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Maschine zum Herstellen tiefer Ausnehmungen in Werkstücken, insbesondere
tiefer Schlitze in Pleuelstangen Das Herausnehmen von Ausnehmungen, Schlitzen u.
dgl, an den Außenseiten von nicht umlaufenden Werkstücken geschieht im allgemeinen
durch Hobeln, Fräsen oder Räumen. Für die Herstellung besonders tiefer Ausnehmungen
kann bei allen diesen Bearbeitungsarten die volle Tiefe der Ausnehmungen nicht mit
einem einzigen Durchgang des Werkzeuges erzielt werden, sondern es muß entweder
der Aufspanntisch für das Werkstück oder der Werkzeugträger nach Ausführung eines
auf die mögliche Tiefe abgestimmten und von der Art des Werkzeuges sowie des Werkstückes
abhängigen Schnittvorganges eine Zustellung erfahren, die so oft wiederholt wird,
bis die gewünschte Tiefe der Ausnehmung oder des Schlitzes erreicht ist. In beiden
Fällen geht dabei bei den bisher bekannten Maschinen meistens die Zeit für die Ausführung
dieser Zustellbewegungen verloren, wobei allerdings durch die Anordnung besonderer
Eilbewegungen für die Zustellung dieser Zeitverlust in gewissem Umfang verkleinert
werden kann.
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Da sowohl beim Hobeln als auch beim Fräsen Werkzeug und Werkstück
von den Vorschubelementen in ihrer jeweiligen Lage festgehalten werden müssen, also
keine unmittelbar gesicherte
starre Festhaltung besitzen, ist auch
bei kräftiger Ausführung aller Teile ein oft beträchtliches Zurückfedern zwischen
Werkstück und Werkzeug unter Einfluß der ruckartig auftretenden Zerspannüngskräfte
nicht zu vermeiden, so daß nur in seltenen Fällen die verfügbare Antriebsleistung
dieser Maschinen bzw. die Verspanungsfähigkeiten der Arbeitswerkzeuge voll ausgenutzt
werden können. Hierin ist einer der Gründe dafür zu erblicken, daß sich das Räumen
von Ausnehmungen an Innen- oder Außenstellen von Werkstücken in großem Umfange eingeführt
hat. Bei diesem bekannten Arbeitsverfahren kann das Werkstück besonders starr befestigt
werden und das Räumwerkzeug mit seiner Vielzahl von Schneiden, die jeweils nur eine
geringe Sparmenge abheben, kann Ausnehmungen in verhältnismäßig kurzer Zeit mit
hoher Genauigkeit und bei Erzielung sehr sauberer Oberflächen herstellen. Beim Innen-
und Außenräumen von Ausnehmungen mit mäßiger Tiefe wird im allgemeinen bei einem
Durchgang des Räumwerkzeuges, das eine größere Anzahl von Schneidzähnen besitzt,
die von Null bis zu dem gewünschten Maximum ansteigen, die betreffende Ausnehmung
in ihrer ganzen Tiefe fertiggestellt, ohne daß Zustelleinrichtungen für Werkstück
oder Werkzeug erforderlich sind.
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Bekannt ist auch das Rundlauf-Räumen von Ausnehmungen oder Profilen
an Außenflächen von Werkstücken. Hierbei wird als Werkzeug eine um eine fest angeordnete
Achse rotierende Messerscheibe verwendet, in der die einzelnen Schneidzähne nach
dem Gesetz einer. archimedischen Spirale .in radialer oder in axialer Richtung steigend
angeordnet sind, so daß bei einer Umdrehung der Messerscheibe Ausnehmungen in einem
Werkstück, das in die Kreisbahn der Schneidzähne gebracht wird, mit einer Tiefe
bis zu der verfügbaren Radierdifferenz der vorhandenen Schneidzähne hergestellt
werden können.
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Bei der Bearbeitungs- oder Herstellungsnotwendigkeit von tieferen
Awsnehmungen oder Schlitzen mittels des Rundlauf-Räumens genügt jedoch oft nicht
eine volle Umdrehung der rotierenden Messerscheibe, wenn diese nicht unwirtschaftlich
groß dimensioniert und mit unwirtschaftlich vielen Schneidzähnen bestückt werden
soll, sondern es werden mehrere Umläufe der Messerscheibe erforderlich, wobei die
das Werkstück tragende Spannvorrichtung nach jedem Umlauf der Messerscheibe eine
intermittierend erfolgende Zustellung erfahren muß.
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Die Erfindung betrifft eine Rundlauf-Räummaschine zum Herstellen tiefer
Ausnehmungen in Werkstücken, z. B. von Schlitzen in Pleuelstangen, bei welcher eine
um eine fest angeordnete Achse drehbare Messerscheibe, die in Spiralform angeordnete
Schneidmesser trägt und zwischen Anfang und Ende der Spirale einen messerfreien
Umfangsteil aufweist, wobei die das Werkstück tragende Aufspannvorrichtung an einem
nach jedem Durchgang der Messerscheibe zustellbaren Schlitten angeordnet und nach
beendetem Arbeitsgang in seine Ausgangsstellung zurückführbar ist. Das erfinderische
Neue an einer solchen Maschine besteht darin, daß die Messerscheibe kontinuierlich
angetrieben ist und längs des Umfanges der Messerscheibe eine Vielzahl von die einzelnen
Werkstücke haltenden Schlittensystemen vorgesehen sind, deren nach Erreichen der
erforderlichen Schlitztiefe ausschaltbare Zustellvorrichtungen durch jedem Schlittensystem
zugeordnete mechanische und/oder elektrische Schalteinrichtungen gesteuert werden.
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In weiterer Ausbildung des Erfindungsgedankens ist die' Einrichtung
der Maschine so gehalten, daß jedes der Schlittensysteme aus einem das Werkstück
tragenden Oberschlitten und einem darunter angeordneten Grundschlitten besteht,
die mit einem Elektromotor über Getriebeteile so verbunden sind, daß sie während
des Vorbeiganges des schneiderlosen Teiles der Messerscheibe radial zur Messerscheibe-bewegt
werden. können, wobei gleichzeitig der Oberschlitten eine Zustellbewegung erhält.
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Nach einem weiteren Erfindungsmerkmal besteht die Einrichtung zum
Zustellen des Oberschlittens aus einer im Grundschlitten drehbar gelagerten, beim
Rückhub des Grundschlittens in bekannter Weise über ein Zahngesperre angetriebene
Gewindespindel und eine am Oberschlitten fest angeordnete, auf der Gewindespindel
verschraubbare Mutter.
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Bei einer vorteilhaften Ausbildung der Maschine nach der Erfindung
erfolgt die Hinundherbewegung des Grundschlittens durch eine im Maschinengestell
angeordnete, durch einen nach jedem Durchgang einschaltbaren und am Ende der Vorwärtsbewegung
des Grundschlittens in die Arbeitsstellung ausschaltbaren Elektromotor angetriebene
Kurventrommel.
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Ein anderes Merkmal » der Erfindung besteht darin, daß die Gewindespindel
an ihrem freien, aus der Lagerung herausragenden Ende Mitnehmerflächen besitzt,
um den werkstücktragenden Oberschlitten z. B. mittels einer Kurbel nach Beendigung
der Arbeit und zum Aufspannen eines neuen Werkstückes in seine ursprüngliche Arbeitsstellung
auf dem Grundschlitten zurückfahren zu können, wodurch gleichzeitig auf die elektrischen
Schaltmittel des betreffenden Zustellmotors eingewirkt wird, und daß der Zustellhebel
zu dem gleichen Zweck mit einer lösbaren Kupplung versehen ist.
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Ferner ist zur zweckmäßigen Durchführung des Erfindungsgedankens vorgesehen,
daß das periodische Zurückfahren des Schlittens in seine Endstellung zwecks Erteilung
der Zustellbewegung an den Oberschlitten und das neuerliche Vorfahren in dieArbeits
stellung sowie das Stillsetzendes Schlittens in seiner rückwärti en Endstellung
nach erfolgtem Räumvorgang durch besondere Schaltglieder, vorzugsweise elektrischer.
Art, gesteuert wird.
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Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht ferner darin, daß zur
Erzeugung eines. profilierten, z. B. bogenförmigen, Querschnittes des Ausnehmungsgrundes,
Vor- und Fertigschneidmesser mit gleicher spiraliger Steigung verwendet werden und
daß durch Verwendung einer zusätzlichen elektrischen
Steuerung,
beispielsweise eines zweiten Kontaktgebers hinter den Vorschneidmessern an der Mes,serscheibe
und eines zusätzlichen Schalters an dem das Werkstück tragenden Schlitten, das bzw.
die Werkstücke nach dem letztmaligen Durchlaufen der eine entsprechende Schneidenform
besitzenden Vorschneidmesser in ihre Endstellung zurückgefahren werden und dort
stehenbleiben.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Maschine dargestellt, bei dem acht Werkstücke um den Umfang einer sich in waagerechter
Ebene drehenden kreisförmigen :Messerscheibe gleichmäßig verteilt angeordnet sind,
und zwar zeigt Fig. i eine Draufsicht auf die Maschine mit der zentral gelegenen
umlaufenden Messerscheibe, die auf ihrem Umfang mit zwei Gruppen von Räummessern
bestückt ist, und mit acht die Werkstücke (Pleuelstangen) tragenden Doppelschlitten,
wovon sieben in Arbeitsstellung stehen, während der achte in seiner Ladestellung
dargestellt ist; Fig. 2 zeigt die Seitenansicht auf einen der die Werkstücke tragenden
Doppelschlitten- sowie einen teilweisen Schnitt durch die zugehörigen Antriebselemente;
Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf einen der Schlitten mit eingespanntem Werkstück,
zur Sichtbarmachung des Zustellmechanismus teilweise geschnitten, mit mechanischer
und elektrischer Schalteinrichtung; Fig. q. zeigt in schematischer Darstellung ein
Vorschneidmesser, und Fig.5 gibt schließlich in schematischer Darstellung ein Fertigschneidmesser
wieder.
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Die Messerscheibe 5 ist in der Mitte der Maschine drehbar gelagert
und wird von dem Elektromotor 6 über ein Schneckengetriebe 7 und 8, eine senkrechte
Welle 9 mit dem Ritzel io, das auf den an der Messerscheibe befestigten Innenzahnkranz
i i einwirkt, angetrieben.
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Der feststehende Maschinenkörper 12 besitzt an seiner Oberseite zur
Aufnahme der Messerscheibe eine kreisrunde prismatisch ausgesparte Rille, in der
die Messerscheibe mittels eines ebenfalls gegenprismatisch bearbeiteten Tragringes
13 zur Erzielung größerer Starrheit in Gleitlagerung geführt i;st (Fig. 2). Dieser
Tragring ist möglichst groß auszuführen, so daß er die Messerscheibe möglichst dicht
an den in sie eingesetzten Schneidmessern unterstützt; die prismatische Führung
kann naturgemäß durch jede andere geeignete Gleit- oder Rollführung ersetzt werden.
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Der Umfang der Messerscheibe 5 wird normalerweise von A bis
D mit Schneidmessern bestückt, die in ihrer Radialstellung von Null bis zur
vollen Tiefe des jeweils vorgesehenen Räuriischnittes gleichmäßig ansteigen und
daher bei einer Umdrehung der Messerscheibe eine Ausnehmung oder einen Schlitz durch
gleichmäßig verteilte Spanabnahme auf die volle Tiefe erzeugen, wobei die Ausnehmungsbreite
der der letztwirksamen Schneidmesser entspricht. Es können aber auch, wenn die Härte
des Werkstückes es erfordert, oder wenn der Grund der Ausnehmung einen besonderen
Ouerschnitt erhalten soll, auch zwei Gruppen von Schneidmessern in die Messerscheibe
eingesetzt werden, wie dies in Fig. i dargestellt ist. Die Schneidmessergruppe A-B
bildet nunmehr die Vorschneidmesser, die eine bogenförmige aber in ihrer Breite
ansteigende Schneide besitzen, so daß die mit ihnen erzeugten Ausnehmungen allgemein
die Form einer Parabel erhalten. Die Ausbildung dieser Vorschneidmesser ist schematisch
in Fig. q. gezeigt. Nach einer kurzen Lücke folgt sodann auf dem Umfang der Messerscheibe
die zweite Gruppe von Schneidmessern, die die Fertigschneidmesser bildet. Durch
diese wird lediglich das beim Durchgang der Vorschneidmesser seitlich stehengebliebene
Material ausgeräumt. Die Fertigschneidmesser sind daher seitlich alle gleich breit
und steigen nur nach dem Räumprinzip in ihrer Radialstellung (also in der Tiefenrichtung
der Ausnehmung) gleichförmig an, wie dies in Fig. 5 schematisch dargestellt ist.
Die Gesamttiefe der bei einer Umdrehung der Messerscheibe erzielbaren Ausnehmung
verringert sich durch diese Anordnung natürlich; es können jedoch saubere Schnittflächen
erzielt werden.
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Die im allgemeinen gleichen Werkstücke 15 (z. B. Pleuelstangen für
Kolbenmaschinen) werden mit Hilfe geeigneter Auf spannvorrichtungen i6aund 16b in
eindeutig bestimmter Lage auf dem Oberschlitten 27 gehalten. Jeder Oberschlitten
27 kann in radialer Richtung gleitend auf dem zugehörigen Grundschlitten 17 verschoben
werden. Bei dem in Fig. i dargestellten Ausführungsbeispiel sind acht Schlittensysteme
um den Umfang der Messerscheibe gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Grundschlitten
17 besitzen eine ebenfalls radiale Verschiebemöglichkeit auf ihren Untergestellen
17a (Fig. 2), die mit dem Maschinenkörper 12 starr verbunden sind, also ebenfalls
stillstehen. Jeder Grundschlitten 17 besitzt seinen besonderen Vorschubantrieb durch
je einen Elektromotor 18, der beispielsweise über ein Stirnrädergetriebe ig, 2o,
zwei Schneckengetriebe 21, 22 und 23, 2¢ auf eine Kurventrommel 25 wirkt.
Diese Kurventrommel besitzt eine eingefräste in sich geschlossene, also eine Ellipse
bildende Nut. Eine volle Umdrehung dieser Kurventrommel 25 bewirkt eine radial
gerichtete, hin und her gehende Verschiebebewegung des Grundschlittens 17 dadurch,
daß ein an der Unterseite des Grundschlittens 17 befestigter Rollenbolzen 26 in
die Nut der Kurventrommel eingreift. Bei starrer Verbindung zwischen Oberschlitten
27 und Grundschlitten 17 würde also das eingespannte Werkstück 15 die vorbeschriebene
hin und her gehende Bewegung ohne jede Zustellung mitmachen.
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Da die erzielbare Räumtiefe für einen Umlauf der Messerscheibe begrenzt
ist, wird zur Herstellung besonders tiefer Ausnehmungen im Werkstück diesem nach
jedem Durchgang der Messerscheibe eine intermittierende Zustellbewegung bis zum
Erreichen der vollen gewünschten Räumtiefe erteilt. Dies wird dadurch ermöglicht,
daß die Werkstücke nicht direkt auf dem Grundschlitten 17,
sondern
auf besonderen Oberschlitten 27 befestigt werden, die auf den Grundschlitten 17
mit Hilfe der nachstehend beschriebenen Mittel nach jedesmaligem Umlauf der Messerscheibe
5 -eine zusätzliche radial gerichtete Zustellbewegung erfahren. Diese Zustellbewegung
wird von jedem Oberschlitten 27 in dem Zeitabschnitt ausgeführt, wenn die nicht
mit Schneidmessern besetzte Lücke D bis A der Messerscheibe 5 an dem betreffenden
Werkstück vorbeiwandert.
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Die Steuerung dieser Zustellbewegung geschieht vorzugsweise durch
elektrische Schaltgeräte. Bei dem dargestellten Beispiel ist hinter der Stelle D
an dem Tragring 13 ein Betätigungsnocken 28 vorgesehen, der jeweils auf einen Türkontakt
29 einwirkt, der vor jeder Schlittengruppe an -dem Maschinenkörper 12 angebracht
ist und beim Ansprechen den zugehörigen Elektromotor 18 einschaltet, wodurch der
zugehörige Grundschlitten einmal schnell zurück und wieder vorfährt. Das Stillsetzen
des Elektromotors 18 in der Arbeitsstellung des Grundschlittens 17 wird durch den
am Untergestell 17a angeordneten Endschalter 3o bewirkt, der in derArbeitsstellung
des Grundschlittens 17 durch einen an diesem angebrachten Kontakthebel 31 betätigt
wird.
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Sobald das erste Schneidmesser an der Stelle A an das betreffende
Werkstück herankommt, befindet sich dieses wieder in seiner Arbeitsstellung, und
zwar um den vorgesehenen Zustellweg in radialer Richtung dichter an die Bewegungsbahn
der Schneidmesser herangerückt. Diese Zustellung wird folgendermaßen bewerkstelligt:
An den Grundschlitten 17 befindet sich ein Hebel 33 (Fig. 2 und 3) drehbar auf der
Welle 34, mit der eir durch ein einseitig wirkendes Zahngesperre 34a unter Federdruck
in Wirkverbindung steht. Wenn der Hebel 33 mit dem Grundschlitten 17 zurückfährt,
so stößt er gegen einen Anschlag 35 am Untergestell 17a, wobei die Welle 34 eine
Teildrehung erfährt, die zeit Hilfe der Kegelräder 36 und 37 sowie der Stirnräder
38 und 39 auf die in dem Grundschlitten 17 drehbar gelagerte Gewindespindel 4o übertragen
wird. Diese steht mit einer an dem Oberschlitten 27 befestigten Mutter 41 in Schraubverbindung
und schiebt daher den Oberschlitten 27 um einen gewissen Zustellweg auf dem Grundschlitten
17 vor. Dieser Zustellweg entspricht der Räumtiefe der Schneidmesser während eines
Umlaufes der Messerscheibe 5 und kann bei geänderten Messerscheiben und Werkstücken
durch eine entsprechende Abänderung des Zahngesperres 34a ebenfalls verstellt werden.
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Bei dem anschließend erfolgenden Wiedervorlauf des Grundschlittens
17 legt sich das Ende des Hebels nunmehr gegen einen zweiten Anschlag 42, der ebenfalls
am Untergestell 17a befestigt ist, und geht infolge der Freilaufwirkung des Zahnradgesperres
34a, ohne bei dieser Bewegungsrichtung eine Wirkung auf die Welle 34 auszuüben,
in seine Ausgangsstellung zurück.
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Diese Zustellbewegung des Oberschlittens 27 verbunden mit j e einer
Rück- und Wiedervorlaufbewegung des Grundschlittens 17 wiederholt sich so oft, bis
die gewünschte Tiefe der Ausnehmung in einem Werkstück erreicht ist, die dadurch
festgelegt wird, daß sich bei der letzterforderlichen Zustellung des Oberschlittens
27 ein an diesem befestigter Kontaktgeber 43 auf den Türkontakt 44 legt, der am
Grundschlitten 17 angeordnet ist. Dieser steht in elektrischer Verbindung mit dem
Endschalter 45 (neben dem Türkontakt 29 in Fig. 2), der durch den Betätigungsnocken
46 (ebenfalls an dem Tragring 13 der Messerscheibe befestigt) zwar bei jedem Umlauf
der Messerscheibe betätigt wird, aber nur' dann einen elektrischen Strom fließen
läßt, wenn vorher der zugehörige Kontaktgeber 43 in Berührung mit dem Türkontakt
44 gekommen ist. Da bei größter Zustellung gleichzeitig der EndschalteT 47
in den Motorstromkreis eingeschaltet wird, der in der rückwärtigen Endstellung des
Grundschlittens 17 bisher ohne jede Wirkung durch den Kontakthebel 31 betätigt wurde,
springt der Motor 18 an, fährt den Grundschlitten 17 in seine Endstellung nach außen
zurück und wird jetzt durch wirksam gewordenen Endschalter 47 stillgesetzt. Das
fertige Werkstück kann jetzt aus der Aufspannvorrichtung 16a und 16b ausgespannt
und durch ein neues ersetzt werden.
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Wenn der so stillgesetzte Grundschlitten nunmehr wieder in. den Arbeitskreislauf
der Maschine eingeschaltet werden würde, so müßten die Schnellmesser infolge der
vorgeschobenen Stellung des Oberschlittens 27 die volle Schnittiefe bei der nächsten
Umdrehung der Messerscheibe 5 ausräumen, was unmöglich wäre und zu Zerstörungen
an der Maschine oder an den Werkzeugen führen würde. Es muß vielmehr zunächst die
Ausgangsstellung zwischen Ober- und Grundschlitten zunächst wiederhergestellt werden.
Aus diesem Grund spricht ein (in den Figuren nicht dargestellter) handbetätigter
Druckknopf, der zum Neueinschalten des Elektromotors 18 nach dem Einlegen eines
neuen Werkstückes für jeden dieser Motore vorgesehen ist, erst dann an, wenn der
Oberschlitten 27 mittels der Gewindespindel 40 von Hand in seine äußerste Ausgangsstellung
zurückgeführt worden ist. Zu diesem Zweck besitzt die Gewindespindel 4o an ihrem
äußeren freien Ende beispielsweise einen Vierkant (Fig. 3), der ihre Drehung von
Hand mit Hilfe einer Kurbel oder eines aufzusteckenden Handrades gestattet. Kurz
vor Beendigung dieser Rückführbewegung des Oberschlittens 27 auf seinem Grundschlitten
17 wird der auf dem Grundschlitten angebrachte Schalter 49 durch einen Anschlagkontakt
des Oberschlittens 48 betätigt. Erst wenn dieser Schalter 49 betätigt worden ist,
läßt sich der Stromkreis für den zugehörigen Motor 18 durch Benutzen des nicht mitgezeichneten
Einschaltdruckknopfes von Hand wieder schließen.
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Die Arbeitsweise ist für jeden der in den Figuren gezeigten acht Schlittensysteme
die gleiche. Im allgemeinen werden die Schlitten in der Reihenfolge, wie sie in
Gang gesetzt worden sind, auch wieder zum Stillstand kommen, so daß der Bedienungsmann
nur immer im Sinn der Drehrichtung der
Messerscheibe um die Maschine
herumzugehen hat, um die jeweils fertig geräumten Werkstücke nacheinander auszuspannen
und durch neue zu ersetzen sowie die betreffenden Oberschlitten in ihre Ausgangsstellung
zurückzukurbeln, wobei letztere Tätigkeit, falls zu ihrer Durchführung dem Bedienungsmann
nicht die erforderliche Zeit bleibt, in einfacher Weise auch automatisch, durch
einen zusätzlichen Elektromotor beispielsweise, erfolgen könnte.
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Im übrigen sind erfindungsgemäß noch (hier nicht dargestellte) elektrische
Schaltmittel vorgesehen, mit deren Hilfe es möglich ist, den Hauptantriebsmotor
6 für die Messerscheibe 5 jederzeit stillzusetzen oder jeden Zustellmotor der einzelnen
Schlittensysteme im Fall einer Störung auszuschalten, um dann das Werkstück außer
Schnitt fahren und in der rückwärtigen Stellung stillsetzen zu können.