Kopierwerkzeugmaschine. Die vorliegende Erfindung hat zum Ge genstand eine Kopierwerkzeugmaschine mit einem Längsschlitten und einem Querschlitten, insbesondere zum Kopieren mit Schablonen mit rechtwinkligen Abstufungen. Solche Ko pierwerkzeugmaschinen können als Drehbank oder als Fräsmaschine ausgebildet und mit mechanischer, hydraulischer oder elektrischer Kopiereinrichtung ausgerüstet sein.
Bei Kopierwerkzeugmaschinen mit hydrau lischer Vorschubsteuerung ist es bekannt, zwischen den Längs- und den Querbewe gungen des Werkzeugschlittens eine Abhän gigkeit zu schaffen. Diese Abhängigkeit be wirkt, dass während der Dauer von Bewe gungen des Werkzeuges mit einer Kom ponente in senkrechter Richtung zur Dreh achse die Geschwindigkeit der Längsbewe gung des Werkzeugschlittens gedrosselt wird.
Dieser Zweck wird beispielsweise er reicht durch eine von den Tasterbewegungen abgeleitete Beeinflussung der Druckmittel pumpe für die Speisung des Zylinders, in welchem sich der Druckkolben für die Längs bewegungen des Werkzeugschlittens bewegt.
Eine solche Kopierwerkzeugmaschine arbeitet bei zylindrischen Teilen des Werkstückes mit gleichbleibendem Längsvorschub, wäh rend bei Abstufungen, das heisst bei Verände rungen des Durchmessers, der Längsvorschub gedrosselt wird. Eine derartige Einrichtung hat den Nachteil, dass sie durch zusätzliche Belastung des Tasters die Genauigkeit des Kopiervorganges stark herabsetzt.
Ausser dem kann man mit einer solchen Einrich- tung Abstufungen der Schablone nur bis zu einer bestimmten .Steilheit kopieren, weil diese Einrichtung nur auf positiven Werten des Längsvorschubes arbeiten kann. Es ist unmöglich, mit solchen. bekannten Kopierein- richtungen einen rechtwinkligen Absatz einer Schablone nachzuformen.
Der Erfindungsgegenstand hat bei ent sprechender Ausbildung die Vorteile, dass die Nachformarbeit von der Steilheit der Scha- blonenabstufungen unabhängig ist und die Nachformarbeit genauer wird unter Vermei dung von Einflüssen, welche die Tasterbewe gungen hemmen. Die Erfindung besteht darin, dass Mittel vorgesehen sind, welche aus den Querbewegungen des Querschlittens zu sätzliche Längsbewegungen des Längsschlit tens erzeugen, welche zu den vom Antriebs aggregat erzeugten Längsbewegungen hinzu treten.
Die genannten Mittel können zwischen den Längsschlitten und dessen Antriebs aggregat eingeschaltet sein oder auch auf ein Organ einwirken, in welches der Antrieb des Längsschlittens eingreift.
In den Zeichnungen sind .verschiedene Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 eine Drehbank mit mechanischer Kopiereinrichtung, Fig. 2 eine Fräsmaschine mit hydrau lischer Kopiereinrichtung, Fig. 3 eine andere Drehbank mit mecha nischer Kopiereinrichtung, Fig. 4 eine weitere Drehbank mit hydrau lischer Kopiereinrichtung, Fig. 5 eine Fräsmaschine mit hydrau lischer Kopiereinrichtung, Fig. 6 und 7 Einzelheiten aus Fig. 5, Fig. 8 eine weitere Fräsmaschine mit hydraulischer Kopiereinrichtung und hydrau lischem Längsvorschub, Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie A-B in Fig. 4.
In Fig. 1 ist eine Drehbank dargestellt mit einem Maschinengestell, in welches ein Spindelstock 2 eingebaut ist. Der Reitstock 3 ist auf einer besonderen Schlittenführung 4 gelagert. Eine zweite Schlittenführung 5 ist für den Längsschlitten 6 auf dem festen Bett angebracht. Im Längsschlitten 6 be wegt sich ein. Querschlitten 7 quer zur Längs bewegung und trägt an seinem untern Ende den Taster 8, welcher die Schablone 9 ab tastet. An der obern Seite des Querschlittens 7 ist das Werkzeug 10 befestigt, welches ein Werkstück 11 entsprechend dem Verlauf der Schablone 9 bearbeitet. Eine Druckfeder 12 wirkt auf den Querschlitten 7.
Als An triebsaggregat für den Längsschlitten 6 ist ein Motor 13 auf einem besonderen in der selben Führung 5 beweglichen Schlitten 14 angebracht. Eine Schnecke 15 auf der Achse des Motors 13 treift das Schneckenrad 16 an, welches auf ein und derselben Achse aufge steckt ist mit einem Zahnrad, welches seiner seits in die fest angeordnete Zahnstange 17 eingreift. Zwischen dem Antriebsaggregat und dem Querschlitten 7 ist ein mechanisches Gestänge 18 mit Winkelhebel 19 eingeschal tet. Letzterer ist an dem Bolzen 20, der am Schlitten 6 angeordnet ist, drehbar ge lagert. Der Winkelhebel 19 und die Stange 18 bewirken, dass die Entfernung zwischen den Schlitten 14 und 6 bei Aufwärtsbewe gung des Schlittens 7 vergrössert und bei Abwärtsbewegung verkleinert wird.
Der Schlitten 7, das Werkzeug 10 und der Taster 8 vollführen demnach eine bezüglich der Führungsleiste 5, vom Hebelverhältnis des Winkelhebels 9 abhängige, schiefwinklige Bewegung. An den parallel zur Führung 5 verlaufenden Teilen der Schablone 9 wird der Schlitten 6 mit der vom Motor 13 dem Schlitten 14 verliehenen Vorschubgeschwin digkeit mittels der Teile 18, 19 vorgescho ben, wobei die Feder 12 die in die Zu stellrichtung gerichtete Komponente der Schnittkraft vom Werkzeug 10 und die vom Winkelhebel 19 in die Bewegungsrichtung des Schlittens 7 umgeleitete Vorschubkraft überwinden muss, um den Taster 8 der Scha blone 9 entlangführen zu können.
Bei in Vor schubrichtung höher werdender Schablone wird der Taster 8 mit dem Schlitten 7 und dem Werkzeug 10 gegen den Druck der Feder 12 bewegt. Die Entfernung zwischen Schlitten 6 und Schlitten 14 verkleinert sich, und der Vorschub des Schlittens 6 wird ver langsamt, bei senkrechtem Schablonenabsatz stillgelegt und bei überhängender Form der Schablone in eine rückläufige Bewegung ver wandelt. Bei in Vorschubriehtung abnehmen der Schablone bewegt sich der Schlitten 7 in Richtung des Federdruckes, die Entfernung zwischen Schlitten 6 und 14 vergrössert sich, und der Vorschub wird beschleunigt.
Fig. 2 ist eine Fräsmaschine mit hydrau lischer Kopiervorrichtung, bei welcher ein am Maschinenständer 21 abgestützter Grund schlitten 22 durch einen hydraulischen Kol ben 23 quer zugestellt wird. Auf dem quer zustellbaren Grundschlitten 22 ist der Längs schlitten 24 gelagert. Auf dem Schlitten 24 ist ein Antriebsmotor 25 angeordnet, welcher über eine Schnecke 26 und das entsprechende Schneckenrad 27 in die Zahnstange 28 ein greift. Die Zahnstange 28 ist im obern Teil des Grundschlittens längsverschiebbar ge lagert. Sie weist auch an ihrer Unterseite eine Verzahnung auf, welche mit dem Zahn rad 29 in Eingriff steht. Das Zahnrad 29 ist so breit, dass es auch die seitlich an der Zahn stange 28 vorbeigeführte Zahnstange 30 kämmt.
Die Zahnstange 30 ist am Maschi nenständer 21 festgehalten durch den Träger 31. Der Längsschlitten 24 trägt die Taster vorrichtung 32, welche die ebenfalls am Ma schinenständer 21 befestigte Schablone 33 abtastet und welche ein Ventil betätigt, das den Zu- und Abfluss zum den Kolben 23 ent haltenden Zylinder steuert. Auf dem Längs schlitten ist weiter auch das Werkstück 34 befestigt, welches von dem Fräser 35 gemäss der Schablone 33 bearbeitet wird. Bei der Fräsmaschine gemäss Fig. 2 bildet die Zahn stange 28 das Organ, in welches der Antrieb des Längsschlittens eingreift.
Bei Querzustell bewegungen des Grundschlittens 22 dreht sich das im Grundschlitten 22 gelagerte Zahnrad 29 und erzeugt hierbei in der Zahnstange 28 Bewegungene welche sich auch auf den Längsschlitten 24 übertragen. Das System der verschiebbaren Zahnstange lässt sich ohne weiteres auch bei Drehbänken anwenden.
Fig. 3 zeigt als weiteres Beispiel eine Drehbank, bei welcher zwischen den Antrieb 50 und das Treibzahnrad 51, beide auf dem Längsschlitten aufgebaut, ein Differential getriebe eingeschaltet ist, dessen Umlaufrad durch Zahnräder mit dem Querschlitten ge kuppelt ist. Der Maschinenständer 38 bildet einen starren Rahmen, an welchem ein festes Bett 39 für den Längsschlitten 40, ein wei teres Bett 41 für den Reitstock 42 und der Spindelstock 43 vorgesehen sind. Das Werk stück 44 wird vom Stahl 45 bearbeitet nach der am Maschinenständer 38 abgestützten Schablone 46.
Der Stahl 45 sowie der Taster 47 sind auf einem Querschlitten 48 gelagert und stehen unter dem beständigen Anpress- druck der Feder 49. Für den Antrieb des Längsschlittens ist ein Motor 50 und ein Schneckenradgetriebe 51 vorgesehen, welches mittels eines nicht dargestellten Zahnritzels auf die Zahnstange 52 einwirkt. Zwischen den Motor 50 und das Schneckenradgetriebe 51 ist ein Differentialgetriebe 53 eingeschal tet, dessen Umlaufrad 54 durch Zahnräder 55 mit dem Querschlitten 48 gekuppelt ist. Im Beispiel von Fig. 3 erfolgt die vorerwähnte Kupplung durch Ritzel 56 und Zahnstange 57.
Das Vorschubgetriebe übt auf die Achse des Umlaufrades 54 ein Drehmoment aus, welches über das Getriebe 55 und 56 die am Schlitten 48 befestigte Zahnstange 57 gegen den Druck der Feder 49 zu bewegen trachtet. Die Feder 49 muss diesen Druck und den in Zustellrichtung gerichteten Druck des Werk- zeuges 45 überwinden, um den Tastfinger 47 der Schablone 46 entlangzuführen.
Sobald die Schablone 46 eine von der Parallelen abweichende Form aufweist, folgt der Tast- hebel 47 dieser Form, bewegt den Schlitten 48 und die Zahnstange 57, wobei das Ge triebe 56, 55 und Ausgleichgehä,use 58 be wegt werden, wodurch die Vorschubbewe- gung beschleunigt oder verlangsamt wird, ja sogar eine Umkehr der Bewegungsrichtung eintreten kann.
Fig. 4 zeigt eine ähnliche Drehbank wie Fig. 3 jedoch mit hydraulischer Kopierein- richtung und hydraulischem Längsvorschub. Am Maschinenständer 61 ist das Bett 62 des Längsschlittens 63 abgestützt. Mit 64 ist ein Reitstock bezeichnet, mit welchem das Werk stück 65 gegen den Spindelstock 66 gepresst wird. Ein Zylinder 67 ist ebenfalls am Ma- schinenständer 61 befestigt und dient dem hydraulischen Längsvorschub des Längs schlittens 63, gespeist von einer Pumpe 68 und gesteuert durch einen Schalter 69.
Im Zylinder 67 bewegt sich ein Kolben 70, in. dessen innerem Hohlraum ein weiterer Kol ben 71 durch Federn 72 und 73 gehalten ist. Die Hohlräume der Federn 72 und 73 sind durch Bohrungen, welche durch die Kol benstange hindurchgehen, verbunden mit den Hohlräumen 74 und 75 im Zylinder 76 beid seitig des Kolbens 77. Der Zylinder 76 ist am Längsschlitten 63 befestigt. Der Kolben 7'7 ist mit dem Querschlitten 78 verbunden und macht dessen Querbewegungen zwang läufig mit.
Die dargestellte Einrichtung der beiden Zylinder 70 und 76 bildet mit den darin befindlichen Kolben 71 und 77 und der ausfüllenden Flüssigkeit ein hydrau lisches Gestänge, welches zwischen Längs schlitten und dessen Antriebsaggregat einge schaltet ist. Wie bei den Ausführungsbei spielen von Fig. 1 bis 3 mit mechanischen Mitteln, werden bei einer Drehbank gemäss Fig. 4 mit hydraulischen Mitteln aus den Querbewegungen des Querschlittens 78 Be wegungen des Längsschlittens 63 erzeugt, die zu den vom Schalter 69 gesteuerten, vom Antriebsaggregat erzeugten Längsbewegun gen des Schlittens 63 hinzutreten.
Im Bei spiel von Fig. 4 wird eine absenkende Quer bewegung des Schlittens 78 '01 aus dem untern Hohlraum 74 im Zylinder 76 verdrän gen und in den Hohlraum der Feder 72 des Zylinders 67 pressen. Der Kolben 71 wird gegen die Feder 73 gedrückt und fügt da durch der normalen Vorschubbewegung des Kolbens 70 eine negative Komponente, eine rückläufige Bewegung hinzu, so dass als Re sultat beider Bewegungen eine verlangsamte Vorscbubbewegung erzielt wird. Bei senk rechten Abstufungen der Schablone 82 ist die negative Zusatzbewegung in ihrem Absolut betrag gleich gross wie die normale Vorschub bewegung, und die Summe beider Bewegun gen ergibt einen zeitlich begrenzten Stillstand des Längsschlittens 63.
Sobald die senkrechte Abstufung der Schablone 82 überwunden ist, hört die Querbewegung des Schlittens 78 auf und damit auch die aus ihr abgeleitete Relativbewegung im Zylinder 70. Wie aus den Fig. 4 und 9 zu entnehmen ist, betätigt der Tastfinger 80 ein Steuerventil 83 und steuert damit nach bekannten Verfahren den Querschlitten 78 mittels Öldruck. Die Dreh achse 81 steht senkrecht zur mittleren Be wegungsrichtung aus Quer- und Längsbewe gungen des Werkzeuges, dargestellt durch die Pfeile C und D. Die Richtung ergibt sich als resultierender Vektor aus den Vektoren der Quer- und Längsbewegungen. Die Be wegung des Tastfingers 80 kann gemäss der Konstruktion nur in einer Ebene senkrecht zur Drehachse 81 erfolgen.
Da es sich bei diesen Bewegungen nur um Wege von der Grössenordnung'/", mm handelt, kann die Übertragung auf das Steuerventil 83, wel ches in einer Ebene senkrecht zur Längs schlittenbewegung beweglich ist, ohne Über tragungsmittel erfolgen. Die hierbei auftre tenden seitlichen Verschiebungen sind so gering, dass sie erfahrungsgemäss die Genauig keit des Kopiervorganges nicht beeinflussen. Praktisch wird damit erreicht, dass die Ar beitsstelle des Tastfingers 80 angenähert in der Richtung der Resultierenden aus Quer und Längsbewegungen des Werkzeuges be weglich ist.
Fig. 5 veranschaulicht eine Fräsmaschine mit einem Maschinengestell 85, einem quer zustellbaren, den Quersehlitten bildenden Grundschlitten 86 und einem Längsschlitten 87. Das Werkstück 88 ist auf den Längs schlitten 87 aufgespannt und wird durch einen Fräser 89 nach einer Schablone 90 bearbeitet.
In der dargestellten Fräsmaschine ist eine hydraulische Kopiervorrichtung an gedeutet, welche mit einem Taster 91 die Schablone 90 abtastet und durch einen Kol ben 92 den Grundschlitten 86 quer zustellt. Das Antriebsaggregat für den Längsschlit ten 87 ist in den Grundschlitten 86 eingebaut; es umfasst einen Antriebsmotor 93, ein Dif ferentialgetriebe 94, ein Schneckengetriebe 95, welches über Zwischenräder 96 auf die Zahnstange 97 des Längsschlittens 87 ein wirkt. Der Planetenradträger 98 ist über Zahnräder 99 mit den am Maschinenständer 85 befestigten Zahnstangen 100 und 101 ge- kuppelt.
Mit Hilfedes Differentialgetriebes 94 und der Zahnstangen 100 und 101 werden aus den Querbewegungen des Grundschlit tens 86 zusätzliche Längsbewegungen des Längsschlittens 87 erzeugt. Gegenüber dem Differentialgetriebe von Fig. 3 ist eine zu sätzliche Einrichtung vorgesehen, welche be wirkt, dass durch Querbewegungen des Grund schlittens 86 in beiden Richtungen eine Zu satzbewegung des Längsschlittens entgegen der Vorschubrichtung des Längsschlittens 87 erzeugt wird. Diese zusätzliche Einrich tung besteht aus zwei Überholkupplungen 102 und 103, welche in die Zahnritzel bezw.
das Umkehrzahnrad der Zahnstangen 100 und 101 eingebaut sind, in Fig. 6 und 7 in Seitenansicht dargestellt. Die Überholkupp lungen 102 und 103 sind so geschaltet, dass sie bei Heb- und Senkbewegungen des Grund schlittens 86 das Differentialgetriebe 94 im Sinne einer Verzögerung des Längsvorschu bes beeinflussen. Das Gewicht 104 erzeugt eine Kraft, welche am Längsschlitten 87 an greift und dauernd in Richtung des Längs vorschubes wirkt.
Dieselbe Wirkung wird bei der Fräs maschine von Fig. 8 mit hydraulischen Mit teln erzielt. Die Fräsmaschine von Fig. 8 weist den gleichen Aufbau der Schlitten anordnung auf wie diejenige von Fig. 5 und setzt sich zusammen aus dem Maschinen ständer 106, dem Grundschlitten 107, dem Längsschlitten 108, dem Werkzeug 109, dem Werkstück 110, dem Taster 111 und der am Maschinenständer 106 befestigten Schablone 112 sowie dem Hubkolben 113 für die Heb- und Senkbewegungen des Grundschlittens 107.
Das Vorschubaggregat für den Längs schlitten 108 besteht aus einer Ölpumpe 114, einem Steuerschalter 115 und dem Druck zylinder 116, in welchem der mit dem Längs schlitten verbundene Kolben 117 hin und her bewegt wird. Zwischen den Steuerschalter 115 des Antriebsaggregates und den Druck zylinder 116 ist eine hydraulische Vorrich tung eingeschaltet, welche aus den Quer bewegungen des Grundschlittens 107 zusätz liche Bewegungen des Längsschlittens 108 erzeugt.
Diese hydraulische Vorrichtung besteht aus einem Zylinder 118, welcher am Maschinenständer 106 befestigt ist. Im Zy linder 118 ist ein Kolben 119 vorhanden, welcher durch seine Kolbenstange 120 mit dem Grundschlitten 107 verbunden ist und dessen Bewegungen zwangläufig folgt. Durch Ventile 121, 122 sind die Zylinderräume beiderseits des Kolbens 119 wechselweise mit dem Druckzylinder 116 verbunden, durch Ventile 123 und 124 sind dieselben Zylinder räume wechselweise an die Rücklaufleitung 125 des Öls angeschlossen.
Bei Hubbewegung des Grundschlittens 107 verdrängt der Kol ben 119 01 aus dem obern Hohlraum in die Rücklaufleitung 125, in den untern Hohl- rauen saugt der Kolben 119 dabei gleich zeitig Öl aus dem Druckzylinder 116, wo durch der Längsvorschub verlangsamt wird. Bei Senkbewegung des Grundschlittens presst der Kolben 119 01 aus dem untern Hohlraum des Zylinders 11:8 in die Rücklaufleitung 125, während gleichzeitig<B>011</B> aus dem Druck zylinder 116 in den obern Hohlraum des Zylinders 118 abgesaugt wird.
Die Wirkung der Querbewegung auf den Längsvorschub ist also in beiden Fällen dieselbe, nämlich eine Verzögerung des Längsvorschubes. Die hydraulische Einrichtung von Fig. 8 erreicht also dasselbe was die Überholkupplungen der rein mechanischen Konstruktion von Fig. 5.
In allen dargestellten Beispielen ist der Taster der Kopiervorrichtung von den Ein richtungen zur Beeinflussung des Längsvor schubes unberührt geblieben. Dies bewirkt insbesondere' bei Servosteuerungen, wie bei den beschriebenen hydraulischen Kopiervor richtungen von Fig. 1, 4 und 8, sehr günstige Verhältnisse für genaue Kopierarbeit auch bei steilen Abstufungen der Schablone. Die beschriebene- Einrichtung ist ohne weiteres auch vereinbar mit schief zugestelltem Quer schlitten.
Die dargestellten Ausführungsbeispiele, Drehbank und Fräsmaschine, sind nicht die einzigen Werkzeugmaschinen, auf welche die Erfindung anwendbar ist; es ist beispiels- weise möglich, auch eine Kopierschleif maschine oder eine Kopier-Brennschneid- maschine entsprechend auszubilden. Dasselbe Prinzip lässt sich auch mit elektrischen Ap paraten durchführen, wenn die Werkzeug maschine mit elektrischer Kopiersteuerung ausgerüstet ist.