AT136937B - Verfahren und Fräsmaschine zum Bearbeiten von unregelmäßigen bogenförmigen Flächen. - Google Patents

Description

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  Verfahren und Fräsmaschine zum Bearbeiten von unregelmässigen bogenförmigen Fläehen. 



    Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Fräsmaschine zum Bearbeiten von unregelmässigen bogenförmigen Flächen, insbesondere zum gleichzeitigen Fräsen aller Nocken der Nockenwelle für Mehrzylinderverbrennungskraftmaschinen. Gemäss der Erfindung wird das Werkstück um eine zur Arbeitsfläche exzentrische Achse gedreht und der Stirnfräser, dessen Drehachse senkrecht zur Werkstückarhse steht, in der Richtung seiner Achse hin und her bewegt und gleichzeitig um eine zur Werkstüekachse parallele Achse derart verschwenkt, dass die Stirnfläche des Fräsers stets im wesentlichen tangential zu der zu fräsenden Fläche liegt. Die Vorrichtung gemäss der Erfindung besteht im wesentlichen aus einer in einem in der Richtung der Fräserachse hin und her beweglichen Schlitten drehbar gelagerten Fräserspindel.

   Der Fräserschlitten ist in einem Träger geführt, der um eine die Fräserachse senkrecht kreuzende Achse schwenkbar ist. Vorzugsweise sind mehrere Fräser samt den dazugehörigen Antriebsvorrichtungen zum gleichzeitigen Bearbeiten verschiedener Teile eines Werkstückes vorgesehen. So ermöglicht die Erfindung die gleichzeitige Bearbeitung aller Nocken während eines Arbeitsganges auf ihre vorgeschriebenen Ausmasse mit einer bisher unerreichten Genauigkeit. Zu diesem Zwecke wird die vorgedrehte Nockenwelle derart eingespannt, dass sieh je ein drehbarer Stirnfräser gegenüber jeder Nocke befindet. Die Nockenwelle wird dann während einer einzigen Umdrehung bearbeitet. 



  Die Zeichnungen veranschaulichen eine beispielsweise Ausführungsform der erfindungsgemässen   
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 Fig. 3 zeigt einen Querschnitt nach der Linie) der Fig. 2, Fig. 4 und 5 zeigen Schnitte nach den Linien   4-4   und 5-5 der Fig. 3. Fig. 6 und 7 sind Schnitte nach den Linien 6-6 und 7-7 der Fig. 4. Fig. 8 zeigt einen Schnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 5, Fig. 9 einen Schnitt nach der Linie 9-9 der Fig. 8 und Fig. 10 einen Schnitt nach der Linie   10-10   der Fig. 4. Fig. 11-14 veranschaulichen die Lagen einer Nocke und des sie bearbeitenden Fingerfräsers in den verschiedenen Stellungen eines Arbeitsganges. 



  Fig. 15 und 16 zeigen in grösserem Massstabe die Lage des Fingerfräsers gegenüber der zu bearbeitenden Nocke, Fig. 17 stellt eine andere Verschwenkungsart der Fräser dar. 



   Der Antrieb für die Fräser 33 ist in das im wesentlichen prismatische Gehäuse   10,   u. zw. zwischen dem Deckel 12 und der Wand 26 (Fig. 3) eingebaut. Die Räder für den Antrieb der Daumenscheiben zur axialen Bewegung und zum Schwenken der Fräser sowie die Räder für das Drehen der zu bearbeitenden Nockenwelle sind zwischen dem Deckel 11 und der Wand 27 angeordnet. An der vorderen Seite ist das Gehäuse 10 bei 101 auf die Entfernung der beiden Wände 26 und 27 ausgenommen. Durch diese Öffnung wird die zu bearbeitende Nockenwelle   18   eingebracht und dann waagrecht zwischen zwei Körnern in den Wänden 26 und 27 drehbar eingespannt. Den unteren Abschluss der Öffnung 101 bildet ein Trog 102, der die Späne sowie das Schmiermittel aufnimmt und hinter die Maschine leitet.

   Da die Zeichnung eine Nockenwelle mit acht Nocken 14 zeigt, sind auch acht Fräser vorhanden. Auf der in den Wänden 26 und 27 in Lagerschildern 54 und 55 gelagerten Daumenwelle 15 sind vier   Daumenseheiben   16 befestigt. Die zwei   Daumenumfläehen   17 jeder dieser Scheiben bewirken die axiale Verschiebung der Fräser, während die beiderseits der Scheiben 16 angeordneten Daumenflächen 18 die Fräser samt ihren Drehachsen in zur Werkstückachse senkrechten Ebenen verschwenken, damit die Schnittflächen der Fräser sich auf dem Werkstück entsprechend der Form der herzustellenden Nockenfläche abwälzen. Da die Nocken 14 
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 werden. 



   Die lotrechten Fräser sind drehbar und axial verschiebbar in Schlitten. 22 gelagert, die in   schwalben-     sehwanzförmigen   Nuten der Träger 20 gleiten, welche auf den in den Wänden 26 und 27 drehbar gelagerten   Fräserspindelantriebswellen   19, je eine für die lotrechten und die   schräg liegenden   Fräser, schwenkbar hängen. An jedem Schlitten 22 ist mittels der Schrauben 24 ein der Höhe nach durch die Stellsehraube 25 einstellbarer Arm 23 befestigt. Diesen drückt eine sich gegen den Träger 20 stützende Feder 52 gegen das äussere Ende eines zweiarmigen Hebels 29 und sie zieht somit auch den Schlitten 22 mit dem Fräser 33 
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 der Träger 20.

   Jedes Gehäuse   34   enthält ein von der Welle 19 angetriebenes   Schraubenräderpaar.     36,   in dessen einem Rad die bei 35 genutete Spindel 81 verschiebbar ist. 



   An den den Fräsern 33 zugekehrten Enden der Träger 20 sind   Arme 37   mit drehbaren Rollen 38 angeordnet, die mit den Flächen 18 zusammenwirken, wodurch die Träger 20 mit den Schlitten 22, den Spindeln 32 und den Fräsern 33 um die Achse der Welle 19 geschwenkt werden. Die obere Welle 19 wird von einem am Gehäuse 10 aufgebauten Elektromotor 40 durch die Keilriemen 41 über die Scheibe 42, die Welle 43 und Zahnräder 44,45 angetrieben (Fig. 10). Die obere Welle 19 ist durch die Kegelräder 46 und 47, die bei 49 gelagerte Welle 48 und Kegelräder 50 und 51 mit der untern Welle 19 gekuppelt. Für den Antrieb der während eines Arbeitsganges sich nur einmal drehenden Welle 15 ist zur Herabsetzung der Geschwindigkeit ein mehrfaches Übersetzungsgetriebe eingebaut.

   Auf der Welle 48 sitzt ein Kegelrad 56, das in ein Kegelrad 57 eingreift, welches mit dem Kegelrad 60 auf der bei 59 gelagerten Welle 58 angeordnet ist. Das Rad 60 greift in das auf der Welle 62 sitzende Kegelrad 61 (Fig. 4). Auf der Welle 62 ist ein Rad   63   befestigt, welches in das auf der Welle 65 drehbare Rad 64 eingreift (Fig. 7). Das aus einem Stück mit dem Rad 64 bestehende Rad 66 greift in das drehbar auf der Welle 62 gelagerte Rad 67 und das aus einem Stück mit dem Zahnrad 67 bestehende Rad 68 greift in das auf der Welle 65 befestigte Rad 69 ein. Vom Rad 70 auf der Welle 65 wird über die Zahnräder 72 auf der Welle 71, 73 auf der Welle 74 und 75 die Welle 15 angetrieben (Fig. 5). 



   Zum Einspannen des Werkstückes ist (s. Fig. 6) in den Lagern 76 und 77 an der Wand 26 und am Deckel 12 eine Büchse 78 drehbar eingebaut, in deren Bohrungen 79 und 83 eine die Einspannvor-   richtung betätigende Hülse 80 und der diese verschiebende Kolben 82 angeordnet sind. Ein in der Büchse 78   befestigter Bolzen 84 durchquert die Bohrung 79. Die Hülse 80 ist so am Drehen, vermöge ihrer Schlitze 84a aber nicht in ihrer axialen Verschiebung gehindert. Der Bolzen 84 durchdringt auch den in der Hülse 80 gelagerten zylindrischen Block 85, der mit dem Einspannfutter 86 verbunden ist. Das äussere bei 87 kegelige und bei 88 radial geschlitzte Ende des Einspannfutters 86 wirkt in bekannter Weise mit einem gleichen Kegel am äusseren Ende der Hülse 80 zusammen.

   Ein am Futter 86 befestigter Bolzen 89 greift in eine Bohrung im Werkstück und sichert dadurch die Lage der zu bearbeitenden Nockenwelle gegen- über dem Futter. Die Bohrung   83   der Büchse wird durch einen Kopf 90 verschlossen, dessen zwei im Zapfen 100 angeordnete Kanäle 91 und 92   Drucköl   zum Kolben 82 leiten. Das Öl wird durch die Rohre 96, 97 den Kanälen 91 und 92 mittels einer auf den Zapfen 100 aufgeschobenen Kappe 93 zugeführt, die mittels des Kugellagers 94,95 mit der Büchse 78 drehbar verbunden ist. Die Zuleitung des Öles durch das Rohr 96 bewirkt den Vortrieb des Kolbens 82 und damit die Festklemmung des Werkstückes im Futter 86, die Zuleitung des Öles zum Rohr 97 bewirkt das Öffnen des Futters 86. Eine gleichartige Vorrichtung ist zwischen der Wand 27 und dem Deckel 11 eingebaut.

   Die beiden zum Festklemmen des Werkstückes vorgesehenen Futter können gleichzeitig durch den Hahn 98 an der Vorderseite der Maschine betätigt werden (Fig. 1). Die   Druckölpumpe   wird durch den Motor 99 angetrieben. Damit die beiden Büchsen 78 
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 feststehenden Schutzrohr   103.   Das Zahnrad 108 (Fig. 5) weist bei 109 eine Lücke im Zahnkranz auf, wodurch der Antrieb des in das Rad 108 eingreifenden Rades 107 zeitweise unterbrochen ist. Auf der   Welle'71   ist drehbar ein die Lücke 109 nicht vollständig ausfüllender Zahnbogen 110 angeordnet, in dessen Nabe in einer ringförmigen Vertiefung 104 eine Druckfeder 11 eingebaut ist, welche den Bogen 110 ständig in der Drehrichtung des Rades 108 zu verdrehen sucht.

   Das Rad 107 wird durch das Rad   108,   solange beide in Eingriff stehen, mitgenommen, es kann aber festgehalten werden, wenn das Rad 108 in die Lage gedreht wird, in der der Bogen 110 in das Rad 107 eingreift, da dann der Bogen 110 gegen den Druck der Feder 111 feststeht. Das Rad 108 dreht sich weiter, bis der Bogen 110 auf der entgegengesetzten Seite in der Lücke 109 anschlägt, in welchem Augenblick wieder das Rad 108 das Rad 107 antreibt. 



  Während der Teildrehung, wo der Bogen 110 in das Rad 107 eingreift, betätigen die Vertiefungen 128 an den Flächen 17 die Hebel 29 (Fig. 2), wodurch die Fräser 33 vom   Werkstück     l')   abgehoben werden. 

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     Gleichzeitig   stellt sich die Maschine ab, so dass das Werkstück entfernt und ein neues eingeführt werden kann. 



   Das in das Rad 108 eingreifende Rad 107 trägt eine Bremstrommel112 (Fig. 8), gegen welche die Bremsbacke   11") durch   die   Federn114 gedrÜckt   wird (Fig. 5 und 9), solange nicht die Federwirkung durch   Betätigen des bei 116 drehbar gelagerten, mit dem Bolzen 117 der Bremsbacke zusammenwirkenden   Winkelhebels 11, 5 aufgehoben wird. Mit dem Rad   7J ist   eine   Nocke 118   verbunden, die gewöhnlich die Bremsbacke von der Trommel 112 abgehoben hält und diese nur abbremst, wenn die Nockeneinbuchtung 119 die Federn 114 zur Wirkung kommen lässt. Die Stellung der Nocke 118 ist derart gewählt, dass die Bremse wirkt, wenn sich das Rad 107 in Eingriff mit dem Zahnbogen 110 befindet.

   Die Räder 105 haben gleich viel Zähne wie das Rad   7.     und gleich   viel wie das Rad   108,   vermehrt um die Zähne des Bogens   110 :   bei einer Umdrehung des Rades 72 drehen sieh daher auch die Räder   105   und 75 einmal um. Ein auf der Nabe des Rades 7. 5 drehbarer Stellring   1 : 21   weist zwei radial gerichtete Lappen   123   auf, zwischen denen ein Ansatz   1 : 26   des Zahnrades 75 liegt, der gegenüber den Lappen   12. 3 durch   Stell- 
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   Der Zweck des Schwenkens der   Fräser- ist   folgender : Die gestrichelten Linien 129 in Fig. 11--14 um die Nocke des   Werkstückes   1. 3 stellen   den Umriss   der vorgesehmiedeten Nocke vor deren Bearbeitung dar. Fig. 11 zeigt die Lage des Fräsers kurz, nachdem er in die Nähe der zu fräsenden Nocke gebracht wurde ; nach Fig. 12 wird der Fräser nach aussen geschwenkt, um in dauernder Berührung mit der Noch zu bleiben. Eine weitere Drehung der Nocke bedingt nach Fig. 13 und 14 ein allmähliches   Rückschwenken   des Fräsers in die Anfangslage. Die Lage des   Fingerfräsers.     l")"i   senkrecht zur Werkstückachse gesehen zeigt die Fig.   15.   Die zu bearbeitende Fläche ist durch die vollen Linien   O   dargestellt.

   Wie aus den Fig. 15 und 16 ersichtlich, sind immer drei oder vier Schneidezähne jedes Fräsers während der Drehung der Nocke dauernd in Tätigkeit. Weiters arbeitet jeder Schneidezahn über die ganze   Berührungsfläche,   so dass gleichzeitig drei oder vier Späne vom Umfang jeder Nocke fortgenommen werden. Ein Arbeits- 
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 wellendrehbank. Da die Maschine erschütterungsfrei fräst, zeigt das Werkstück keinerlei Rillen und braucht nicht erst grob-, sondern kann sofort fertig feingeschliffen werden. 



   Nach Fig. 17 werden die Fräser durch Exzenter 133, 134 statt durch Daumenflächen verschwenkt. 



   PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Bearbeiten von unregelmässigen, bogenförmigen Flächen,   z.   B. von Nockenflächen, dadurch gekennzeichnet, dass das   Werkstück (1. 3)   um eine zur   Arbeitsfläche   exzentrische Achse gedreht und der Stirnfräser (33), dessen Drehachse senkrecht zur Werkstückachse steht, in der Richtung seiner Achse hin und her bewegt und gleichzeitig um eine zur   Werkstückachse   parallele Achse derart verschwenkt wird, dass die   Stirnfläche   des Fräsers immer im wesentlichen tangential zu der zu bearbeitenden Fläche liegt.

Claims (1)

1. 2. Fräsmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräserspindel in einem in der Richtung der Fräserachse hin und her beweglichen Schlitten (22) drehbar gelagert ist.

   3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräserschlitten (22) in einem Träger (20) geführt ist, der um eine die Fräserachse senkrecht kreuzende Achse schwenkbar ist.

   4. Maschine nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine mit dem Träger (20) verbundene, in eine Daumenfläche (18) eingreifende Rolle (38) zum Erzeugen der Schwingbewegung des Fräserschlittens und durch eine an einem Ende eines doppelarmigen Hebels (29) angeordnete, mit einer Daumenfläche (17) zusammenarbeitende Rolle (39) zum Bewegen des Fräserschlittens in der Richtung der Fräserachse, wobei das andere Ende des Hebels (29) unter der Wirkung einer Feder (52) ständig in Eingriff mit einem Arm (23) des Fräserschlittens steht.

   5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräserschlitten (22) und der Arm (28) durch eine Stellschraube (2, 5) miteinander verbunden sind, wodurch der Fräserschlitten (22) gegenüber dem Arm (28) und daher auch gegenüber der Fläche (17) einstellbar ist.

   6. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächen (17, 18) auf der gleichen Scheibe (16) ausgebildet sind.

   7. Maschine nach den Ansprüchen 2 bis 6, gekennzeichnet durch mehrere Fräser (33) samt den zugehörigen Antriebsvorrichtungen zum gleichzeitigen Bearbeiten verschiedener Teile eines Werkstückes.

   8. Maschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen eines Satzes von EMI3.3 <Desc/Clms Page number 4> Werkstückes zur Wirkung gelangen, die mit den vom ersten erwähnten Fräsersatz bearbeitenden Nocken (14) abwechseln.

   9. Maschine nach den Ansprüchen 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Daumenscheiben (16) so ausgebildet sind, dass sie die Bewegungen zweier nebeneinanderliegender, zu beiden Sätzen gehörender Fräser (. 3. 3) steuern.

   10. Maschine nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Daumenscheiben (16) auf einer zur Achse des Werkstückes parallelen Welle (15) befestigt sind, wobei die durch die Achsen der Welle (15) und durch die Achse des Werkstückes gehende Ebene den Winkel zwischen den Ebenen halbiert, welche durch die Achsen der beiden Fräsersätze und durch die Werkstückachse gebildet werden.

   11. Maschine nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das W erkstiic k (1. 3) sich während jeder Umdrehung der Scheiben (16) einmal umdreht.

   12. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstückhalter während eines Teiles eines Arbeitsganges nicht angetrieben wird.

   13. Maschine nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Bremse (112, 113) und eine diese steuernde Daumenscheibe (118), welche den Werkstückhalter während seines Stillstandes festhalten.

   14. Maschine nach den Ansprüchen 10 und 13, gekennzeichnet durch einen mittels eines An- schlages (120) der Welle (15) betätigten Schalter (122) zum Abstellen der Maschine nach einer Umdrehung des Werkstückes und der Welle (15).

   15. Maschine nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Fräser (.'J. 3) während des Stillstandes des Werkstückhalters vom Werkstück zurückgezogen wird, um das Entfernen des letzteren von der Maschine zu ermöglichen.