DE1752049A1 - Fraesmaschine fuer das Bearbeiten grosser Kurbelwellen - Google Patents

Description

Hoes cn Has chin enfabrilc Deutschland AG, 46 Dortmund, Borsigstr.

Fräsmaschine für das Bearbeiten großer Kurbelwellen

Die Erfindung betrifft eine Fräsmaschine für das Bearbeiten großer, von Iünetten aufgenommener Kurbelwellen mittels Stirnfräser,wobei der wellen- und Kurbelzapfen beim Umlauf um die Kurbelwelle bearbeitet wird.

Die Bearbeitung von Kurbelwellen auf Fräsmaschinen ist bekannt, insbesondere das Herstellen von Rotationsflächen an den -.Teilen- und Kurbelzapfen mittels Stirnfräser.

Es ist üblich, daß die Rotationsflächen an den Wellen- und Kurbelzapfen durch Umlauf der Kurbelwelle in der entsprechenden v/ellen- und Kurbelachse mit einer ruhend angeordneten und sich drehenden Frässpindel hergestellt werden. Dieses Bearbeitungsverfahren hat den Nachteil, daß das durch die verschiedenen Drehachsen bedingte Umspannen der Kurbelwelle in der Drehvorrichtung mit langen Verlustzeiten verbunden ist.

Um dieses Umspannen zu vermeiden wurde vorgeschlagen, die Kurbelzapfen beim Umlauf um die Kurbelwellenachse zu bearbeiten. Die Frässpindel ist zu diesem Zweck in einem Halter gelagert, der von zwei parallel zur Kurbelwellenachse angeordneten Exzentern gesteuert wird. Diese Fräsmaschine ist jedoch für die Einzelfertigung von großen Kurbelwellen schlecht geeignet, da die Exzenter nur für einen bestimmten Kurbelradius auszulegen sind. Nachteilig ist jedoch zusätzlich, daß auf dieser Fräsmaschine die Bearbeitung der Kurbelwangen nicht möglich iat.

(DBP 368 842) 109820/0538

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Bei einer anderen bekannten Einrichtung zum Bearbeiten von Kurbelzapfen wird Jie Arbeitsspindel während des Umlaufs der Kurbelwelle um die Wellenachse von einem Bügel gesteuert, der infolge der Einwirkung eines Gegengewichtes oder einer Feder den zu bearbeitenden Kurbelzapfen an der dem Werkzeug diametral gegenüberliegenden Seite umfaßt und mit ihm die Umlaufbewegung ausführt. Große Steuerkräfte, wie sie beim Schruppbearbeiten auftreten, können vom Bügel nicht einwandfrei auf das Werkzeug übertragen werden. Während der Bearbeitung des P Kurbelzapfens kann das Werkzeug keine Korrektur am Kurbel- ^radius und Kurbelwinkel vornehmen. Dies wirkt sich besonders ungünstig bei einem Kurbelzapfen mit ungleicher Bearbeitungszugabe aus. (US 2 308 615, 2 531 160)

Weiterhin sind für das Bearbeiten von Kurbelwellen Präsmaschinen bekannt, bei denen eine Kurbelwelle auf Böcken fest eingespannt ist und das Fräswerkzeug neben der Hauptbewegung noch eine kreisende Vorschubbewegung ausführt. Die Prässpindel ist bei dieser Präsmaschine in einem Drehring gelagert, der zum besseren Ein- und Ausbringen der Kurbelwelle mitunter geteilt ausgeführt ist. Bei einer Präsmaschine dieser Bauart erweist sich der umlaufende Drehring als nachteilig, da ein zu bearbeitender Wellen- oder Kurbelzapfen nicht direkt von einer Spannvorrichtung abgestützt bzw. gespannt werden kann. Zum Bearbeiten der Kurbelwangen ist diese Präsmaschine nur schlecht oder gar nicht brauohbär. (DBP 730 483, US 1 956 068, DBP 1 236 303)

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fräsmaschine hoher Schnittleistung zum Schrupp- und Fertigbearbeiten von

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Kurbelwellen zu schaffen, "bei der eine .Kurbelwelle während des gesamten Bearbeitungszeitraumes in der Drehvorrichtung nicht umgespannt zu werden braucht.

Die lösung nach der Erfindung schlägt eine Präsmaschine vor, bei der ein'^emfrässupport eine oszillierende Vorschubbewegung erteilender Motor und v/eitere den Frässupport und eine Frässpindel in Abhängigkeit von'der Stellung eines Kurbelzapfen oder einer Kurbelwange steuernde Motoren vorgesehen sind. Die Portal-Fräseinheit und die Spindelstöcke sowie die Lünetten %

sind unabhängig voneinander auf den ihnen zugeordneten Führungebahnen verfahrbar, wodurch günstige Zentrier-, Spann- und Bearbeitungsverhältnisse geschaffen sind. In Arbeitsstellung der Portal-Fräseinheit verbinden Spannmittel, die mit einem Querbalken verbundenen Ständer starr mit den zugeordneten Lünetten, so daß ein geschlossener Rahmen geschaffen ist, der insgesamt eine starre Einheit bildet. Durch die starre Vereinigung der beiden Ständer mit den Lünetten, die sowohl zum Zentrieren der Wellenzapfen als auch zum Einspannen der Wellen- und Kurbelzapfen sowie J der Kurbelwangen dienen, werden die Arbeitsgenauigkeit erhöht und die Horizontalkräfte besser abgefangen. Die Spindelstöcke bilden eine Dreh- und Teilvorrichtung, wobei die Antriebsmotoren synchron geschaltet sind. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, daß die Torsionsbeanspruchung der Kurbelwelle klein bleibt und bei Ausfall eines Spindelstockes noch mit verringerter Leistung weiter gearbeitet v/erden kann.

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Zweckmäßigerweise ist zwischen den Führungsbahnen unterhalb der Ltbetten und der Spindelstöcke ein Spänetransportband am Maschinenbett angeordnet.

Eine derartige Fräsmaschine gestattet das Bearbeiten großer Kurbelwellen nach einem Verfahren, dessen Merkmale darin bestehen, daß nach der Erfindung eine von einer Dreh- und Teilvorrichtung sowie mehreren Lünetten aufgenommene Kurbelwelle an den Wellen- und Kurbelzapfen sowie Kurbelwangen mit einem in Vorschubrichtung oszillierenden Stirnfräserbearbeitet wird,

/der
der außerdem in Abhängigkeit von' stellung eines Kurbelzapfens oder einer Kurbelwange steuerbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung zeigen die Darstellungen· j und zwar geben im einzelnen wieder

Fig. 1 eine Fräsmaschine in Ansicht,

Fig. 2 die Fräsmaschine im Schnitt II-II der Fig. 1,

Fig. 3 eine für die Fräsmaschine vorgesehene Steuereinrichtung im Längsschnitt sowie einen Spindelstock im Teilschnitt und

Fig. 4 die Steuereinrichtung als Ansicht in Richtung A der Fig. 3·

Im Fundament 1 ist ein Maschinenbett 2 eingelassen, das Führungsbahnen 21, 22, 23, 24 besitzt. Auf dem Maschinenbett 2 sind eine Dreh- und Teilvorrichtung 3, Lünetten 4, 5, 6, 7 und eine Portal-Fräseinheit 8 angeordnet. Die Dreh- und Teilvorrichtung 3 wird aus zwei gleichen Spindelstöcken 31, 32 gebildet, die ebenso

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wie die Lünetten 4, 5, 6, 7 auf den Führungsbahnen 23, 24 in Längsrichtung verfahrbar sind. Die Längsverschiebung der Portal-Fräseinheit 8 erfolgt auf den Führungsbahnen 21,-22. ·

Eine von den Lünetten 4, 5, 6, 7 und den Spindelstöcken 31, 32 aufgenommene Kurbelwelle 9 ist an einem Ende 91 in eine Planscheibe 311 und am anderen Ende 92 in einer Planscheibe 321 drehfest eingespannt.

Angetrieben werden die Planscheibe 311 von einem am Spindelstock angeordneten Motor 312 und die Planscheibe 321 von einem am Spindelstock 32 angeordneten Motor 322. Beide Motoren 312, 322 sind synchron geschaltet und gemeinsam steuerbar.

Die Portal-Fräseinheit 8 besteht aus einem von den Ständern 81, und einem Querbalken 83 gebildeten Portal und einem Prässupport 84, der auf dem Querbalken 83 verschiebbar ist· Die im Frässupport dreh- und verschiebbar gelagerte Frässpindel 841 wird von einem Hauptmotor 842 angetrieben.

Zur Bearbeitung der Kurbelwelle 9 an den Wellen- und Kurbel- . ' zapfen 93, 94 sowie an den Kurbelwangen 95 wird ein Stirnfräser 8411 benutzt.

Die Verschiebung des Frässupportes 84 bewirken die Motoren 843, 844 durch Antrieb eines nicht dargestellten Getriebes, dessen Ritzel 845 in eine Zahnstange 831 des Querbalkens 83 eingreift.

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Der Motor 843 dient zur oszillierenden Vorschubbewegung des Srässupportes 84, während der Motor 844 eine Steuerbewegung des Prässupportes 84 in Abhängigkeit von der Stellung eines Kurbelzapfens 94 oder einer Kurbelwange 95 bewirkt. Ein Motor 846, der über ein nicht dargestelltes Zustellgetriebe mit der Prässpindel 841 verbunden ist, dient zur Zustellung der Prässpindel 841 und zur Steuerung derselben bei der Bearbeitung der Kurbelzapfen 94 und der Kurbelwangen 95· Beim Bearbeiten der Wellen- ^ zapfen 93 führen die Motoren 844, 846 keine Steuerbewegungen aus·

Zur Steuerung der Motoren 844, 846 dient eine an den Spindelstock 32 angeschraubte Steuereinrichtung 10, deren Welle 101 auf einen Zapfen 3231 einer Hauptspindel 323 gesteckt ist. Die Drehbewegung der Hauptspindel 323 wird durch eine Feder 3232 auf eine Welle 101 übertragen. Die Welle 101, die in einem Gehäuse 102 gelagert ist, trägt auf einer Zentrierung 1011 eine Scheibe 103 mit einer T-Nut 1031· Ein Hohlbolzen 104 let durch eine Schraube 105 an der Scheibe 103 befestigt. Der Abstand von W einer Wellenachse 1012 bis Achse 1041 des Hohlbolzens 104 entspricht dem Kurbelradius· Die Einstellung des Hohlbolzens 104 auf die Winkellage des Kurbelzapfens 94 erfolgt durch Drehen der Scheibe 103 auf der Zentrierung 1011. Die Schrauben 1032, 1033, die an einem Plansch 1013 durch segmentförmige Schlitze 1014, 1015 geführt sind, verbinden die Scheibe 103 drehfest mit der Welle 101.

Beim Umlauf des Hohlbolzens 104 um die Wellenachse 1012 wird die Drehbewegung duroh eine Kurbelschleife 106 in eine waagerechte

• und-duroh eine Kurbelschleife 107 in-«ineeenk»eohte- Hubbev/egung

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umgesetzt. „

Zur Übertragung der von den Kurbelschleifen 106, 107 ausgeführten Hubbewegungen auf die Frässpindel 841 sind zwei Impulsschaltungen vorgesehen. Die im Gehäuse 102 geführten Stangen 1061, 1071 sind zu diesem Zweck mit Impulsleisten 1062, 1072 versehen, die beim Verschieben wegabhängige Impulse in den Impulszählern 1021, 1022 hervorrufen. Mit diesen Impulszählern 1021, 1022 sind über Kabel 1023, 1024 weitere am Antrieb des Frässupports 84 angeordnete Impulszähler'(nicht dargestellt) verbunden, die die Motoren 844, 846 steuern.

In Arbeitsstellung der Portal-Fräseinheit 8 v/erden die Ständer 81, 82 und die in gleicher Position stehenden Lünetten 5, 6 (Fig. 1) durch Spannmittel 811, 821 starr miteinander verbunden.

Jede Lünette 4, 5, 6, 7 ist zum Zentrieren der Yfellenzapfen 93 und zum Einspannen der V/ellen- und Kurbelzapfen 93, 94 sowie Kurbelwangen 95 ausgelegt. Die Lünette 5 (Fig. 2) enthält eine Zentrier- und Spanneinrichtung, die aus drei mit Prismen bestückten Armen 51, 52, 53 und se/chs Pinolen 54, 55, 56, 57, 58, 59 besteht.

Die Fertigbearbeitung eines Kurbelzapfens 94 erfolgt bei stetigem Umlauf der Kurbelwelle 9 um die Achse 96, wobei der Stirnfräser 8411 neben der oszillierenden Vorschubbewegung auch eine horizontale und eine vertikale Steuerbewegung entsprechend der Kurbelzapfen-UmIau fbewegung ausführt.

Beim Schruppbearbeiten eines Kurbelzapfens 94 läuft die Kurbelwelle 9 nicht kontinuierlich um die Achse 96. Der zu bearbeitende Kurbelzapfen 94 'wird ^ft^t^R ^,m^eten-mnkelpo-siti-on-en· jeweils

von einer Lünette 4, 5, 6, 7 eingespannt und vom oszillierenden Stirnfräser 8411 bearbeitet, so daß ein Mehrkantprofil entsteht. Danach erfolgt die Fertigbearbeitung des Kurbelzapfens 94·

Nach der Bearbeitung eines Wellen- oder Kurbelzapfens 93, 94 oder einer Kurbelwange 95 werden die Spannmittel 811, 821 gelöst und die Portal-Fräseinheit 8 wird in die nächste Arbeitsstellung gefahren.

Beim Ein- und Ausbringen der Kurbelwelle 9 fährt die Portal-Fräseinheit 8 aus dem Arbeitsbereich. Der Durchgangsquerschnitt der Portal-Fräseinheit 8 ist zu diesem Zweck größer ausgeführt als der Querschnitt eines Spindelstockes 31» 32.

Zwischen den Führungsbahnen 23, 24 ist unterhalb der Lünetten 4, 5, 6, 7 und der Spindelstöcke 31, 32 ein Spänetransportband am Maschinenbett 2 angeordnet.

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Claims (8)

1) Fräsmaschine für das Bearbeiten großer, von Lünetten aufgenommener Kurbelwellen mittels Stirnfräser, wobei der Wellen- und Kurbelzapfen beim Umlauf um die Kurbelwelle bearbeitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein einem Frässupport (84) eine oszillierende Vorschubbewegung erteilender Motor (843) und weitere den Frässupport (84) und eine Frässpindel (841) in Abhängigkeit von der Stellung eines Kurbelzapfens (94) oder einer Kurbelwange (93) steuernde Motoren (844, 846) vorgesehen sind.

2) Präsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Portal-Fräseinheit (8) auf Führungsbahnen (21,22) und die Spindelstöcke (31,32) sowie die Lünetten (4,5,6,7) unabhängig voneinander auf den Führungsbahnen (23,24) verfahrbar sind.

3) Fräsmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Arbeitsstellung Spannmittel (811,821) die | Ständer (81,82) starr mit den zugeordneten Lünetten verbinden.

4) Fräsmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindelstöcke (31,32) eine Dreh- und Teilvorrichtung bilden.

5) Fräsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Portal-Fräseinheit (8) gebildete Durchgangsquerschnitt größer als der Querschnitt eines Spindelstockes "(3*1 _f32) iöt'J

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6) Fräsmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ■ gekennzeichnet, daß zwischen den Führungsbahnen (25,24) unterhalb der Lünetten (4,5,6,7) und der Spindelstöcke (31,32) ein Spänecransportband (25) am Maschinenbett (2) angeordnet ist.

7) Fräsmaschine nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Spindelstöcken (31,32) angeordneten Motoren (312,322) der Planscheiben (311,321) synchron geschaltet und gemeinsam steuerbar sind.

8) Verfäiren zum Bearbeiten von Kurbelwellen mit einer Fräsmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine von einer Dreh- und Teilvorrichtung

(3) sowie mehreren lünetten (4,5,6,7) aufgenommene Kurbelwelle (9) an den Wellen- und Kurbelzapfen (93,94) sowie Kurbelwangen (95) mit einen in Vorschubrichtung oszillierenden Stirnfräser(8411) bearbeitet wird, der außerdem in Abhängigkeit von der Stellung eines Kurbelzapfens (94) oder einer Kurbelwange (95) steuerbar ist.

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ORIGINAL INSPECTED