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Vorrichtung zum Bearbeiten von Kurbelwellen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Kurbelwellen zwischen zwei auf dem
Bett verfahrbaren Reitstöcken mit auf Planscheiben parallel verschiebbaren und in
sich verdrehbaren Spannfuttern und axial zurückziehbaren Körnerspitzen und besteht
darin, daß zwischen den Reitstöcken an sich bekannte Zwischenauflager vorgesehen
werden, deren Tragvorrichtungen auf innerhalb eines kraftgetriebenen drehbaren Tragringes
parallel zum Durchmesser angeordneten Führungen nach Einstellmarken verstellbar
sind. Jedes, Zwischenauflager besteht zweckmäßig aus einem im Querschnitt U-förmigen
Ringgehäuse, in dessen Innerem der mit einem abnehmbaren durch Schraubbolzen in
Lage gehaltenen Zahnkranz versehene Tragring mittels- beiderseitig konischer Ringflächen
und Schrägrollenlager eingelagert ist. -Durch .die gleichzeitige Anwendung vor auf
Planscheiben parallel verschiebbaren uni in sich verdrehbaren Spannfuttern und axia
zurückziehbaren Körnerspitzen und Zwischen Lager der gekennzeichneten Art .ist es
möglich geworden, sowohl die Kurbelzapfen a1; auch die Wellenzapfen in der gleichen
Vor. richtung abzudrehen und fertigzubearbeiten ohne daB das Werkstück aus der Vorrichtung
herausgehoben zu werden braucht, wie da: bisher unvermeidlich war. Die Vorrichtung
nach der Erfindung eignet sich deshalb zur Bearbeitung von großen Kurbelwellen,
wiE sie beispielsweise in Schiffsmaschinen be nötigt werden. Werden die Kurbelzapfen
ab. gedreht und fertigbearbeitet, so tragen dis Spannfutter die Enden der Kurbeln.
Kom men dann die Wellenzapfen an die Reihe, s( werden die Zwischenauflager mittels
de; Spannschlosses in die Mittelachse -der Dreh
Bank so eingespannt,
daß die verschiebbaren Körnerspitzen in Eingriff mit den Wellenzapfen gebracht werden
können.
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Ein Anzsführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt.
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Fig. i zeigt die Vorrichtung im Aufriß und Fig. 2 im Grundriß.
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Fig.3 ist ein Querschnitt durch die Maschine und zeigt ein Zwischenauflager
und den Fräskopf in Seitenansicht.
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Fig. 3 A ist eine Abänderung eines Lagerteils des Zwischenauflagers
nach Fig. 3. Fig. 4 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen Reitstock und daraufgelagerte
Planscheibe.
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Fig. 5 ist eine Seitenansicht der Fig.4. Fig.6 zeigt einen Querschnitt
durch den Zahnkranzring.
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Auf den Bettschienen i i und 12 (Fig. 3) sind zwei Reitstöcke 16,
16 (Fig. i) gleitbar angeordnet. Die Flanschunterseite der Bettschiene i i ist mit
der Zahnung 18 versehen, in die Ritzel eingreifen, die mittels Kurbel 2 1 (Fig.
i) von Hand gedreht werden können.
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Auf jedem Reitstock 16 ist ein zylindrisches Gehäuse 22 (Fig. 4) angeordnet,
das Lagerungen 23 für eine Hohlspindel 24. enthält. Auf der Hohlspindel 24 ist eine
Planscheibe 25 aufgeschrumpft. In der Bohrung der Hohlspindel 24 ist eine weitere
Spindel 26 angeordnet, die eine Bohrung mit Schraubengewinde besitzt und deren vorderes
Ende die in Fig.4 gestrichelt gezeichnete Körnerspitze 28 trägt. Die Spindel 26
wird von einer im Reitstock gelagerten Getriebeschraube 29 mit Handrad 3o bewegt,
um die Körnerspitze28 in wirksame oder unwirksame Stellung zu bringen.
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Der Umfang der Planscheibe 25 ist gemäß den Fig. 4 und 5 mit vier
oder mehr radialen Bohrungen 31 versehen, in die ein auf vier Schiene i i gelagerter
und federnd abgestützter Riegel 32 zum Eingriff gebracht werden kann, um die Planscheibe
in einer durch die Lage der Bohrungen 31 bestimmten Stellung festzuhalten.
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Die Planscheibe 25 trägt in parallelen T-förmigen Führungsnuten 35
ein Spannfutter 42, das mittels der Getriebeschraube 38 gegen den Drehmittelpunkt
der Planscheibe 25 radial verschoben werden kann. Am Spannfutter 42 ist eine Einstellmarke
41a und auf der Planscheibe 25 eine Einstellmarke 40 vorgesehen. Zur genauen Einstellung
des Spannfutters 42 auf seine Entfernung vom Mittelpunkt braucht nur der Abstand
zwischen den beiden Einstellmarken gemessen zu werden.
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Das Spannfuttergehäuse besitzt Schneckenradgewinde 44, mit dem eine
mit ihrer Welle in Vorsprüngen 41 gelagerte Schnecke 45 in. Eingriff steht. Die
an der Schneckenwelle 44 angeordnete Kurbel 46 dreht sich über einen Teilkreis 47
(Fig. 2), durch den die Verdrehung des Spannfutters bestimmt wird. In die Spannfutter
der an den Enden der Maschine vorgesehenen Reitstöcke werden die Endzapfen der Kurbelwelle
eingespannt, die bearbeitet werden soll, und die Kurbelwelle um eine -Achse gedreht,
die mit der Achse des Kurbelzapfens zusammenfällt, der gerade zur Bearbeitung eingestellt
ist.
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Um die Kurbelwelle zwischen den Reitstöcken abzustützen und anzutreiben,
ist zu beiden Seiten des Fräskopfes 113 je ein Zwischenauflager 59 und 6o (Fig.
i) vorgesehen. Beide Zwischenauflager besitzen Kraftantrieb. Das Zwischenauflager
59 wird von einem Schlitten 61 (Fig. 3) getragen, der auf den Bettschienen i i und
12 läuft. Der obere Teil des Schlittens besteht aus einem I Halbring 62, der zusammen
mit dem oberen Halbring 63 ein Ringlager bildet. Wie Fig. 6 zeigt, sind im Innern
des Dinggehäuses Rollenlager 65 angeordnet, die einen Zahnkranz 66 mit seitlichen
Kegelflächen abstützen. Am Umfange von 66 ist ein Einschnitt 67 vorgesehen, in dem
der Zahnkranz 68 mittels Schrauben 69 gehalten wird. Im unteren Teil des Zahnkranzringes
66 ist eine Wippe 7o angeordnet, die ein oberes, parallel zum Durchmesser verlaufendes
Flachbett besitzt, auf dem die untere Hälfte 71 eines Traglagers bewegbar ist, -(las,
durch eine obere Lagerschale 72 ergänzt, (leg Wellenzapfen der Kurbelwelle während
der Bearbeitung eingespannt hält. In Fig. 3 a ist in Seitenansicht eine andere Ausführung
dieses Lagers 71, 72 dargestellt, die zum zeitweiligen Halten des vorgeschmiedeten
Rohzapfens dient. Um das Traglager 71, 72 in bezug auf den Mittelpunkt des Zahnkranzträgers
66 einstellen zu können, ist eine Hülse 75 mit Innengewinde vorgesehen, die bei
77 drehbar im Traglager befestigt ist und mittels eines Schlüsselkopfes 76 auf einer
Spannschloßspinde178 drehbar ist, die vom Zahnkranzgehäusering 66 ausgeht und eine
Meßschneide 79 trägt, mit der eine Schulter So des Traglagers 71 zum Zwecke der
genauen Einstellung des verschiebbaren Traglagers zusammenwirkt.
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In die Zahnung 68 des Zahnkranzringes 66 greift eine Schnecke 81 (Fig.
3), auf deren Welle ein Schneckenrad 82 angeordnet ist, das mit einer Schnecke ioo
der Kraftantriebswelle 99 zusammenwirkt, über die die Drehbewegung auf die im Lager
71, 72 eingespannte Kurbelwelle übertragen wird. Jedes Zwischenauflager 59 und-6o
greift mit einem Flansch 83 über den Kopf der Bettschiene i i und txägt ein Ritze184
mit Kurbel 84a, das in die Zahnung 18 des Bettschienenkopfes i i
eingreift
und ein Bewegen jedes Zwischenauflagers längs der Bettschiene von Hand erinöglicht.
Beide Zwischenauflager 59 und 6o tragen die in Bearbeitung befindliche Kurbelweile
auf je einer Seite des Fräsers z i z (Fis. z und 2), und zwar in möglichst unmittelbarer
Nähe des Fräsers. Wie aus den Fig. 2. und 3 ersichtlich ist, ist parallel zur Kraftantriebswelle
99 eine Gewindespindel 85 angeordnet, die über ein Geschwindigkeitswechselgetriebe
mit Ausrückvorrichtung von einem Motor 86 (Fig.4) aus angetrieben wird, und löse
einen Getriebekasten 9o (Fis. 2 und 3) durchdringt, in dem Teile eines Übersetzungs-
und Geschwindigkeitswechselgetriebes zum Antrieb der Welle 99 untergebracht sind.
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In gleicher Weise sind auch Vorkehrungen getroffen, um auf der Windespindel
85 den einen oder anderen Reitstock schnell von und nach der 'litte des Bettes zu
verschieben, wozu die ein- und ausschaltbare, mit Muttergewinde versehene Halbschale
107 (Fis. 4.) dient. Hat der Reitstock auf diese Weise durch Kraftantrieb
seine gewünschte Stellung erreicht, so wird die Halbschale 107 mittels eines
handgetriebenen Ritzels und Zahnstange loh wieder außer Eingriff mit der Gewindespindel
85 gebracht. In gleicher Weise sind auch Vorkehrungen getroffen, um die Zwischenauflager
59 und 6o mittels Kraftantriebs schnell. hin und her verschieben zu können.
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Der im Fräserkopf 113 gelagerte Fräser r 1 2 hat einen besonderen
Kraftantrieb vom Motor 142 aus und ist mittels desselben Kraftantriebs sowohl in
Längsrichtung des mit clean Bett 1o aus einem Stück bestehenden Bettes r4 . verschiebbar,
wozu die feststehende Gewindespindel 144 dient. Wie 3 zeigt, ist auch eine Handeinstellung
vorgesehen. Mittels desselben Kraftantriebes kann der Fräserkopf r z3 auch vom Werkstück
schnell zurückgezogen und an dieses schnell herangeführt werden.
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Handelt es sich um Kurbelwellen mit verhältnismäßig kurzen Abkröpfungen,
so ge-nügt meist zur Drehung der Kurbelwelle ein Antrieb der Zwischenauflager
59, 6o, während für außerordentlich schwere und lange Kurbelwellen es unbedingt
erforderlich ist, nicht nur die Zwischenauflager 59 und 6o, sondern auch die Planscheiben
25 anzutreiben.
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Das rohe Schmiedestück ist, wenn es zur ersten Bearbeitung eingespannt
wird, von annähernd rechteckigem Querschnitt. Insbesondere trifft das auf die Kurbelarme
zu, aus denen die Kurbelzapfen sowohl als auch die Kurbelwellenzapfen gedreht werden
sollen. Um solche rechteckigen Schmiedeteile von vornherein in den Zwischenauflagern
einspannen zu können, dient die Einrichtung nach Fig. 3 a, die an Stelle der Wippen
70 treten soll. Diese Einrichtung besteht aus einer Segmentplatte 222 mit radialer
Nut 223. Durch diese Nut werden zwei Schraubenbolzen 224 gezogen, für deren Durchtritt
in der Segmentplatte der Wippe 70 (Fis. 3) Löcher vorgesehen sind. Die Oberfläche
der Segmentplatte 222 fluchtet mit dem Bett der Wippe 70, und der Arm a der rohen
Kurbelwelle wird flach auf die Oberfläche der Segmentplatte 222 gelegt und durch
Schelle 225 und Schraubenbolzen 2a6 festgespannt. Auf diese. Weise kann das roh
vorgeschmiedete Werkstück um die Achse der Kurbelwelle oder, mit anderen Worten,
um die von den Endreitstöcken getragenen Körnerspitzen gedreht werden, wobei in
diesem Falle die Planscheiben 25 stillstehen.
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Bei der Bearbeitung einer Kurbelwelle, wie sie zum Beispiel von der
Marine für große Leistungen benötigt wird, wird die Kurbelwelle zuerst so geschmiedet,
daß das Mittelstück in Form eines vorgearbeiteten Rohstückes viereckigen Querschnitts
zwei Arme aufweist, die sich von den Enden eines Vierkantstückes aus erheben. Diese
Emden bilden später die Wellenzapfen der Kurbelwelle. Eine Anzahl von Sägeschnitten
werdann in das Formstück rechtwinklig zu seiner Achse gemacht, und die zwischen
den Einschnitten liegenden Stucke werden dann ausgebrochen, so daß das viereckige
Formstück mit wechselnden Armen und Einschnitten zurückbleibt. Die Arme oder die
Endwellen der Kurbelwelle werden weiterhin vorher mit Zentrierbohrungen versehen,
um die Körnerspitze ?8 (Fis. .4) aufnehmen zu können. Dann werden die Endwellen
oder die Arme vom Fräser 112 gefräst, wobei die Kurbelwelle auf den Körnerspitzen
28 läuft und durch die Einspannung nach Fig. 3 A gedreht wird. Die zwischen den
Armen liegenden Wellenzapfen werden zu gleicher Zeit abgedreht, und die Kurbelwelle
wird dann so verdreht, daß die Arme im Winkel zueinander zu stehen kommen. Die Arme
werden dann nach den Außenkanten zu eingesägt und die zwischen den Sägeschnitten
liegenden Teile ausgebrochen, so daß die Hauptformen der Kurbelwellenarme und der
Kröpfungswellen übrigbleiben. Die äußeren Emden der Kurbelwelle oder die Endwellenzapfen
werden darin so abgedreht, daß sie nunmehr in die Spannfutter 42 oder in besondere
Lagerbuchsen, die in diese Spannfutter eingelegt werden, eingespannt werden können.
Zwei der Zwischenlagerzapfen werden in die Traglager 74 72 der Zwischenauflager
59 und 6o eingespannt. Die Kurbelwelle wird dann um eine Achse gedreht,- die mit
dem Kurbelzapfen
zusammenfällt, der nunmehr gefräst werden soll.
Die Kurbelwellenzapfen werden nun bis auf etwa i cm über dem Endmaß abgerundet und
die Innenabstände und Außenabstände der Kröpfungen vom Fräser auf Stichmaß gebracht.
Damit ist die Rohbear-_ beitung der Kurbelwelle beendet.
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Zur endgültigen Fertigstellung der Kurbelwelle wird als erste Bearbeitung
ein genaues Abdrehen auf ein Stichmaß für alle Lagerzapfen der Kurbelwelle einschließ1ich
der Endwellenzapfen vorgenommen. Dann wird die Kurbelwelle umgespannt. Diesmal greifen
die Körnerspitzen 2ä in die Zentrierbohrungen der Wellenenden ein. Die Planscheibe
25 und die Spannfutter .12 werden in diesem Falle nicht gebraucht. Das Traglager
71, 72 der Zwischenauflager wird nunmehr in. den Mittelpunkt des Ringes 66
eingestellt und nimmt die Mittelzapfen der Kurbelwelle auf. Diese Traglager arbeiten
nun als ruhende Lager, um die sich die Zahnkranzarme 66 drehen. Mit dieser Einspannungsart
wird das Außenmaß der Kurbelwellenkröpfungen fertiggedreht.
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Dann folgt wiederum eine Wellenumspannung. Die Spannfutter 4.1 und
die Traglager 71, 72 der Zwischenauflager 59, 6o werden so eingestellt, daß numnehr
die Kröpfung bearbeitet werden kann. Die Kurbelwelle wird in die Maschine derart
eingelegt, daß die Spannfutter 42 die Endwellenzapfen der Kurbelwelle aufnehmen,
während die Traglager 71, 72 die Kurbelteile beiderseits des Kurbelzapfens
aufnehmen, der abgedreht werden soll. Dadurch, daß wiederum die Ringe 66 gedreht
werden, wird der Kurbelzapfen fertiggedreht. Danach werden die Endzapfen auf ihr
genaues Stichmaß fertiggedreht. Nach der Fertigstellung eines,,Kurbellagerzapfens
kann ein anderer Kurbellagerzapfen dadurch eingestellt werden, daß die Planscheibe
25 durch die Riegel 32 in einer Stellung festgehalten wird. Die Oberteile
72 des Auflagers 71 werden entfernt, und die Ringe 66 werden so weit gedreht, bis
das Gleitbett der Wippe 70 senkrecht steht. Dann werden die Zwischenauflager
59 und 6o längs verschoben, bis sie beiderseits des neuen Kurbellagerzapfens zu
stehen kommen, der bearbeitet werden soll. Die Kurbelwelle wird dann so gedreht,
daß nunmehr der zu bearbeitende Zapfen in Arbeitsstellung für den Fräser 112 steht.
Die Tragringe 66 werden zurückgedreht, um sie in ihre ursprüngliche Stellung zu
bringen, in der die Zwischenauflager die neue Kröpfung in genauer Lage tragen. Diese
Möglichkeit ist dadurch geschaffen, daß der freie Raum über der Wippe 70 -größer
ist als der halbe Durchinesser des Tragringes 66. Dies gestattet, daß ohne Veränderung
der Einstellung nach Entfernen des Oberteiles 72 des Traglagers 71, 72 der
Tragring in eine Lage gedreht werden kann, die der Winkelstellung der Kröpfung entspricht.
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Bei bekannten Werkzeugmaschinen dieser Art mußte die Kurbelwelle völlig
herausgenommen werden, um die exzentrischen Einspannungen in die verschiedenen Lagen
längs der vielfach gekröpften Kurbelwelle zu verbringen. Die die Stellung des Spannfutters
anzeigenden Meßmittel sichern eine absolute Genauigkeit beim Drehen der zu bearbeitenden
Kurbelwelle und bringen jeweilig einen neuen Kurbellagerzapfen in die genau übereinstimmende
Zentrierlage. Jeder Kurbellagerzapfen muß eine bestimmte Winkelstellung in bezug
auf den anderen Kurbellagerzapfen besitzen. jedesmal, «renn ein neuer Kurbellagerzapfen
vom Fräser bearbeitet werden soll, muß die Kurbelwelle um die Achse des Spannfutters
42 gedreht werden, um den neuen Zapfen in eine mit der Drehachse. der Planscheibe
genau übereinstimmende Lage zu bringen. Dies wird dadurch bewirkt, daß die Handkurbeln
q.6 auf den beiden Planscheiben in einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen oder
Bruchteilen davon gedreht werden, beispielsweise 15'J3 Umdrehungen oder 3113 Umdrehungen.
Da diese Bruchteile von Umdrehungen nicht zuverlässig geschätzt werden können, so
besitzt diese Einstellvorrichtung eine Teilkreisscheibe mit Rasten, die eine genaue
Einstellung der Handkurbel in jedem gewünschten Bruchteil einer Umdrehung gestattet.
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Der Wert der zurückziehbaren Körnerspitze Jiegt auch in der Möglichkeit,
zu kontrollieren, daß die Bank unabhängig von der eingespannten Belastung- zentrisch
läuft. Zu diesem Zweck wird ein starrer Stab zwischen die Körnerspitze der Reitstöcke
gespannt und an einer üblichen, aufgesetzten Kreislehre kontrolliert, ob die Drehringe
der Tragstelle konzentrisch sind.
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Der weitere Vorteil der Körnerspitzen liegt darin, daß sie zur Bearbeitung
der Wellenlagerzapfen der Kurbelwelle Verwendung finden.
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Der Fräser 112 kann als zusammengesetzter oder Formfräser ausgestaltet
sein, und zur Festlegung -der Abstände der Kurbelwangen kann auch ein Spurfräser,
Scheibenfräser oder ähnlicher Fräser sowohl zum Vor- als auch zum Nachfräsen Verwendung
finden.