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Bearbeitungskopf Die Erfindung betrifft einen Bearbeitungskopf zum
Ansetzen an der Werkzeugseite des Spindelstockes eines Horizontal-, Bohr- und Fräswerkes
mit einem Durchbruch für die Hauptarbeitsspindel und einer zu dieser senkrechten,
zur Aufspannfläche des Bearbeitungskopfes parallelen Hilfsspindel.
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Bekannte Einrichtungen dieser Art gestatten es, an der Hilfsspindel
Werkzeuge anzubringen, um Werkstückflächen bearbeiten zu können, die in einer von
der mit Hauptspindel bearbeitbaren Werkstückfläche abweichenden Ebene liegen. Es
ist mit den bekannten Anordnungen jedoch nicht möglich, die Innenflächen beispielsweise
halbzylindrischer Gehäuse od. dgl. zu bearbeiten, da hierzu das Eintreten der Werkzeugachse
und damit der Hilfsarbeitsspindel in das Gehäuse erforderlich ist. Bei den bekannten
Anordnungen ist dazu das Gehäuse des Bearbeitungskopfes bzw. der Spindelstock im
Weg. Entsprechende Arbeitsgänge konnten daher bisher nur mit auskragenden Bohrstangen
durchgeführt werden, deren mangelnde Steifigkeit zu einer geringen Zerspanungsleistung
führte.
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Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung
zu schaffen, mit welcher Gehäuse mit halbzylindrischen Bohrungen ohne Umspannen
fertig bearbeitet werden können, wobei in einer Aufspannung sowohl die halbzylindrischen
Bohrungen als auch die dem Spindelstock zugewandten Werkstückflächen, also beispielsweise
die Stoßflächen zweier Gehäuseteile, bearbeitbar sein sollen. Gehäuse dieser Art
sind beispielsweise Turbinengehäuse oder Lager größerer Abmessungen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein sich über die Breite
der Vorderseite des Bearbeitungskopfes erstreckendes halbzylindrisch vorstehendes
Gehäuse zur Lagerung der an beiden Seiten bedarfsweise mit das halbzylindrische
Gehäuse überragenden Werkzeugen bestückbaren Hilfsspindel gelöst.
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Die Anwendung eines derartigen halbzylindrischen Gehäuses gestattet
das Einbringen der Werkzeuge zur Bearbeitung der halbzylindrischen Bohrungen in
den Werkstücken unter bestmöglicher Ausnutzung der übertragbaren Maschinenleistung
und ohne Einbuße an Spindelsteifigkeit, da die Hilfsarbeitsspindel innerhalb des
halbzylindrischen Gehäuses mehrfach gelagert werden kann. Durch die Zuordnung zwischen
Hauptarbeitsspindel und Hilfsarbeitsspindel ist eine Fertigbearbeitung der Stoßflächen
derartiger Gehäuse und der zylindrischen Innenflächen ohne Umspannen der meist sehr
schweren Werkstücke möglich. Hauptarbeitsspindel und Hilfsarbeitsspindel liegen
so zueinander, daß sie sich gegenseitig nicht behindern. Es ist zwar bekannt, zur
Bearbeitung der Hälften hohlzylindrischer Werkstücke unmittelbar an dem zu bearbeitenden
Werkstück eine Vorrichtung zu befestigen, mit der sich die halbzylindrischen Innenflächen
des Werkstückes bearbeiten lassen. Eine Befestigung dieser Vorrichtung an dem Spindelstock
eines Horizontal-, Bohr- und Fräswerkes ist nicht möglich.
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Die erfindungsgemäße Anordnung bietet weiter die Möglichkeit, das
halbzylindrische Gehäuse mit der Hilfsarbeitsspindel auswechselbar zu machen. Hieraus
ergibt sich der Vorteil, durch die Verwendung von Gehäusen verschiedenen Durchmessers
auch das in dem jeweiligen Gehäuse untergebrachte Abtriebsritzel mit einem verschiedenen
Durchmesser zu versehen, wodurch in einfacher Weise die Anpassung an verschiedene
Leistungen und Drehzahlen in Abhängigkeit von der erforderlichen Zerspanungsart
möglich wird.
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Die Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der Lage der mit der erfindungsgemäßen
Anordnung zu bearbeitenden Flächen werden vermehrt, wenn die Hilfsarbeitsspindel
durch eine parallel zur Hauptspindel verlaufende Antriebswelle angetrieben wird,
die einen Schneckenabtrieb hat, so daß sich der Bearbeitungskopf um die Achse dieser
Antriebswelle verschwenken läßt, wenn der Durchbruch für die Hauptspindel entsprechend
verlagert oder vergrößert wird. Damit ist der Bearbeitungskopf in verschiedenen
Winkellagen am Spindelstock befestigt.
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Um nicht die Steifigkeit der durch den Bearbeitungskopf durchtretenden
Hauptspindel durch die Anbringung dieses Kopfes zu verringern, ist es vorteilhaft,
ein
Stützlager für die Hauptspindel an der Vorderseite des Bearbeitungskopfes vorzusehen.
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Die Abtriebsdrehzahlen der Hilfsarbeitsspindel und die Zahl der an
ihr verwendbaren Werkzeuge wird erhöht, wenn eine die Hilfsarbeitsspindel treibende,
zu dieser parallel und von ihr abkuppelbaren Zwischenwelle vorgesehen wird, deren
Enden über den Bearbeitungskopf hinausragen und dort mit Abtriebsritzeln für auf
die leer mitlaufende Hilfsspindel aufsetzbaren Planscheiben versehen sind. Dies
ermöglicht es, entweder die Hilfsspindel direkt anzutreiben oder indirekt über die
Planscheiben mitlaufen zu lassen, deren Durchmesser im allgemeinen größer ist als
der Durchmesser der Abtriebsritzel auf der Hilfsspindel. Zweckmäßigerweise sind
die Planscheiben mit Zahnkränzen mit Innen- oder Außenverzahnung zum Eingriff in
die Abtriebsritzel auf der Zwischenwelle versehen, so daß sich auch hier zusätzlich
verschiedene Zahnkranzdurchmesser mit entsprechenden Drehzahlstufen ergeben.
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Schließlich können derartige Planscheiben mit einem radial verschieblichen
Werkzeugschlitten versehen werden, der über ein Spindelgetriebe durch eine in der
Hilfsspindel gelagerte, wahlweise an eine Vorschubwelle des Spindelstockes oder
einen Sondermotor ankuppelbare Welle angetrieben ist. Die besondere Ausbildung der
Hilfsarbeitsspindel ermöglicht auf diese Weise- eine zusätzliche radiale Zustellung
bzw. einen Vorschub der auf die Werkzeugschlitten der Planscheiben aufgesetzten
Werkzeuge.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen
in der Zeichnung näher erläutert. F i g. 1 zeigt eine Frontansicht des erfindungsgemäßen
Bearbeitungskopfes; F i g. 2 ist die Ansicht II nach F i g. 1 und läßt zusätzlich
ein aufgespanntes Werkstück erkennen; F i g. 3 ist die Ansicht III des Bearbeitungskopfes
nach F i g. 2; F i g. 4 ist eine Ansicht ähnlich F i g. 3 mit einer aufgesetzten
Planscheibe; F i g. 5 ist die Ansicht V nach F i g. 4; F i g. 6 ist eine Ansicht
ähnlich F i g. 4 mit einer aufgesetzten Planscheibe, die mit einem Zahnkranz mit
Innenverzahnung versehen ist; F i g. 7 ist der Schnitt VII/VII nach F i g. 1; F
i g. 8 ist der Schnitt VIII-VIII nach F i g. 7; F i g. 9 ist der Schnitt IX-IX nach
F i g. 10; F i g. 10 ist der Schnitt X-X nach F i g. 11; F i g. 11 ist der Schnitt
XI-XI nach F i g. 1; F i g. 12 ist der Schnitt XII-XII nach F i g. 11.
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F i g. 1 zeigt die Frontansicht des erfindungsgemäßen Bearbeitungskopfes
1, über dessen Vorderseite sich ein halbzylindrisch vorstehendes Gehäuse 2 erstreckt,
das der Lagerung einer Hilfsspindel 3 dient, die an beiden Seiten bedarfsweise mit
das halbzylindrische Gehäuse überragenden Werkzeugen bestückbar ist. Mit 5 sind
in F i g. 1 die Auflageflächen für die Muttern von Verbindungsbolzen bezeichnet,
mit denen der Kopf 1 an der Werkzeugseite eines Spindelstockes eines Horizontal-,
Bohr- und Fräswerkes befestigbar ist. Mit 17 ist die Spindel des Bohr- und Fräswerkes
bezeichnet, die durch den Bearbeitungskopf 1 durchtreten kann. Die Hilfsspindel
3 wird von einer Welle 18 angetrieben, deren Achse in F i g. 1 angedeutet ist.
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F i g. 2 ist die Ansicht II nach F i g. 1 und zeigt den Bearbeitungskopf
1 von der Seite. Außerdem ist in F i g. 2 ein Werkstück 122 - hier ein Turbinengehäuse
- sowie dessen Halterung dargestellt. Die Hauptarbeitsspindel 17 trägt gemäß F i
g. 2 einen Fräser 123 zur Bearbeitung der Stoßfläche des Gehäuseteiles 122. Die
Ausnehmung im Bearbeitungskopf 1 für den Durchtritt der Spindel 17 ist mit 16 bezeichnet.
Der Bearbeitungskopf 1 liegt mit der rückwärtigen ebenen Fläche 4 am Spindelstock
des Bohr- und Fräswerkes an.
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Die Werkzeuge können direkt auf der Hilfsarbeitsspindel angebracht
und durch diese angetrieben werden, der Antrieb der Werkzeuge kann aber auch indirekt
mittels eines Kitzels 8 über an der Hilfsarbeitsspindel angebrachte Planscheiben
erfolgen. Bei Nichtbenutzung des Kitzels 8 wird dieses durch eine Haube 13 abgedeckt.
Ein Hebel 51, der um eine Achse 52 geschwenkt wird, dient zum wahlweisen Einrücken
des Direktantriebs bzw. des Kitzels 8 zum indirekten Antrieb der Hilfsarbeitsspindel3
und damit des an dieser befestigten Werkzeuges. Die über das Kitzel 8 angetriebenen
Planscheiben oder Werkzeugträger können mit einem quer zu ihrer Achse verschiebbaren
Schlitten versehen sein, um einen radialen Vorschub zu erzeugen. Dieser Vorschub
ist mittels des Handhebels 107 einschaltbar.
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F i g. 3 ist die Ansicht III nach F i g. 2 mit einem auf ein Ende
der Hilfsarbeitsspindel3 aufgesetzten Werkzeug 121. Wie aus F i g. 3 hervorgeht,
ist es zweckmäßig zur Schaffung stabiler Verhältnisse, dem halbzylindrischen Gehäuse
2 einen Durchmesser zu geben, der nur wenig geringer ist als der kleinste Innendurchmesser
des Werkstückes 122. Das Werkzeug 121 ragt dann nur um ein Geringes über diesen
Durchmesser hinaus.
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F i g. 4 ist eine Ansicht ähnlich F i g. 3, es ist hier auf das linke
Ende der Fräsarbeitsspindel 3 eine Planscheibe 6 aufgesetzt, die mittels Kitzels
8 über einen Zahnkranz mit Außenverzahnung 11 indirekt angetrieben ist. Das Werkzeug
ist mit 124 bezeichnet.
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F i g. 5 ist die Ansicht V nach F i g. 4, wobei aus F i g. 5 der innerhalb
der Planscheibe 6 radial verschiebliche Schlitten 14 zur Vergrößerung der Zustellung
zu erkennen ist.
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F i g. 6 verdeutlicht die Möglichkeit der Anbringung einer größeren
Planscheibe 7 an der Hilfsarbeitsspindel. Der Antrieb dieser größeren Planscheibe
erfolgt mittels des Kitzels 8 über einen Zahnkranz mit Innenverzahnung 12, in welchen
das Kitzel 8 eingreift.
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F i g. 7 ist der Schnitt VII-VII nach F i g. 1 und verdeutlicht den
inneren Aufbau des Bearbeitungskopfes 1. Eine direkt vom Motor des Spindelstockes
des Horizontal-, Bohr- und Fräswerkes angetriebene Welle 25 treibt über eine Kupplung
24 die Welle 18, welche über eine Schnecke 28 ein Schneckenrad 29 treibt, das über
Kitzel 12, 43 und 45 dem Antrieb der Hilfsarbeitsspindel 3 dient. Die Welle 18 ist
in Lagern 26 und 27 gelagert. Mit 125 ist ein an der Vorderseite des Bearbeitungskopfes
1 angebrachtes zusätzliches Lager für die Hauptarbeitsspindel 17 bezeichnet.
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F i g. 8 ist der Schnitt VHI-VIII nach F i g. 7, wobei in F i g. 8
die Lagerung der Hilfsarbeitsspindel 3 und ihres Antriebs dargestellt ist. Das Schneckenzahnrad
29 übergreift mit seiner Nabe 31 die beiden Halbwellen 37 und 38 und verbindet diese,
so daß die beiden Halbwellen in den Lagern 41 und den Lagern 32 und 33 der Nabe
des Schneckenrades 29 geführt sind. Auf der Halbwelle 37 ist in einer Polygonverzahnung
das Kitzel 42 verschieblich geführt, das in
der in F i g. 8 dargestellten
Lage im Eingriff mit dem Ritzel 43 (F i g. 7) und über dieses mit dem Ritzel 45
zum Antrieb der Hilfsarbeitsspindel 3 steht und das in seiner gegen das Schneckenrad
29 verschobenen Lage mit dem Ritzel43 außer Eingriff gebracht ist. Die Verschiebung
des Ritzels 42 erfolgt über eine Schaltgabel 56, die durch ein Schneckenrad 54 bewegt
wird, welches seinerseits durch den Hebel 51 (F i g. 2) drehbar ist.
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Die beiden Ritzel 8 an den Enden der Halbwellen 37 und 38 laufen somit
ständig mit. Die außenliegenden Zapfen der Halbwellen 37 und 38 können hierzu mit
zusätzlichen Stützlagern 41' versehen sein.
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In F i g. 8 sind außerdem zwei Planscheiben 6 und 7 angedeutet, die
jeweils auf die außenliegenden Enden der Hilfsarbeitsspindel 3 aufgesetzt sind.
Diese Planscheiben sind mit einem Zahnkranz mit Außenverzahnung 11 (Planscheibe
6) bzw. mit einem Zahnkranz mit Innenverzahnung 12 (Planscheibe 7) versehen, welche
in die Ritzel 8 eingreifen. Da bei ausgerücktem, also gegen das Schneckenrad 29
verschobenem Ritzel 42 die Hilfsarbeitsspindel 3 mit den angeschlossenen Ritzeln
45 und 43 (F i g. 7) leer mitläuft, erfolgt der Antrieb der Planscheiben 6 oder
7 direkt von den Halbwellen 37 und 38 aus. Auf Grund der Drehzahlverhältnisse kann
natürlich nur entweder die Planscheibe 6 oder die Planscheibe 7 angetrieben werden.
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Gemäß der Darstellung nach F i g. 8 besteht auch die Hilfsarbeitsspindel
aus zwei Teilen 3 und 3', die durch eine Polygonverzahnung 46 drehfest miteinander
verbunden sind. Die Hilfsarbeitsspindel ist in ihrer Gesamtheit bei 48 und 47 gelagert.
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Die Verwendung des direkten Antriebs der Hilfsarbeitsspindel 3 über
die Ritzel 43 und 45 bzw. ihres indirekten Antriebs über die Planscheiben 6 und
7 mittels der Ritzel 8 ergibt drei Drehzahlstufen, deren Intervalle durch stufenlose
Drehzahlregelung des Antriebsmotors des Bohr- und Fräswerkes überbrückbar sind.
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Die Vorschubbewegungen der Hilfsarbeitsspindel in den drei Hauptrichtungen
werden durch die entsprechenden Bewegungen des Spindelstockes des Bohr- und Fräswerkes
erreicht.
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F i g. 9 ist ein Schnitt ähnlich F i g. 8 und zeigt den konstruktiven
Aufbau zum Antrieb eines in der Planscheibe 6 angeordneten radial verschieblichen
Werkzeugschlittens 14. Der Schlitten 14 ist mit einer Mutter 61 fest verbunden,
in welche eine Spindel 62 eingreift. Die Spindel 62 ist bei 63 und 64 in der Planscheibe
6 gelagert und trägt ein Kegelrad 65, das in ein Kegelrad 66 einer Welle 67 eingreift.
über eine Kupplung 69 ist die Welle 67 mit einer Welle 71 verbunden, die über eine
Kupplung 73 in eine Welle 74 mündet, die ein Zahnrad 76 trägt. Das dem Zahnrad 76
zugewandte Teilstück 3' der Hilfsarbeitsspindel 3 ist mit einem Zahnrad 77 verbunden.
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F i g. 10 ist der Schnitt X-X nach F i g. 11 und zeigt eine den Bearbeitungskopf
quer zur Hauptspindel 17, also parallel zur Hilfsarbeitsspindel3 durchsetzende Welle
93 mit einem Schneckenrad 95, das von einer Schneckenwelle 96 angetrieben wird.
über eine Kupplung 92 ist eine Welle 81 angeschlossen, auf welcher drehbar
zwei Zahnräder 78 und 79 gelagert sind. Das Zahnrad 79 kämmt mit dem Zahnrad 77
nach F i g. 9, während das Zahnrad 78 mit dem dortigen Zahnrad 76 im Eingriff steht.
Die Zahnräder 76 bis 79 sind durch ein gemeinsames Gehäuse 91 umschlossen. Das Zahnrad
78 ist mit einem der drei Elemente eines im einzelnen nicht dargestellten und schematisch
mit 80 bezeichneten Differentials verbunden, während ein weiteres Element dieses
Differentials mit dem Zahnrad 79 im Eingriff steht. Das dritte Element des Differentials
ist mit der Welle 81 verbunden.
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Das Differential ist so ausgebildet, daß dann, wenn die Welle 81 (F
i g. 10) sich nicht dreht, die zwei Zahnräder 76 und 77 (F i g. 9) mit derselben
Geschwindigkeit und in derselben Richtung umlaufen, so daß das Kegelrad 66 nicht
angetrieben wird und der Schlitten 14 infolgedessen stillsteht. Eine Drehung der
Welle 81 in der einen oder anderen Richtung bewirkt infolgedessen den entsprechenden
Radialvorschub des Schlittens 14.
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F i g. 11 ist der Schnitt XI-XI nach F i g. 1 und zeigt den Antrieb
des Schneckenrades 96 mittels einer Welle 97, die über eine doppelseitige Klauenkupplung
98 entweder in Eingriff mit einer Vorschubwelle 99 des Spindelstockes oder mit einer
Hülse 101 gebracht werden kann. Die Hülse 101 trägt auf ihrem der Kupplung 98 abgewandten
Ende ein Schneckenrad 102, das gemäß F i g. 12 im Eingriff mit einer Schnecke 103
steht, die über ein Getriebe 104 und 105 von einem besonderen im Bearbeitungskopf
1 untergebrachten Motor 106 angetrieben wird. Die Kupplung 98 ist durch eine Schaltgabel
108, die um eine Welle 109 schwenkbar ist, betätigbar, wobei diese Betätigung
mittels des Hebels 107 gemäß F i g. 2 erfolgt.
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Der Antrieb des Radialvorschubs des Schlittens 14 (F i g. 9) kann
also entweder von der Vorschubwelle 99 oder von dem Sondermotor 106 aus erfolgen.
Um derartige mit einem Radialschlitten versehene Planscheiben an beiden Enden der
Hilfsarbeitsspindel3 anbringen zu können, ist das Gehäuse 91 einschließlich der
darin untergebrachten Differentialzahnräder zusammen mit dem Wellenteil 74 gegen
die Planscheibe 6 mit dem Wellenteil 67 austauschbar, was durch die Kupplungen 69
und 73 (F i g. 9) ermöglicht wird. Aus diesem Grund ist gemäß F i g. 10 auch am
gegenüberliegenden Ende der Antriebswelle 93 ein weiteres Kupplungsteil 94 vorgesehen.
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Wie aus den F i g. 7 und 11 erkennbar, ist das halbzylindrische Gehäuse
2 auswechselbar am Bearbeitungskopf 1 angebracht. Es kann somit gegen Gehäuse anderen
Durchmessers ausgetauscht werden, was insbesondere die Benutzung eines größeren
oder kleineren Abtriebsritzels 45 gestattet. Dadurch kann der Bearbeitungskopf 1
auch an verschiedene Zerspanungsleistungen angepaßt werden.
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Schließlich ist es möglich, den erfindungsgemäßen Bearbeitungskopf
um die Achse 18 (F i g. 1) verschwenkt am Spindelstock des Bohr- und Fräswerkes
zu befestigen, wenn im Bearbeitungskopf entsprechende Durchtrittsmöglichkeiten für
die Hauptspindel 17 vorgesehen sind.