DE2255540A1

DE2255540A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2255540A1
Application number: DE2255540A
Authority: DE
Inventors: Robert Destic
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-11-12
Filing date: 1972-11-13
Publication date: 1973-05-17
Also published as: BR7207940D0; IT975702B; FR2159777A5; JPS4855486A

Description

j.-lng. K. Schieschke. BMünchon Ί3. ElisäbethstraSe34

Robert DESKC / . .

196, Avenue Victor-Hugo V 75 PAElB /irankreioh

. und ^:

Pierre'DESTIO _

.46, LE BAYLEDE LOUBEESSAG "/ Frankreich

ι " W er k ζ e-u g m ä s. £h i η e"

r . - . . ■■ ■ ■. ■ ■■■.-■■

Die vorliegende Erfindung betrifft Werkzeugmaschinen in allgemeinen und insbesondere !Fräsmaschinen;.wie- z.B^ Universalfräs-" maschinen für den Werkzeugbau oder dergl.

Die bisher bekannten Universälfräsmasp&inen weisen im allgemeinen einen verschwenkbaren Werkzeughaltsrkopf auf und einen schrägstellbaren Tisch, so daß/man durch entsprechende Ausrichtung von Werkzeug und Tisch eine groß© Anzahl von Bearbeitungßvorgängn in verschiedenen Ebenen an eiii©m auf dem Tisch festgespannten Werkstück vornehmen kaün«

Derartige Univers alfrä.smaschinen weisen jedoch den großen Nachteil auf, daß sie äußerst kompliziert aufgebaut und damit sehr kostspielig sind; ■ '

Wenn bei einer solchen Maschine zur Bearbeitung eines Werkstuk— kes der Tisch sehräggestellt werden muß, so löst; diese'Schrägstellung Vibrationen aus, die darauf zurückzuführen sind, daß

*. ί. ν/

die Richtung der durch das Werkzeug auf das auf dem Tisch festgespannte Werkstück aufgebrachten Kraft sich durch die Anlenkpunkte des Tisches am Maschinenrahmen nicht fortsetzt.

Bei den bisher bekannten Universalfräsmaschinen muß außerdem der Festspannbereich des Werkstückes auf dem Tisch häufig verändert werden, womit sich eine erhebliche Fehlerquelle ergibt und die Bearbeitungsgeschwindigkeit verlangsamt und die Arbeits-| Präzision vermindert werden. ;

Die bei Verwendung der bekannten Fräsmaschinen erforderlichen Vorarbeiten zur Anordnung des zu beaiteitenden Werkstückes sind ziemlich schwierig, da sie einer komplizierten Bestimmung des Anstellwinkels des Tisches bedürfen und praktisch keinerlei Möglichkeit zur selbsttätigen Einstellung der Teile, z.B. eines Uni/ersalkopfes, durch einfache Mittel bieten.

Da bei solchen Maschinen die Auflagefläche des Werkstückes Richtungsänderungen erfährt, ändern sich auch die Bezugspunkte gegenüber den festen mit dem Maschinenbett verbundenen Achsen,so daß der Übergang von einer Schrägbearbeitung in die andere erheblich erschwert ist.

Maschinen mit anstellbaren Tischen müssen von sehr erfahrenem Fachpersonal bedient werden, da es nicht immer einfach au erkennen idb, wie die Bearbeitung eines Werkstückes durchzuführen'· ist, dessen Auflagefläche schräggestellt ist.

Schließlich gestatten die bekannten Universalfräsmaschinen nicht die Bearbeitung von sehr langen Werkstücken. ^£

Zur Behebung der meisten vorgenannten Nachteile hat man fi'archinen vorgeschlagen (US-PS 1 991 285), die ein feststehendes Bett aufweisen mit einem darauf angeordneten Auflagetisch und einem Rahmen, an welchem mindestens ein Werkzeughalterkopf oberhalb

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des Auflagetisches in aLner kurvenbahnf orangen, im Rahmen in , einer zur Ebene des Tisches aaikrechten und zur Werkzeugachse ^! parallelen Ebene vorgesehenen Führung verschiebbar angeordnet ' ist,.

Diese Werkzeugmaschine löst zwar einen G,roßteil der vorgenannten Schwierigkeiten, birgt aber dennoch eine Vielzahl von Nachteilen in sich.

Um den Werkzeughalterkopf längs der Führungsbahn über einen Motor bewegen zu können, muß der Motor mit dem Kopf verbunden sein, und da der Kopf bereits mit mindestens einem Antriebsmotor für die Arbeitsspindel ausgestattet ist und zudem auch noch Antriebsmotoren für die Kreuzschlitten aufweisen kann, erhöht sich damit das Gewicht der in der Ehrungsbahn bewegbaren .-Einheit erheblich und vergrößert deren Ausmaße«. ■

Die Vorrichtungen zur Fixierung des Werkzeughalterkopfes in einer Arbeitsstellung müssen-ebenfalls fest, mit dem Werkzeughalterkopf verbunden sein, wodurch sich der vorgenannte-Uachteil '■ noch erhöht, wobei die Fixiervorrichtungen schwer zugänglich . sind,wenn sie von Hand bedienbar sein sollen und andrerseits bei selbsttätiger. Steuerbarkeit zusätzliche Verbindungskabel zum Schaltpult der Maschine erfordern.

Das erhebliche Gewicht der Werkzeughalterkopfes kann schließlich nicht ausgeglichen werden, iiras zu einer schlechten Kräfteverteilung auf dem Maschinenrahmen und damit zur· einseitigen Belastung und zum Verschleiß der Führungsbahn führt und Bearbei- : tungsungenauigkeiten mit sich bringt.

j Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Behebung all dieser

j Nachteile. - ■

I Λ I

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Zur Lösung dieser Aufgabe·weiet die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine ein feststehendes Maschinenbett auf mit einem darauf angardneten Auflagetisch und einem Rahmen, an welchem mindestens ein Werkzeughalterkopf in einer kurvenbahnförmigen, in einer zur Ebene des Auflagetisches senkrechten und zur Werk- , zeugachse parallelen Ebene liegenden führung verstellbar angeordnet ist, wobei die Führung eine ringförmige, die Arbeitszone des Werkzeuges umgebende Lagerausnehmung ist und der Werkzeughalterkopf fest mit einem in dieser Lagerausnehmung drehbar angeordnetem Kranz verbunden ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine ßtirnansicht einer Uhiversalfräemaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 eine Seitenansicht der in Fig. 1 geeeigten Fräsmaschine, wobei einige Teile wegebrochen sind;

Fig. 3 einen Schnitt im vergrößerten Maßstab nach Linie 3-3 in Fig. 1; und

Fig. 4 eine ßtirnansicht einer abgewandelten Ausführungsform der Fräsmaschine nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Ausführungeform einer Universalfräsmaschine weist im wesentlichen ein feststehendes Bett mit einem Längsstück 1 auf» an welchem nach ca. 2/5 seiner Gesamtlänge zwei Querstücke 2 symmetrisch zum Längsstück 1 angeordnet Bind.

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In seinem dem Querstück 2 benachbarten Bereich ist das Maschin nenbett mit einer Ausnehmung 4- versehen, durch welche ,sich ein auf den Querstücken befestigter vertikaler, feststehender Rahmen 5 erstreckt. Dieser Rahmen 5 weist in seinein Mittel abschnitb nahe dem Arbeitsbereich des Werkzeuges eine kreisförmige Ausnehmung 6 auf, die von einer auf dem Bett fest angeordneten Plä> te 7 durchquert wird, auf welcher wiederum ein Auflagetisch 8 geradlinig verschiebbar vorgesehen ist. ;

Auf diesem Auflagetisch ist. eine kreisförmige Platte 9 angeordnet, welche vorteilhafterweise die Drehung eines WerkstÜkeä um eine zur Ebene des Tisches 8 senkrechte Achse ermöglicht. Um die Leistungsfähigkeit der Maschine hinsichtlich ihrer Iräshöhe noch zu vergrößern, kann die Platte 9 in einer- Ausnehmung •des Fisches 8 derart eingebettet sein, daß ihre Oberfläche in" einer Ebene mit der 5Pischoberflache liegt, ■

Im Rahmen 5 ist eine die Ausnehmung 6umgebenäe Lager ausnehmung 10 ausgebildet, die als Führungsbahn für einen Metallkranz 11 dient. Ein im Zusammenhang mit Fig. $ noch näher zu beschreibender Werkzeughalter kopf 12 ist mit dem gleitend in der Lagerausnehmung IQ im Rahmen 5 gelagerten Kranz fest verbunden, wobei der Kranz mittels am Rahmen befestigter Segmente 13 und 13a in der Lager ausnehmung gelaalten wird.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, weist der gleitend in der im Rahmen 5 ausgebildeten Lagerausnehmung/IQ angeordnete Kranss 11 auf seinem dem HalterkG|if Ί2 abgewandten Seite einen Zahnkranz "14*" mit Innenverzahnung auf, in welche ein auf -derAusgangswelle 16 eines hier nicht dargestellten Drehantriebes aufgekeiltes Zahnrad 15 eingreift,: ■' . _/

Je nach Betätigung des Antriebsmechanismus kann der Kranz 11 . durch Verschiebung den Werkzeughalterkopf entweder nacheinander in eine Reihe von verschiedenen· ArbeiiBSteilungen bewegen, wo-

bei das Werkzeug während des Verstellvorgangs vom Werkstück abgehoben ist, oder er ist kontinuierlich verstellbar und gestattet dem Werkzeug eine einen Zylinder beschreibende Arbeitsbahn«

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 weist der Werkzeughalterkopf 12 einen einstückig mit dem Kranz 11 ausgebildeten Sockel 17 auf mit zwei senkrecht zu einer Radiuslinie der Lagerausnehmung 10 des Kranzes verlaufenden Führungsflächen 18. Auf dem Sockel 17 ist gleitend ein Bupport 19 vorgesehen, der an dem Sockel mittels Platten 20 befestigt und gegenüber diesem über eine von einem nicht dargestellten Elektrometer angetriebene Stellspindel 21 verschiebbar ist.

Auf dem Support 19 ist ein zweiter Weife eughalter-Support 22 j vorgesehen, und zwar senkrecht zur Verschiebungsbahn des Supports 19 mittels einer über einen zweiten nicht dargestellten ! Elektromotor angetri&enen Stellspindel 23 verstellbar.

Auf dem Support 22 ist eine in Fig. 2 und 3 gestrichelt dargestellte Arbeitsspindel 24 montiert, die an ihrem freien 3nde j mit einem Werkzeug 25 bestückt ist. j

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sockel 17 ! des V/erkzeughalterkop f es 12 einstückig aus dem Hat erial des Kranzes 11 ausgebildet, dieser Sockel kann aber ebensogut aufsetzbar ausgebildet und am Kranz befestigt sein.

Die vorstehend beschriebene Anordnung ermöglicht mittels dec Kranzes 11 in erster Linie dem Werkzeughalterkopf 12 eine über 180° hinausgehende Winkelbewegung in einer zum Tisch 8 senkrechten Ebene, wobei die Winkelbewegung durch die Breite des AufIagetiöches 8 und durch die Abmessungen des Sockels 17 be wird.

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Außerdem läßt sich die Spindel 24- ge nach Stellung des Supports 22 radial oder parallel zu einer Radiuslinie derLagerausnehmung 10 auf dem Support 19 und durch Verschiebung des Supports 19 gegenüber dem Sockel 17 senkrecht zur Radiuslinie der Lagerausnehmung 10 verstellen.

Nachdem der Tisch 8 geradlinig gegenüber der Platte 7 verschiebbar ist und auch in die Ausnehmung 6 des Rahmens bewegt werden kann, läßt sich bei jeder Stellung des Kranzes' 11 eine in drei senkrecht zueinander stehenden Achsen erfolgende Bearbeitung vornehmen, und zwar an sehr langen Werkstücken, ohne daß die Anordnung des Werkstückes auf dem Auflagetisch zu verändert werden braucht. In Verbindung mit der kreisförmigen, auf dem Tisch 8 in diesen eingebettet oder über diesem angeordneten Platte 9 sind alle vorgenannten Arbeitsgänge in allen Winkelstellungen der Platte 9 gegenüber dem Tisch 8 möglich. *

Die vorstehend beschriebenen Eigenschaften der erfindungsgemässen Masdine verleihen dieser einen universalen Charakter wie man ihn bisher mit derartig einfachen Mitteln nicht verwirklichen konnte. ■ . ·

Durch Verschiebung des Kranzes 11 gestattet sie auch die Ausarbeitung z.B. von umfangsförmigen Kehlungen, und durch Verbindung von zwei oder mehr Bewegungen lassen sich selbsttätig ebene oder gekrümmte Flächen erhalten, und z\tfar über die gesamten beiden durch den Tisch'begrenzten Flächenwinkel und über die gesamte Bei^gungsbahn des Auflagetisches.

Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform weist einen in zwei senkrecht zueinander verlaufenden Richtungen verstellbaren Auf-. lagetisch 8a auf, wobei diese Anordnung die relative Arbeit-s-; strecke von Werkzeug und' Werkstück gegenüber der Verschiebung . des Werkzeughalterkopfes 12 vergrößert.

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Zu diesem Zweck ist der Tisch 8a in einer zum Rahmen 5 senkrech-4 ten Hi eh tune; auf einem Zwischensupport 26 gleitend angeordnet, welcher wiederum parallel zum Rahmen auf Gleitflächen 27 der auf dem Bett befestigten Platte 7a verschiebbar ist. Dieser Support ist über nicht dargestellte PI and steuerung antasLtbar. ;

Auf dem Werkzeughalterkopf 12 ist in Verlängerung der Arbeits- ; spindel 2A- eine Stange 28 angeordnet, welche auf Zapfen in einem mit dem Kranz 11 fest verbundenen, diametral dem Werkzeug- ; halterkopf 12 gegenüberliegenden Lager 29 drehbar gelagert ist.

Damit das Lager 29 den Bewegungen der Spindel 24 gegenüber dein fest mit dem Kran"z 11 verbundenen Sockel 17 folgpi kann, ist das Lager 29 in einer geradlinigen im Kranz 11 ausgebildeten Hut 30 verschiebbar.

Auf der Stange oder Welle 28 sitzen zwei Fräsen J1 und 32, welche eine gleichzeitige Bearbeitung des auf dem Tisch 8a angeordneten Werkstückes P ermöglichen.

Bei der soeben beschriebenen Werkzeugmaschine handelt es sich um eine Universalfräsmaschine mit einem auf einer kreisförmigen Bahn mittels eines gleitend in einer ringförmigen Lager ausnehmung im vertikalen Maschinenrahmen angeordneten Kranzes verschiebbaren Werkzeughalterkopf.

Es ist z.B. auch möglich, zwei Kränze auf den beiden entgegengesetzten Flächen des Rahmens vorzusehen, welche jeweils einen oder mehrere Werkzeughalterköpfe aufweisen, so daß über die gesamte Bewegung üb aim des Tisches mehrere gleichzeitige EbarbeitungEgänge möglich sind.

Bei dem Ausführun{jr.beispiol nach Fig. 3 und 4-, ist die Zentrierung des Kranzes 11 durch die Wandungen der im Rahmen ^l) ausge-

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"bildeten Lagerausnehmung ΊΟ gewährleistet, und die Verschiebung des Kranzes erfolgt unter Reibung. Um aber den Anforderungen an Präzision und Verschleißfestigkeit zu genügen, ist es auch möglich, die Zentrierung mittels Rollen zu sichern, und durch Anordnung des Kranzes auf Rollelementen.dessen Bewegung in seiner Lagerausnehmung zu ermöglichen.

Wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, sind bei diesem Ausführungsbeispiel in dem Kranz 11 Ausnehmungen 33 vorgesehen,die in ihrem dem Werkzeughalt er kopf 12 diametral entgegengestzten Bereich mit einem Material hohen spezifischen Gewichtes gefüllt sind, z.B. mit Blei als Gleichgewichtsmasse 34- zum Ausgleich der durch den Werkzeughalt er kopf 12 erzeugten Unwucht.

In Fig. 3 ist eine andere Vorrichtung zum Ausgleich der durch den Werkzeughalterkopf erzeugten Unwucht vorgesehen, und zwar in Form eines drehbar in dem Rahmen J5 gelagerten Zahnrades 35* welches in den Zahnkranz 14 eingreifbar ist undz.B. von einem mit dem von dem Werkzeughalterkopf erzeugten, Unwuchtmoment verbundenen ausgleichenden Hydraulikmotor angetrieben wird, der das durch den Werkzeughälterkopf in seinen verschiedenen Stellung erzeugte Unwuchtmomeiit durch Aufbringung einer entsprechenden entgegenwirkenden Kraft auf den Zahnkranz 14 ausgleicht.

Es ist auch möglich, eine Maschine gleichzeitig mit der in Fig. 2 dargestellten Gleichgewichtsmasse und einer Ausgleichsvor-" richtung nach Fig. 3 auszustatten. ^{ ,

Die im vorstehenden beschriebene Werkzeugmaschine weist gegenüber den bisher bekannten Werkzeugmaschinen folgende Vorteile auf: . '-.,'■■

Durch Verwendung des Metallkranzes 11 kann der Werkzeughälterkopf 12 über einen fest mit dem Maschinenrahmen veitoidenen Motor angetrieben weden. Eine solche Anordnung ermöglicht; es_$

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einen Werkzeughalterkopf mit geringerem Gewicht und geringeren Ausmaßen vorzusehen.

Der Kranz gestattet zudem eine vollkommene Auswuchtung des drehenden Teils der Maschine, was für eine gute Steuerung der Haschinenbewegung sehr wesentlich ist, insbesondere wenn die Maschine mit einer numerischen Steuerung versehen v/erden soll.

Die Verwendung des Kranzes ermöglicht außerdem eine bessere Verteilung der Kraftmomente.

Die Fixierung des Werkzeughalterkopfes kann z.B. durch fest mit dem Maschinenrahmen verbundene Schrauben sichergestellt werden. Außerdem ermöglicht der Kranz auch, wie in Fig. ^ dargestellt, die Anordnung eines dem Werkzeughalterkopfes diametral gegenüberliegenden Lagers und damit speziell bei Fräsarbeiten die Verwendung von auf einer drehbar zwischen zwei Lagerpunkt;en angeordneten Welle sitzenden Werkzeugen.

PatentarrvSlte

8M<innu..i t

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Claims

Pate nt an s ρ r ü ch e

/ 1.!Werkzeugmaschine, irisbesondere Fräsmaschine, mit einem feststehenden Maschinenbett mit einem darauf angeordneten Auflagetisch und einem Rahmen, auf welchem mindestens ein Werkzeughalterkopf in eixier Imrvenbahnf örmigen, in einer- zur· Ebene des Auflagetisches senkrechten und zur Werk zeug achse parallelen Ebene liegenden Führung verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung eine ringförmige die Arbeitszone des Werkzeuges umgebende Lagerausnehmung (1O) ist, wobei der Werkzeughalterkopf (12) mit einem drehbar in dieser Lagerausnehmung angeordneten Kranz (11) fest verbund en i st. . - ■
2. Werkzeugmaßchine nach Anspruch 1, wobei sich das-Maschinenbett durch eine Ausnehnung in dem durch die Führungsbahn begrenzten Bereich des Maschinenrahmens erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die ringförmige Lagerausnehmung (10) zum Teil miterhalb des Tisches (8) erstreckt.
3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ". daß der Kranz (11) in der im Rahmen (5) vorgesehenen Lagerausnehmung (1O) gleitend angeordnet·ist.
4-, Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei der ' Werkzeughalterkopf eine Vorrichtung zur Bewegung des Werkzeuges in zv:ei zur Ebene der Führungsbahn parallelen und zu- I einander senkrechten Richtungen aufweist, dadurch gekenn-, zeichnet, daß der WerkzeughaLterkqf(12) auf dem Kranz (11) über einen aus dem Material des Kranzes "(11) einstückig ausgebildeten oder auf diesen aufgesetzten ßoqkel (1?) befestigt ist. · ·

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5. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kranz (11) in seiner Lager- , ausnehmung (10) im Rahmen (5) mittels Kreissegmente (13,13a) gehalten ist, welche die Außen- und Innenränder der Lagerausnehmung (10) überdeckend am Rahmen (5) befestigt sind.
6. Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 4—5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kranz (11) mit einem Zahnkranz (14-) versehen ist, in welchen ein auf der Ausgangswelle (16) eines Drehantriebes des Kranzes (11) aufgekeiltes Zahnrad (15) eingreifbar ist.
7. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Werkzeughalterkopf (12) diametral gegenüberliegend ein Lager (29) mit diesem in der Führungsbahn (1O) verschiebbar angeordnet ist, wobei das Lager drehbar das freie Ende einer mindestens ein Werkzeug tragenden Welle (28) aufnimmt, deren anderes Ende drehbar durch den Werkzeughalterkopf (12) mitnehmbar ist.
8. Werkzeugmaschine nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (29) fest auf dem Kranz (11) angeordnet ist.
9. Werkzeugmaschine nach Anspruch 4- und 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (29) parallel zu einer der Bewegungsrichtungen des am Werkzeughalterkopfes (12) sitzenden Werkzeuges geradlinig auf dem Kranz (11) verschiebbar ist.
10. Werkzeugmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Vorrichtungen (3^-5 35 »36) zum Ausgleich der durch den Werkzeughalterkqf (12) erzeugten Unwucht.
11. Werkzeugmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Vorrichtung zum Ausgleich, der Unwucht eine Masse (3^ZD mit hohem spezifischen Gewicht ist, welche in Ausnehmungen (33) in dem Kranz (11) diametral entgegengesetzt dem Werkzeughalterkopf (12) befestigt ist.

.12» Werkzeugmaschine nach Anspruch 10₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Auswucht-vorrichtung ein drehbar im lahmen (5) gelagertes Zahnrad (35) aufweist* welches mit dem Zahnkranz (1:4·) des Kranzes (11) eingreifbar und durch einen mit dem durch die Masse des Werkzeughalterkopfes (12} erzeugten Unwuchtmoment "verbundenen Motor (36) antreibbar ist*

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