DE1902852U

DE1902852U - Zahnradschabmaschine mit ausgleich von ungewollten waermeausdehnungsunterschieden.

Info

Publication number: DE1902852U
Application number: DE1962H0041126
Authority: DE
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1962-04-04
Filing date: 1962-04-04
Publication date: 1964-10-22

Description

CARL η URTJf.- MAS C H 1 MEi- U ND'.Z AH N RAD FAB R I K · MUNCHE

H 41 126 / 49d Gm München, den lo.6.1964

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Zahnradschabmaschine mit Ausgleich von ungewollten Wärmeausdehnungsunterschieden

Es ist bekannt, Erwärmungserscheinungen bei Werkzeugmaschinen durch künstliche Kühlung oder durch die abzukühlenden Maschinenteile durchfließenden Gase oder Flüssigkeiten zu bekämpfen. Dieses Verfahren ist nicht verwendbar, wenn sich die im Arbeitsraum der Maschine befindlichen Teile beispielsweise das Werkzeug, die Spannvorrichtung und dergl. infolge einer ungewollten Erwärmung ausdehnen.

Es ist ferner bekannt, mindestens einen Teil des Maschinengestells mit einer Schicht aus wärmeisolierendem Stoff zu ummanteln. Durch diese Maßnahme können zwar von außen auf die Maschine einwirkende Wärmeeinflüsse zum Teil abgehalten werden, es können damit aber keine unterschiedlichen Wärmeausdehnungen an der Maschine kompensiert werden, wenn diese auf Wärmeentwicklungen in der Maschine selbst zurückzuführen sind.

Es ist auch eine Koordinaten-Bohrmaschine bekannt mit einem Bohrspindelstock, der mit Hilfe eines Zwischenträgers von dem Bohrständer getragen wird. Bei dieser Maschine ist zwischen dem Bohrspindel stock und dem Träger eine Wärmedämmfuge vorgesehen. Abge-

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sehen davon, daß damit wohl ein Wärmeübergang, aber nicht unterschiedliche Wärmedehnungen vermieden werden können, ist eine zusätzliche Fuge aus konstruktiven Gründen nicht zu empfehlen.

Bei einer anderen Werkzeugmaschine ist der Werkzeugträger ebenfalls vom Maschinenkörper getrennt. Die Verbindung stellt ein stabförmiges Glied her, dessen Länge sich mit seiner Temperatur ändert. Bei dieser Bauart muß der Werkzeugträger auf dem Maschinenkörper beweglich, also verschiebbar oder federnd nachgiebig gelagert sein. Hierdurch können zwar unterschiedliche Wärmedehnungen ausgeglichen werden, die bewegliche Trennfuge muß aber als nachteilig empfunden werden. Diese Bauart scheint für viele Maschinengattungen, insbesondere auch für große Maschinen überhaupt ungeeignet zu sein.

Schließlich ist auch eine Drehbank bekannt, bei der der Spindelkasten auf eine vorbestimmte Temperatur gebracht und mit einem Thermostaten gehalten wird. Diese Temperatur richtet sich nach der Reibungswärme der Arbeitsspindel, es bleiben aber der Reitstock und das Arbeitsfeld unberücksichtigt. Für ein Feinbearbeitungsverfahren, wie es das Zahnradschaben ist, genügt eine solche Maßnahme nicht, ganz abgesehen davon, daß die Steuerung mit einem Thermostaten aufwendig und störanfällig ist.

Neuerung
Zweck der Erfindung ist, die genannten Nachteile zu vermeiden und

einen Ausgleich der ungewollten Unterschiede der Warmeausdehnung

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zu schaffen, ohne die Starrheit der Maschine zu beeinträchtigen unter Verwendung von einfachen betriebssicheren Mitteln.

Die der Neuerung zugrunde liegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß alle den Abstand von Werkstück und Werkzeug durch ihre Wärmedehnung beeinflussenden Teile des Maschinengestells mit Hilfe der das Arbeitsfeld bespülenden Schneid- oder Kühlflüssigkeit annähernd auf der gleichen Temperatur gehalten werden wie die im Arbeitsraum befindlichen Teile, beispielsweise Werkzeug, Werkstück, Werkstück- und Werkzeugträger.

Vorteilhaft wird.dabei so vorgegangen, daß der oder die dem Arbeitsraum der Maschine parallel liegenden und den Maßen des Arbeitsraums entsprechenden Teile des Maschinengestells oder dergleichen mit einem Wärmetauscher versehen sind. Hierbei möge unter dem Begriff "parallel" auch eine Richtung verstanden sein, die nur eine parallele Komponente ergibt. Ferner ist es günstig, den dem Arbeitsraum der Maschine unmittelbar benachbarten Teil des Maschinengestells oder dergleichen mit einem Wärmetauscher zu versehen und andere etwa in der gleichen Ebene liegende Teile des Maschinengestells nicht. Auch hier muß dann normalerweise das Hebelgesetz berücksichtigt werden.

Pur Maschinen, auf denen Kühl- oder Schneidöl verwendet wird, das im wesentlichen die Temperatur der im Arbeitsraum der Maschine befindlichen Teile bestimmt, oder die Temperatur dieser Teile auf-

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weist, ist es günstig, daß das Wärmetauschmittel auf einer diesem Kühl- oder Schneidöl entsprechenden Temperatur gehalten wird. Besonders empfehlenswert ist es, als Wärmetauschmittel überhaupt die Kühlflüssigkeit öder das Schneidöl oder das Schmiermittel zu verwenden, falls Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen dies zulassen.

Mit den Figuren 1 bis 5 ist die Neuerung erläutert:

Pig. 1 zeigt als Beispiel einer Werkzeugmaschine eine Zahnradschabmaschine mit C-Ständer in Vorderansicht.

Fig. 2 zeigt die Maschine der Fig. 1 in Seitenansicht und

als Teilschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1 und

Neuerung
stellt die Erfindnag dar.

Fig. 3 zeigt teilweise im Schnitt eine Zahnradschabmaschine nach einer anderen Ausgestaltung der Neuerung.

Fig. 4 zeigt eine Zahnradschabmaschine in Seitenansicht und

als Teilschnitt eine weitere Ausgestaltung der Neuerung.

Die Neuerung möge zunächst an einer Zahnradschabmaschine nach den Figuren 1 und 2 erläutert sein. Die Maschine besteht aus einem Maschinengestell Io mit einer Führung 11, auf der eine Konsole 12 in vertikaler Richtung verschiebbar gelagert ist. Für den Vertikal-Vorschub ist eine Vorschubspindel 1J> vorgesehen. Die Konsole trägt einen Werkstücktisch l4, der in bekannter Weise eingestellt

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und angetrieben werden kann. Die Mittel hierfür sind bekannt; sie gehören nicht Zur Erfindung und sollen daher nicht näher beschrieben sein. Der Werkstücktisch trägt mit Hilfe zweier Reitstöcke 15j Ιο oder dergleichen das Werkstück 17· Oberhalb des Werkstücktisches ist am Maschinengestell mit Hilfe einer Rundführung ein Werkzeugträger l8 um eine vertikale Achse schwenkbar und feststellbar gelagert. Im Werkzeugträger ist ein Schabrad 19 aufgenommen, das in bekannter Weise von einem Motor über ein Getriebe, die beide nicht gezeichnet sind, angetrieben wird. Schabrad und Werkstück laufen während der Bearbeitung, wie bekannt, mit gekreuzten Achsen. Die Spanabnahme wird üblicherweise unterstützt durch Bespühlen mit einer Kühlflüssigkeit oder einem Schneidöl, das aus einem Sumpf 2o von einer Pumpe 21 angesaugt und über Leitungen 22, 23* 24 dem Eingriffsfeld von Schabrad und Werkstück zugeführt wird. Die Kühl- bzw. Schneidflüssigkeit fließt durch die Abflußleitung 25 zurück in den Sumpf. Nach einer anderen bekannten Ausführung läuft die Kühl- bzw. SehneIdflüssigkeit durch eine Abflußleitung 26 in eine ölzentrifuge 27, wird dort gereinigt und über eine Leitung 28 und die bereits genannten Leitungen 22, 2j5, 24 dem Eingriffsfeld zugeführt.

Während der Bearbeitung erwärmt sieh die Kühl- bzw. Schneidflüssigkeit und mit ihr der Werkzeugträger, das Schabrad, die Reitstöcke,_, der Werkstü^ektisch₌uhd die: Konsole. Zur Erwärmung trägt

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auch das Schmieröl für den Antrieb des Schabrads und des Werkstücktisches bei. Durch die Erwärmung dehnen sich Werkzeugträger und Schabrad sowie Werkstückträger beispielsweise von den Massen 29, ,3ο, die dem kalten Zustand oder dem Zustand bei Beginn der Bearbeitung, beispielsweise am Morgen, entsprechen, auf die Masse 31*" 32 im warmen Zustand, beispielsweise am Mittag, aus (die Ausdehnung wurde übertrieben dargestellt.). Dieses gewissermaßen Zusammenwachsen von Werkzeug- und Werkstückträger bringt eine merkliche Veränderung der erzielten Werkstückabmessungen mit sich. Diese Veränderung der Werkstückmaße ist insbesondere bei einer Feinbearbeitung, wie es das Zahnradschaben darstellt, nicht erträglich. Bisher wurden diese Veränderungen, über deren Ursache man sich übrigens gar nicht klar war, durch eine entsprechende Höhenverstellung, der Konsole 12 ausgeglichen. Das laufende Nachstellen der Konsole ist mindestens dann nicht mehr tragbar, wenn die Feinbearbeitungsmaschine in einer selbsttätig arbeitenden Fertigungsstraße steht, weil dann nämlich besondere automatisch arbeitende Meßeinrichtungen vorgesehen sein müssen, die die Bearbeitungsmaschine überwachen und bei Erreichen der Toleranzmaße entweder stillsetzen oder die Konsole selbsttätig nachstellen.

Die Neuerung vermeidet es dadurch, daß am Maschinengestell in der Ebene des Ärbeitsraums/33-Wärmetauscher 3_4, 35 vorgesehen sind, die dTafüFsorgen, daß sich das^'Maschinengestell zusammen mit den im

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Arbeitsraum 33 der Maschine befindlichen Teilen l4, 15, 18, 19 verformt und dadurch die schädliche Wärmeausdehnung ausgleicht. Es genügt dabei in den meisten Fällen,nur einen einzigen Wärmetauscher 54 am Maschinengestell unmittelbar neben dem Arbeitsraum33 vorzusehen. Im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 besteht der Wärmetauscher aus einem Behälter, dem durch eine Leitung 36 ein Teil der Kühl- bzw. Senneidflüssigkeit zugeführt wird. In der Leitung 36 kann ein Hahn 37 zum Dosieren der Durchflußmenge vorgesehen sein. Der Rücklauf erfolgt über eine Rücklaufleitung 3&. Die Größe des Wärmetauschers bzw. die Durchflußmenge des Wärmetauschmittels, also in diesem Fall der Kühl- bzw. Schneidflüssigkeit, ist unter Berücksichtigung einer Hebelwirkung zu bemessen, die dadurch zustande kommt, daß - wenn nur ein Wärmetauscher 34 vorgesehen ist - die Gestellwand 39 nicht erwärmt wird und daher sich auch weniger ausdehnt als die Gestellwand 4o. Ferner ist zu berücksichtigen, daß das Werkstück dauernd ausgewechselt wird und daher eine andere Temperatur in der Maschine hat als die übrigen Teile.

Figur 3 zeigt ebenfalls eine Zahnradschabmaschine. Hier wird der Wärmetauscher 5'o durch ein System von Rippen 51, die je nach erwünschter Wirkung horizontal oder vertikal verlaufen oder kombiniert angeordnet' se ig, 'könneriy gebildet. Als Wärmetauschmittel kann

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wieder die Kühl- oder Schneidflüssigkeit aus dem Sumpf 2o dienen, die über eine Zweigleitung 52 und einen Dosierhahn 53 der Leitung 22 entnommen und über das Rippensystem 5o, 51 geleitet wird. Die Wirkung kann durch nicht gezeichnete Leitbleche verstärkt werden.

Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Neuerung, bei dem die gesamte Maschine auf einer mindestens annähernd gleichen Temperatur gehalten wird, und zwar die im Arbeitsraum 33 befindlichen Teile mit Hilfe der aus dem Sumpf 6o entnommenen Kühl- oder Schneidflüssigkeit, die Konsole 12 und der Werkzeugträger 18 mit dem
Schmieröl (der Kreislauf wurde nicht gezeichnet) und das übrige Maschinengestell mit einer aus dem Sumpf 6l entnommenen Flüssigkeit. Die zuletzt genannte Flüssigkeit wird mit einer Pumpe 62
aus dem Sumpf angesaugt und mit Leitungen 63, 64, 65* &&, 67
auf die ganze Maschine verteilt und mit Hilfe von Brausen 68 oder dergleichen von innen gegen das Maschinengestell gesprüht. Eine nicht gezeichnete Wärmetauscheinrichtung, beispielsweise Wärmetauschschlagen, sorgt dafür, daß alle drei Flüssigkeiten gleiche oder proportionale Temperaturen haben. Statt des Wärmetauschers können auch die Medien eines oder mehrerer der genannten Kreisläufe angeheizt werden. Statt 3 verschiedenen Medien, die teilweise auch gasförmig sein können, kann auch ein einziges Mittel zum Schmieren der Maschine, Kühlen der Schneidoperation und Erwärmen des Maschinengestells verwendet werden.

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(KS 1154). 12.62.· 20000

Claims

Neue Schutzansprüche

1.) Zahnradschabmaschine,
dadurch gekennzeichnet,

daß mindestens die Teile des Maschinengestells (39» ho), die der sowohl auf der Achse des Werkstücks (17) als auch auf der Achse des Werkzeugs (19) senkrecht stehenden Normalen parallel und benachbart liegen, einen Wärmetauscher (3^s 5o) bilden, der mittels der das Arbeitsfeld bespülenden Schneid- oder Kühlflüssigkeit erwärmt wird.

2.) Zahnradsehabmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß der oder die dem Arbeitsraum (33) parallel/ liegenden und den Maßen des Arbeitsraumes (33) entsprechenden Teile des Maschinengeste,lls (Ioj oder dergl. mit einem Wärmetauscher versehen sind.

3·) Zahnrädschabmasehine nach Anspruch 1,-dadurch gekennzeichnet,

daß innerhalb des Maschinengestells (Io) Brausen (68) vorgesehen sind, die auf die Wand des Maschinengestells gerichtet sind.