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Wälzfräsmaschine mit auf senkrechten Führungen verschiebbarenWerkzeug-und
Werkstückschlitten Die Erfindung bezieht sich auf eine Wälzfräsmaschine für gerad-
oder schrägverzahnte Zahnräder, die mindestens je einen auf senkrechten Flächen
eines Maschinenständers verschlebbaren Fräs- und Werkstückschlitten aufweist, deren
Vorschubführungen in parallelen Ebenen angeordnet sind.
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Bei den meisten bekannten Wälzfräsmaschinen stehen die Ebenen für
die Führungen des Fräs- und Werkstückschlittens rechtwinklig aufeinander, wobei
eine dieser Ebenen auf einer horizontalen Fläche des Maschinengestells angeordnet
ist. Diese Bauart erfordert, daß ein großzr Teil der Antriebselemente im Maschinenständer
untergebracht sind, wodurch es notwendig ist, zum Herstellen der Lagersitze u. dgl.
am Maschinenständer Bohrwerkarbeiten vorzunehmen. Auch d;e Hobel-, Fräs- und Schleifarbeiten
an den Schlittenführungen sind sehr aufwendig, weil hierzu der im allgemeinen sehr
große Maschinenständer mehrfach auf die Bearbeitungsmaschinen gewendet werden muß.
Wird, um diese Arbeit zu erleichtern, der Maschinenständer geteilt ausgebildet,
so leidet darunter seine Steifigkeit, und das Zusammenfügen der Ständerteile erfordert
zusätzliche Arbeiten.
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Zweck der Erfindung ist eine Wälzfräsmaschine hoher Zerspanungsleistung
mit einem entsprechend starr ausgebildeten Maschinengestell, das im wesentlichen
nur als Träger der Schlitten und der in Baueinheiten zusammengefaßten Antriebs-
und Getriebegruppen dient, aber nur ein geringes Maß an hochwertiger mechanischer
Bearbeitung erfordert. Insbesondere sollen Bohrwerkarbeiten am Maschinengestell
vermieden werden. Auch soll vermieden werden, daß das Maschinengestell während der
Bearbeitung der Führungen von einer auf die andere Seite gewendet wird.
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An sich ist bereits eine Wälzfräsmaschine bekannt, bei der dieses
Prinzip bereits weitgehend verwirklicht: ist. Bei dieser Maschine liegen die Führungen
in parallelen Ebenen an einer Sümfläche des Maschinengestells. Dabei sind der Werkstückschlitten
parallel zur Werkstückspindel und der Frässchlitten rechtwinklig dazu verschiebbar
angeordnet. Diese bekannte Bauart hat das Merkmal, daß die Werkstückspindel von
der Schlittenführung so weit abgerückt sein muß, daß zwischen den Schlittenführungen
und der Achse der Werkstückspindel das halbe Werkstück (Kopfkreis des größten Zahnrades)
und die Dicke des Schlittens Platz haben. Hierdurch entsteht ein den Schlitten verkantendes
Moment.
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Bei der Maschine nach der Erfindung ist der Vorschub des Werkstückschlittens
aber rechtwinklig, und der Vorschub des Frässchlittens parallel zur Werkstückspindel
gerichtet. Die Führung für den Werkstückschlitten ist so gelagert, daß das Werkstück
über den Schlitten hinaus über das Maschinengestell ragen kann. Dadurch ist es möglich,
die Werkstückachse so weit an die Führungen heranzurücken, wie es der Durchmesser
der Werkstückspindel gerade noch zuläßt.
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Durch die kleine Entfernung der Werkstückspindel von der Führung des
Werkstückschlittens wird das die Rückdruckkraft aufnehmende Moment auf das Mindestmaß
beschränkt. Dieser kleine Abstand der Werkstückspindel von der Schlittenführung
hat zur Folge, daß auch die Zentralwelle, um die der Werkstückhalter geschwenkt
wird, einen kleinen Abstand von der Führung des Werkzeugschlittens aufweist, so
daß auch hier das Moment kJein ist. An sich ist dieser letzte Gesichtspunkt auch
bei der bekannten Maschine verwirklicht, aber zur Durchführung mußte die Führung
für den Werkzeugschlitten gegenüber der des Werkstückschlittens weit vorgezogen
werden, wodurch die Bearbeitung des Ständers erschwert wird. Dagegen sind nach der
Erfindung die Vorschubführungen in einer einzigen Ebene angeordnet.
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Dieses Kennzeichen ergibt den weiteren Vorzug, daß die Lagerbohrungen
für die Wellen, die die Frässpindel mit der Werkstückspindel verbinden, gleiche
Abstände von den Führungsbahnen aufweisen, was zur Folge hat, daß beim Bohren der
Lagerbohrungen für diese Wellen die Höhenlage der Bohrspindel zum Aufspanntisch
des Bohrwerks unverändert bleiben kann. Hierdurch ist die richtige Lage der Lagerbohrungen
zueinander auf einfache Weise gewährleistet und die Forderung nach einer geringen
Fertigungs- und Anpaßzeit erfüllt.
Eine weitere Ausgestaltung der
Erfindung, die darin besteht, daß der Vorschubantrieb für den Frässchlitten in einem
Getriebekasten vereinigt ist, der sowohl mit der die Vorschubführungen tragenden
Wand als auch mit der rechtwinklig dazu liegenden ebenen Fläche der Grundplatte
verschraubt ist, trägt weiterhin zur Vergrößerung der Starrheit der Maschine bei.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Führungen für den Werkstückschlitten
können die beiden Lager der Werkstückspindel mindestens so weit voneinander entfernt
angeordnet sein, wie die Einspannstelle für das Werkstück von dem oberen dieser
Lager entfernt ist, was der Leistungsfähigkeit der Maschine ebenfalls förderlich
ist. Außerdem ist es möglich, einen hydraulischen Spannzylinder, an dem dem Werkstück
abgewandten Ende, der vom Bedienungsstand aus unmittelbar zugänglich ist, anzubringen.
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Die Maschine soll vorzugsweise aus einzelnen in sich geschlossenen
und selbständig montierbaren Baueinheiten zusammengesetzt sein. Durch dieses baukastenförmige
Zusammenstellen, das im wesentlichen durch die erfindungsgemäße Gestaltung des Maschinenständers
ermöglicht ist, können die Kosten für die Montage, insbesondere die sonst umfangreiche
und teure Endmontage, stark herabgesetzt werden. Außerdem ist es möglich, einige
derartiger Untergruppen als Einheiten mindestens annähernd unverändert auf andere
Maschinentypen zu übernehmen.
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Die Skizzen zeigen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, und zwar
stellt dar Fig. 1 eine Gesamtanordnung der Maschine, Fig. 2 einen erlmdungsgemäßen
Maschinenständer. Der Maschinenständer 10 ist mit einer Vorschubführung
11 für einen Werkzeugschlitten 12 und mit einer Vorschubführung
13 für einen Werkstückschlitten 14 versehen. Die Vorschubführungen sind an
einer senkrechten Wand des Maschinenständers so angeordnet, daß die Vorschubrichtungen
rechtwinklig zueinander verlaufen, aber in gleicher Ebene oder in parallelen Ebenen
liegen. Durch diese Anordnung ist es möglich, den Antrieb und alle Getriebeelemente
außerhalb des Maschinenständers zu legen. Es ist damit erreicht, daß zwar die Führungen
oder die Arbeitsleisten zum Aufschrauben der Führungen und die Flächen zum Aufstellen
des Maschinenständers und unter Umständen die Aufnahme 15 für eine Spänefangschale
bearbeitet werden müssen, daß aber sonstige Arbeitsgänge zur mechanischen Bearbeitung
des Maschinenständers, beispielsweise das genaue Bohren und Anflächen zur Lagerung
der Getriebeteile, das Anbringen einer Grundplatte für den Antriebsmotor u. dgl.,
vermieden sind.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Vorschubführung kann der
Maschinenständer auf einer einzigen Seite, beispielsweise auf der Rückseite
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liegend, bearbeitet werden, ohne ihn wenden zu müssen.
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Der Antrieb der Maschine erfolgt von einem Elektromotor
18 aus über einen Riementrieb 19, auf eine Antriebswelle 20, auf der
ein Rad des Wechselradpaare,s 21 oder eine Wechselradgruppe zum Wählen der Fräserdrehzahl
aufgesteckt ist. Das andere Rad dieses Wechselradpaares sitzt auf einer Welle, die
ein Rad eines Kegelradpaares 23 trägt, das zum Antrieb einer Zentralwelle
24 dient. Auf dem Werkzeugschlitten 12 ist ein Werkzeughalter 25 um die Achse
der Zentralwelle 24 schwenkbar und feststellbar in bekannter Weise gelagert. Die
Zentralwelle 24 treibt über ein Kegelradpaar 26, eine Welle 27 und
ein Stirnradpaar 28 eine Frässpindel 29 an, auf der in bekannter Weise
ein schneckenförmiges Werkzeug, ein Abwälzfräser 30 od. dgl. befestigt ist.
Auf der der Frässpindel abgewendeten Seite ist das Werkzeug von einem nicht gezeichneten
Gegenhalter gestützt.
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Auf der dem Werkzeug abgewendeten Seite ist auf der Zentralwelle 24
ein Rad eines Wechselradpaares oder eine Wechselradgruppe 31 zum Wählen der
Teilbewegung am Werkstück aufgesteckt. Das Abtriebsrad dieser Wechselradgruppe ist
auf einer Wendegetriebewelle 32 eines Wendegetriebes befestigt. Das Wendegetriebe
kann jede beliebige bekannte Bauform aufweisen. In dem Ausführungsbeispiel ist es
mit zwei auf der Wendegetriebewelle frei drehbar gelagerten Kegelrädern
33, 34 dargestellt, in die ein gemeinsames Kegelrad 35 dauernd eingreift.
Zwischen den Kegelrädern 33 und 34 ist auf der Wendegetriebewelle eine Kupplungsmuffe
36 nicht drehbar, aber verschiebbar gelagert. Je nachdem, in welches Kegelrad
33 oder 34 die Kupplungsmuffe 36 eingerückt wird, läuft die Arbeitsspindel
rechts oder links herum. Das Kegelrad 35
ist auf einer Keilwelle 36a befestigt,
die in eine in einemVorschubgetriebekasten 37 gelagerte Keilnabenhülse
38 eingreift. Durch die gegenseitige Verschiebbarkeit von Keilwelle 36a und
Keilnabenhülse 38
kann derWerkzeugschlitten 12 bei feststehendemVorschubspindelkasten
auf und ab verschoben werden. Als Antrieb für das Verschieben des Werkzeugschlittens
dient das im folgenden beschriebene, im Vorschubgetriebekasten 37 untergebrachte
Getriebe.
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Von der Keilnabenhülse 38 aus wird über ein Kegelradpaar
39 eine Schneckenwelle 40 angetrieben, auf der eine Schnecke 41 aufgekeilt
ist, die in ein Schnckkenrad 42 eingreift. Das Schneckenrad 42 treibt über ein Wechselradpaar
oder eine Wechselradgruppe 43 zum Wählen der Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugschlittens
und über eine in der Zeichnung verdeckte Schnecke ein Schneckenrad 44 an, das auf
einer Vorschubspindel 45 befestigt ist. Die Vorschubspindel ist in dem Vorschubgetriebekasten
37 gelagert und greift eine Vorschubrautter 46 ein, die im Werkzeugschlitten
gelagert ist. Für die Vorschubspindel und die Vorschubinutter können bekannte Mittel
zur Spielbeseitigung vorgesehen sein. Beim Verstellen des Werkzeugschlittens stützt
sich die Vorschubspindel über den Vorschubgetriebekasten auf der Grundplatte 47
des Maschinenständers ab, so daß die Vorschubkräfte kein Nachgeben des Vorschubgetriebekastens
in Richtung der Längsachse der Vorschubspindel verursachen können. Der Vorschubgetriebekasten
wird günstig sowohl mit der Grundplatte 47 als auch der zur Führungsebene parallelen
Wand 55 des Maschinenständers verschraubt, so daß der Vorschubgetriebekasten
ähnlich einem Verstärkungswinkel versteifend wirkt.
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Die Schneckenwelle 40 ragt seitlich aus dem Vorschubgetriebekasten
heraus und in den Werkstückschlitten 14 hinein. Der in den Werkstückschlitten hineinragende
Teil der Schneckenwelle ist als Keilwelle ausgebildet, auf der eine Schnecke 48
verschiebbar gelagert ist. Die Schnecke 48 treibt ein Schneckenrad 49 an, das auf
dem unteren Teil einer Werkstückspindel 50 befestigt ist. Das obere Ende
der Werkstückspindel trägt einen Spindelkopf 51 zum Aufspannen des Werkstücks
52. Der Werkstückschlitten ist gegen Abheben von seiner Führun- durch eine
Leiste 60 gesichert, die mit der Grundplatte 47 verschraubt ist. Auf einem
auf
dem Werkstückschlitten stehenden und dort befestigten Gegenhalter ist ein Reitstock
54 verschiebbar und feststellbar gelagert.
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Der Antrieb zum Verschieben des Werkstückschlittens erfolgt von einem
Tauchvorschubgetriebekasten 61 aus, der auf der Aufspannfläche
59 des Maschinenständers befestigt ist. Da dieses Getriebe nicht zur Erfindung
gehört, ist es nicht näher gezeigt.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Schlitten kann die Entfernung
56 der beiden Spindellager 57, 58 größer bemessen sein als die Entfernung
des oberen Spindellagers 58 zum Werkstück 52. Hierdurch wird eine
sehr standfeste Lagerung des Werkstücks erreicht. Diese Eigenschaft vereinigt mit
einer sehr steifen Werkstückspindel macht die Maschine für große Spanabnahmen geeignet.
Die Anordnung der Schneckenwelle 40 und der Werkstückspindel 50 in Fig.
1 ist nur beispielhaft zu werten. Wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, ist
die Möglichkeit gegeben, die Lagerentfernung 56 weiter zu vergrößern. Maßgeblich
hierfür ist die gewünschte Anordnung eines Spannzylinders, der entweder direkt am
Ende der Arbeitsspindel angeflanscht oder neben ihr gelagert werden kann. Im letzten
Fall kann die Wirkung des Spannzylinders mit Hilfe eines zweiarmigen Hebels auf
die Spannstelle übertragen werden.
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Die Darstellung in Fig. 1 zeigt ferner deutlich, daß der die
Maschine betreuende Werkmann sehr dicht an den Arbeitsraum herankommt, so daß Werkstück
und Werkzeug bequem gewechselt werden können. Vor allem ist der Arbeitsraum in -eine
Höhe gelegt, der dem Werkmann erlaubt, das Werkstück bequem zu wechseln.
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Die beschriebenen Maschinengruppen, Maschmenständer 10 mit
Grundplatte. 47, die zusammengesetzt oder aus einem Stück sein können, Werkzeugschlitten
12 mit Werkzeughalter 25, Vorschubgetriebekasten 37, Werkstückschlitten
14 mit Gegenhalter 53 und Tauchvorschubgetriebekasten 61, bilden Baukasteneinheiten,
die jeweils für sich montiert werden können und die auch für andere Maschinentypen
verwendbar sind. Außerdem können aus diesen Baukasteneinheiten auch umfangreichere
Maschinen, als das Ausführungsbeispiel zeigt, zusammengestellt werden. So kann z.
B. auch ein zwei- oder mehrspindeliger Werkstückschlitten verwendet werden, der
mit mehreren Werkzeugschlitten zusammenarbeitet. Auch kann die Maschine durch weitere
Baukasteneinheiten ergänzt werden, um z. B. auf der gleichen Maschine die Zähne
zu entgraten oder die Zahnkanten abzurunden oder auch das Verzahnen fremder Operationen
wie Bohren, Fräsen u. dgl. vorzunehmen.
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Aus Fig. 1 ist auch zu ersehen, daß die Frässpindel
50 so dicht an der Führung 13 angeordnet sein kann, wie es ihr Durchmesser
gerade noch zuläßt. Dabei braucht keine Rücksicht auf das Schneckenrad 49 genommen
zu werden, das ohne weiteres unter der Führung 13 in das Maschinengestell
10 hineinragen kann. Auch das Werkstück 52 hindert nicht, weil es
oberhalb der Schlittenführung 13 liegt und über das Maschinengestell
10 hinausragen kann. Dadurch ist das durch den Rückdruck entstehende Moment
so klein wie möglich gehalten. Dadurch, daß der Frässchlitten 12 den Längsvorschub
ausführt und der Werkstückschlitten 14 während der Arbeit festgeklemmt werden kann,
ist bei der Maschine nach der Erfindung das Moment aus dem Rückdruck unwirksam,
dessen Hebelarm parallel zur Werkstückachse liegt.