von Brückenträgern
her bekannten Prinzips, die in einem Träger unterhalb der neutralen Ebene auftretenden
Zugspannungen durch in diesen Trägerabschnitt mittels in Trägerlängsrichtung wirkender
Druckkräfte eingeleitete Druckspannungen aufzuheben, beim Querbalken einer Zweiständer-Werkzeugmaschine
. zur Kompensation von' dessen Durchbiegung, indem sich längs durch den unteren
:Balkenabschnitt des Querbalkens eine mit an den Enden angeordneten Spannköpfen
versehene Zugstange frei hindurcherstreckt und an mindestens einem Ende-eine einerseits
am Spannkopf und andererseits an der zugehörigen Stirnfläche des Querbalkens angreifende,
in Balkenlängsrichtung wirkende und veränderbare Druckkräfte aufbringende Vorrichtung
an-.geordnet ist.
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'-Damit ist "eireicht, daß sich die beim Verschieben 'ler Supporte
auf dem Querbalken unterhalb der neutralen Ebene des Querbalkens auftretenden Zugspannungen
aufheben lassen, indem die eine Durchbiegung des Querbalkens bewirkenden Zugspannungen
durch entsprechende Druckspannungen beseitigt werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß
die Größe der durch die Vorrichtung aufzubringenden Druckkräfte selbsttätig in Abhängigkeit
vom Verschiebeweg der Supporte steuerbar ist. Infolgedessen ist es erfindungsgemäß
möglich, jede Durchbiegung schon im Entstehen durch angepaßte Druckkräfte rückgängig
zu machen, so daß der Querbalken sich stets genau parallel zur Maschinentisch-oder
Planscheibenoberfläche erstreckt.
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Im einzelnen kann für die selbsttätige Steuerung der Größe der aufzubringenden
Druckkräfte vorgesehen sein, däß die die Druckkräfte aufbringende Vorrichtung zwischen
dem einen Spannkopf und der zugehörigen
Stirnfläche des Querbalkens
angeordnet ist und aus einer Hydraulik-Zylinder-Kolben-Einheit besteht.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Vorrichtung eine
Haupt-Zylinder-Kolben-Einheit vorgeschaltet sein, deren Kolbenverschiebung über
ein Getriebe von der Drehbewegung der Vorschubspindel oder Vorschubspindeln des
oder der Supporte abgeleitet ist.
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Das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung
zeigt weitere konstruktive Einzelheiten. Es zeigt F i g. 1 in schematischer Darstellung
eine Karussell-Drehmaschine unter Andeutung der Biegelinie im Querbalken und F i
g. 2 in schematischer Darstellung die die Druckkräfte in dem Querbalken bewirkende
Einrichtung mit ihrer Steuerung.
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In F i g. 1 sind mit 1 das Maschinenbett, mit 2 die auf dem Bett drehbar
gelagerte Planscheibe, mit 3 die beiden Ständer der Maschine und mit 4 die diese
verbindende Traverse bezeichnet. An den Ständern 3 ist der Querbalken 5 auf- und
abwärts verfahrbar angeordnet. Auf dem Querbalken 5 sind die Supporte 6 und 7 geführt,
deren Verschiebung mittels zweier Vorschubspindeln erfolgt, von denen eine in F
i g. 2 mit 9 bezeichnet ist. über die Länge des Querbalkens 5 ist in F i g. 1 in
stark verzerrter Darstellung eine Biegelinie sowohl für die Ober- als auch die Unterkante
des Querbalkens 5 angedeutet. Derartige Biegelinien entstehen, wenn zumindest ein
Support vom einen Ständer her zur Mitte des Querbalkens 5, z. B. der Support 7 in
Richtung des Pfeils 10, verschoben wird. Der durch die Supporte 6 und 7 in unbelastetem
Zustand parallel zur Planscheibe 2 sich erstreckende Querbalken 5 biegt sich infolge
des Gewichts der Supporte 6 und/oder 7 bei deren Verschiebung mit zur Mitte hin
ansteigender Durchbiegung durch. Bei dieser Biegung treten oberhalb der neutralen
Ebene des Querbalkens Druckspannungen und unterhalb der neutralen Ebene Zugspannungen
auf. Die Druckspannungen sind in F i g. 1 durch zwei gegeneinander gerichtete Pfeile
11 auf der Biegelinie der Oberkante des Querbalkens 1 angedeutet, während die Zugspannungen
durch zwei voneinander weggerichtete Pfeile 12 auf der Biegelinie der Unterkante
des Querbalkens 12 verdeutlicht sind. Werden diese Spannungen durch jeweils entgegengesetzt
gerichtete Spannungen kompensiert, so tritt die Durchbiegung des Querbalkens 5 nicht
mehr auf.
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Zur Kompensation der bei der Durchbiegung des Querbalkens auftretenden
Zugspannungen im Balkenabschnitt unterhalb der neutralen Ebene des Querbalkens 5
müssen in diesem Balkenabschnitt Druckkräfte erzeugt werden. Dies kann auf verschiedene
Art erfolgen. Zweckmäßigerweise geschieht dies dadurch, daß sich längs durch den
unteren Balkenabschnitt des Querbalkens 5 die an ihren beiden Enden Spannköpfe 15
und 16 aufweisende Zugstange 13 frei hindurcherstreckt.
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Wie insbesondere aus F i g. 2 ersichtlich, ist zur Aufbringung der
Druckkräfte in Balkenlängsrichtung die Zylinder-Kolben-Einheit 14 angeordnet, die
einerseits am Spannkopf 16 und andererseits an der zugehörigen Stirnfläche 17 des
Querbalkens angreift. Die Einheit 14 ist als Ring-Druckdose ausgebildet, in der
der Ringkolben 18 axial zur Zugstange 13 verschiebbar angeordnet ist. Wird unter
die Kolbenfläche 19 des Ringkolbens 18 in die Ring-Druckdose ein Druckmittel gepreßt,
so werden in der Einheit 14 Druckkräfte und in der Zugstange 13 Zugkräfte wirksam,
die infolge der Anordnung der Zugstange in Längsrichtung des Querbalkens 5 in diesen
Druckkräfte einleiten. Diese an den Stirnseiten des Querbalkens erzeugten Druckkräfte
kompensieren in dem unteren Balkenabschnitt über den Querschnitt unterhalb der neutralen
Zone, je nach ihrer Größe, die aufgetretenen Zugspannungen ganz oder teilweise.
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Der Druck des Druckmittels zur Erzeugung der Druckkräfte in der Einheit
14 wird mittels einer dieser vorgeschalteten Haupt-Zylinder-Kolben-Einheit
20 bewirkt. Wird der Kolben 21 dieser Einheit 20 in dem Zylinder 22
zur Erhöhung des Druckmitteldrucks verschoben, so fließt das Druckmittel über die
Leitung 23 unter den Ringkolben 18 der Einheit 14.
Zum Ausgleich
des eventuell auftretenden Leckölverlustes ist an die Leitung 23 der Motor
24 mit der Pumpe 25 angeschlossen, die bei Betreiben das Druckmittel über
das Rückschlagventil26 in die Druckleitung 23 fördert.
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Da die Durchbiegung des Querbalkens in Abhängigkeit des Verschiebewegs
der Supporte 6 und/ oder 7 erfolgt, ist es zweckmäßig, die Größe der aufzubringenden
Druckkräfte selbsttätig in Abhängigkeit vom Verschiebeweg der Supporte 6 oder 7
zu steuern. Dazu ist die Kolbenstange 27 des Kolbens 21 der Einheit 20 mittels ihrer
Spindel 28 in der Haupt-Zylinder-Kolben-Einheit 20 drehbar gelagert und über
das Getriebe 29 mit der Spindel 9 des Supports 7 kraftschlüssig gekuppelt. Erfolgt
also eine Vorschubbewegung des Supports 7 infolge einer Rotation der Spindel
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mittels des Motors 30, dessen Ritzel 31 mit dem Stirnrad 32 zusammengreift,
das auf der Spindelwelle 9 befestigt ist, so bewirkt dies über das Getriebe
29 eine Verdrehung der Kolbenstange 27. Je nach Drehrichtung der Spindel 9 wird
damit z. B. eine Verschiebung des Kolbens 21 zur Erhöhung des Drucks in dem Druckmittel
erzielt.
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Das Getriebe 29 besteht aus dem von dem Stirnrad 32 der Spindel 9
angetriebenen Stirnrad 33, dessen Drehbewegung über das Wechselradpaar 34 auf das
Kegelradpaar 35 übertragen wird. Das eine Kegelrad dieses Paares ist drehfest mit
der Kolbenstange 27
verbunden. Durch die entsprechende Wahl der einzelnen
Zähnezahlen der Getrieberäder kann die von dem Motor 30 bewirkte Supportverschiebung
in eine zweckmäßige Verschiebung des Kolbens 21 der Einheit 20 zur Erhöhung
oder Verringerung des Drucks in dem kolbenseitigen Zylinderraum der Einheit
20
und damit auch in der Einheit 14 unterhalb des Ringkolbens 18 umgewandelt
werden. Auf diese Weise werden die in dem Abschnitt unterhalb der neutralen Ebene
des Querbalkens 5 auftretenden und damit auch die Druckspannungen in dem oberen
Abschnitt des Querbalkens infolge der Verschiebung der Supporte 6 und/oder 7 durch
eine entsprechend große Druckspannung in dem unteren Abschnitt derart ausgeglichen,
daß eine Verbiegung des Querbalkens infolge des oder der Gewichte des oder der Supporte
6 und/oder 7 nicht mehr erfolgen kann, zumindest aber nennenswert reduziert wird.