DE2104534B2 - Numerisch gesteuerte Schwerdreh maschine, insbesondere Walzendrehmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine numerisch gesteuerte Schwerdrehmaschir.e, insbesondere Walzendrehmaschine, mit Spindel- und Reitstock sowie mit einen· getrennt aufgestellten Getriebe mit Hauptmotor, das über eine Kupplung mit der Spindelstockspindel verbunden ist.

Schwere Werkstücke, wie z. B. große Stahl- und Hartgußwaizen, Turbinenläufer und Kurbelwellen für Schiffsdieselmotoren, werden auf Schwerdrehmaschinen bearbeitet, welche eine große Spanabnahme gestatten.

Es ist bekannt, daß numerisch gesteuerte Schwerdrehmaschinen, auf denen schwere Werkstücke mii hoher Leistung geschruppt werden, schon nach kurzer Zeit infolge Abnutzung ihre ursprüngliche, für die Fertigbearbeitung erforderliche Genauigkeit verlieren.

Auf Grün .1 dieser Tatsache wird in manchen Bearbeitungswerkstätten das Werkstück zunächst au ι einer Schruppdrehmaschine geschruppt und anschließend auf einer Schlichtdrehmaschine fertigbearbeitet. Dieser Weg kann jedoch nur beschritten werden, wenn in der Bearbeitungswerkstatt mindestens zwei Drehmaschinen bestimmter Größe zur Verfugung stehen.

Bei einer numerisch gesteuerten Schwerdrehmaschine mit an den Werkzeugschlittenführungen angeordneten Meßeinrichtungen zur Ermittlung und Kontrolle der Drehmeißel-Iststellung geht der Verschleiß der Werkzeugschlittenführungen nachteilig in die Werkstückkontur ein. Führt beispielsweise der Drehmeißel in der waagerecht durch die Drehachse verlaufenden Ebene die Längs- und Planvorschubbewegung aus, bewirkt der Verschleiß an den senkrechten, in Längsrichtung verlaufenden Werkzeugschlittenführungen unmittelbar eine Vergrößerung des Drehradius. Demgegenüber ist der Verschleiß an dei. waagerechten Werkzeugschlittenführungen praktisch ohne Bedeutung, da sehr kleine Höhenunter schiede des Drehmeißels den Drehradius kaum verändern. Entsprechendes gilt für schräge Werkzeugschlittenführungen, deren Verschleiß eine senkrechte und eine waagerechte Verlagerung des Drehmeißels hervorruft.

Die erzielbare Genauigkeit am Werkstück hängt nicht zuletzt vom Verschleiß der SpindelstocK- und Reitstockspindellagerung ab.

Den erwähnten, die Genauigkeit vermindernden

ίο Einflüssen wurde bei einer numerisch gesteuerten Schwerdrehmaschine dad-irch begegnet, daß man den v*e^rkzeugschlitten mit hydrostatischen Längs- und Planführungen ausgerüstet und die Spindelstock- und Reitstockspindel in hydrostatischen Lagern gelagert hat. Hydrostatische Führungen b?w. Lager arbeiten verschleilMTei.

Diese Maßnahmen allein reichen jedoch bei einer numerisch gesteuerten Schwerdrehmaschine nicht aus, da die Maß- und Formgenauigkeit des Werkstücks auch in Verbindung mit den am Spindel- und Reitstock auftretenden Formänderungen beurteilt werden muß.

Derartige Formänderungen ergeben sich als Auswirkung der vornehmlich beim Schruppen auftretenden Wärmeentwicklungen, sobald die Wärme nicht in einem ausreichenden Maße gleichmäßig, ohne einen Wärmestau zu verursachen, abgeleitet wird, so daß das Verlagern der Haupt- bzw. Drehachse die Folge ist. Diese beim Schruppen eines großen Werkstücks auftretenden Formänderungen bilden sich in einem gewissen Maße beim Schlichten infolge der geringeren Wärmeentwicklung allmählich zurück, zumal beide Arbeitsgänge, das Schruppen und das Schlichten, nacheinander auf derselben Schwerdrehmaschine ausgeführt werden, wenn auch zunächst das Schlichten bei verlagerter Haupt- bzw. Drehachse erfolgt.

Um diese schädlichen Auswirkungen der Wärme nicht unmittelbar auf den Spindelkasten zu übertragen, hat man z. B. bereits vorgeschlagen, das Hauptgetriebe mit dem Hauptmotor getrennt aufzustellen. Ein derartiger Vorschlag mag wohl ausreichend sein für numerisch gesteuerte Drehmaschinen kleiner Bauart, jedoch keinesfalls für Schwerdrehmaschinen der vorstehenden Art.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine numerisch gesteuerte Schwerdrehmaschine so zu gestalten, daß auf ihr während der Schrupp-, Schlicht- und Fertigbearbeitung schwerer Werkstücke die Hauptachse keinerlei Verlagerung erfährt, auch wenn durch Wärmcentwicklung oder Krafteinwirkungen im Antrieb und Lagerung von Spindelstock- und Reitstockspindel Dehnungen u. ä. am Spindelstock- und Reitstockgehäuse auftreten.

Ernndungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Spindelstock, der Reitstock und das Getriebe symmetrisch, bezogen auf die durch die Haupt achse gehende senkrechte Ebene, ausgebildet sind.

Bei einer Drehmaschine zum Bearbeiten von Radsatzachsen (USA.-Patent 1 670 109) hat man auch schon Maschinenbett, Spindelstock, Antriebsmotor und Reitstock in dieser besonderen Weise ausgebildet. Diese Ausbildung weist zwar eine Ähnlichkeit mit dem Erfindungsgegenstand auf, es ist jedoch bei jener Maschine — abgesehen von der andersartigen Gattung — das hier vorliegende Problem des Wärmeverzugs nicht angesprochen.

Einem weiteren Merkmal zufolge ist der Hauptmotor auf dem Getriebegehäuse befestigt, und die

Längsachse des Hauptmotors liegt in Jc Symiru-trieebene des Getriebes.

In Verfolgung des Gedankens, der Wärmeentwicklung und ihrer Abfuhr weitgehendst zu begegnen, weisen Spindelstock- und Reitstockgehäuse gleiche Außenabmi^sungen auf.

Zweckmäßigerweise isi die Kupplung zwischen Getriebe und Spindelstock als ausschließlich ein Drehmoment übertragende (Torsions-)Kupplung au-.-gebildet.

Mit einer numerisch umsteuerten Schwerdrehmaschine nach der Erfindung ■ rd vornehmlich dei Vorteil erzielt, daß wahrend üer gesamten Bearbeitung des Werkstücks eine gleichbleibende Arbeitsgenauigkeit gegeben ist.

Durch die symmetrische Bauweise des Spinde und des Reitstocks sowie des Getriebes ist auch die Auswirkung der Wärmeentwicklung im Spindel- und Reitstock auf diese Bauteile als asymmetrisch« zu bezeichnen, so daß ein Auslcnken de ι Hauptachse aus der Symmetrieebene vermieden wird. d. h. das Meßsystem für den Planschieber braucht bei Erwärmung bzw. Ausdehnung des Spindel- und des Reitstocks nicht nachjustiert zu werden, da eine waagerechte Verlagerung der Hauptachse nicht auftritt.

Der Hauptmotor, der auch als »Wärmequelle« betrachtet werden muß, würde bei asymmetrischer Anordnung am oder auf dem Getriebe eine asymmetrische Erwärmung bzw. Ausdehnung der Feile bewirken und auch den Spindelstock miteinbeziehen und damit eine waagerechte Verlagerung der Hauptachse hervorrufen.

Der Einsatz der Torsionskupplung zwischen Getriebe und Spindelstock vermeidet die Einleitung eines B^;egemoments auf die Spindelstockspindel, das gegeben ist, wenn als Element für die Übertragung der Drehbewegung von der Getriebeachse zur Spindelstockspindel eine Zahnkette oder ein Riementrieb vorgesehen ist. Mit einem auftretenden Biegemoment wäre ebenfalls die Gefahr für eine Verlagerung der Hauptachse gegeben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine numerisch gesteuerte Schwerdrehmaschine ohne den mittleren Teil des Maschinenbeues in Ansicht,

F i g. 2 die Schwerdrehmaschine im Grundriß,

F i g. 3 die Schwerdrehmaschine im Schnitt entsprechend der Linie TII-IIl der F i g. 1 und

Fig. 4 die Schwerdrehmaschine im Schnitt entsprechend der Linie IV-IV der Fig. 1.

Eine numerisch gesteuerte Schwerdrehmaschine 10 zeigt ein Maschinenbett 11 mit einem darauf angeordneten Spindelstock 12 sowie einen auf dem Maschinenbett 11 verfahrbaren Reitstock 13 und einen Werkzeugschlitten 14, ein Getriebe 15, einen Hauptmotor 16 und eine an ein Stromnetz 17 angeschlossene Schaltkombination 18. Schraubverbindungen 19 verhindern sin Verschieben und ein Abheben des Spindelstockgehäuses 121 gegenüber dem Maschinenbett 11.

Am Reitstockgehäuse 131 sind hydrostatische Führungen 132 vorgesehen für das Verschieben des Reitstocks 13 auf dem Maschinenbett 11 in Arbeitsstellung, um dann mit Spanneinrichtungen 133 auf dem Maschinenbett 11 festgehalten zu werden.

Eine Spindelstockspindel 122 und eine Reitstockspindel 134 sind in hydrostatischen Lagern 123. 135 geführt, die \on Druckölpumpen 124, 136 über Leitungen 125. 137 mit Drucköl versorgt werden.

Die Reitstockspindel 134. fest mil einer Planscheibe 20 verbunden, trägt wie die Spindelstockspindei 122 eine Körnerspitze 21.

Eine Torsionskupplung 22 ist das Verbindungsglied zwischen der Spindelstockspindel 122 und einer Getriebewelle 151 des getrennt aulgestellten Getriebes 15.

Der an ein Stromnetz 17 über die Schaltkombinaikm IH angeschlossene Hauptmotor 16 ist auf dem Getriebegjhnuse 152 befesti··', und zwar verläuft die !.anwachse des Hauptmotors 16 parallel zur Drehachse (i-a in senkrechter Ebene.

Über eine Triebverbindung 23. beispielsweise einen Keilriemen- oder Zahnkettentrieb, zwischen Hauptn otor 16 und Getriebe 15 erfolgt der Antrieb eines Stufenrädertriebs 24. der das eingeleitete Drehmoment über die Getriebewelle 151, die Torsionskupptang 21 an die Spindelstockspindel 122 und die mit ihr verbundene Planscheibe 20 abgibt und somit ein zwischen den beiden Körnerspitzen 21 eingespanntes Werkstück in Drehung versetzt.

Der Reitstock 13, der Spindelstock 12. die Torsionskupplung 22, das Getriebe 15 mit von ihm getragenen Hauptmotor 16 sind symmetrisch zur durch die Drehachse a-a senkrecht gelegten Ebene ausgebildet, und das Spindelstockgehäuse 121 wie auch das Reitstockgehäuse 131 sind in ihren Abmessungen so gehalten, daß sie die gleichen Außenabmessungen aufweisen.

Der Werkzeugschlitten 14. bestehend aus einem Bettschlitten 141 und einem Planschieber 142. zeigt ebenso wie der Reitstock 13 hydrostatische Längsführungen 1411 und Planführungen 1421. Für die Durchführung der Längsbewegung des Bettschlittens 141 und für das Verfahren des Planschiebers 142 sind Motoren 25, 26 vorgesehen, welche über Leitungen 27, 28 an die Schaltkombination 18 angeschlossen sind. Zylinderschnecke — Schneckenzahnstange und Gewindespinde! — Spindelmutter sind als hydrostatische Antriebseinheiten — beide nicht dargestellt — für die Weiterleitung der Antriebskräfte vom Motor 25 zum Bettschlitten 141 und vom Motor 26 zum Planschieber 142 vorgesehen.

Zur Ermittlung und Kontrolle der Längsposition eines am Werkzeugschlitten 14 eingespannter, Drehmeißcls 29 dient ein im Bettschlitten 141 angeordneter Meßkjpf 30, der über eine parallel zu den Längsführungen 1411 befestigte Meß- bzw. Impulsleiste 31 gleitet.

Für die Ermittlung und Koi.trolle der Planposition des Drehmeißels 29 dient ein im Planschieber 142 angeordnet Meßkopf 32, welcher über eine parallel zu den Planführungen 1421 befestigte Meß- bzw. Impulsleiste 33 gleitet.

Die Meßköpfe 30. 32 sind über Leitungen 34, 35 an die Schaltkombination 18 angeschlossen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Numerisch gesteuerte Schwerdrehmaschine, insbesondere Walzendrehmaschine, mit Spindel- und Reitstock sowie mit einem getrennt aufgestellten Getriebe mit Hauptmotor. das über bunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindelstock (12). der Reitstock (13) und das Getriebe (15) symmetrisch, bezogen auf die durch die Hauptachse gehende senkrechte Hbene. ausgebildet sind.

2. Schwerdrehmaschine nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Hauptmotor (16) auf dem Getriebegehäuse (152) befestigt ist und daß die Längsachse des Hauptmotors (16) in öer Symmetrieebene des Getriebes (15) liegt.

3. Schwerdrehmaschine nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das Spindel.-.tockgchäuse (121) und das ReitstockEehäuse (131) gleiche Außenabmessungen aufweisen.

4. Schwerdrehmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadu'ch gekennzeichnet, daß die Kupplung (22) zwischen Getriebe und Spindelstock als ausschließlich ein Drehmoment übertragende (Torsions-)Kupplung ausgebildet ist.