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Vorrichtung zum schrittweisen axialen Verschieben des Fräsers einer
Abwälzfräsmaschine Bei verschiedenen Werkzeugmaschinen, insbesondere bei Abwälzfräsmaschinen,
macht sich bekanntlich die unterschiedliche Inanspruchnahme der einzelnen Werkzeugbereiche
während der Bearbeitung der Werkstücke vor allem immer dann störend bemerkbar, wenn
die Art der Zerspanung, wie z. B. beim Zahnradfräsen, hohe Genauigkeiten verlangt.
Um diese Genauigkeit nämlich zu erzielen, müssen die Werkzeuge häufig nachgeschliffen
werden. Waren sie dann hinsichtlich ihrer einzelnen Bereiche einem verschiedenen
Verschleiß ausgesetzt, so ist ein gleichmäßiges Abschleifen über das ganze Werkzeug
hinweg nicht möglich, ohne an den weniger in Anspruch genommenen Bereichen einen
stärkeren Abschliff vorzunehmen als an denjenigen Bereichen, die bei der Zerspanung
in stärkerem Maße beansprucht waren. Ein solches Abschleifen des Werkzeuges ist
unwirtschaftlich.
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Um das erwähnte gleichmäßige Abschleifen über die einzelnen Werkzeugbereiche
hinweg zu vermeiden, findet während der Zerspanung bekanntlich ein axiales Verschieben
des Werkzeugs statt, durch das seine gleichmäßige Abnutzung und damit auch ein späteres
gleichmäßiges Abschleifen ermöglicht wird. Diejenigen Verfahren, die bisher für
ein solches axiales Verschieben Anwendung gefunden haben, erforderten zumeist ein
Eingreifen des die betreffende Werkzeugmaschine Bedienenden, d. h. die einzelnen
Axialverschiebungen mußten jeweils durch Handbetätigung der vorgesehenen Steuereinrichtungen
zustande gebracht werden. Hierdurch war nicht nur eine laufende Inanspruchnahme
des die Maschine Bedienenden erforderlich, sondern es konnten auch Fehlschaltungen
nicht verläßlich vermieden werden.
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Bereits bekannte selbsttätig wirkende Vorrichtungen für das erwähnte
voreinstellbare, schrittweise Axialverschieben bedienen sich oft elektrischer Antriebsmittel
sowie elektrischer Steuerungen. Derartige Anordungen sind aufwendig und, wie die
Erfahrung gezeigt hat, verhältnismäßig störanfällig. Darüberhinaus weisen sie den
Nachteil auf, daß sich die einzelnen Schritte für die jeweils erforderlichen Axialverschiebungen
nicht mit der notwendigen Genauigkeit einstellen lassen.
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Es sind auch schon Einrichtungen zum Steuern der intermittierenden
Axialverschiebung eines Abwälzfräsers mittels eines hydraulischen Zylinders mit
einstellbaren Anschlägen bekanntgeworden, deren Lage die Größe einer einzelnen Verschiebung
des Fräsers festlegt. Die unmittelbare Betätigung eines Anschlages oder einer Klemmeinrichtung
mittels eines hydraulischen Zylinders bei einer Verschiebeeinrichtung für Fräser
ist gleichfalls bereits üblich gewesen. Diese Einrichtungen weisen jedoch eine Vielzahl
von Übertragungselementen für die Betätigungsimpulse auf. Die geschilderten Nachteile
sind durch die Erfindung behoben. Sie bezieht sich auf eine Vorrichtung zum schrittweisen,
axialen Verschieben des Fräsers einer Abwälzfräsmaschine mit einem den Fräsers tragenden,
in seiner Achsrichtung hydraulisch oder pneumatisch verschiebbaren und feststellbaren
Schlitten. Erfindungsgemäß ist je ein hydraulischer Antriebszylinder für den Schrittvorschub
(Schrittgeber) und für die Rückstellung des Schlittens vorgesehen, deren Kolben
über Kolbenstangen unmittelbar am Schlitten angreifen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kolben des Schrittgebers
beidseitig mit Druckmittel beaufschlagbar, sein Zylinder ist relativ zum Kolben
bewegbar und die Größe der Bewegung mittels einer in dem Zylinderboden schraubbaren
Spindel einstellbar. Die Vorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich durch den
Wegfall einer Vielzahl von Übertragungselementen für die Betätigungsimpulse aus,
wie sie der Stand der Technik bisher aufgewiesen hat. Die Spindel erlaubt hierbei
die gewünschte Länge der axialen \Terschiebung stufenlos einzustellen, und der Schrittgeber
bringt es mit sich, daß er zunächst in die durch die jeweilige Spindelsteuerung
bestimmte Bereitschaftslage gebracht und danach nach Maßgabe der so vorbereiteten
schrittweisen axialen Verschiebung eine entsprechende Verstellung des Werkzeugs
zum Werkstück zuläßt.
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Die Erfindung zeichnet sich ferner durch unabhängig voneinander zu
betätigende Verriegelungen für den Zylinder des Schrittgebers und für den den Fräser
tragenden Schlitten gegenüber dem Maschinengestell aus. Eine solche Unterteilung
der die einzelnen Betriebsvorgänge bewirkenden Mittel bringt eine besonders einfache
Betriebsweise mit sich, weil dadurch eine relative Verschiebbarkeit des jeweils
ungesperrten Teils zu dem in seiner Bewegung blockierten Be-
Standteil
ermöglicht wird. Bei der Rückbewegung des Schrittgebers in seine Ausgangsstellung
wird von der möglichen gleichzeitigen Aufhebung der Sperrung Gebrauch gemacht und
dadurch die Anfangsstellung sowohl des Fräsers als auch des Schrittgebers einwandfrei
wieder herbeigeführt.
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In Weiterbildung der Erfindung bestehen die Verriegelungen aus im
Maschinengestell vorgesehenen, hydraulischen Zylindern mit unter Gegendruck stehenden
Kolben, deren Kolbenstangen mit ihren freien Enden im Ruhezustand den Zylinder des
Schrittgebers und den Schlitten gegen das Maschinengestell verriegeln. Nach der
bereits erwähnten Voreinstellung mittels der Spindel kann in Vervollkommnung der
vorgeschlagenen Maßnahmen bei Aufhebung der Sperrung des Antriebszylinders gleichzeitig
die bis dahin vorhandene Andrückung des Kolbens an den von der Kolbenstange durchsetzten
Zylinderdeckel durch Aufhebung des Druckes hinter der größeren unter Herbeiführung
einer Druckwirkung auf die kleinere Kolbenfläche aufgehoben werden und eine Bewegung
des Zylinders bzw. der Spindelspitze bis zu ihrer Auflage auf den Kolben stattfinden.
Während also zunächst die Andrückung des Kolbens an den von der Kolbenstange durchsetzten
Zylinderdeckel das Werkzeug in seiner Lage zum Werkstück einwandfrei festlegt und
in dieser Stellung sichert, führt die oben gekennzeichnete, entgegengesetzte Beaufschlagung
des diese Sicherung bis dahin vermittelnden Kolbens in Verbindung mit der Aufhebung
der Sperrung des Antriebszylinders die gewünschte axiale Verschiebung in besonders
vorteilhafter Weise dann herbei, wenn auch noch eine Freigabe des Fräsers bewirkt
wird.
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Die Betätigung der angeführten Sperrungen sowie der Zylinderbewegungen
des Schrittgebers relativ zu seinem Kolben kann sowohl pneumatisch als auch hydraulisch
erfolgen. Wird sie hydraulisch vorgenommen, so ist es in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung vorteilhaft, daß mindestens drei elektromagnetisch auslösbare Steuereinrichtungen
der Druck- und Rückleitung in entsprechender Folge und mit einer dem Betriebsverlauf
angepaßten Dauer beaufschlagt werden. Die elektromagnetisch auslösbaren Steuereinrichtungen
können dabei vorzugsweise so ausgebildet sein, daß die Umschaltung von der Druck-
auf die Rückleitung und umgekehrt durch die mit dem Magnetanker verbundenen Schieber
erfolgt. Wird zur Rückführung des Fräsers in seine Ausgangsstellung ein Zylinder-Kolben-Svstem
vorgesehen und im Fräserschlitten untergebracht, so kann auch dieses System durch
das erwähnte hydraulische Mittel betätigt und mit einer ebenso ausgebildeten Steuereinrichtung
versehen «-erden.
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Die Erfindung ist in der Beschreibung an Hand der Zeichnung an einem
Beispiel erläutert. In ihr ist eine hydraulisch wirkende Anlage zur Durchführung
der geschilderten voreinstellbaren schrittweisen axialen Verschiebung des Fräsers
einer Abwälzfräsmaschine als Ausführungsbeispiel gezeigt.
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Nach der Zeichnung sind gegenüber dem Frässchlitten 1 der Hilfsschlitten
2 und der Schrittgeber 3 relativ verschiebbar. Von dem Frässchlitten 1 ist darüber
hinaus über die Frässpindel 4 der Fräser 5 drehbar. der auf dem freien Frässpindelende
6 sitzt, das in dem Frässpindellager 7 und dem Gegenlager 8 abgestützt ist.
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Der Schrittgeber 3 besteht im wesentlichen aus dem Zylinder 9 und
dem Kolben 10. Durch den Zylinderboden 11 ist die Feinmeßspindel 12 mittels der
mit einer Skala versehenen Griffkappe 13 beliebig weit einschraubbar. Die Stange
14 des Kolbens 10 ist mit dem Hilfsschlitten 2 starr verbunden. Die Sperrbolzen
15 und 15' werden unter dem Einfluß der Federkraftspeicher 16 und 17 gegen ihre
Auflageflächen 18 und 19 gedrückt, die von den unteren Flächen der Führungsschienen
für die Sperrbolzenköpfe 20 und 21 gebildet werden. Oberhalb der Kammern, in denen
sich die Federkraftspeicher 16 und 17 befinden, sind innerhalb der Fräskopfbasis
1 die Druckkammern 22 und 23 vorgesehen. Zwischen diesen Druckkammern und den Bolzen
15 und 16 sind noch die Kolben 24 und 25 vorgesehen, die mit diesen Bolzen und ihren
Kopfstücken 20 und 21 eine Baueinheit bilden.
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In dem Behälter 26 für das flüssige Druckmittel 27 taucht das Fußstück
der Pumpe 28 ein, von der aus das hydraulische Mittel unter Druck in die Leitung
29 gefördert wird. Von dieser Leitung aus verzweigt es sich in die Zuführungsleitungen
30 bis 33 zu den elektromagnetisch betätigten hydraulischen Ventilen 34 bis 37.
Zu diesen Steuereinrichtungen führen auch die Ableitungen 38 bis 42 der Hauptrücklaufleitung
43, deren Mundstück 44 oberhalb des Behälters 26 mündet. Von den Elektromagneten
45 bis 48 werden die Magnetanker 49 bis 52 betätigt, mit denen über die Steuerstangen
53 bis 56 die Schieber 57 bis 61 fest verbunden sind. Hinter den Steuerstangen 53
bis 56 befinden sich die Steuerleitungen 62 und 63 zum Schrittgeber 3 sowie 64 und
65 zu den Druckkammern 22 und 23 und schließlich die Leitungen 66 zu einer noch
näher zu beschreibenden Rückführungseinrichtung. Die Leitungen 62 und 63 führen
auf entgegengesetzte Seiten des Kolbens 10 innerhalb des Zylinders 9.
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Mit dem Hilfsschlitten 2 ist die Stange 67 des Kolbens 68 der bereits
erwähnten Rückführungseinrichtung fest verbunden. Dieser Kolben ist damit zusammen
mit dem Hilfsschlitten 2 verstellbar, und zwar gelangter durch die einzelnen Verschiebungen
schrittweise in eine immer weitere Entfernung zum Boden 69 seines Zylinderraumes
70. Beim Auftreffen auf den Wandungsteil71 ist die Endstellung des Hilfsschlittens
2 gegenüber dem Fräskopfschlitten 1 erreicht. Von dieser Endstellung aus wird die
Ausgangsstellung dadurch wieder erreicht, daß mittels des Ventils 37 das Druckmittel
aus der Druckleitung 29 über die Zweitleitung 33, den Schieber 61 und die Leitung
66 in die Druckkammer 72 auf die linke Seite des Kolbens 68 gebracht wird.
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Die in ihrem Aufbau beschriebene und in einer Mittelstellung gezeichnete
Anlage wird nach Einstellung der gewünschten Verschiebungslänge mittels der Feinmeßspindel
12 durch Drehen der Griffkappe 13 dadurch in Gang gesetzt, daß die Elektromagneten
45 und 46 bestimmte Zeitspannen, z. B. 6 bzw. 3 Sekunden lang, erregt werden. Der
Schieber 59 stellt während dieser Zeitspanne die Verbindung zwischen den Leitungen
31 und 64 und die Leitungen 30 und 63 bzw. 38 und 62 stellen die Verbindungen über
die Schieber 58 und 57 her. Infolge der Druckerhöhung in der Kammer 22 wird der
Federkraftspeicher 16 zusammengepreßt und die Sperrung zwischen dem Kopfstück 20
des Bolzens 15 und seiner Auflagefläche 18 aufgehoben. Der Zylinderkörper 9 des
Schrittgebers 3 ist dadurch dem durch das Kopfstück 21 über den Hilfsschlitten 2
und die Stange 14 noch immer blockierten Kolben 10 gegenüber verschiebbar. Da der
vom Kolben 10 aus rechts gelegene Teil des Zylinders 9 über die Leitung 62, den
Schieber 57 und die Rücklaufleitung 43 zu deren freier Mündung
44
verbunden ist, wird auf dieser Seite des Kolbens die bis dahin vorhanden gewesene
Vorspannung aufgehoben. Gleichzeitig wird über die Leitung 63, den Schieber 58 und
die Hauptdruckleitung 29 der Zylinderraum auf der linken Seite des Kolbens 10 unter
Druck gesetzt. Da sich dieser Kolben aus den dargelegten Gründen nicht bewegen kann,
verschiebt sich der Zylinder 9 ihm gegenüber, bis die Spitze der Feinmeßspindel
12 auf die rechte Fläche des Kolbens 10 auftrifft. Der Schrittgeber 3 ist dadurch
in seiner Bereitschaftlage zur Durchführung der nunmehr vor sich gehenden intermittierenden,
axialen Verschiebung des Fräsers gelangt. Nach Ablauf dieser Vorgänge ist auch die
Zeitspanne beendet, während der Anker 50 des Elektromagneten 46 angezogen war. Dieser
Anker ist dadurch mit seiner Stange 54 und dem Schieber 59 in die aus der Zeichnung
ersichtliche Stellung zurückgelangt, die Leitung 64 also wieder mit der Rücklaufleitung
43 verbunden und somit der Zylinderkörper 9 des Schrittgebers 3 wieder mit dem Frässchlitten
1 durch Sperrung verbunden. Auch die Zeitspanne für das Ventil 34 wird darauf beendet,
und durch Abfall des Magnetankers 49 werden über die Stange 53 die Schieber 57 und
58 wieder in die aus der Zeichnung ersichtliche Lage geführt. Dadurch werden die
Leitungen 62 und 63 einerseits mit der Druckleitung 30 und andererseits mit der
Rücklaufleitung 43 verbunden. Damit kommt die Zylinderkammer auf der rechten Seite
des Kolbens 10 wieder unter Druck, während die andere Seite des Kolbens vom Druck
entlastet wird.
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Nach den geschilderten Betriebsvorgängen wird der Elektromagnet 47
für eine bestimmte Zeitspanne, z. B. 3 Sekunden lang, erregt und dadurch sein Anker
51 mit der Stange 55 und dem Schieber 60 angezogen. Es kommen hierdurch die Leitungen
65 und 32 mit der Druckleitung 29 in Verbindung, während die bis dahin vorhandene
Verbindung der Leitung 65 zur Rücklaufleitung 43 über die Zwischenleitung 41 unterbrochen
wird. Durch das so in der Kammer 20 anstehende Druckmittel wird die Sperrung des
Kopfstücks 21 an der unteren Fläche 19 seiner Führung aufgehoben und in diesem Augenblick
der Hilfsschlitten 2 unter dem Einfluß des auf der rechten Seite des Kolbens 10
noch immer anstehenden Flüssigkeitsdruckes so lange nach links bewegt, bis die linke
Fläche des Kolbens 10 auf den von der Kolbenstange 14 durchsetzten Deckel
aufliegt. Ist diese Betriebsstellung erreicht, so ist der Verschiebungsvorgang vollzogen;
denn zusammen mit dem Hilfsschlitten 2 gelangt auch der Fräser 5 nebst den seine
Spindel 6 tragenden Lager 7 und 8 in die neue Stellung. Der Elektromagnet 47 läßt
darauf seinen Anker 51 abfallen, wodurch der Schieber 60 wiederum die aus der Zeichnung
ersichtliche Stellung einnimmt und die Rücklaufleitung 43 über die Zwischenleitung
41 wieder mit der Zuleitung 65 verbindet. Infolge der dadurch herbeigeführten Druckentlastung
in der Kammer 23 wirkt sich die Kraft der Feder 17 wieder in der Weise aus, daß
eine erneute Sperrung des Hilfsschlitten 2 gegen den Frässchlitten 1 erfolgt.
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Der Kolben 68 der Rückführungseinrichtung kommt durch die aufeinanderfolgenden,
intermittierenden Verschiebungen des Hilfsschlittens in der geschilderten Weise
zur Auflage an das Wandungsstück 71 des Zylinders 72. Von hier aus wird die Rückführung
des Hilfsschlittens 2 in seine Ausgangsstellung bei gleichzeitiger Entsperrung der
Bolzenköpfe 20 und 21 nach entsprechender Erregung der Magneten 46 und 47 herbeigeführt.
Die Rückbewegung des Schlittens 2 findet unter dauernder Verbindung des Zylinderraumes
72 mit der Druckleitung 29 so lange statt, bis das die Kolbenstange 67 tragende
Wandstück des Hilfsschlittens 2 gegen den Deckel 71 des Zylinderraumes 72 aufliegt.
Ist dies erfolgt, so läßt der Elektromagnet 48 den Anker 52 fallen, und der Schieber
61 kommt wieder in die aus der Zeichnung ersichtliche Stellung. Weiterhin lassen
auch die Magneten 46 und 47 ihre Anker 50 und 51 fallen und auch hier nehmen dadurch
die Schieber 59 und 60 die gezeichnete Lage ein. Sowohl der Schrittgeber 3 als auch
der Hilfsschlitten 2 werden auf diese Weise in ihrer Stellung zum Frässchlitten
1 blockiert, und sämtliche Vorgänge können sich dann in der geschilderten Weise
von neuem abspielen.