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Verfahren zum spanabhebenden Bearbeiten von Werkstücken und Werkzeuzmaschinen-Anordnung
zur Ausübung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich sowohl auf ein Verfahren
zum spanabhebenden Bearbeiten von aus Stangenmaterial gewonnenen Werkstücken, vorzugsweise
verhältnismässig grossen Durchmessers, die nacheinander einer Mehrzahl von Bearbeitungsstationen
zugeführt und dort bea#rbeitet werden als auch auf eine Werkzeugmasehinen-Anordnung
zur Ausübung des Verfahrens; Um Werkstücke verhältnismässig geringen Durchmessers
und verhältnismässig geringer Länge spanabhebend zu bearbeiten, werden Mehrspindel-Stangenautomaten
eingesetzt, welche den verschiedenartig sten Aufbau haben (Finkelnburg "Mehrspindel-Automaten"
Springer Verlag, Berlin, Göttingen, Heidelberg, 1960). Bekannt ist es auch, Fertigungsstrassen
einzusetzen, bei denen das Werkstück auf einem Träger, Schlitten od. dgl. festgelegt
an Arbeitsstationen vorbeigeführt wird (DAS 1.099.306/49 a, 6/02).
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Das den Mehrspindel-Stangenautomaten zugeführte Stangenmaterial muss,
da die Stange im Regelfall nach ihrem EinrGhren in den Auto maten umläuft, verhältniemässig
kurz sein, um das Schlagen des freien Endes der Stange auf ein Minimum zu verringern.
Da das in modernen Stangendrehautomaten zu ~ verarbeitende Material in diesen mit
hohen Genchwindigkeiten umläuft, muss es vor seinem Einführen so bearbeitet sein,
dass es schlagfrel umlaufen kann.
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Läuft das Werkstück nicht schlagfrei um, so würde der ganze -Automat
durch die Unwuchten des Werkstückes in Schwingungen versetzt werden. Da die Antriebsleistung
eines Mehrspindel-Stangenautomaten nach dem Bearbeitungsvorgang festzulegen ist,
der die höchste Spanleistung erfordert, wird die Antriebsleistung während mehrerer
Arbeitstakte nicht immer voll ausgenutzt. Würde man die Antriebsleistung bekannter
Automaten weiter erhöhen, dann würden die Herstellungskosten dieser Automaten erheblich
ansteigen, und es würden sich die vorerwähnten Nachteile noch stärker bemerkbar
machen, beispielsweise wenn die für die einzelnen Bearbeitungsvor.gEnee aufzubringenden
Leistungen erheblich schwanken.
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In Fertigungsstrassen, in denen ein Werkstück auf einem Träger, Schlitten
od. dgl. festgelegt in Arbeitsstationen vorbeigeführt wird, tnibt man entweder alle
Werkzeuge durch ein gemeinsames Antriebsorgan an, was nachteilig istt weil eine
Vielzahl von Kraf übertragungsorganen vorzusehen ist, mm ist deshalb dazu übergegangen,
die Werkzeuge der einzelnen Bearbeitungsstationen unab gängig voneinander anzutreiben.
Während man sich früher bemühte, das Jeweils zu bearbeitende Werkstück in einer
Bearbeitungsstation feststehen zu lassen, ist man heute dazu übergegangen, die Werkstücke
in den Bearbeitungsstationen wie bei Mehrspindel-Stangenautomaten üblich in Umlauf
zu versetzen. Auch hier wird in Jeder Bearbeitungsstation immer nur ein einzelnes
Werkstück spanabhebend bearbeitet.
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Der Erfindung liegt nun die Überlegung zugrunde, dass die Zahl gleicher
Werkstücke, zu deren Herstellung eine verhältnismässig hohe Zerspanleistung aufzubringen
ist, wesent#ich hOher ist als man im allgemeinen annimmt. So werden beispielsweise
Hellen zum.
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Herstellen von Elektromotoren und Drehfederstäbe für Kraftwagen
in
recht erheblichen Mengen benötigt, so dass die diese Teile herstellenden Zulieferfirmen
eine entsprechend hohe Zahl von Werkzeugmaschinen, Drehbänken od. dgl. benötigt,
um den Bedarf befrledizen zu kennen. Aus den oben erwähnten runden lohnt es sich
im allgemeinen nicht, Mehrspindel-Stangenautomaten einzusetzen, weil deren Leistung
im allgemeinen nicht ausreicht, die erforderliche Zerspanunnsleistunp aufzubringen.
Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, Maschinen
zum spanabhebenden Verarbeiten zur Verfügung zu stellen die in der Lage sind, verhältnismässig
hohe Zerspanungsleistunmen zu erzielen bzw. grosse Spanmengen in kürzest möglicher
Zeit zu entfernen und ausserdem die bisher erforderlichen Trans portwege al reduzieren,
sowie Totzeiten möglichst auszuschalten, die durch Stillsetzen eines Antriebes,
Schalten auf Vorwärts-oder Rückw#rtslauf, Andern der Antriebsdrehzahl od. dgl. bisher
in Kauf genommen werden mussten.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, das
zu verarbeitende Stangenmaterial durch die BearbeLungsstationen hindurchzubewegen
und das Abstechen bzw. Trennen jedes bearbeiteten Werkstückes von der Stange als
letzten Bearbeltungsvorganz durchzuflhren .Dadurch ist man in der Lage, nicht nur
verhältnismässig lange Stangen zu verarbeiten, man kann sogar verhältnismässig lange
Stangen mit anderen verhältnismässig langen Stangen vor der ersten Bearbeitungsstation
miteinander verbinden, beispielsweise durch Verschweissen, und erreicht dadurch
einen recht erheblichen Ausstoss, ganz davon abgesehen, dass jeder Bearbeitungsstation,
wie an sich bekannt, die Leistung zugeordnet wird, die in ihrem Bereich erforderlich
ist.
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Eine Werkzeugmaschinen-Anordnung zur Ausübung dieses Verfahrens ist
dadurch ge)(ennzeichnet, dass an den Bearbeltungsstationen
Maschinen
mit Werkzeugen angeordnet sind, die umlaufen-und gegebenenfalls in axialer Richtung
verfahrbar sind, und deren Drehachsen in der gleichen Geraden liegen. Es ist also
nur erforderlich, steht fest, welches Werkstück zu fertigen ist, die spanabhebend
arbeitenden Maschinen so anzuordnen und auszurichten,dass diese Anweisung erfüllt
ist. Es laufen#also dann die eine Stange bearbeitenden Werkzeuge um die Längsachse
der Stange um, während die Stange nicht umzulaufen braucht. Um das Einstellen der
benötigten Maschinen zu vereinfachen, empfiehlt es sich weiterhin jede dieser Maschinen
sowohl in als auch quer zu ihrer Längsachse verschieb- und festlegbar zu führen.
Selbstverstündlich sollten diese Führungen so ausgebildet sein, dass man eine Maschine,
die beispielsweise zur Bearbeitung eines Werkstückes als vierte Bearbeitunzsmaschine
angeordnet sein -muss, zur Bearbeitung eines anderen Werkstückes, beispielsweise
~der zweiten Bearbeitunzsstation zugeordnet werden kann.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand einer schematischen Zeichnung
und anhand eines herzustellenden Werkstfickes erläutert.
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Es zeigt: Figur 1 in Schema der Anordnung von Werkzeugmaschinen ,
die der Bearbeitung von in Figur 2 dargestellten Werkstücken dienen, Figur 2 eine
in einem Elektromotor#anzuordnende Welle mit ihren Massangaben in mm.
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Sollen Wellen für Elektromotore hergestellt werden, deren Länge,
wie-im Fall der Fr 2 beispielsweise angenommen, 750 mm beträgt, und deren Durchmesser
beispielswei#e# zwischen und 100 mm schwankt, so wird a=usgegangen von aus einem
Walzwerk angelieferten Rundmaterial von 1 bis 105 mm Du##chmesser. Die -
Rundmaterial-Stange
1 wird z.B. während eines Taktes von 12 sec.
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auf einer Länge von rund 750 mm in einer Richtmaschine 2 gerichtet,
wozu diese Richtmaschine eine Antriebsleistung von etwa 20 PS benötigt. Richtmaschinen
dieser Art stehen zur Verfgung. Erreicht der gerichtete Teil die dann folgende Werkzeugmaschine
3, dann wird in dieser ebenfalls in 12 sec. ein Abdrehen auf lOOmm Durchmesser bewirkt,
wozu eine Leistung von etwa 250 PS erforderlich ist. In der Bewequngsrichtung der
Stan-8e i gesehen hinter der Werkzeugmaschine 3 ist eine Werkzeugmaschine 4 angeordnet,
die die Stange auf eine Länge von 304 mm auf den Durchmesser von 90 mm abdreht.
Hierzu ist eine Leistung von etwa 200 PS errorderlich. Abgedreht werden also zwei
Enden zweier Werkstücke. Hieran -anschliessend werden in einer Maschine 5 die beiden
Enden zweier Werkstücke prägepoliert, wozu entsprechend dem Durchmesser von 90 mm
und der Länge von 304 mm 25 PS in der Zeit von 12 sec. erforderlich sind. Die Maschine
6 prägepoliert dann den Mittelteil der Welle mit dem Durchmesser von 100 mm auf
eine Länge von praktisch 450 mm Länge, wozu, wird dies in 12 sec. bewirkt, 40 PS
erforderlich sind. Das Eindrehen der Nut 7 (Fizur 2) wird durch eine Maschine 8
bewirkt, deren Antiebsleistung beispielsweise 5 PS beträgt. Das Gewinde 9 wird durch
eine Maschine 1Q erzeugt, wozu eine Antriebsleistung von etwa 40 PS benötigt wird.
Schliesslich erfolgt in der Maschine 11 das Abstechen, auch wieder in 12 sec., die
Antffebsleistung beträgt etwa 15 PS. Die Werkzeugmaschinen (3-6,8,10 und 11) weisen
also spanabhebende Werkzeuge auf, die mit in den Maschinen gelagerten, dieStange
umfassenden Hohlwellen umlaufen. Für notwendige Hilfsantriebe ist dann auch noch
eine Leistung von etwa 55 PS vorzusehen, so dass die Gesamtleistung der Werkzeugmaschinenanordnung
etwa 650 PS beträgt, eine Leistung, die die Leitung bekannter Mehrspindel-Stangenautomaten
weit übersteigt.
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Rechnet man, wie vorstehend angenommen, mit einer Bearbeitungszeit
in jeder Bearbeitungastation von Je 2 sec., und rechnet man dann noch 3 sec. Totzeit
hinzu, so ist man in der Lage, alle
15 sec. das in Figur 2 dargestellte
Werkstück zu fertigen, d.h. praktisch, dass während eines 8-Stunden-Tages 1.920
Werkstücke dieser Art hergestellt werden kennen.
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Die Vorschübe der Werkzeuge in den einzelnen Werkzeugmaschinen sind
natürlich entsprechend zu wählen.- Beispielsweise- arbeitet man in der Maschine
3 mit einem Vorschub von 400 mm pro Minute, in der Werkzeugmaschine 4 mit 200 mm
pro Minute Vorschub, während beim# Gewindeschneiden beispielsweise mit 600 mm pro
Minute gearbeitet werden kann. Selbstverständlich ist in den einzel nen Maschinen
dafür zu sorgen, dass die umlaufenden Werkzeuge beim Spanabnehmen auch in axialer
Richtung bewegt werden können wenn dies, um die Taktzeit einzuhalten, notwendig
ist.
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Um den recht erheblichen Unterschied aufzuzeigen, der zwischen dem
Bearbeiten gemEss vorliegender Erfindung und dem Bearbeiten auf Mehrspindel-Stangenautomaten
besteht , - wird folgendes Beispiel zitiert Soll im Falle der Fertigung eines Werkstückes
nach Figur 2 das Abdrehen vom Durchmesser 105 mm auf den Durchmesser von 100 mm
auf einer Länge von 750 mm bewirkt werden, und arbeitet man hier mit einem Vorschub
von 4 m pro Minuten dann lassen sich bei einer gewählten Taktzeit von beisplelsweise
12 sec. fünf dieser Werkstücke in der Minute herstellen, wobei die- Maschine 3 wie
das eben erwähnte Abdrehen bewirkt D mit einer Leistung von 250 PS versorgt werden-muss.
Lässt man d se Arbeit auf einem Mehrspindel-Automaten durchführen, der eine Anttebsleistung
von 50 PS aufweist. dann braucht man allein zu diesem Abdrehen eine Minute, wenn
die gesamte Leistund des Automaten in den einen Spindelstrang gesteckt wird Bei
auf sechs -Spindeln verteilter Leistung würde man dann sechs Minuten brauchen. -Man
ist also nicht nur in der Lage, mit hohen Zerspanuggs
leistungen
zu arbeiten, man kann, da das Stangenmaterial nicht umläuft, praktisch das aus einem
Walzwerk kommende Matetal unmittelbar anschliessend verarbeiten, reduziert dadurch
die Transportwere und lost damit ein in vielen Fabriken nicht immer einfach zu lösendes
Problem in verhältnismässig einfacher Weise.