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Fräsmaschine od. dgl. mit einer innerhalb von zwei Exzenterspindeln
gelagerten Werkzeugspindel Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit umlaufendem
Werkzeug, insbesondere eine Fräsmaschine, Schleifmaschine od. dgl., deren Werkzeugspindel
innerhalb von zwei gemeinsam angetriebenen und gegeneinander verstellbaren Exzenterspindeln
so gelagert ist, daß nicht nur die Werkzeugspindel eine Drehbewegung um die eigene
Achse, sondern die Werkzeugspindelachse auch noch eine Kreisbewegung ausführt.
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Bei einer bekannten Werkzeugmaschine dieser Bauart sind die beiden
Exzenterspindeln durch ein Schneckengetriebe miteinander verbunden. Da jedoch dieses
Schneckengetriebe mit den beiden Exzenterspindeln umläuft, so kann die Exzentrizität
der Werkzeugspindelachse, d. h. also die gegenseitige Verstellung der beiden Exzenterspindeln,
nur bei Stillstand der Maschine vorgenommen werden.
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Bei anderen vorbekannten Werkzeugmaschinen mit einer rotierenden Werkzeugspindel,
die noch zusätzlich eine Kreisbewegung ausführt, ist eine Verstellung der Exzentrizität
der Werkzeugspindelachse während des Betriebes möglich. Die Verschiebung der Werk-.
zeugspindel erfolgt hier nach dem Keilprinzip, d. h., die Exzentrizität wird durch
gegenseitige Verschiebung von Schrägflächen verändert, wobei diese Schrägflächen
in Form von schrägen Zylindern in Längsrichtung der Werkzeugspindel verschoben werden.
Der Raumbedarf dieser Bauart ist erheblich und der Materialaufwand entsprechend
groß. Die Herstellung ist wegen der im Winkel zur Spindelachse gerichteten Bohrungen
schwierig und teuer.
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Im Gegensatz dazu ist bei der Erfindung die Werkzeugspindel in bekannter
Weise innerhalb von zwei gemeinsam angetriebenen und einander umschließenden Exzenterspindeln
gelagert; und eine Verstellung der Exzentrizität während des Betriebes der Maschine
wird erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, daß in den Antrieb der einen Exzenterspindel
ein Differentialgetriebe eingeschaltet ist, dessen gleichachsige Wellen als An-
und Abtriebswelle ausgebildet sind, während das die Ausgleichsräder lagernde Ausgleichsgehäuse
mit einem feststehend gelagerten Stelltrieb verbunden ist, mit welchem dieses Gehäuse
von Hand gedreht und damit die gegenseitige Verstellung der beiden Exzenterspindeln
vorgenommen werden kann.
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Diese Konstruktion erlaubt eine Verstellung der Exzentrizität der
Werkzeugspindeln in Betrieb, auch bei der besonders vorteilhaften Lagerung der Werkzeugspindeln
innerhalb zweier Exzenterspindeln.
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Die Bauart nach der Erfindung ist insbesondere für Fräs- oder Schleifmaschinen
und entsprechend auch für Lehrenbohrwerke sowie Horizontalbohrwerke geeignet.
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In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt. Es
zeigt Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch den Spindelstock einer Fräs- oder
Schleifmaschine, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt- nach der Linie II-II der Fig.
1, -Fig. 3 einen waagerechten Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1, Fig. 4
einen senkrechten Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3, Fig. 5 einen senkrechten
Querschnitt durch den Spindelstock nach der Linie V-V der Fig. 1, Fig. 6 und 7 Längs-
und Querschnitt durch ein mit einem Fräser bearbeitetes Werkstück.
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In der Zeichnung ist mit 1 das Gehäuse eines Spindelstocks
bezeichnet, in dessen Lagern 2 und 3 eine äußere Exzenterspindel4 gelagert ist.
In dieser am Umfang zylindrischen Exzenterspindel ist exzentrisch eine innere Exzenterspindel
5 drehbar gelagert, die ebenfalls einen zylindrischen Umfang besitzt. In dieser
Spinde15 ist exzentrisch die Werkzeugspinde16 angeordnet, die ein umlaufendes Werkzeug,
beispielsweise einen Fräser 7 (oder auch eine Schleifscheibe), trägt und unabhängig
von den Exzenterspindeln von einem (nicht dargestellten) Triebwerk angetrieben wird.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist die innere
Exzenterspindel
5 mit den Lagerteilen 8 und 9 fest verbunden, in denen die Werkzeugspinde16 frei
drehbar gelagert ist. Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Stellung der Exzenterspindeln
4 und 5 befindet sich die Werkzeugspindel 6 bzw. deren Achse a im Zentrum der Lager
2 und 3,- so daß in dieser Stellung die Werkzeugspindel 6 nur eine Drehung um die
eigene Achse ausführt, auch wenn die beiden Exzenterspindeln 4 und 5 gemeinsam in
den Lagern 2 und 3 gedreht werden. Werden jedoch die beiden Exzenter 4 und 5 gegeneinander
verdreht, so kommt die Werkzeugspindel 6 außerhalb der Mittellinie der Lager 2 und
3, so daß dann bei einer gemeinsamen Drehung der Exzenter 4 und 5 nicht nur die
Werkzeugspindel 6 eine Drehbewegung um die eigene Achse a, sondern die Werkzeugspindelachse
a auch noch eine Kreisbewegung ausführt, die in Fig. 7 mit dem Kreis b angedeutet
ist.
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Die gegenseitige Verstellung der beiden Exzenterspindeln 4 und 5 wird
nach Fig. 1 und 5 durch einen Mitnehmer 10 bewirkt, der in eine entsprechende Aussparung
der inneren Exzenterspindel5 eingreift. Zur freien Bewegung dieses Mitnehmers ist
in der äußeren Exzenterspindel4 eine sektorartige Aussparung 11 vorgesehen. Der
Mitnehmer 10 ist mit einem lose drehbar auf der äußeren Exzenterspindel4 angeordneten
Schneckenrad 12 verbunden. Zu diesem Zweck ist in einem seitlichen ringförmigen
Ansatz 13 dieses Schneckenrades eine Aussparung vorgesehen, in der ein Lagerteil
14 mittels Schrauben befestigt ist. In diesem Teil 14 ist ein weiterer zylindrischer,
um eine waagerechte Achse drehbarer Lagerteil 15 angeordnet, durch den ein
zylindrischer Ansatz 16 des Mitnehmers 10 hindurchgeht, so daß damit der Mitnehmer
10 mit dem Schneckenrad 12 durch eine Art Kardangelenk zwangfrei verbunden ist.
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Der Antrieb der inneren Exzenterspindel 5 erfolgt also vom Schneckenrad
12 über den Mitnehmer 10, während die äußere Exzenterspindel 4 von einem auf dieser
mittels Keil 17 befestigten Schneckenrad 18 angetrieben wird. Während eines Arbeitsvorganges
werden diese beiden Exzenterspindeln 4 und 5 bzw. die Schneckenräder 12 und
18 mit gleicher Drehzahl angetrieben, wie aus der Zeichnung hervorgeht. Danach werden
von einem Elektromotor 19 über ein Ziehkeilgetriebe 20 und die Stirnräder 21 beispielsweise
drei Vorschubgeschwindigkeiten erzielt. über dieses Ziehkeilgetriebe wird die Schneckenwelle
22, das Schneckenrad 23 und über deren Welle 24 die Schnecke 25 angetrieben, welche
das Schneckenrad 18 antreibt. Der Antrieb der das Schneckenrad 12 antreibenden Schnecke
26 erfolgt von der Welle 24 aus über ein Stirnradpaar 27 und die beiden gleichachsigen
Wellen 28 und 29. In diesen Antrieb des Schneckenrades 12 bzw. der inneren Exzenterspindel5
ist nun ein Differentialgetriebe eingeschaltet, dessen gleichachsige Wellen von
den Wellen 28 und 29 gebildet werden, die also als An- und Abtriebswellen ausgebildet
sind. Das Ausgleichsgehäuse 30 dieses Differentialgetriebes ist bei 31 und 32 im
Spindelstockgehäuse drehbar gelagert. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist das
Differentialgetriebe als Stirnraddifferential ausgebildet. Die im Gehäuse 30 gelagerten
Ausgleichsräder sind mit 33 bis 36 bezeichnet. Bei stillstehendem Ausgleichsgehäuse
30 werden also die Ausgleichsräder 33, 34 von dem auf der Welle 28 sitzenden Stirnrad
37 angetrieben. Da die Zahnräder 33, 34 .mit den Zahnrädern 35, 36 im Eingriff und
letztere wieder im Eingriff mit dem auf der Welle 29 sitzenden Stirnrad 38 sind,
so wird damit die Welle 29 von der Welle 28 im gleichen Drehsinn und mit gleicher
Drehzahl angetrieben.
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Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist am Umfang des Ausgleichsgehäuses
30 eine Schneckenradverzahnung39 vorgesehen, in die eine im Gehäusel ortsfest gelagerte
Schnecke 40 eingreift. Die Welle 41 dieser Schnecke kann beispielsweise mit einem
auf dem Vierkant42 aufsteckbaren (nicht dargestellten) Handrad gedreht werden. Beim
Drehen der Schnecke 40 und damit des Ausgleichsgehäuses 30 werden also die
Ausgleichsräder 33 und 36 mitgenommen, und es wird damit dem vorbeschriebenen, vom
Motor 19 ausgehenden Antrieb der Welle 29 eine Drehbewegung überlagert, durch welche
die innere Exzenterspindel5 gegenüber der äußeren, 4, etwas verdreht wird. Um diese
gegenseitige Verstellung genau vornehmen zu können, ist eine (nicht gezeichnete)
Skala vorgesehen, welche die Exzentrizität der Werkzeugspindelachse a gegenüber
der Mittelachse der Lager 2, 3 anzeigt. Es, kann ferner auch noch in Verbindung
mit der Schneckenwelle 41 ein einstellbarer Anschlag vorgesehen sein, um bei sich
wiederholenden Arbeitsvorgängen das Einstellen der Exzentrizität zu erleichtern
bzw. zu beschleunigen.
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An Hand von Fig. 6 und 7 ist ein doppelter, mit der vorbeschriebenen
neuen Fräsmaschine möglicher Arbeitsvorgang beispielsweise erläutert. Mit dem Fräser
7 kann zunächst nach Einstellung einer bestimmten Exzentrizität der Spindelachse
a die Bohrung 43 des Werkstückes 44 bearbeitet werden. Es kann dann anschließend
sofort, ohne Stillsetzung der Maschine, nach Einstellung einer anderen Spindelachsenexzentrizität
die Nut 45 im Werkstück eingestochen werden. In gleicher Weise ist es auch möglich,
mit demselben Fräser die Stirnseiten 46 des Werkstückes zu bearbeiten.