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Vorrichtung zur Außenbearbeitung von Werkstücken Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zur spanabhebenden Außenbearbeitung von zylindrischen
WerkstUcken mittels eines oder mehrerer Werkzeuge, bei der ein die Werkstuckaufnahme
und einen Drehantrieb für das Werkstück aufweisende Schlitten auf einem Bett relativ
zu einem an das Werkstück anstellbaren Werkzeugsupport verschiebbar ist und bei
der am Werkstück angreifende, die Stellung des Werkzeugsupports in Bezug auf das
Werkstück beeinflussende Mittel vorgesehen sind.
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Solche Vorrichtungen dienen insbesondere dazu, die Außenhaut von gegossenen,
insbesondere im Stranggießverfahren hergestellten Werkstücken bzw. Blöcken zu entfernen.
Als Werkzeug wird dabei meist ein Fräser verwendet.
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Bei einer bekannten Vorrichtung der genannten Art (DT-PS 860 885)
ist auf einem schräg zur Werkstücklängsachse angeordneten Querbett ein Werkzeugschlitten
verschiebbar, dessen Querbewegung von der Mantelfläche des rotierenden Werkstückes
über eine am Werkzeugschlitten vorgesehene Kopierrolle abgeleitet wird. Der Frässchlitten
wird hydraulisch an das Werkstück angedruckt, wobei die Kopierrolle die Abstützung
bildet und in ihrer Einstellung relativ zum Werkzeug auch die Spantiefe bestimmt.
Bei einer solchen Vorrichtung läuft die Kopierrolle über die rohe Werkstückoberfläche
und tastet dieselbe immer nur an einer einzigen Stelle ab.
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Alle Unregelmäßigkeiten dieser Oberfläche werden somit durch das Werkzeug
auf der bearbeiteten Fläche des Werkstückes vollständig wieder abgebildet. Mit einer
solchen Vorrichtung läßt sich deshalb keine große Formgenauigkeit erreichen.
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Ziel der Erfindung ist es, bestehende Nachteile und Unzulänglichkeiten
zu überwinden und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach
ausgebildet ist, eine einwandfreie Führung des Werkzeuges relativ zum Werkstück
gewährleistet und die Erzielung einer guten Formgenauigkeit bei der bearbeiteten
Oberfläche ermöglicht. Insbesondere soll eine solche Vorrichtung auch den Anforderungen
bei der Bearbeitung von Leichtmetall-Blöcken Rechnung tragen.
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Zu diesem Zweck sieht die Erfindung vor, daß der Werkzeugsupport in
einer die Vorschubrichtung des Werketückes querenden Ebene in beiden Freiheitsgraden
bzw. Koordinaten
dieser Ebene beweglich gehalten ist und einen an
ihm drehbar gelagerten ringförmigen Führungskopf mit über den Umfang verteilten
Rollen od.dgl. auSweist, die zum Angriff an der Werkstückoberfläche bestimmt sind.
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Durch einen solchen zusammen mit dem Werkstück umlaufenden Kopf, dessen
Rollen das Werkstück bei seiner Vorschubbewegung in Langsrichtung halten, wird in
besonders vorteilhafter Weise eine einwandfreie Führung für das Bearbeitungswerkzeug
erreicht. Damit ergibt sich eine entsprechend hohe Formgenauigkeit der bearbeiteten
Oberfläche. Der Führungskopf bewirkt außerdem, daß das Werkstück ruhig am Bearbeitungswerkzeug
vorbeigeführt wird und nachteilige Schwingungserscheinungen unterbunden werden.
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Der Werkzeugsupport wird zweckmäßig mit zwei Werkzeugspindeln ausgerüstet,
deren Werkzeuge an einander diametral gegenüberliegenden Stellen des Werkstückes
angreifen. Insbesondere können die Werkzeugspindeln dabei parallel zur vertikalen
Längsmittelebene des Führungskopfes angeordnet sein.
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Zur beweglichen Halterung des Werkzeugsupports bestehen mehrere Möglichkeiten.
So kann derselbe beispielsweise zwischen zwei mit entsprechend großer öffnung versehenenPlatten
verschiebbar geführt und an Federn aufgehängt sein. Eine besonders vorteilhafte
Ausführung besteht darin, daß der Werkzeugsupport durch ein Joch gebildet oder von
einem solchen gehalten ist, das mit einem Ende an einer ortsfest gelagerten
Schwinge
angelenkt und an dem anderen Ende durch ein nachgiebiges Element unterstützt ist
und an dem weiterhin nachgiebige Elemente in entgegengesetzten horizontalen Richtungen
angreifen. Die nachgiebigen Elemente können Federn oder auch mit einem kompressiblen
Medium gefüllte Druckpolster sein.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Werkzeugsupport
innerhalb seiner Bewegungsebene feststellbar. Dies ist im Hinblick auf den Abschluß
der Bearbeitung am Ende des Werkstückes von Vorteil. Bei einer Ausführung mit von
einem Joch gehaltenem Werkzeugsupport wird zu diesem Zweck eine auf das Joch wirkende
Klemmvorrichtung vorgesehen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine gemäß der Erfindung ausgebildete Vorrichtung
in Seitenansicht, Fig. 2 eine Draufsicht zu Fig. 1 mit zusätzlich eingezeichneten
An- und Abrollbetten, Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III - III in Fig. 1 und
Fig. 4 einen Schnitt durch den Werkzeugsupport mit dem Führungskopf nach der Linie
IV - IV in Fig. 2.
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Bei der dargestellten Vorrichtung handelt es sich um eine Maschine
zur Außenbearbeitung von Aluminiumblöcken. Auf einem Grundbett 1 ist ein beispielsweise
auf Rollen gelagerter
Werkstückschlitten 2 verfahrbar, der an seinen
Enden mit Aufnahmeeinrichtungen 3, 4 für das hier strichpunktiert wiedergegebene
Werkstück W versehen ist. An der Aufnahmeeinrichtung 4 befindet sich ein am vorderen
Ende mit einer Pendelkalotte versehenes Widerlager 5 für das Werkstück während die
andere Aufnahmeeinrichtung 3 mit einer hydraulisch zu bettigenden, am vorderen Ende
ebenfalls eine Pendelkalotte aufweisenden Spannpinole 6 versehen ist. In einer der
beiden Aufnahmeeinrichtungen 3, 4 auf dem Schlitten 2 ist der nicht besonders wiedergegebene
Drehantrieb für das Werkstück W untergebracht. Wenigstens eine der beiden Aufnahmeeinrichtungen
3, 4 kann in Längsrichtung des Werkstückschlittens 2 motorisch verstellt werden,
um eine Anpassung an unterschiedliche Werkstücklängen zu ermöglichen. Für den Werkstückschlitten
2 selbst wird zweckmäßig ein hydraulischer Antrieb vorgesehen, der Vorschub- und
Eilgangbewegungen des Schlittens auf dem Bett 1 ermöglicht.
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Zur Beschickung der Maschine ist je ein Anroll- und Abrollbett 7
bzw. 8 vorgesehen. Zum Ein- und Ausbringen der Blöcke dienen Manipuliereinrichtungen
mit schwenkbaren Köpfen 9, 10, 11, 12, wobei jeweils einer dieser Köpfe @ bzw. 12)ortsfest
an der Maschine angebracht ist, während der andere (10 bzw.
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11) auf einem gesonderten Bett (13 bzw. 14) der Blocklänge entsprechend
einstellbar ist.
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Die insgesamt mit der Ziffer 15 bezeichnete Bearbeitungsstation selbst
befindet sich etwa in der Mitte des Maschinenbettes
2 und weist
bei der dargestellten Ausführung einen Werkzeugsupport auf, der mit zwei durch Elektromotoren
16 antreibbaren Arbeitsspindeln 17 ausgerüstet ist. Jede derselben kann beispielsweise
mit einem Fräswerkzeug 18 bestückt sein, Die Anordnung der Arbeitsspindeln ist dabei
so getroffen, daß die Werkzeuge an sich gegenüberliegenden Stellen am Werkstück
angreifen (vgl. Fig. 3).
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Der Werkzeugsupport ist Bestandteil eines Joches 19, das an dem in
Fig. 3 rechten Ende durch einen Zapfen 20 gelenkig mit einer Schwinge 21 verbunden
ist, die ihrerseits mittels eines Zapfens 22 am Gestell der Bearbeitungsstation
15 ange lenkt ist. Diese Schwinge 21 besteht zweckmäßig aus zwei in Achsrichtung
der Zapfen 20, 22 Abstand voneinander aufweisenden, miteinander verbundenen Teilen,
um eine entsprechende Seitenstabilität zu erzielen. An seinem anderen, in Fig.3
linken Ende ist das Joch 19 von einer Druckfeder 23 unterstützt und außerdem in
einer feststehenden Kulisse 24 geführt.
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An einer Stelle seiner Unterseite ist das Joch 19 mit einem nach unten
vorstehenden Ansatz 19a versehen, auf dessen beide Seiten je eine horizontale Druckfeder
25 wirkt. Die beiden anderen Enden dieser Federn 25 liegen an festen Gehäuseflächen
an.
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Auf diese Weise ist der Werkzeugsupport so gehalten daß er in einer
die Vorschubrichtung des Werkstückes querenden Ebene Bewegungen mit den beiden in
dieser Ebene liegenden
Freiheitsgraden ausführen kann. Die Federn
23 und 25 sind sc dimensioniert, daß der Werkzeugsupport in der Ruhelage eine Mittelstellung
einnimmt. An der Kulissenführung 24 ist eine lediglich schematisch angedeutete,
zweckmäßig hydraulisch betätigte Klemmvorrichtung 26 mit einer seitlich an das Ende
des Joches 19 andrückbaren Klemmplatte od.dgl. vorgesehen.
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Hierdurch kann das Joch zu jedem gewünschten Zeitpunkt festgestellt
werden, so daß es dann eine starre Traverse bildet.
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Wie insbesondere Fig. 4 erkennen läßt, ist am Werkzeugsupport ein
Führungskopf 27 mit einem freien mittleren Durchgang 28 für das Werkstück W drehbar
in Wälzlagern 31 gelagert. Der Führungskopf 27 weist drei um 1200 zueinander in
Umfangsrichtung versetzt angeordnete Rollen 29 auf, die zum Angriff an dem zu bearbeitenden
Werkstück W bestimmt sind.
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Wie die Schnittdarstellung in Fig. 4 erkennen läßt> sind die Rollen
29 zweckmäßig an ihrem Umfang gezahnt oder profiliert, so daß sie das Werkstück
sicher fassen und auch in die rohe Oberfläche desselben eindringen können. Die Halterungen
30 für die Rollen 29 können z.B. mittels eines Verstellgewindes in ihren Aufnahmebohrungen
im Führungskopf 27 verschoben werden, wodurch eine Anpassung an unterschiedliche
Werkstück durchmesser ermöglicht wird.
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Die Maschine arbeitet wie folgt. Ist ein Werkstück fertig bearbeitet,
wird der Werkstückschlitten 2 in die in der Zeichnung dargestellte Lage zurückgefahren
und es werden die
Köpfe 9> 10 an der Beschickungsseite der Maschine
in Richtung auf das aufzunehmende Werkstück eingeschwenkt. Ein auf dem Anrollbett
7 befindliches Werkstück wird freigegeben und rollt dann auf die an den Köpfen angebrachten
Arme 9a und lOa.
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Die Köpfe 9, 10 heben dann mit ihren Armen das Werkstück auf Maschinenmitte.
Durch Betätigung der Spannpinole 6 wird der Block dann zwischen den beiden Aufnahmeeinrichtungen
3 und 4 festgespannt. Um hierbei eine Längsbewegung des Blockes zu ermöglichen,
sind die Arme 9a und 10a mit Rollen 9b und lOb versehen. Dieselben haben eine jeweils
sich zur Mitte hin verjüngende Form, wodurch der Block gleichzeitig in seiner Lage
zentriert wird. Nach dem Spannen werden die Köpfe 9 und 10 wieder abgesenkt und
aus der Maschine herausgeschwenkt.
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Es wird nun der Drehantrieb des Werkstückes W und der Vorschubantrieb
des Schlittens 2 eingeschaltet. Der sich drehende Block wird dadurch in den Führungskopf
27 eingeschoben, wobei er von den Führungsrollen 29 erfaßt wird. Zugleich werden
damit auch die Arbeitsspindeln 17 mit den Werkzeugen 18 in die richtige Lage relativ
zum Werkstück W gebracht.
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Während des Bearbeitungsvorganges folgt der Werkzeugsupport, durch
den Führungskopf 27 geführt> der Blockoberfläche ohne Rücksicht auf etwaige Unebenheiten
der Blöcke. Die maximale Auslenkung des Werkzeugsupports von der Mitte aus kann
beispielsweise 40 mm betragen. Mit einer solchen Vorrichtung ist gewährleistet,
daß auf der gesamten Länge des Werkstückes die Spanabnahme vollkommen gleich ist.
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Kurz vor dem Ende der Bearbeitung, ehe der Block aus den Führungsrollen
29 austritt, wird durch die Klemmvorrichtung 26 das Joch 19 festgesetzt. Diese Betätigung
der Klemmvorrichtung kann mit Hilfe an sich bekannter Elemente automatisch ausgelöst
werden. Der Bearbeitungsvorgang wird dann bei festgehaltenem Werkzeugsupport beendet.
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Wenn der Werkstückschlitten 2 in seiner Endlage angekommen ist, werden
an der Ausgabeseite der Maschine die Köpfe 11 und 12 mit den Armen lla und 12a eingeschwenkt
und bis an die Blockunterseite angestellt. Sodann wird die Einspannung des Werkstückes
durch Entlastung der Pinole 6 gelöst. Durch eine kleine Vorschubbewegung des Schlittens
2 löst sich dieser vom Werkstück vollkommen ab. Das letztere wird durch die Köpfe
11 und 12 abgesenkt und durch nicht besonders dargestellte Auswerferzylinder in
den Köpfen 11 und 12 aus der Maschine ausgeschoben. Anschließend schwenken die Köpfe
11 und 12 wieder in ihre in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausgangslage zurück und
es wird auch der Werkstückschlitten 2 im Eilgang in die wiedergegebene Lage an der
Aufnahmeseite der Maschine gefahren, worauf ein neuer Arbeitsvorgang beginnen kann.
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Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten bzw. in der Zeichnung
dargestellten Merkmale sollen, sofern der bekannte Stand der Technik es zuläßt,
für sich allein oder auch in Kombinationen als unter die Erfindung fallend angesehen
werden.
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Patentansprüche