DE2633098C3

DE2633098C3 - Waagerecht-Außen-Räummaschine

Info

Publication number: DE2633098C3
Application number: DE2633098A
Authority: DE
Inventors: Gustav 5650 Solingen Esser
Original assignee: Oswald Forst Maschinenfabrik und Apparatebauanstalt 5650 Solingen De GmbH
Current assignee: Oswald Forst Maschinenfabrik und Apparatebauanstalt 5650 Solingen De GmbH
Priority date: 1976-07-23
Filing date: 1976-07-23
Publication date: 1986-10-23
Also published as: DE2633098B2; GB1540143A; IT1081253B; US4109560A; FR2358951A1; DE2633098A1; FR2358951B1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Waagerecht-Außen-Räummaschine gemäß dem Oberbegriff des Patenten-Spruchs 1.

Eine derartige Waagerecht-Außen-Räummaschine ist durch offenkundige Vorbenutzung bekannt. Hierbei ist die geneigt verlaufende untere Führungsfläche dem Räumwerkzeug benachbart, während die weitere untere und die obere Führungsfläche, die dem Räumwerkzeug zugewandt am Maschinengestell ausgebildet sind, vom Räumwerkzeug aus gesehen hinter dem Werkzeugschlitten und in einer gemeinsamen vertikalen Ebene angeordnet sind. Die Zahnstange weist eine Geradverzahnung auf. Bei dieser bekannten Maschine wird bereits eine genaue Führung des Werkzeugschlittens erreicht.

Aus einem Prospekt der Firma THE LAPOINTE MACHINE TOOL COMPANY »SRHE LAPOINTE horizontal Broaching Machine« ist eine 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 Zahnstange ist an der Unterseite des Werkzeugschlittens mit nach unten liegender Verzahnung angebracht Unterhalb der Zahnstange ist ein gleichermaßen wie die Zahnstangc mit einer Pfeilverzahnung versehenes Antricbsritzel angeordnet Trotz der außerordentlich schweren Ausführung dieser Maschine sind hiermit Fertigungsgenauigkeiten im Bereich von wenigen μπι nicht möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Waagerecht-Außen-Räummaschine der vorausgesetzten Gattung hinsichtlich der Führungsgenauigkeit des Werkzeugschlittens und damit hinsichtlich der erreichbaren Bearbeitungsgenauigkeiten zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichnungsteiles des Patentanspruches 1 geiöst Durch die erfindungsgemäße Zuordnung der Führungen des Werkzeugschlittens und des Antriebs des Werkzeugschlittens zueinander 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 Auflagekraft während des Antriebs des Werkzeugschlittens in Räumrichtung noch verstärkt werden. Es tritt also keine Entlastung an den Führungsflächen ein, was mit Sicherheit gewährleistet, daß der Werkzeugschlitten keine Relativbewegung zu den Führungsflächen ausführt, was in der Praxis sonst zu den erwähnten Fertigungsungenauigkeiten führt. Dadurch, daß die Zahnstange und entsprechend das Antriebsritzel mit einer Schrägverzahnung versehen sind, wird beim Antrieb des Werkzeugschlittens in Räumrichtung zusätzlich noch eine weitere mit den bereits erläuterten Kräften gleichgerichtete Kraft auf die Führungsflächen ausgeübt. Außerdem wird hierdurch noch zusätzlich eine horizontale Stabilisierung des Werkzeugschlittens erzielt.

Außerdem führen bei dieser Ausgestaltung die beim Räumen über das Räumwerkzeug auf den Werkzeugschlitten ausgeübten Abdrängkräfte wiederum zu gleichgerichteten Auflagerkräften, die also ebenfalls die Lage des Werkzeugschlittens während des Räumens stabilisieren.

Aus der DE-PS 3 30 109 ist es zwar bereits in Verbindung mit einer Innen-Räummaschine bekannt, den Werkzeugschlitten mittels einer oben liegenden Zahnstange und eines über ihr gelagerten Ritzels anzutreiben. Abgesehen von der durch den vorgesehenen Verwendungszweck Innenräumen gegenüber der erfindungsgemäßen Ausführung unterschiedlichen Bauart ist auch dort eine Schrägverzahnung nicht vorgesehen und somit ein Rückschluß auf die Erfindung nicht möglich.

Eine Schrägverzahnung weist wohl der Zahnstangenantrieb für die Bewegung des Ständers eines Bohr- und Fräswerks nach einem Aufsatz aus »Froricp«, Berichte vom November 1964, auf; dort wirkt die Schrägvcrzahnung weder mit ihrem Zahndruck noch mit ihren

Schrägverzahnungskomponenten im erfindungsgemäßen Sinne gewichtskraftvergrößern-d auf die Führungsfläche ein. Es wird vielmehr durch den Zahndruck am Ritzel die anpressende Wirkung von federbelasteten Andrückrollen in horizontaler Richtung unterstützt. Diese Druckschrift läßt daher weder von der Bauart noch von der Wirkung her Rückschlüsse auf die erfindungsgemäße Ausführung zu.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 wird eine baulich einfache Führung erreicht

Mit den fvlaßnahmen nach dem Patentanspruchs wird eine biegekraftfreie Einleitung der von der Zahnstange kommenden Kräfte in die zugeordnete Führungsfläche erreicht

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Seitenlängsansicht einer Waagerecht-Außen-Räummaschine in schematischer Darstellung,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Maschine nach F i g. 1,

F ig. 3 eine Seitenansicht gemäß dem Sichtpfeil III in den F i g. 1 und 2,

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

Fig.5 einen Werkzeugschlitten entsprechend der Querschnittsdarstellung in F i g. 4 mit an den Führungsflächen angreifenden Kräften,

F i g. 6 eine Draufsicht auf einen Teil einer am Werkzeugschlitten angebrachten Zahnstange und

Fig.7 einen Teilausschnitt aus Fig.4 gemäß der SchnittlinieVH-VIIinFig.4.

Eine Waagerecht-Außen-Räummaschine besteht — wie allgemein üblich und bekannt — aus einem horizontal angeordneten Maschinenteil 1, auf dem ein Werkzeugschlitten 2 entsprechend dem Verschieberichtungspfeil 3 horizontal verschiebbar angeordnet ist Seitlich neben dem Maschinengestell 1 ist ein sogenannter Winkcltisch 4 angeordnet, der einen Wiegentisch 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 10 vorgesehen.

An dem Werkzeugschlitten 2 ist eine Werkzeugaufnahme 11 befestigt, an der wiederum ein Räumwerkzeug 12 mittels einer Zwischenaufnahme 13 befestigt ist

Der Werkzeugschlitten 2 ist über zwei in einer gemeinsamen vertikalen Ebene liegende Führungsleisten 14, IS gegenüber dem Maschinengestell 1 geführt und abgestützt. Die obere Führungsleiste 14 und die untere Führungsleiste 15 weisen jeweils eine vertikale Führungsfläche 16 bzw. 17 auf, wobei diese beiden l'ührungsflächen 16,17 in einer gemeinsamen vertikalen Ebene liegen. Diese beiden Führungsflächen 16, 17 liegen zu dem seitlich am Werkzeugschlitten 2 angebrachten Räumwerkzeug 12 bzw. dem Winkeltisch 4 hin offen. Die beiden Führungsleisten 14, 15 sind an

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einer besonders stabilen und v^rwinHijntrcctpifpn vertikalen Wand 18 des Maschinengestells 1 angebracht, die über Vcrslcifungsstcge 19 gegenüber dem Maschinengestell I abgestützt ist.

Aiii Werkzeugschlitten 2 sind den beiden Führungsflüclien 16„ 17 zugeordnete, ebenfalls in einer gemeinsamen vertikalen Ebene liegende Führungsflächen 20, 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 die sich auf der vom Räumwerkzeug 12 bzw. vom Winkeltisch 4 abge-vandten Seite der unteren Führungsleiste 15 befindet Am Werkzeugschlitten 2 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, kantenpressungsfreie Anlage der einander zugeordneten Führungsflächen aneinander zu gewährleisten.

Aa der Oberseite des Werkzeugschlittens 2 — und zwar vom Räumwerkzeug 12 her gesehen hinter den Führungsleisten 14, 15 — ist in einer entsprechenden Ausnehmung 26 des Werkzeugschlittens 13 eine in Verschieberichtung 3 verlaufende Zahnstange 27 angebracht, die an ihrer Oberseite mit einer Schrägverzahnung 28 versehen ist. Diese Zahnstange liegt an ihren beiden stirnseitigen Enden jeweils gegen eine Anschlagfläche 29 an und ist mittels Schrauben 30 am Boden der Ausnehmung 26 befestigt In die Schrägverzahnung 28 der Zahnstange 27 greift von oben ein mit einer entsprechenden Schrägverzahnung 31 versehenes Antriebsritzel 32 ein, das über eine horizontal und senkrecht zur Verschieberichtung 3 angeordnete Welle 33 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 F i g. 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 40 des Werkzeugschlittens 2 liegt vom Räumwerkzeug 12 aus gesehen hinter den Führungsflächen 16, 17, 20, 21, 22, 23. Außerdem liegt der Schwerpunkt 40 — wie aus F i g. 5 hervorgeht — auf der horizontalen Mittellängsebene 41 des Werkzeugschlittens 2, in der auch das Räumwerkzeug 12 liegt, und die symmetrisch zu den

Führungsleisten 14,15 liegt.

In F i g. 5 sind die auftretenden Kräfte eingezeichnet. Im Schwerpunkt 40 greift die senkrecht nach unten gerichtete, durch das Gewicht des Werkzeugschlittens 2 und des an ihm befestigten Räumwerkzeuges 12

"·■> gebildete Kraft C an, die aufgrund der erläuterten Lage des Schwerpunktes 40 relativ zu den Führungsflächen 16, 17, 20 bis 23 zu den in Fig.5 ebenfalls gestrichelt dargestellten Teilkräften Gi₆, G₁₇ und G₂₂ führt, die jeweils senkrecht auf die Führungsflächen 16 bzw. 17 bzw. 22 der Führungsleisten 14 bzw. 15 gerichtet sind. Mit anderen Worten heißt dies, daß aufgrund der erörterten Lage des Schwerpunktes 40 der Werkzeugschlitten 2 immer mit seinen Führungsflächen 20,21,23 auf \l\e zugeordneten Führungsflächen 16, 17, 22 der

Führungsleisten 14,15 gedrückt wird.

Aufgrund der Schrägverzahnung der Zahnstange 27 und des Antriebsritzels 32 greift während des Räumens, also beim Verfahren des Werkzeugschlittens 2 in

Räumrichtung 42 am Werkzeugschlitten 2 eine horizontal und senkrecht zur Räumrichtung 42 und wiederum auf die vertikalen Führungsflächen 20,21 der Führungsleisten 14, 15 gerichtete Kraft Ph am Werkzeugschlitten 2 an. Aufgrund der Tatsache, daß beim Abrollen zweier Verzahnungen aufeinander unter Last an diesen Verzahnungen auseinanderdrückende Kräfte angreifen, greift beim entsprechenden Drehantrieb des Antriebsritzels 32 zum Verfahren des Werkzeugschlittens 2 in Räumrichtung 42 am Werkzeugschlitten 2 eine senkrecht nach unten gerichtete Kraft /Van, die zusammen mit der Kraft Ph die ebenfalls punktierte resultierende Kraft Pr bildet. Diese Kraft Pr wirkt auf die Führungsflächen 16, 17, 22 der Führungsleisten 14,15 jeweils in gleicher Richtung wie die Gewichtskräfte G10, Gn und Gn a!s Kräfte Pie, Pv und Pn, die in F i g. 5 ebenfalls punktiert dargestellt sind. Die auf die Führungsflächen 16, 17, 22 wirkenden resultierenden Auflagekräfte einerseits durch das Gewicht des Werkzeugschlittens 2 und des Räumwerkzeugs 12 und andererseits durch den Antrieb sind in F i g. 5 ausgezogen als resultierende Kräfte R\& Rv und R22 dargestellt wobei hinzugefügt sei, daß die Kräfte P₂₂ und Ga und damit die resultierende Kraft Rn auf der Führungsfläche 22 in Richtung der Rippe 39 verlaufen, von dieser also biegekräftefrei übertragen werden.

Wie aus F i g. 6 hervorgeht, ist die Schrägverzahnung 28 der Zahnstange 27 unter einem Winkel ß, der etwa 10° sein kann, gegenüber der Richtung senkrecht zur Räumrichtung 42 geneigt Hierdurch entsteht die bereits erörterte seitlich gerichtete Kraftkomponente Ph-

Da beim Zurückfahren des Werkzeugschlittens 2 entgegen der Räumrichtung 42 aufgrund der Schrägverzahnung von Zahnstange 27 und Antriebsritzel 32 am Werkzeugschlitten 2 eine der Kraft Ph 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 Hilfsführungsfläche 43 angebracht, der eine entsprechende Hilfsführungsfläche 44 am Werkzeugschlitten 2 zugeordnet ist. Diese Hilfsführungsflächen 43, 44 sind spiegelsymmetrisch zu den Führungsflächen 22,23 bezogen auf die Mittellängsebene 41 angeordnet Es sei betont, daß es auf die Führungsgenauigkeit des Werkzeugschlittens 2 im Leerlauf, also bei seinem Rücklauf in die Ausgangsstellung nicht ankommt

In F i g. 7 ist der Eingriffswinkel «₍ zwischen der Schrägverzahnung 28 der Zahnstange 27 und der Schrägverzahnung 31 des Antriebsritzeis 32 dargestellt, der die Ursache für die Kraft Pv 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 «, angreifende Kraft Pv etwa in Richtung der Kraft Pr in F i g. 5 verläuft. In diesem Fall wird das die Führungen des Werkzeugschlittens 2 auf die Führungen am Maschinengestell 1 anpressende Drehmoment noch größen 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.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

I. Waagerecht-Außen-Räummaschine mit einem auf einem horizontalen Maschinengestell angeordneten, waagerecht verschiebbaren Werkzeugschiitten, wobei der zur Aufnahme eines Räumwerkzeugs dienende Werkzeugschlitten mittels zweier unterer und zweier oberer Führungsflächen auf Führungsflächen des Maschinengestells seitlich und vertikal abgestützt ist, von denen eine obere und eine untere ι ο vom Räumwerkzeug abgewandt und geneigt zur Horizontalen, vom Räumungswerkzeug aus gesehen vor einer oben am Werkzeugschlitten in seiner Verschieberichtung verlaufenden Zahnstange angeordnet sind, wobei in die Zahnstange von oben ein mit einer entsprechenden Verzahnung versehenes, mittels einer Welle von einem Antriebsmotor antreibbares Aniriebsritzel kämmend eingreift, und wobei zur Aufnahme des Gewichts des Werkzeugschlittens mit Räumwerkzeug und der vom Zahntrieb herrührenden Kräfte die untere, geneigt verlaufende Führungsfläche des Maschinengestells und die weitere untere Führungsfläche sowie die weitere obere Führungsfläche, die jeweils dem Räumwerkzeug zugewandt am Maschinengestell ausgebildet sind, dienen, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt (40) des Werkzeugschlittens (2) und die Zahnstange (27) mit dem zugeordneten Antriebsritzel (32) vom Räumwerkzeug (12) aus gesehen hinter sämtlichen Führungsflächen (16,17,20 bis 23,43,44) angeordnet sind, und daß die Zahnstange (27) und entsprechend das Antriebsritzel (32) mit einer Schrägverzahnung (28,31) versehen sind, an der beim Antrieb in Räumrichtung (42) eine parallel zur Welle (33) des Antriebsritzels (32) gerichtete Kraft (Pn) als die Auflagekräfte (7?ie, Rn) auf die dem Räumwerkzeug (12) zugewandten Führungsflächen (16,17) des Maschinengestells (1) verstärkende Kraft angreift.
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Räumwerkzeug (12) zügewandten Führungsflächen (16,17) in einer gemeinsamen vertikalen Ebene angeordnet sind.
3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der unteren vom Räumwerkzeug (12) abgewandten Führungsfläche (22) des Maschinengestells (1) eine Rippe (39) im Werkzeugschlitten (2) zugeordnet ist, die von der Zahnstange (27) zu dieser Führungsfläche (22) verläuft.