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Maschine zur spanabhebenden Bearbeitung von
Biegedornrohlingen u. dgl. Werkstücken
Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zur spanabhebenden Bearbeitung von Biegedomrohlin- gen u. dgl. Werkstücken. Biegedorne, wie sie zum Biegen von Rohren Verwendung finden, die dazu, meist hydraulisch, auf den Dorn aufgeschoben und über den Dorn gezogen werden, haben bekanntlich eine eigentümliche Gestalt.
An ein zylindrisches Anfangsstück schliesst sich mit allmählich erweiterndem, kreisförmigem Ringquerschnitt ein um etwa 900 im Bogen geführtes Ringstück an, das mit dem Enddurchmesser auslautt. Es können auch mehrere derartige Ringstück, die zusammen den Bogen von 90ù bilden, anein- andergereiht sein, wobei ein allmählicher Übergang zwischen den verschiedenen Radien verwirklicht ist.
Bezüglich dieser Bogenführung kann man offenbar von einem wohlbestimmten Krümmungszentrum der Biegedorne bzw. von mehreren wohldefinierten Krümmungszentren sprechen, welche durch die Punkte de- finiert sind, in denen sich die Verlängerungen aller Radien der Ringstücke bzw. des Ringstückes in der Ebene durch die Mittellinie des Biegedorns schneiden.
Infolge der beschriebenen eigentümlichen Gestalt ist die spanabhebende Bearbeitung von Biegedornrohlingen umständlich und schwierig. Sie erfolgte bisher im wesentlichen von Hand aus unter Verwendung geeigneter Messschablonen, wobei allerdings unter Umständen von maschinell grob vorgefertigten, z. B. ausgeschnittenen oder durch Schleifen vorbearbeiteten Rohlingen ausgegangen wird.
Es ist eine Maschine zur spanabhebenden Bearbeitung von gekrümmten Werkstücken bekannt, welche einen Ständer aufweist, an dem das zu bearbeitende Werkstück im Krümmungsmittelpunkt seiner Achse schwenkbar gelagert ist, wobei das Lager selbst senkrecht zur Drehachse des Werkzeuges verschiebbar ist. Der Rahmen dieser bekannten Maschine trägt eine Schleifscheibe, welche um das Werkstück mit stetig veränderlichem Bahndurchmesser kreist. Mit dieser Konstruktion können jedoch keine Biegedorne hergestellt werden, da solche üblicherweise an zumindest einem ihrer Enden einen zylindrischen Fortsatz aufweisen.
Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, die Herstellung derartiger Biegedornrohlinge zu ermöglichen.
Die Erfindung, die von einer Maschine der eingangs genannten Art ausgeht, besteht im wesentlichen darin, dass das Lager für das Werkstück auch in Richtung der Drehachse des Werkzeuges verschiebbar ist. Hiedurch wird es möglich, Biegedornrohlinge zu bearbeiten, welche an einem oder gegebenenfalls auch an beiden ihrer Enden einen zylindrischen Fortsatz aufweisen, wobei die Herstellung des gesamten Biegedor - nes nunmehr maschinell mittels einer einzigen Maschine erfolgen kann. Dadurch lassen sich die Herstellungskosten senken sowie die Genauigkeit der Herstellung erhöhen.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Drehachse des Werkzeuges waagrecht, die Schwenkachse des Werkstückes hingegen lotrecht angeordnet und das Werkzeug oder das Werkstück höhenverstellbar gelagert. Dadurch lassen sich auch komplizierte Biegedornformen, z. B. Spiraldorne, maschinell, mittels einer einzigen Maschine herstellen.
Erfindungsgemäss kann am Ständer eine Schablone angeordnet sein, welche, über an sich bekannte Steuereinrichtungen die Verschiebung des Werkstückes in der Bearbeitungsebene bewirkt. Dadurch wird eine automatische Steuerung des Bearbeitungsvorganges erreicht.
Die beschriebene Maschine kann in abgewandelter Ausführung auch zur Herstellung von AuftragsschweissungenVerwendung finden. In diesem Falle wird man den Werkzeughalter als Elektrodenzuführung einrichten und mit der beschriebenen Kinematik eine Auftragsschweissung vornehmen. Man kann dabei
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den Biegedorn selbst aus einem verhältnismässig minderwertigen Werkstoff herstellen und dem Dorn die erforderlichen Werkstoffeigenschaften durch eine Auftragsschweissung eines geeigneten Werkstoffes verleihen. Auch lässt sich in der beschriebenen Weise durch Auftragsschweissung und Nacharbeiten die Reparatur von Biegedornen mit der erfindungsgemässen Maschine einfach durchführen.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeich - nung ausführlicher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 eine Draufsicht auf einen herzustellenden Biegedorn, Fig. 2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemässe Maschine, welche als Drehbank ausgebildet ist, Fig. 3 eine Teilansicht der erfindungsgemässen Maschine in Richtung des Pfeiles A in Fig. 2, Fig. 4einealsSchleif- maschine ausgebildete erfindungsgemässe Maschine, Fig. 5 eine Teilansicht der erfindungsgemässen Maschine in Richtung des Pfeiles B in Fig. 4, Fig. 6 ebenfalls eine Teilansicht der erfindungsgemässenMaschine in Richtung des Pfeiles C in Fig. 4, Fig. 7 eine Draufsicht auf einen herzustellenden Biegedorn mit mehreren Krümmungszentren, Fig. 8 die Seitenansicht einer erfindungsgemässen Maschine zur Bearbeitung von Biegedornen mit mehreren Krümmungszentren und Fig.
9 eine Draufsicht auf die in Fig. 8 dargestellte Maschine.
Der in Fig. 1 dargestellte Biegedorn 1 besteht aus einem zylindrischen Anfangsstück la mit dem Durchmesser d, woran sich ein erweitertes Übergangsstück 1b anschliesst, das die Durchmesser bis zum Durchmesser d2 führt. An dieses Übergangsstück 1b schliesst sich ein konisches Ringstück 1c an, das im wesentlichen bis zu einem Winkel von 900 geführt ist, und in dem der Durchmesser von d2 bis auf den Durchmesser d geführt ist, mit dem der Biegedorn ausläuft. Bezüglich der Bogenführung ist dem Biegedorn 1 ein Krümmungszentrum 2 zugeordnet, welches den Punkt angibt, in dem sich die Verlängerungen aller Radien des Ringstückes 1c in der Ebene durch dieMittellinie des Domes schneiden. Die zugeordneten Schnitte sind alle kreisförmig.
Die Erfindung beschäftigt sich damit, Dorne. l, wie sie in der Fig. 1 angedeutet sind, maschinell herzustellen. Die Erfindung lässt sich dabei einerseits (Fig. 2 und 3) mit Hilfe einer Drehbank, anderseits (Fig. 4-6) mit Hilfe einer Schleifmaschine verwirklichen.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 ist eine Einspannvorrichtung 3 für den Biegedornrohling 1 vorgesehen, welche einerseits um das erwähnte Krümmungszentrum 2 schwenkbar ist und ausserdem in Richtung des Pfeiles 4, d. h. in Richtung eines durch das Krümmungszentrum verlängerten Radius verschiebbar ist. Zur Bewirkung dieser beiden Bewegungen können Handräder 5,6 dienen.
Diese Bewegungen können aber auch durch automatische Steuerung erzeugt werden. Das Bearbeitungswerkzeug ist im Austührullgsbeispiel nach den Fig. 2 und 3 als Schneidstahl 7a ausgebildet. Der Schneidstahl 7a rotiert in einem Ringgehäuse 8, welches den Biegedorn 1 umgibt, durch welches also der Biegedorn 1 hindurchgeführt ist. Die Ringform des Gehäuses 8 ist in Fig. 2 deutlich erkennbar. Der Schneidstahl 7a selbst beschreibt im Gehäuse 8 längs des Umfanges einen Kreis, dessen Durchmesser verstellbar ist, zu welchem Zweck neben dem Getriebe für die Rotationsbewegung des Schneidstahls ein Differentialgetriebe zur radialen Verstellung des Schneidstahls 7a in Richtung auf den Mittelpunkt des Ringgehäuses 8 zu vorgesehen ist.
Die dargestellte Maschine ermöglicht durch Kombination der beschriebenen Bewegungsabläufe eine Schwenkbewegung um das geometrische Krümmungszentrum des zu erstellenden Biegedornes 1 und gleichzeitig eine Rotationsbewegung um die den einzelnen Durchmessern des Domes zugeordneten Kreise. Der Dorn kann so maschinell bearbeitet werden, wobei die Steuerung über die Schablone 9 erfolgt, von der mittels Fühler 10 die Steuerimpulse für die Betätigung üblicher Stellmotore abgenommen werden.
Bei der Ausführungsform nach den Fig. 4-6 ist der Biegedorn 1 in praktisch der gleichen Weise eingespannt und folglich um das erwähnte Krümmungszentrum 2 schwenkbar. Als Bearbeitungswerkzeug dient hier eine Schleifscheibe 7b, welche um ihre Achse rotiert und ihrerseits in einer um ihre Achse rotierenden Trommel 12 längs eines Radius der Trommel 12 verstellbar ist. Auch hier wird also einerseits eine Schwenkbewegung um das geometrische Krümmungszentrum 2 und anderseits eine Rotationsbewegung um die den einzelnen Durchmessern des Domes 1 zugeordneten Kreise verwirklicht, u. zw. durch Rotation der Trommel 12.
Sowohl bei der Ausführungsform nach den Fig. 2 und 3 als auch bei der nach den Fig. 4-6kann, z. B. zur Herstellung von Spiraldornen, das Werkzeug 7a oder 7b senkrecht zur Ausschieberichtungder Einspannvorrichtung 3 heb-und senkbar ausgebildet oder umgekehrt der Biegedorn 1 heb-und senkbar sein.
Der in Fig. 7 dargestellte Biegedom 11 besitzt eine geometrische Form aus mehreren sich insgesamt etwa über 900 erstreckenden Ringstücken lla, Ilb mit zunehmendem kreisformigemringquerschnitt und'
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des Schwenkpunktes der Einspannvorrichtung 3 für den Biegedornrohling, der in den Fig. 8 und 9 ebenfalls mit dem Bezugszeichen 11 versehen worden ist, und damit des der jeweiligen Arbeitsstellung zugeordneten Krümmungszentrums des Biegedornes in Richtung der Bearbeitungsebene zur Einstellung auf die Bearbeitungsmittel, so dass die Kreisbewegung des Werkzeuges mit ihrem Mittelpunkt in der Linie 14 liegt.
A y bezeichnet die Verschiebung des Schwenkpunktes quer zur Bearbeitungsebene.
Die Funktion der Stellgrösse Ar ergibt sich aus der Verjüngung bzw. Aufweitung des Biegedornes. Für
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senrichtungen x und y laufend so verstellt werden muss, dass die Schwenkung in Wirklichkeit um das zweite Krümmungszentrum M2 zustande kommt. Diese Bedingungen lassen sich nur durch mehrfache Steuerungseinrichtungen erfüllen. Im Ausführungsbeispiel erzeugt die Schablone 15 gleichsam die Verjüngung des Dornes, während die Schablonen 16 und 17, die rechtwinkelig zueinander angeordnet sind, die Verstellung des Schwenkpunktes bewirken. Fühler 13 sind den Schablonen zugeordnet.
Die in den Fig. 8 und 9 beschriebene Vorrichtung entspricht in ihrem grundsatzlichen Autbau der Vor- richtung nach den Fig. 2 und 3. So ist die Einspannvorrichtung 3 für den Biegedornrohling 11 vorgesehen, welche einerseits um die erwähnten Krümmungszentren M,, M 2 schwenkbar ist und ausserdem in Richtung des Pfeiles 18, d. h. in der Bearbeitungsebene, verschiebbar ist. Ausserdem ist diese Vorrichtung in Richtung des Pfeiles 19, d. h. quer zur Bearbeitungsebene, verschiebbar. So sind im Ergebnis zwei zusätzliche Steuerungseinrichtungen für die spanabhebende Bearbeitung von Biegedornen mit mehreren Krümmung- zentren lorgesehen, die von Hand eingestellt oder über Schablonen gesteuert werden können.
Für die Handsteuerung der Maschine sind wieder Handräder 5,6 vorgesehen. Das Bearbeitungswerkzeug selbst ist im Ausführungsbeispiel als Schneidstahl 7a ausgebildet. Der Schneidstahl 7a rotiert in einem Ringgehäuse 8, welches den Biegedornrohling 11 umgibt, durch welches also der Biegedornrohling hindurchgeführt ist.
Die Ringform des Gehäuses 8 ist in Fig. 8 deutlich erkennbar. Der Schneidstahl 7a selbst beschreibt in diesem Gehäuse längs des Gehäuseumfanges einen Kreis, dessen Durchmesser verstellbar ist, zu welchem Zweck neben dem Getriebe für die Rotationsbewegung des Schneidstahls ein Differentialgetriebe zur radialen Verstellung des Schneidstahls in Richtung auf den Mittelpunkt des Ringgehäuses 8 zu vorgesehen ist.
Die Schablonen 16 und 17 sind im Schwenkpunkt des Arbeitstisches und die Schablone 15 ist rechtwinkelig zu der ersteren am Rand des Tisches angeordnet. Durch die Fühler 13 werden die beschriebenen Stell- grössen, A r, Ax und Ay an den Schablonen 15,16, 17 abgegriffen und in bekannter Weise über Steuervorrichtungen den Stellmotoren zugeleitet, die ihrerseits die entsprechenden Verstellungen der Stellglieder vornehmen. Zusätzlich kann die Einspannvorrichtung und/oder das Werkzeug auf und nieder bewegbar sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Maschine zur spanabhebenden Bearbeitung von Biegedomrohlingen u. dgl. Werkstücken, mit einem Ständer, an dem einerseits das zu bearbeitende Werkstück im Krümmungsmittelpunkt seiner Achse schwenkbar gelagert ist, wobei das Lager selbst senkrecht zur Drehachse des Werkzeuges verschiebbar ist, und in dem anderseits ein das um das Werkstück mit stetig veränderlichem Bahndurchmesser kreisende Werkzeug tragender Bock angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager für das Werkstück auch in Richtung der Drehachse des Werkzeuges verschiebbar ist.