DE2037912B2 - Vertikalfraesmaschine zum fraesen in sich geschlossener nuten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vertikalfräsmaschine zum Fräsen von aus geradlinigen und kreisförmigen Teilen bestehenden und in sich geschlossenen Nuten eines Nutenvierecks mit in waagerechten Koordinaten verlaufenden geradlinigen Vorschubbewegungen und diesen zugeordneten Endschaltern und mit einem Spindelstock, in dessen unterem Teil eine nach untcii offene Drehglockc konzentrisch zur Hauptantriebsspindcl gelagert ist, mit einer die offene Drehglockcnscite abdeckenden Abschlußplattc, die mit einer radial gerichteicn Schlittenführung zur achsparallelcn Verschiebung des von ihr getragenen Fräskopfes versehen ist, und mit einer innerhalb der Drehglocke angeordneten achsparallcl verrückbaren Kupplung zwischen der Hauptantriebsspindcl und der Frässpindel.

Eine Vertikalfräsmaschine dieser Art ist durch die deutsche Patentschrift 1 047 575 bekannt, die mit einer Vorsatzspindel arbeitet, mit welcher sich kreisende Bewegungen des Fräskopfes und auch solche über einen bestimmten Bogcnweg sowie durch eine Auf- und Abwärtsbewegung der Vorsatzspindel auch S Sinusnuten fräsen lassen.

Wenn man jedoch aus geradlinigen und kreisförmigen Teilen sich zusammensetzende Nutenvierecke mit in sich geschlossenen Nuten zu fräsen hat, so hat man hierfür meist Kopierfräsmaschinen oder solche

ίο mit numerischer Steuerung eingesetzt. Beide Maschinentypen sind kompliziert und teuer.

Es ist auch möglich, in sich geschlossene Nuten, de. sich aus geradlinigen und rechtwinklig zueinander stehenden und bogenförmigen Teilen zusammenset-

zen, auf Vertikalfräsmaschinen herzustellen, indem man die eine Bewegungsrichtung bis zu Ende fährt und stillsetzt, dann den bogenförmigen Teil anschließt und darauf die sich rechtwinklig anschließende Bewegungsrichtung abfährt usw. Ein solches Nuten-

viereck ist jedoch ziemlich ungenau und weist meist erhebliche Absatzmarkierungen zwischen den geradlinigen und den Eckenabrundungen auf.

Um für derartige Nutenfräsarbeiten nicht die kostenaufwendigen Fräsmaschinen einsetzen zu müssen, hat

man häufig den Nutenfräser mindestens im Bereich der Eckenabrundungen von Hand geführt.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, aus geradlinigen und kreisförmigen Teilen sich zusammensetzende Nutenvierecke mit in geschlossenen Nuten mit hoher Präzision und ohne Absatzmarkierungen zwischen den geradlinigen und den die Eckenabrundungen ergebenden kreisförmigen Teilen in einem kontinuierlichen Bearbeitungsvorgang mit einfachen maschinellen Mitteln fräsen zu können und hierfür eine preiswerte Spezialfräsmaschine zu schaffen.

Ausgehend von einer Vertikalfräsmaschine der gattungsgemäßen Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Drehglocke an ihrem der Hauptantriebsspindel zugewandten Ende einen hohlen, zylindrischen Halsansatz aufweist, mit dessen freiem Ende sie im Spindelstock gelagert ist und an dessen unmittelbar neben dieser Lagerung befindlichen Stirnseite eine Sperrscheibe befestigt ist, die an ihrem Umfang vier zueinander rechtwinklig stehende Sperrflächen in Übereinstimmung mit den Koordinaten der Vorschubbewegungen aufweist, daß ein keilförmige? Widerlager gegenüber der Sperrscheibe und ein auf- und abbewegbarer Schubriegel mit einer dem Widerlager zugewandten Keilfläche vorhanden sind, der in der Schwenkendstellung des Fräskopfes in den Zwischenraum zwischen der Sperrfläche i>nd dem Widerlager durch einen Kraftantrieb bis zur beidseitigen Anlage bewegbar ist.

Die kraft- und formschlüssige Verriegelung des Fräskopfes in jeder Schwenkendstellung ermöglicht es, nach dem Abfahren eines bestimmten Vierteloder Halbbogens mit der auf den Radius des Bogens eingestellten Frässpindel weiterzuarbeiten und den sich an den bogenförmigen Teil des Nutenvierecks anschließenden geradlinigen Teil, ohne daß es einer neuen Einstellung der Frässpindel bedarf, weiter zu fräsen, um anschließend an den geradlinigen Nutenteil wieder einen bogenförmigen Nutenteil bis zur Herstellung des in sich geschlossenen Nutenvierecks anzuschließen.

Während der Schwenkbewegung des Fräskopfcs beim Durchlaufen des bogenförmigen Nutenteils ist die mitlaufende Sperrscheibe frei und wird erst in der

Schwenkendstellung durch Abwärtsbewegung des Schubriegels in den Spalt zwischen dem Widerlager und der jeweiligen Sperrfläche blockiert.

Diese Verriegelung schaltet jegliches Spiel für den vorhandenen Schwenkantrieb aus, da der Schubriegel durch den vorhandenen Kraftantrieb, der zweckmäßig aus ein<?m steuerbaren hydraulischen Zylinderkolbengetriebe besteht, mit einer entsprechend großen Kraft in den Keilspalt zwischen dem Widerlager und der Sperrscheibe einfahren kann, die infolge ihrer quadratischen Ausbildung die der jev eiligen geradlinigen Vorschubbewegung zugeordnete Sperrfläche in Wirkstellung zu dem Schubriegel bringt und für diesen Teil des Bearbeitungsvorganges die Schwenkendstellung des Fräskopfes starr verriegelt. Je nach der Größe des eingestellten Radius wird beim Durchfahren der geradlinigen Bahn von der Verriegelungsvorrichtung ein entsprechend großes Drehmoment aufgenommen, wodurch jegliche Lu^ft innerhalb des Schwenkantriebes der Drehglocke ausgeschaltet ist. Die auf dem Schwenkradius stehende Frässpindel arbeitet trotz ihrer Seitenversetzung mit einer ratterfreien Genauigkeit, die sonst nur bei zentral gelagerten Frässpindeln erzielbar ist.

Die Erfindung ist nicht auf das Fräsen von Nutenvierecken mit zwei geradlinigen Längs- und Quernuten beschränkt. Vielmehr können unter Ausnutzung des Drehanlriebes der Drehglocke anstelle der vicrtelkreisförmigen Nuten auch halbkreisförmige Nuten zwischen zwei parallelen geradlinig verlaufenden Nuten und auch Kreisnuten gefräst werden.

Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 den Längsschnitt durch den Spindelstock der Nitenfrrsmaschine,

Fig. 2 einen Schnitt in Richtung Π-ΙΙ der Fig. 1.

Fi g. 3 eine Einzelheit der Fig. 1.

Fig.4 den Spindelstock nach Fig. 1 an einer Portalnutenfräsmaschine,

F i g. 5 und 6 zwei Arbeitsbeispiele an Werkstücken mit in sich geschlossenen Nuten.

Der Spindelstock 1 der Nutenfräsmaschine trägt wie üblich den Spindelantriebsmotor 2, der über ein Getriebe 3 die Hauptantriebsspindel 4 antreibt. Diese ist mittels der Lager 5 in dem Halsansatz 6 einer Drehglocke7 gelagert, die ihrerseits konzentrisch zu der Hauptantriebsspindel in weit abständigen Lagern 8 und 9 in dem unteren Gehäuse 10 des Sp^;ndelstockes gelagert ist. Das Lager 8 befindet sich am oberen Ende des Halsansatzes 6 und hat einen kleineren Durchmesser als das untere Lager 9, das dicht oberhalb der Drehglocke 7 angeordnet ist.

Die Drehglocke ist unten often und trägt an ihrer Unterseite stirnseitig eine Abschlußplatte 11 mit einer radial gerichteten Schlittenführung 12 für den in ihr beweglichen und einstellbaren Fräskopf 13. In dem Fräskopf ist die vertikale Frässpindel 14 gelagert, deren Werkzeugaul'nahme mit 15 bezeichnet, ist. Die Frässpindel 14 ist mit der Hauptantriebsspinde] 4 durch eine Mehrscheibenkupplung 16 verbunden, die al solche bekannt ist und eine stufenlose Verstellung des Radius r gestattet. Der Radius bezeichnet den Abstand der Mit'elachse der Frässpindel 14 von der Mittelachse der Hauptantriebsspindel 4. Dieser Abstand ist durch die Schlittenführung 12 des Fräskopfes 13 durch die Stellspindel 17 an dem Handrad 18 veränderlich einstellbar.

Die Mehrscheibenkupplung 16 ist in dem Hohlraum der Drehglocke 7 untergebracht. Die Mehrscheibenkupplung eignet sich hierzu besonders, weil sie flach baut. Sie besteht aus drei Scheiben 19, 20 und 21 mit zwischen diesen angeordneten Dreifachlenkern 22 und 23. Diese an sich bekannte Kupplung ist für parallel versetzte Wellen mit geringem axialem Abstand besonders geeignet. Es können selbstverständlich aber auch andere geeignete Kupplungsmit-

tel verwendet werden. Die Kupplungsscheibe 19 ist mit dem Flansch 24 der Hauptantriebsspindel 4 und die Kupplungsscheibe 21 mit dem Flansch 25 der Frässpindel 14 fest verbunden. Die zwischen den beiden Kupplungsscheiben 19 und 21 liegende Zwischenscheibe 20 ist mit den beid;n anderen Scheiben durch je drei Lenker 22 und 23 verbunden. Die drei Lenker 22 und die drei Lenker 23 folgen der Verstcllbewegung des Fräskopfes 13 u ,i übertragen in jeder Stellung desselben das Drehmoment auf die Frässpindel 14.

Der Halsansatz 6 der Drehglocke trägt zwischen den beiden Lagern 8 und 9 eine Flanschscheibe 26 und an dieser ein Schneckenrad 27. Das Schneckenrad 27 durchgreift die dem Drehantrieb der Drehglocke zugewandte Seitenwand 28, die einen geringeren Abstand von der Mittenachse der Hauptantriebsspindel aufweist, als der Durchmesser des Schneckenrades 27 groß ist. Die Aussparung ist mit 29 bezeichnet. Sie ist von einem Getriebegehäuse 30 abgedeckt, das den Antriebsmotor 31 trägt. Der Antriebsmotor bildet mit einem ihm zugeordneten Regelgetriebe eine Baueinheit. Die Regelung erfolgt an dem Handrad 32 und dient dazu, den Vorschub während der Schwenkbewegung des Fräskopfes dem gewählten Radius entsprechend unzu-jiellen. Das Motorregelgetriebe 31 treibt auf das kleinere Zahnrad 33, das mit dem größeren Zahnrad 34 im Eingriff ist. Die Übersetzung beträgt etwa 1 · 5. Das Zahnrad 34 sitzt auf der Welle der Schnecke 35, die mit dem Schneckenrad 27 im Eingriff ist.

An dem oberen stirnseitigen Ende des Halsansatzeso ist eine austauschbare Sperrscheibe 36 befestigt, die an ihrem Umfang Sperrflächen 34 aufweist. Diese Sperrflächen blockieren die Schwenkendstei-

lungen des Fräskopfes 13 durch einen hydraulisch betätigbaren Schubriegel 38, der eine senkrechte Auf- und Abbewegung ausführt und in seiner unteren Endstellung mit einer an ihm angeordneten Keilfläche 39 ein keilförmiges Widerlager 40 sowie die Sperrscheibe

36 beaufschlagt. Der Schubriegel steht durch die Kolbenstange 41 mit dem Kolben 4? in Verbindung. Der Kolben bewegt sich in dem Zylinder 43, dessen Druckmittelzufuhr und Druckmittelableitung durch ein Ma."netumsteuerventil 44 bekannter Bauart gesteuert wird. Die Druckmittelzufuhr ist durch den Pfeil 45 angedeutet. Der Schubriegel sperrt die Schwenkbewegung des Fräskopfes nur während der geradlinig verlaufenden Vorschubbewegungen und hebt die Sperrung am Ende der Vorschubbewegung

auf und gibt den Fräskopf für eine sich anschließende Schwenkbewegung frei.

Der Außenmantel der Drehglocke 7 trägt zueinander parallele Umfangnuten 46, die mit Schaltnokken 47 zur Betätigung von zugehörigen Endschalten!

48 besetzt sind. Diese Endschalter geben das Ende der Schwenkbewegung des Fräskopfes und den Anfang der geradlinigen Bewegung desselben an.

D't geradlinige Bewegung des Fräskopfes ist an

dem Ausführungsbeispiel einer Portalnutenfräsmaschine nach Fig.4 veranschaulicht. Diese hat die Grundplatte 49 mit den beiden Geradführungen 50 für das Portal 51, dessen Querbalken 52 den Spindelstock 1 trägt. Der Querbalken 52 hat Querführungen 53. Die Längsbewegungen erfolgen durch die Spindeln 54 und die Querbewegungen durch die Spindel 55. Die Längs- und die Querbewegungen werden durch setzbare Endanschläge 56 und 57 begrenzt. Die Endanschläge 56 betätigen Endschalter 58 und die Endanschläge 57 Endschalter 59. Die Endschalter 58 und 59 geben das Kommando für die Beendigung der Längs- und Querbewegung und zugleich das Kommando für den Beginn der Schwenkbewegung. In Abhängigkeit von der Betätigung der Endschalter 58 und

59 wird auch die Aufwärtsbewegung des Schubriegels 38 gesteuert. Der Schubriegel muß die Drehglocke erst freigeben, bevor der Schwenkantrieb einsetzt.

Die Wirkungsweise der Maschine wird an den Arbeitsbeispielen der F i g. 5 und 6 nochmals erläutert, deren umlaufende und in sich geschlossene Nut mit

60 bezeichnet ist.

Die F i g. 5 zeigt in Übereinstimmung mit der Portalnutenfräsmaschine nach Fig.4 geradlinige Vorschubbewegungen, die sich mit Schwenkbewegungen zusammensetzen, deren Radius mit T₁ bezeichnet ist.

Die Schwenkbewegung des Fräskopfes beträgt je 90°. Zu diesen vier Schwenkbewegungen gehören die in der Fig. 1 dargestellten vier Endschalter48, die das Ende der Schwenkbewegung und den Anfang der geradlinigen Vorschubbewegung schalten, während das Ende der geradlinigen Vorschubbewegung und der Anfang einer neuen Schwenkbewegung von den Endschaltern 58 bzw. 59 geschaltet wird.

Das Arbeitsbeispiel nach Fig. 6 zeigt eine umlaufende in sich geschlossene Nut 60 mit sich gegenüberstehenden Nutenbogen, die einen Schwenkbereich von je 180° und einen Schwenkradius r₃ aufweisen. In diesem Arbeitsbeispiel ist die Längsbewegung nach F i g. 4 ausgeschaltet und nur die Querbewegung eingeschaltet. Die Ausschaltung der Längsbewegung erfolgt durch entsprechende Verstellung der Endanschläge 56. Durch die Ausschaltung der Längsbewegung werden zwei Schwenkbewegungen von je 90° hintereinander ausgefahren, so daß die Gesamt-

ao schwenkbewegung 180° beträgt. Wenn man auch die Endanschläge 57 der Querbewegung so einstellen würde, daß auch die Ouerbewegung ausgeschaltet ist, so winde die Schwenkbewegung um 360° erfolgen, d. h., es würde eine Kreisnut gefräst werden.

as Selbstverständlich kann die Steuerungsautomatil an der Nutenfräsmaschine auch ausgeschaltet und dei Fräskopf von Hand gesteuert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vertikalfräsmaschine zum Fräsen von aus gradlinigen und kreisförmigen Teilen bestehenden und in sich geschlossenen Nuten eines Nutenvierecks mit in waagerechten Koordinaten verlaufenden, geradlinigen Vorschubbewegungen und diesen zugeordneten Endschaltern und mit einem Spindelstock, in dessen unterem Teil eine nach unten offene Drehglocke konzentrisch zur Hauptantriebsspindel gelagert ist, mit einer die offene Drehglockenseite abdeckenden Abschlußplatte, die mit einer radial gerichteten Schlittenführung zui achsparaP.elen Verschiebung des von ihr getragenen Fräskopfes versehen ist, und mit einer innerhalb der Drehglocke angeordneten achsparallel verrückbaren Kupplung zwischen der Hauptantriebsspindel und der Frässpindel, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehglocke (7) an ihrem der Hauptantriebsspindel (4) zugewandten Ende einen hohlen, zylindrischen Halsansatz (6) aufweist, mit dessen freiem Ende sie im Spindelstock gelagert ist und an dessen unmittelbar neben dieser Lagerung befindlichen Stirnseite eine Sperrscheibe (36) befestigt ist. die an ihrem Umfang vier zueinander rechtwinklig stehende Sperrflächen (37) in Übereinstimmung mit den Koordinaten der Vorschubbewegungen aufweist, daß ein ke''förmiges Widerlager (40) gegenüber der Sperrscheibe (36) und ein auf- und abbewegbarer Schubriegel (38) mit einer dem Widerlager (40) zugewandten Keilfläche (39) vorhanden sind, der (38) in der Schwenkendstellung des Fräskopfes (13) in den Zwischenraum zwischen der Sperrfläche (37) und dem Widerlager (40) durch einen Kraftantrieb bis zur beidseitigen Anlage bewegbar ist.

2. Vertikalfräsmaschine nach Anspruch!, dadurch gekennzeichnet, daß der Schubriegel (38) mit einem steuerbaren hydraulischen Zylinderkolbengetriebe (42, 43) verbunden ist.