DE2633098A1

DE2633098A1 - Waagerecht-aussen-raeummaschine

Info

Publication number: DE2633098A1
Application number: DE19762633098
Authority: DE
Inventors: Gustav Esser
Original assignee: Oswald Forst Maschinenfabrik u Apparatebauanstalt GmbH and Co KG
Current assignee: Oswald Forst Maschinenfabrik u Apparatebauanstalt GmbH and Co KG
Priority date: 1976-07-23
Filing date: 1976-07-23
Publication date: 1978-01-26
Also published as: DE2633098B2; FR2358951A1; FR2358951B1; GB1540143A; DE2633098C3; IT1081253B; US4109560A

Description

Firma Oswald Porst Maschinenfabrik und Apparatebauanstalt G.m.b.H., Schützenstr, l6o, 5650 Solingen 1

"Waagerecht- Außen- Räummaschine"

Die Erfindung betrifft eine Waagare cht-Außen-Räummaschine mit einem auf einem horizontalen Maschinengestell angeordneten, waagerecht verschiebbaren Werkzeugschlitten, wobei der zur Aufnahme eines Räumwerkzeugs dienende Werkzeugschlitten mittels Führungsflächen auf Führungsflächen des Maschinengestells seitlich und vertikal abgestützt ist, und wobei an dem Werkzeugschlitten eine in seiner Verschieberichtung verlaufende Zahnstange angebracht ist, in die ein mit einer entsprechenden Verzahnung versehenes, mittels einer Welle von einem Antriebsmotor antreibbares Antriebsritzel kämmend eingreift.

Aus einem Prospekt der Firma THE LAPOINTS MACHINE TOOL COMPANY, "SRHE IAPOINTE horizontal Broaching Machine" ist eine derartige Waagerecht-Außen-Räummaschine bekannt, bei der der Werkzeugschlitten einerseits über zwei untere gegenüber der Vertikalen und gegenüber der Horizontalen geneigte und eine obere, ebenfalls gegenüber der der Vertikalen und der Horizontalen geneigte Führungsflächen gegenüber dem Maschinengestell abgestützt ist. Die Zahn-

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stange ist an der Unterseite des Werkzeugschlitten mit nach unten liegender Verzahnung angebracht. Unterhalb der Zahnstange ist ein gleichermaßen wie dia Zahnstange mit einer Pfeilverzahnung versehenes Antriebsritzel angeordnet. Trots der außerordentlich schweren Ausführung dieser Maschine sind hiermit Fertigungsgenauigkeiten im Bereich von wenigen yura nicht möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde., eine Waagerecht-Außen-Räummaschine dar eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, daß auch extrem große Bearbeitungsgenauigkeiten erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schwerpunkt des Werkzeugschlittens und die Zahnstange mit dam zugeordneten Antriebsritzel auf einer Seite der Führungsflächen angeordnet sind, wobei das Antriebsritzel oberhalb der Zahnstange angeordnet ist, und daß die Zahnstange und entsprechend das Antriebsritzel mit einer Schrägverzahnung versehen sind, an der beim Antrieb in Räumrichtung eine in Richtung der Welle des Antriebsritzels gerichtete, die Auflagekräfte auf die Führungsflächen verstärkende Kraft angreift. Durch diese Zuordnung dar Führungen des Werkzeugschlittens und des Antriebs des Werkzeugschlitten zuainander wird erreicht, daß die an den Führungsflächen angreifenden, einerseits aus dem Eigengewicht des Werkzeugschlittens und andererseits aus den an der Zahnstange angreifenden Antriebskräften resultierenden Kräfte die gleiche Richtung haben. Dies führt dazu, daß die aufgrund des Eigengewichts des Werkzeugschlittens an den Führungsflächen angreifenden Auflage — kräfte während des Antriebs des Werkzeugschlittens in

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Räumrichtung noch verstärkt warden. Es tritt also keine Entlastung an den Führungsflächen ein, was mit Sicherheit gewährleistet, daß der Werkzeugschlitten keine Relativbewegungen zu den Führungsflachen ausführt, was in der Praxis sonst zu den erwähnten Fertigungsungenauigkeiten führt. Dadurch, daß die Zahnstange und entsprechend das Antriabsritzel mit einer Schrägverzahnung versehen sind, wird beim Antrieb des Werk zeugschlittens in Räurarichtung zusätzlich noch eine weitere, mit den bereits erläuterten Kräften gleichgerichtete Kraft auf die Führungsflächen ausgeübt. Außerdem wird hierdurch noch zusätzlich eine horizontale Stabilisierung des Werkzeugschlitten erzielt.

Bei einar besonders einfachen Ausführung sind der Schwerpunkt des Werkzeugschlittens und die Zahnstange mit dem zugeordneten Antriabsritzel vom Räumwerkzeug aus gesehen hinter den Führungsflächen angeordnet.

Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn zwei in einer gemeinsamen vertikalen Ebene angeordnete Führungsflächen des Maschinengestells zur Aufnahme der horizontalen Kräfte vorgesehen sind. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine gegenüber der Vertikalen und gegenüber der Horizontalen geneigte Führungsfläche des Maschinengastells zur Aufnahme der vertikalen Kräfte vorgesehen ist, der eine Rippe im Werkzeugschlitten zugeordnet ist, die von der Zahnstange zu der Führungsfläche

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verläuft. Hierdurch wird eine biegekraft freie Einleitung der von der Zahnstange kommenden Kräfte in die zugeordnete Pührungsfläche erreicht.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Pig. 1 eine Seitenlängsansicht einer Waagerecht-Außenräummaschine in schema tischer Darstellung.,

Pig. 2 eine Draufsicht auf die Maschine nach Fig. 1,

Fig. ^ eine Seitenansicht gemäß dem Sichtpfeil m in den Figuren 1 und 2,

Fig. 4 einen vertikalen Teilquerschnitt durch die Maschine gemäß der Schnittlinie III-III in Fig. 1 in detaillierter Darstellung,

Fig. 5 einen werkzeugschlitten entsprechend der Querschnittsdarstellung in Fig. 4 mit an den Führungsflächen angreifenden Kräften,

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Teil einer am Werkzeugschlitten angebrachten Zähnstange und

Fig. 7 einen Teilausschnitt aus Fig. 4 gemäß der Schnittlinie VII-VII in Fig. 4.

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Eine Waagerecht-Außen-Räuramaschine besteht - wie allgemein üblich und bekannt - aus einem horizontal angeordneten Maschinengestell 1, auf dem ein Werkzeugschlitten 2 entsprechend dem Verschieberichtungspfeil 3 horizontal verschiebbar angeordnet ist. Seitlich neben dem Maschinengestell 1 ist ein sogenannter Winkeltisch 4 angeordnet, dar einen Wiegentisch 5 trägt, der auf einer in einer vertikalen Ebene liegenden Teilkreisbahn 6 schwenkbar ist. Auf dem Wiegentisch 5 ist ein Kreisteiltisch 7 angeordnet, der um seine Mittelachse 8 drehbar ist. Die Mittelachse 8 geht auch durch den Mittelpunkt 9 der Teilkreisbahn 6. Am Fuße des Maschinengestells 1 ist ein Kühlmittelbehälter Io vorgesehen.

An dem Werkzeugschlitten 2 ist eine Werkzeugaufnahme 11 befestigt, an der wiederum ein Räumwerkzeug 12 mittels einer Zwischenaufnahme 15 befestigt ist.

Der Werkzeugschlitten 2 ist über zwei in einer gemeinsamen vertikalen Ebene liegende Führungsieisten 14, 15 gegenüber dem Maschinengestell 1 geführt und abgestützt. Die obere Führungsleiste iH- und die untere Führungsleiste 15 weisen jeweils eine vertikale Führungsfläche 16 bzw. 17 auf, wobei diese beiden Führungsflächen 16, 17 in einer gemeinsamen vertikalen Ebene liegen. Diese beiden Führungsflächen l6, liegen zu dem seitlich am Werkzeugschlitten 2 angebrachten Räumwerkzeug 12 bzw. dem Winkeltisch 4 hin offen. Die beiden Führungsleisten 14, 15 sind an einer besonders stabilen und verwindungssteifen vertikalen Wand l8 des Maschinengestells angebracht, die über Versteifungsstege 19 gegenüber dem Maschinengestell 1 abgestützt ist.

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Am Werkzeugschlitten 2 sind den beiden Führungsflächen 16, 17 zugeordnete, ebenfalls in einer gemeinsamen vertikalen Ebene liegende Führungsflächen 2o, 21 angebracht, die gegen die zugeordneten Führungsflächen 16, 17 anliegen.

An der unteren Führungsleiste 15 ist weiterhin eine gegenüber der Horizontalen und der Vertikalen geneigte Führungsfläche 22 angebracht, dia sich auf der vom Räumwerkzeug 12 bzw. vom Winkeltisch 4 abgewandten Seite der unteren Führungsleiste 15 befindet. Am Werkzeugschlitten ist wiederum eine dieser Führungsfläche 22 zugeordnete und an dieser anliegende Führungsfläche 23 vorgesehen. Im Bereich des unteren Endes der oberen Führungsleiste 14 und des oberen Endes der unteren Führungsleiste 15 ist jeweils eine Ausnehmung 24 bzw. 25 im Werkzeugschlitten 2 vorgesehen, um eine einwandfreie, kantenpressungsfrexe Anlage der einander zugeordneten Führungsflächen aneinander zu gewährleisten.

An der Oberseite desWerkzeugschiittens 2 - und zwar vom Räumwerkzeug 12 her gesehen hinter den Führungsleisten 14, 15 - ist in einer entsprechenden Ausnehmung 26 des Werkzeugschlittens IjJ eine in Verschieberichtung j5 verlaufende Zahnstange 27 angebracht, die an ihrer Oberseite mit einer Sehragverzahnung 28 versehen ist. Diese Zahnstange liegt an ihren beiden stirnseitigen Enden jeweils gegen eine Anschlagfläche 29 an und ist mittels Schrauben J)O am Boden der Ausnehmung 26 befestigt. In die Schrägverzahnung 28 der Zahnstange 27 greift von oben ein mit

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einer entsprechenden Schrägverzahnung 31 versehenes Antriebsritzel 32 ein, das über eine horizontal und senkrecht zur Verschieberichtung 3 angeordnete Welle von einem am Maschinengestell 1 befestigten elektrischen Antriebsmotor 34 über ein Untersetzungsgetriebe 35 antreibbar ist. Die Welle 33 ist an ihrem freien Ende und in der Nähe des Untersetzungsgetriebes 35 jeweils mittels Zylinderrollenlagern 36, 37 radial gelagert und in der Nähe des Antriebsritzels 32 mittels zweier Kegelrollenlager 38 in X-Anordnung radial und axial gelagert. Die Festlegung der Lage erfolgt - wie aus Fig. 4 ersichtlich - in üblicher Weise.

Der als Hohlkasten ausgebildete Werkzeugschlitten 2 weist eine diagonal verlaufende Rippe 39 auf, die von der Zahnstange 27 zu der Führungsfläche 23 verläuft und in ihrer Längsrichtung etwa senkrecht auf dieser Führungsfläche 23 steht. Der Schwerpunkt 4o des Werkzeugschlittens 2 liegt vom Räumwerkzeug 12 aus gesehen hinter den Führungsflächen l6, YJ, 2o, 21, 22, 23· Außerdem liegt der Schwerpunkt 4o - wie aus Fig. 5 hervorgeht - auf der horizontalen Mittellängsebene 4l des Werkzeugschlitten 2, in der auch das Räumwerkzeug 12 liegt, und die symmetrisch zu den Führungsleisten 14, I5 liegt.

In Fig. 5 sind die auftretenden Kräfte eingezeichnet. Im Schwerpunkt 4o greift die senkrecht nach unten gerichtete, durch das Gewicht desWerkzeugschlittens 2 und des an ihm befestigten Räumwerkzeuges 12 gebildete Kraft G an, die aufgrund der erläuterten Lage des Schwerpunktes 4o relativ zu den Führungsflächen l6, 17, 2o bis zu den in Fig. 5 ebenfalls gestrichelt dargestellten

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Teilkräften G,g, G₁₇ und G₂₂ führt, die jeweils senkrecht auf die Führungsflachen 16 bzw. I7 bzw. 22 der Führungsleisten 14 bzw. 15 gerichtet sind. Mit anderen Worten heißt dies, daß aufgrund der erörterten Lags des Schwerpunktes 4o der Werkzeugschlitten 2 immer mit; seinen Führungsflächen 2o, 21, 23 auf die zugeordneten Führungsflächen 16, 17, 22 dar Führungsleisten 14, 15 gedrückt wird.

Aufgrund der Schrägverzahnung der Zahnstangs 27 und des Antriebsritzels ^2 greift während des Räumens, also beim Verfahren des Werkzeugschlitten 2 in Räumrichtung 42 am Werkzeugschlitten 2 eine horizontal und senkrecht zur Räumrichtung 42 und wiederum auf die vertikalen Führungsflächen 2o, 21 der Führungsleisten 14, 15 gerichtete Kraft P.. am Werkzeugschlitten 2 an. Aufgrund der Tatsache,

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daß beim Abrollen zweier Verzahnungen aufeinander unter Last an diesen Verzahnungen auseinanderdrückende Kräfte angreifen, greift beim entsprechenden Drehantrieb des Antriebsritzels 32 zum Verfahren das Werkzeugschlitten in Räumrichtung 42 am Werkzeugschlitten 2 eine senkrecht nach unten gerichtete Kraft P an, die zusammen mit der Kraft P_TI die ebenfalls punktierte resultierende

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Kraft P₀ bildet. Diese Kraft P_ wirke auf die Führungsflächen l6, I7, 22 der Führungsleisten 14, 15 jeweils in gleicher Richtung wie die Gewichtskräfte G,g, G ₁₇ und G₂₂ als Kräfte P^, P₁₇.und P₂₂, die in Fig. 5 ebenfalls punktiert dargestellt sind. Die auf die Führungsflächen 16, 17, 22 wirkenden resultierenden Auflagekräfte

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einerseits durch das Gewicht des Werkzeugschlittens 2 und des Räumwerkzeugs 12 und andererseits durch den Antrieb sind in Fig. 5 ausgezogen als resultierende Kräfte R₁^, R₁^ und R₂₂ dargestellt, wobei hinzugefügt sei, daß die Kräfte p und G₂₂ u¹¹^ damit die resultierende Kraft R₀₂ auf der Führungsfläche 22 in Richtung der Rippe 58 verlaufen, Von dieser also biegekräftefrei übertragen werden.

Wie aus Fig. 6 hervorgeht, ist die Schrägverzahnung 28 der Zarinstange 27 unter einem Winkelö, der etwa lo° sein kann, gegenüber der Richtung senkrecht zur Räumrichtung 42 geneigt. Hierdurch entsteht die bereits erörterte seitlich gerichtete Kraftkomponente P_TT.

Da beim Zurückfahren des Werkzeugschlittens 2 entgegen der Räumrichtung 42 aufgrund der Sehragverzahnung von Zahnstange 27 und Antriebsritzel 32 am Werkzeugschlitten 2 eine der Kraft P„ entgegengesetzt gerichtete Kraft angreift, die ein den Werkzeugschlitten 2 von den Führungsflächen 16, 17, 22 abhebendes Drehmoment ausübt, ist auch an der Führungsleiste 14 noch, eine weitere Hilfsführungsflache 43 angebracht, der eine entsprechende Hilfsführungsfläche 44 am Werkzeugschlitten 2 zugeordnet ist. Diese Hilfsführungsflachen 4j5, 44 sind spiegelsymmetrisch zu den Führungsflächen 22, 25 bezogen auf die Mittellängsebene 4l angeordnet. Es sei betont, daß es auf die Führungsgenauigkeit-des Werkzeugschlittens 2 im Leerlauf, also bei seinem Rücklauf in die Ausgangsstellung nicht ankommt.

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- Ae--

In Pig. 7 ist der EingriffswinkeIcC ^ zwischen der Schrägverzahnung 28 der Zahnstange 27 und der Schrägverzahnung ^l des Antriebsritzels 32 dargestellt, der die Ursache für die Kraft P ist.

Ergänzend sei noch darauf hingewiesen, daß die Welle 33 und entsprechend die Zahnstange 27 und das Antriebsritzel 32 auch gegenüber der Horizontalen geneigt angeordnet sein können, so daß beispielsweise die aufgrund des Eingriffswinkels OC·, angreifende Kraft P. etwa in Richtung der Kraft P_n in Fig. 5 verläuft. In diesem Pail wird das

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die Führungen des Werkzeugschlittens 2 auf die Führungen am Maschinengestell 1 anpressende Drehmoment noch größer. Auch in einem solchen Fall ist aber das Antriebsritzel 32 oberhalb - wenn auch nicht vertikal oberhalb - der Zahnstange 27 angeordnet.

Auf dem Kreisteiltisch 7 wird ein Werkstück 45, beispielsweise ein Turbinenrad, befestigt, in dessen Mantelfläche Ausnehmungen, beispielsweise sogenannte Tannenbaumprofile, geräumt werden sollen.

- Ansprüche -

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Claims

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Ansprüche

1.) Waagerecht-Außen-Räummaschine mit einem auf einem horizontalen Maschinengestell angeordneten, waagerecht verschiebbaren Werkzeugschlitten, wobei der zur Aufnahme eines Räumwerkzeugs dienende Werkzeugschlitten mittels Führungsflächen auf Führungsflächen des Maschinangestells seitlich und vertikal abgestützt ist, und wobei an dem Werkzeugschlitten eine in seiner Verschieberichtung verlaufende Zahnstange angebracht ist, in die ein mit einer entsprechenden Verzahnung versehenes, mittels einer Welle von einem Antriebsmotor antreibbares Antriebsritzel kämmend eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt (4o) des Werkzeugschlittens (2) und die Zahnstange (27) mit dem zugeordneten Antriebsritzel (32) auf einer Seite der Führungsflächen (l6, 17, 2o bis 23) angeordnet sind, wobei das Antriebsritzel (32) oberhalb der Zahnstange (27) angeordnet ist, und daß die Zahnstange (27) und entsprechend das Antriebsritzel (32) mit einer Schrägverzahnung (28, 3I) versehen sind, an der beim Antrieb in Räumrichtung (42) eine in Richtung der Welle (33) des Antriebsritzels (32) gerichtete, die Auflagekräfte (R₁^, R₁₇, Rg₂) auf die Führungsflächen (l6, 17, 2o bis 23) verstärkende Kraft (P_H* Py) angreift.

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2.) Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt (4o) des Werkzeugschlittens (2) und die Zahnstange (27) mit dem zugeordneten Antriebsritzel (32) vom Räumwerkzeug (12) aus gesehen hinter den Führungsflächen (l6, IJ₃ 2o bis 23) angeordnet sind.

J>.) Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in einer gemeinsamen vertikalen Ebene angeordnete Pührungsflächen(l6, 17) des Maschinengestells

(1) zur Aufnahme der horizontalen Kräfte (ILg, %ν) vorgesehen sind.

4.) Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine gegenüber der Vertikalen und gegenüber der Horizontalen geneigte Führungsfläche (22) des Maschinengestells (1) zur Aufnahme der vertikalen Kräfte vorgesehen ist, der eine Rippe (39) im Werkzeugschlitten

(2) zugeordnet ist, die von der Zahnstange (27) zu der Führungsfläche (22) verläuft.

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