DE1812288C - Werkzeugmaschine mit sich drehendem Werkzeug zur Herstellung von Nuten oder dgl an kegeligen Werkstucken auch mit gleichbleibendem Schraubenhnienwinkel - Google Patents

Description

1 2

Die l-rlindiing betrifft eine Werkzeugmaschine mit ordnet, daß sich das Glied, beispielsweise ein Band,

sich drehendem Werkzeug zur Herstellung von Nuten während der Rotation Uer Vorlage mit dem ge-

(Kl. dgl. an kegeligen Werkstücken auch mit gleich- wünschten Schruubenlinienwinkel auf dieser abbleibendem Schrauheniinienwinkel, mit einer auf wickelt. Während sich der Längsschlitien relativ zum einem längshewegliehen Schlitten in dessen Be- 5 rotierenden stationären Werkzeug bewegt, erfolgt

wegiiiigsrichtung angeordneten Werkstückspindel, dadurch gleichzeitig eine Verstellung des Steuerwohei die Drehzahl ihrer Drehantriebseinrichtung kolbens, wodurch sieh der Durchlaßciuersclinitt des in Abhängigkeit von der Antriebseinrichtung des Steuerventils bzw. die Zuführmenge des den Hydm-

Schlittens linear veränderbar ist. motor treibenden Druckmediums und damit zur

Zur Herstellung von schraubenförmigen Zügen, io Aul'rechterhaltung des gewünschten Schraubenlinien-

beispielsweise Nuten oder Schnittkanten am Umfang winkeis am Werkstück dessen Umfangsgeschwindig-

eines zylindrischen Schaftes eines Werkstückrohlings, keit ständig proportional zur Verschiebebewegung

wird bekanntlich dem Rohling eine von der Vor- des Längsschlittens ändert.

schuhhoweguiig des betreuenden Längsschlittens und Diese bekannte Vorrichtung hat zwei wesentliche

der Steigung der Schraubenlinie der zu erzeugenden 15 Nachteile. Einmal bildet sie ein verhältnismäbig

Züge ermittelte Drehbewegung erteilt. großes und entsprechend schwer zu handhabendes

Werden auf die gleiche Art und Weise z. B. Zusatzaggregat, so daß das Umrüsten einer Werkschraiihenlinienförinige Schnittkanten am Schaft zeugmaschine zur Herstellung von schraubenlinienkimischer Werl.'-tückrohlinge hergestellt, so muß eine förmigen Zügen an konischen Werkstückschäften schlechte Schmtiwirkung in Kauf genommen werden, 20 einen großen Zeilaufwand erfordert, und zum da, bedingt durch die Koi.iziiät des Schaftes, wäh- anderen kann nur nach Votlagen gearbeitet werden, and der Relativbewegung /wischen Werkstück- die zuvor von Fachpersonal auf anderen Maschinen milling und Werkzeug sich über die gesamte Länge herzustellen und dementsprechend teuer sind,
des konischen Schaftes kontinuierlich eine Änderung Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, der Umfangsgeschwindigkeit ergibt. Hieraus resultiert 25 eine Werkzeugmaschine der eingangs beschriebenen bei gleichbleibendem Arbeitsvorschub eine die Art zu schaffen, o'ic ohne Notwendigkeit eines Umschlechie Sclmitiwirkting bedingende stetige Ver- baucs und der Anfertigung \o\\ Hilfssteuermitteln änderung des üblicherweise als Spiralwinkel be- (Vorlagen) eine lineare Drehzahländerung der Werk-Aiidinelcn Schraubenlinien- oder Drallwinkels der stückspindel zur Herstellung schraubenlinienförmiger Schnittkanten, [.'xs hat zur Folge, daß die Nuten 30 Züge an Werkstiickscliäften gestattet unter V/ahrung h/w. Schnittkanten am Schnei-lenteil des fertigen der Möglichkeit, auch bei zylindrischen Werkstück-Werkstückes mit dem kleinen Durchmesser eine schäften gleichbleibende Schraubenlinienwinkel heraiißcrordenllich große Steigung uifweiscn. die in stellen zu können.

Richtung des .Schneidenteils mit dem großen Durch- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gemcsser sich stetig verringert. I licraus ergibt sich der 35 löst, daß die Drehantriebseinrichtung für die Werk-Nachteil, daß Frei- und Spanwinkcl in jedem stückspindel eine auf ein mit der Werkstückspindel I.ängenbercich des konischen Schneidenteils eine in Drehverbindung stehendes Ritzel einwirkende andere Grölie haben; sie lassen sich praktisch nicht Steuervorrichtung aufweist, die über die Schlittcnbestimmen. wobei am Schneidenteil mit dem kleine- antriebseinrichtung antreibbar 'St und mit deren Hilfe rc η Durchmesser, das im Finsal/ des fertigen Werk- 40 das Ritzel mit einer sich linear ändernden Umfangsstückes b/w. Werkzeuges am stärksten belastet ist, geschwindigkeit antreibbcr ist, und daß zwischen der die schlechtesten .Schnittbedingungen gegeben sind. Werkstückspindel und dem Ritzel ein Umlaufgetriebe

Ls gehört nun bereits eine galUingsgemäße Werk- angeordnet ist, dessen Planetenradträger von der

/eismaschine zum Stande der Technik, die an Schlittenantriebseinrichtung antreibbar ist und mit

konischen Schäften schraubcnlinicnförmige Züge 45 dessen einem Sonnenrad das Ritzel und mit dessen

gleichbleibender Steigung her/uslellen ermöglicht anderem Sonnenrad die Werkstückspindel in Dreh-

(s. deutsche l'.itenlschrift ^l)2h 70K). Zu diesem Zweck verbindung >teht. Bei dieser Konstruktion ist d'T

ist diese Maschine mit einer auf einem Lüngsschlittcn Stcucrmechanismus für die stufcnlosc Veränderung

angeordneten Vorrichluim ausgestattet, die zur Auf- der Drehzahl des Werkstückes zur Aufrechtcrhaltung

nähme des Werkstückes ein erstes Spannfutter und 50 einer gleichbleibenden Umfangsgeschwindigkeit in

einen Reitstock aufweist, das über ein Schnecken- den allgemeinen Maschincnmechanismiis integriert,

j-'elriehe in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit so daß sich die Maschine jederzeit zur Herstellung

eines Hydromotors stufenlos veränderbar antreibbar von schraubcnlinicnförmigcn Zügen an konischen

ist. Koaxial zum ersten Spannfutter weist das Werkstiickscliäften umstellen läßt. Die Kombination

Schneckengetriebe ein /weites Spannfutter auf, in dem 55 der die lineare Änderung der Umfangsgeschwindig-

eini· der konischen Ausbildung des zu bearbeitenden keil der Werkstückspindel bewirkenden Steucr-

Wcrksliick'ichafles entsprechende konische Vorlage vorrichtung mit dem Umlaufgetriebe ermöglicht es

cinspamihar ist. Die Achsen der Spannfutter, der hierbei, ohne zusätzlichen Eingriff in das Maschincn-

Köriierspit/e des Reitslockcs sowie der Vorlage getriebe, z. 13. ohne Kupplungen betätigen zu müssen,

liegen alle in derselben Geraden, die zur Führung 60 die Maschine so umstellen zu können, daß nach

des f.üngsschlittcns parallel verläuft. Der Vorlage ist Stillegen der Steuervorrichtung schraubenlimen-

ein von einer Kraftquelle senkrecht zu deren Achse formige Züge an zylindrischen WcrkstUckschiiften

mit gleichbleibender Geschwindigkeit antreibbarer herstellbar sind. Des weiteren ermöglicht diese Korn*

Trägcrschlitten zugeordnet, der ein Steuerventil trügt, bination, gclriäbescitig den Aufwand der Maschine

dessen Sleuerkolben mit einem biegsamen Glied ver- 63 so klein wie möglich zu halten. Die Steuervorrichlung

bundfii ist, das seinerseits am freien Ende der Vor* als solche kann verschiedenartig ausgebildet sein. Sie

lage befestigt ist. Die Achse des Steuerkolbens ist in kann beispielsweise über einen Elektromotor ver-

eincm solchen Winkel zur Achse der Vorlage' ange- fügen, dessen Drehzahl über einen Widerstand ver-

linderbar ist. Dieser Widerstand knnn als Schiehewiderstand ausgebildet sein, der synchron zur Relativ bewegung zwischen Werkstückrohling und Werkzeug ileucrhur ist. Uei einer bevorzugten Ausführungsform verfügt die Steuervorrichtung über eine auf das Ritzel einwirkende Zahnstange, die über einen von der Schlitteiuintricbseinrichtung antreibbaren Nocken bzw. eine Kurvenscheibe mit einer sich linear ändernden Geschwindigkeit längsbewegbar ist. Die Verwendung der Kurvenscheibe, deren Größe und Form festliegen, zwingt nicht dazu, für jeden in leiner Konizität verschieden ausgelegten Werkstückrohling eine ander!.· Kurvenform bestimmen zu müssen, wenn zwischen Umlaufgetriebe und der die Kurvenscheibe aufweisenden Steuervorrichtung ent- sprechende Wechselräder zwischengeschaltet werden.

Zu; Ausführung der nach Beendigung eines Fräs- oder Schleifvorganges durchzuführenden Teilbewegung der Werkstückspindel mit Hilfe eines Teilapparates wird üblicherweise das Werkstück oder der Werkstückrohling, wenn die Vorschubbewegung beendet ist, im Eilschritt in seine Ausgangsstellung zurückgesteuert, wozu der Antrieb in die entgegengesetzte Richtung umgesteuert wird. Diesen Eilschritt führt damit auch die mit der Zahnstange zusammenwirkende Kurvenscheibe aus. Um hierbei zu vermeiden, daß die bei der erhöhten Umfangsgeschwindigkeit gewissermaßen als Hebel wirkende Kurvenscheibe nicht ungünstig auf die Zahnstange der Steuervorrichtung einwirken kann, wird in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, die Zahnstange mit einem Rückstellmechanismus, vorzugsweise Zylinderaggregat, zu kuppeln, mit dessen Hilfe die Zahnstange im Eilgang vom Umfang der Kurvenscheibe wegbewegbar ist, bevor die Kurvenscheibe im Eilschritt in ihre Ausgangsstellung zurückgestellt wird.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung veranschaulicht. Es zeigt

Fig. 1 einen Teillängsschnitt der Werkzeugmaschine zur Darstellung des Getriebes, das die Herstellung schraubenlinienförmiger Züge sowohl an zylindrischen als auch an konischen Wcrkstückichüften ermöglicht,

Fig. 2 die Axialprojektion der Kurvenscheibe der Steuervorrichtung des Maschinengctricbcs.

Mit 10 ist der Längsschlittcn einer Werkzeugmaschine bezeichnet, auf dem ein als Ganzes mit 12 bezeichneter, an sich bekannter Teilapparat montiert ist. Mit 14 ist die Werkstückspindel des Tcilapparatcs bezeichnet, in dsr ein Spitzen 16 angeordnet ist. Ein Weiterer Spitzen ist mit 18 bezeichnet. Zwischen den fcciden Spitzen ist der strichpunktiert angedeutete Wcrkstückrohling 20, aus dem beispielsweise ein fräswerkzeug hergestellt werden soll, angeordnet, der einen konischen, am fertigen Werkzeug den Schncidcntcil bildenden Werkzeugschaft 22 aufweist, an dessen Umfang beisnielswcisc schraubcnlinicnförmige Nuten zur Herstellung von Schnittkanten mit Hilfe eines Fräsers 24 angeordnet werden sollen. Die Rotationsachse des Fräsers ist demgemäß abweichend von 90° zur Längsachse des Werkstückrohlings in einer Schräglage zu dieser angeordnet.

Beim vorliegenden AusfUhrungsbeispiel ist die den Fräser tragende Antriebsvorrichtung stationär, während sich der Längsschlitten relativ zum Fräser bewegt. Der Längsschlitten ist in einer nicht näher ge zeigten Führung eines Maschinesibcties geführt. An seinem Unterteil ist zur Durchführung seiner Vorschubbewegung eine Frässpindel 26 drehbar gelagert, die mittels eines Antriebsmotor 28 anireihbar ist. Die Frässpindel ist in einer stationären Mutier .10 des Maschinengestells geführt und bewirkt so bei ihrer Rotation /waiigläiilig die Verstellung des Liingssehliiteus. Die Antnehsspindel 26 ist am Hiiiterendc aus dein Längsschlillcn herausgeführt und trägt ein Stirnrad 32. Über eine erste Wechselradschere mit den Zahnrädern 34, 36, 38 dient das Zahnrad 32 zum Antrieb des l'laucteuradträgcrs 40 eines als Ganzes mit 42 bezeichneten Rädeiumlaufgetricbes. Das Getriebegehäuse 44 dieses Räderumlaufgetriebes ist mit dem Planetenradträger 40 einstückig ausgebildet. Das erste, mit den Ausglcichsrädern 46,48 des Getriebeujhäiises kiiinnicnde Sonnenrad 50 treibt die Abtriehswelle 52 des Riiderumlaufgetriebes an. Diese tr.,·:! ein Stirnrad 54, this über eine /weite, die Zahnräder 56, 58 aufweisende Wechselradschere auf ein Stirnrad 60 wirkt, das auf der Antriebswelle 62 des Teilapparates 12 drehfest angeordnet ist. Das zweite Sonncnrud 64 des Kaderun-.-laufgctriebes sitzt auf einer Übertragungswelle 66, die mit einer als Ganzes mit 68 bezeichneten Steuervorrichtung zusammenwirkt. Diese Steuervorrichtung arbeitet mechanisch und wird durch die Aniiiebsspindcl 26 über das Räderimilaiifgetriebe 42 angetrieben. Sie weist eine in einer Führung 70 axial verschiebbare Zahnstange 72 auf, die mit einem Übertragungsritzel 74 kämmt. Über eine dritte Wechselradschere, die das Stirnrad 76 aufweist, wirkt das Übertragungsritze! 74 zum Antrieb der Übertragungswelle 66 mit einem auf dieser drehfest angeordneten Stirnrad 78 zusammen. Der Zahnstange ist eine als Ganzes mit 80 bezeichnete Kurvenscheibe zugeordnet, deren Ansicht in der Axialprojektion aus Fig. 2 zu ersehen ist. Diese Kurvenscheibe ist auf einer Trägerwelle 8.2 drehfest angeordnet. Am Umfang der Kurvenscheibe liegt die Zahnstange unter der Wirkung eines nicht näher gezeigten Kraftspeichers mit ihrem einen Stirneiule an. Der Antrieb der Kurvenscheibe bzw. der Trägerwelle 82 erfolgt über den Planetenradträger 40 des Räderuinlaufgetriebcs, das zu diesem Zwecke über ein Zwischenrad 84 mit einem Antriebsrad 86 zusammenwirkt. Im vorliegenden Falle ist jedoch zwischen dem Stirnrad 86 und der Steuervorrichtung 68 eine Übersetzung zwischengeschaltet, so daß das Stirnrad 86 auf einer Zwischeiiwelle 88 angeordnet ist, die über ein Ritzel 90 und eine vierte, die Zahnräder 92, 94 aufweisende Wechselradschere mit einem Zahnrad 96 zusammenwirkt, das auf der die Kurvenscheibe 80 tragenden Trägerwelle 82 drehfest angeordnet ist. Mit 98 ist als Ganzes ein Zylinder-Kolben-Aggregat bezeichnet, dessen Kolbenstange 100 fest mit der Zahnstange verbunden ist.

Die Maschine arbeitet folgendermaßen:
Bei Einschalten der Maschine wird über den Antriebsmotor 28 und über die Antriebsspinclel 26 der Planetenrar'trägcr 40 des Räderumlaufgetriebcs angetrieben. Sofern die Steuervorrichtung 68 vom Rädcrumlaufgctricbc abgekuppelt ist, wird nun über die Abtricbswellc 52 der Antriebswelle 62 des Teilapparates eine Drehbewegung erteilt, die in Abhängigkeit von der Vorschubbewegung des Längsschlittens und der Steigung der herzustellenden schraubenlinienförmigen Nuten fcstßdeßt worden ist.

Dic lineare Bewegung des Lüngssehlillcns in Pfeilriclituiig sowie die Drehbewegung der Werkstückspindel 14 lassen am Schaft des Rohlings 20 eine schraubenlinienförmigc Nut entstehen. Sofern es sich nun um einen konischen Schaft handelt, muß entsprechend dem sich bei der Relativbewegung von Werkstüekrohling und Werkzeug stetig ändernden Durchmesser des Schaftes die Winkelgeschwindigkeit der Werkstückspindel 14 des Teilapparatcs linear so des Tcilapparatcs in umgekehrter Weise beeinflussen, was sich zwangläufig nach der 180 -Drehung der Kurvenscheibe ergibt. Während nämlich zu Beginn der Fräsoperation auf Grund des kleinen, sich in Fräsrichtiing vergrößernden Schafldurchmessers des Werkstückrohlings die Werkstückspindel 14 sich mit einer stetig größer werdenden Winkelgeschwindigkeit bewegen soll, um den gewünschten Schraubenlinicnwinkel zu erhalten, muß die Werkstückspindel 14

verändert werden, daß der Schraubenlinienwinkcl io von dem Zeitpunkt ab, an dem sich das Fräs- oder

über die gesamte Länge des Schaftes 22 erhalten Schleifwerkzeug im Bereich des mittleren Schaft-

blcibt. Zu diesem Zweck wird dem Rädcrumlauf- durchmesser befindet, ihre Winkelgeschwindigkeit

getriebe 42 die Steuervorrichtung 68 vorgeschaltet. kontinuierlich verkleinern, um sicherzustellen, daß

Über den Planctenradlräger 40 des Räderumlauf- über alle Bereiche des konischen Schaftes mit einer

gctriebes sowie über die Räder 84, 86, 90 bis 96 wird 15 gleichbleibenden Umfangsgeschwindigkeit des Werk-

die Kurvenscheibe 80 mit einer vorbestimmten Dreh- Stückrohlings gearbeitet und dadurch eine glcich-

zahl in Bewegung gesetzt, wobei sie mit der Zahn- mäßige Steigung der schraubenlinicnförmigcn Nuten

stange 72 zusammenwirkt und diese axial verstellt. bzw. Schnittkanten erzielt wird.

Diese Axialvcrslcllung bewirkt einen Antrieb des Übertragungsritzcls 74, das über die Räder 76, 78 die ao Übertragungswelle 66 antreibt. Die Drehbewegung dieser Übertragungswelle 66 wird der Drehbewegung der Ablriebswelle des Rädcrumlaufgctricbcs überlagert, so daß diese während des Arbeitsvorschubes linear ihre Drehbewegung ändert. Diese zusätzliche as bzw. verzögerte Drehbewegung, die der Abtricbswelle überlagert wird, gewährleistet während des Fräsvorganges über alle Bereiche des konischen Schaflos des Wcrkstückrohlings eine im wesentlichen gleichbleibende Umfangsgeschwindigkeit, so daß die 3" Steigung der herzustellenden Nuten über die gesamte Länge des konischen Schaftes gleich groß ist.

Am linde eine!; Arbeitsvorschubes wird, wie an sich bekannt, der Längsschlitten 10 im Eilschritt in seine Ausgangsstellung ziirückgcs'.euer!. Auf Grund der bestehenden Antriebsverbindung zwischen der Antriebsspindcl 2fii und der länglich ovalen Kurvenscheibe 80 wird diese entsprechend schnell in entgegengesetzter Richtung gedreht. Um hierbei zu vermcidcn. daß sie «iiif die Zahnstange 72 aufschlagen kann, wird unmittelbar vor der Rücksteuerung des Längsschlittcns das Zylindcr-Kolben-Aggregat 98 in Betrieb gesetzt, das die Zahnstange 72 vom Umfang der Kurvenscheibe wegbewegt, so daß letztere sich berührungslos durchdrehen kann. Unmittelbar vor einer neuen Fräsoperation wird dann die Zahnstange wieder an den Kurvenumfang angestellt.

Aus F" i g. 2 ist (.lie Kontur der Kurvenscheibe 80 des näheren /u ersehen. Die länglich ovale Kurvenscheibe sitzt exzentrisch auf der Welle 82. d. h., die Kurvenscheibe isi im Bereich ihres einen Kurvenendes ;ui( der Welle 82 befestigt. Das in der Bereitschafissiellung der Kurvenscheibe mit der Zahnstange 72 zusammenwirkende Kurvenende weist vorzugsweise an seinem Umfangsnächenlcil cine Ab-.lachiing 112 auf. Im übrigen sind die eine verhältnismäßig schwache Krümmung aufweisenden Kurvenhälften zueinander symmetrisch ausgebildet. Im Verlaufe des Arbeilsvorschubes dreht sich die Kurvenscheibe um etwa 360 . Die durch die verschiedenen Wechselrndscheren getroffene Übersetzung ist dabei so /11 wühlen, daß das abgerundete Kurvenende 110 mit iiler Zahnstange dann zusammenwirkt, wenn der I.ängsschlillen die Hiilfle des Vorschubweges zurückgelegt li;il oder, mi; anderen Worten, der Fräser im Pereich des minieren Durchmessers des konischen Schaftes 22 angekommen ist. Von diesem Zeitpunkt ab muß die Antriebsvorrichtung clic Drehbewegung

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Werkzeugmaschine mit sich drehendem Werkzeug zur Herstellung von Nuten od. dgl. an kegeligen Werkstücken auch mit gleichbleibendem Schraubenlinienwinkel, mit einer auf einem längsbcwegl'clien Schlitten in dessen Bewegungsrichtung angeordneten Werkstückspindel, wobei die Drehzahl ihrer Drehantriebseinrichtung in Abhängigkeit von der Antriebseinrichtung des Schlittens linear veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehantriebscinrichtung für die Werkstückspindel (14) eine auf ein mit der Werkstückspindel in Drehverbindung stehendes Ritzel (74) einwirkende Steuervorrichtung (68) aufweist, die über die Schlittenantrieb, einrichtung (26,28,30) antreibbar ist und mit deren Hilfe das, Ritzel (74) mit einer sich linem ändernden Umfangsgeschwindigkeit antreibb;i ist, und daß zwischen der Werkstückspindel (14i und dem Ritzel (74) ein Räderumlaufgetriebe (42; angeordnet ist, dessen Planetenradträger (40) wider Schlittenantriebseinrichtung (26, 28, 30) antreibbar ist und mit dessen einem Sonnenrad (64· das Ritzel (74) und mit dessen anderem Sonnenrad (50) die Werkstückspindel (14) in Dreh verbindung steht.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (68) eine auf das Ritzel (74) einwirkende ZaIm stange (72) aufweist, die über einen von der Schlittenantriebseinrichtung (26, 28. 30) antreibbaren Nocken bzw. eine Kurvenscheibe (80) mit einer sich linear ändernden Geschwindigkeit längsbewegbar ist.

3. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (72) durch den Nocken bzw. die Kurvenscheibe (80) gleichartig in beiden Richtungen, jedoch mit gegenläufig linear sich ändernder Geschwindigkeit längsbevvegbar ist.

4. Werkzeugmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange (72) mit einem Rückstellmechanismus (98), Vorzugs weise Zylinderaggregat, gekuppelt ist. mit dessen Hilfe die Zahnstange im Filgang vom Umfang der Kurvenscheibe (80) wegbewegbar ist, bevor die Kurvenscheibe im Eilschritt in ihre Auseanesstellung zurückgestellt, wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen