DE2214483A1

DE2214483A1 - Portalfraesmaschine, wie z.b. langtischfraesmaschine

Info

Publication number: DE2214483A1
Application number: DE2214483A
Authority: DE
Inventors: Tetsuo Kitamura; Akira Tamai
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1972-03-10
Filing date: 1972-03-24
Publication date: 1973-10-11
Also published as: US3780619A

Description

JTJÄ ^Dr· ^rer· ^nat· Lothar Feiler Telegr.-Adr.:Elllp»old Baden-Bad« D-8 München 90

Eduard-Schmid-Str. 2 ρ -] Tel.: (0811) 663197

Tslegr.-Adr. ι Ellipsoid München

Mitsubishi Jukogyo ^τ·"^χ: ^:

Kabushiki Kaisha ■ 02041

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un.»rz«ich«flBl/gi München, den 24. März 1972

Portalfräsmaschine, wie z. B. Langt is chfräsmas chine

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Verbesserungen an Portalfräsmaschinen, wie Langfräsmaschinen (Pliuir^äsmaschinen), großen Rahmenplanfräsmaschinen, großen Langtischschleifmaschinen und dgl. und betrifft insbesondere eine neuartige Konstruktion einer Portalfräsmaschine, bei welcher eine thermische Verformung einer Brücke keinen Einfluß auf die Betriebsleistung der Maschine hat.

Die bekannten, auf Brücken laufenden Bearbeitungs- bzw. Werkzeugmaschinen, wie z. B. Portalfräsmaschinen, besitzen den Nachteil daß eine thermische Verformung ihres Brückenteils, die möglicherweise durch atmosphärische TemperaturSchwankungen hervorgerufen wird und wegen der außerordentlichen Größe dieser Maschinen beträchtliche Größenänderungen hervorrufen kann, zu unerwünschten Auswirkungen, wie zu einem Fressen bzw. Klemmen an den Teilen führt, an denen zwei relativ zueinander verschiebbare Teile miteinander in Berührung stehen, wie dies beispielsweise an den Gleitflächen zwischen einem Führungsprofil und einem Führungsansatz oder an den zusammengreifenden Abschnitten zwischen einer Antriebsschnecke und der zugeordneten Zahnstange der Fall ist.

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Aufgabe der Erfindung ist mithin in erster Linie die Schaffung einer neuartigen Konstruktion einer Portalfräsmaschine o. dgl., welche die den herkömmlichen Maschinen anhaftenden Mangel vermeidet und so ausgebildet ist, daß ihre Wirkungsweise durch thermische Verformung des Brückenglieds nicht beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird bei einer Portalfräsmaschiene, wie z. B.

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Langfräsmaschine ο. dgl., die unbeeinflußt von der Auswirkung einer thermischen Verformung bzw. Ausdehnung einer Brücke ist, bestehend aus zwei Anordnungen aus jeweils einem Support, einem Maschinenbett, auf welchem der Support zu laufen vermag und welches einstückig mit einem sich in Support-Laufrichtung erstreckenden, streifenförmigen Antriebsglied verbunden ist, einer in das streifenförmige Antriebsglied eingreifenden Antriebseinrichtung und einer die Kopfteile der beiden Supporte überspannenden Brücke, wobei die beiden Supporte parallel zueinander und zur Laufrichtung der Supporte festgelegt sind, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einer der beiden Anordnungen der Support und die Antriebseinrichtung einheitlich aneinander befestigt und Maschinenbett und Support in ihrer Relativlage längs solcher Ebenen festgelegt sind, daß ihre Relativverschiebung in Querrichtung, d. h. in Richtung der Bewegungsebene der beiden Supporte und unter einem rechten Winkel zu deren Laufrichtung, sowie in lotrechter Richtung, d. h. senkrecht zur Laufrichtung der Supporte und senkrecht zur Querrichtung, verhindert ist, während sie sich in Laufrichtung des Supports frei relativ zueinander zu verschieben vermögen, daß bei der anderen Anordnung der Support und die Antriebseinrichtung in ihrer Relativlage längs solcher Ebenen festgelegt sind, daß ihre Relativverschiebung in Laufrichtung des Supports sowie in lotrechter Richtung verhindert wird, während sie sich in Querrichtung um einen Betrag relativ zueinander verschieben können, welcher die Größe der thermischen Verformung bzw. Ausdehnung der Brücke übersteigt, nämlich den Unterschied zwischen der größten und der kleinsten Länge der Brücke in Längsrichtung derselben/nfolge der thermischen Ausdehnung, und daß das Maschinenbett und der Support in ihrer Relativlage längs einer solchen Ebene festgelegt sind, daß ihre Relativverschiebung in lotrechter Richtung verhindert wird, während sie sich in Querrichtung um einen die Größe der

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thermischen Ausdehnung der Brücke übersteigenden Betrag relativ zueinander zu verschieben vermögen und sich auch in Laufrichtung der Supporte relativ zueinander bewegen können, und daß die Maschinenbetten und Antriebseinrichtungen in ihrer Relativlage längs einer solchen Ebene festgelegt sind, daß ihre Relativverschiebung in Querrichtung verhindert wird.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer herkömmlichen Portalfräsmaschine,

Fig. 2 und J5 Stirnseitenansicht verschiedener bisher angewandter Portalfräsmaschinen und

Fig. 4, 5 und 6 in vergrößertem Maßstab gehaltene Ansichten einer Portalfräsmaschine mit den Merkmalen der Erfindung, wobei Fig. 4 eine teilweise im Schnitt dargestellte Stirnseitenansicht, eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansicht des wesentlichsten Teils an der rechten Seite von Fig. 4 und Fig. 6 eine Aufsicht auf die wesentlichsten Teile sind.

Gemäß Fig. 1 ist eine Portalfräsmaschine, eine sogenannte Langfräsmaschine im allgemeinen eine auf bzw. mittels einer Brücke laufende Universalwerkzeugmaschine, bei welcher zwei Sockelglieder bzw. Supports 52 auf zxvei parallelen Reihen von Maschinenbett eil en 51 zu laufen vermögen, während eine Brükke 55 die beiden Supports 52 an ihren Kopfteilen überspannt. Bei dieser Maschine kann ein vorbestimmter Bearbeitungsvorgang an einem Werkstück durch Handbetätigung oder numerisch gesteuerte automatische Betätigung durch entsprechend koordinierte Bewegung eines Spindelgehäuses 54 o. dgl. durchgeführt

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xx Figur 5

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werden, welches auf der Brücke 53 seitlich und lotrecht bewegbar ist. Zwischen den beiden Maschinenbetteilen 51 ist noch eine Aufspannplatte 55 od. dgl. vorgesehen.

Als Brückenvorschubsystem für eine derartige Portalfräsmaschine wird vorzugsweise eine Kombination aus einer Schnecke und einer Schnecken-Zahnstange verwendet. Eine Portalfräsmaschine der dargestellten Art besitzt jedoch außerordentlich große Abmessungen, so daß sie durch thermische Verformung der Brücke 53 infolge von Schwankungen der Umgebungstemperatur bfstimmten Nachteilen unterworfen ist. Wenn beispielsweise die Länge der Brücke 10 m beträgt und der Unterschied zwischen sommerlichen und winterlichen Temperaturen 30⁰C beträgt, so beträgt die Größe der thermischen Verformung bzw. Ausdehnung der Brücke etwa 3 ram, was zu einer Mißausrichtung zwischen Schnecke und Zahnstange oder zu thermischer Verformung über die gesamte Maschine hinweg führt, wodurch die betreffenden Gleitflächen zu einem Festfressen bzw. Klemmen neigen können. Bisher war keine Portalfräsmaschine bekannt, welcher dieser Mangel nicht anhaftete. Bei einer bisherigen Portalfräsmaschine gemäß Fig. 2 sind beispielsweise zwei feste Maschinenbetten 5I und zwei Supports derart in ihrer Relativlage festgelegt, daß ihre Relativverschiebung in lotrechter und seitlicher Richtung durch schmale Führungen 58 begrenzt wird, um eine Mißausrichtung zwischen einer Schnecke 56 und einer Zahnstange 57 zu verhindern. Durch die thermische Verformung der Brücke 53 sind aber die schmalen Führungen 58 an den Maschinenbetten 5I einer großen Kraft ausgesetzt, welche zu einem Festgehen der Supports 52 führen kann. Außerdem wirkt sich der Einfluß der thermischen Verformung über die ganze Maschine hinweg aus, so daß die Bearbeitungsgenauigkeit nicht eingehalten werden kann.

Bei der bisherigen Portalfräsmaschine gemäß Fig. 3 ist eine der Führung gemäß Fig. 2 entsprechende schmale Führung nur an dem gemäß Fig. 3 linken Maschinenbett 51 vorgesehen, während sich

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an der anderen Seite das Maschinenbett 51 und der Support 52 seitlich frei zueinander verschieben können. Infolge einer thermischen Verformung tritt aber wiederum Mißausrichtung zwischen der Schnecke 56 und der Zahnstange 57 an der ungeführten Seite auf, die ebenfalls zu einem Festgehen, d. h. Fressen führt.

Im folgenden sind die wesentlichen Merkmale der Erfindung i_m Vergleich zum vorstehend umrissenen Stand der Technik in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Fig. 4, und 6 näher erläutert. Bei der dargestellten Ausführungsform weist die Maschine ein linkes Maschinenbett/l, schmale Führungerfe, einen linken Support^, einen Führungs-Keil 4, Spannplatten 5j ein linkes Schnecken-Vorschubgetriebe 6, Schraubbolzen 7j eine Schnecken-Zahnstange 8, Abstandstücke 9* eine Schnecke 10, ein rechtes Maschinenbett 11, einen rechten Support 12, eine Brücke 13, Spannplatten 14, ein rechtes Schnecken-Vorschubgetriebe 15i eine Schnecken-Zahnstange 1o, ein zentrales Führungsprofil I7, Führungs-Keile 18, Spannplatten 19, Schraubbolzen 20, Abstandstücke 21, eine Schnecke 22, einen Schraubbolzen 25, einen Kegelstift 24, einen Anschlag 25, eine Zwischenlage 26, einen Schraubbolzen 27, einen Anschlag 28, einen Schraubbolzen 29, einen Kegelstift 30, eine Zwischenlage 3I, einen Schraubbolzen 32, einen Führungs-Keil 33, einen Schraubbolzen 34, ein Abstandstück 35, Ansätze 36, eine in Aufwärtsrichtung konkave Fläche 37 des rechten Supports 12 und Ansätze auf.

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Die beiden Anordnungen, die wells aus einem Support, einem Maschinenbett und einem Vorschubgetriebe bestehen, sind einmal mit A und zum anderen mit B bezeichnet.

Bei der Anordnung A läuft der linke Support 3 auf dem linken

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Maschinenbett 1, an dessen Oberseite einstückig die sich in Laufrichtung des Supports erstreckende Zahnstange 8 befestigt ist, in welche die Schnecke 10· eingreift. Das linke Vorschubgetriebe 6 nimmt die Schnecke 10 auf. Der linke Support 3 und das linke Vorschubgetriebe 6 sind mit Hilfe von Schraubbolzen mit zwischengefügten" Abstandstücken 9 einstückig befestigt. Die schmale Führung 2 ist einstückig mit dem linken Maschinenbett 1 ausgebildet. An die vier Flächen, d. h. Ober- und Unterseite sowie linke und rechte Seite, dieser schmalen Führung 2 legen sich der linke Support 3, der einheitlich mit ihm verbundene Führungs-Keii 4 sowie die Spannplatten 5 an, so daß das linke Maschinenbett 1 und der linke Support 3 in ihrer Relativlage festgelegt sind und ihre Relativverschiebung in seitlicher und lotrechter Richtung verhindert wird; der Keil 4 dient dabei zur Einstellung des Spiels. Die Relativlage des linken Maschinenbetts und des linken Supports 3 ist in Laufrichtung des Supports nicht festgelegt, so daß sie sich frei zueinander in dier°r Richtung zu verschieben vermögen.

Bei der Anordnung B läuft der rechte Support 12 auf dem rechten Maschinenbett 11, auf dessen Oberseite das zentrale Führungsprofil 17 vorgesehen ist, in welchem die Zahnstange 1ö befestigt ist. Die Schnecke 22 kämmt dabei mit der Zahnstange 16 und dreht sich in die gleiche Richtung wie die Schnecke 10, so daß sich, beide Supports synchron bewegen können. Das rechte Vorschubgetriebe 15 nimmt die Schnecke 22 auf und ist mit den einstückig mit ihm ausgebildeten Ansätzen J>6 versehen, die von ihm links und rechts wegragen und sich in Laufrichtung des Supports erstrecken. An den beiden Enden in Laufrichtung des Supports (Fig. 5) sind die Ansätze 36 mit Hilfe von z. B. Schraubbolzen bzw. 32 fest mit den Zwischenlagen 26 und 3I verbunden. Zur Verhinderung eines Fressens sind diese Zwischenlagen gehärtet. An der in Aufwärtsrichtung konkaven Fläche 37 des rechten Supports 12 sind die Anschläge 25 und 28 mit Hilfe von Schraub-

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bolzen 23 und 29 sowie von Kegelstiften 2h und 30 befestigt. Diese Anschläge 25 und 28 stoßen an den Stirnflächen - in Laufrichtung der Supports gesehen - der Zwischenlagen 26 bzw. 31 an. Der Keil 33 ist am Anschlag 28 über das Abstandstück 35 mittels des Schraubbolzens Jh befestigt und ruft über seine Schrägfläche einen Andruck zwischen den Anschlägen 25, 28 und den Zwischenlagen 2o, 31 hervor. Auf diese Weise sind der rechte Support 12 und das rechte Vorschubgetriebe 15 in ihrer Relativstellung festgelegt, so daß ihre Relativverschiebung in Laufrichtung der Supports verhindert wird. Die vorstehend beschriebene Festlegung der Relativlage in Bewegungsrichtung der Supports gilt nur für eine Seite des rechten Vorschubgetriebes 15 geträ3 Fig. 6, so daß das rechte Vorschubgetriebe 15 selbst dann keinen nachteiligen Kräften ausgesetzt wird, wenn sich linker und rechter Support zueinander verschieben. Am rechten Support 12 sind die Spannplatten 19 mittels Schraubbolzen 20 befestigt, und an der aufwärts konkaven Fläche 37 sind die Abstandstücke 21 befestigt. Die Ansätze 36 des rechten Vorschubgetriebes 15 stehen mit den Unterseiten der Spannplatten 19 und mit den Oberseiten der Abstandstücke 21 in Berührung. Auf diese Weise ist die Relativlage des rechten Supports 12 und des rechten Vorschubgetriebes I5 festgelegt, so daß ihre Relativverschiebung in lotrechter Richtung verhindert wird. Das rechte Vorschubgetriebe I5 und der rechte Support 12 legen zwischen sieh in Querrichtung ein Spiel bzw. einen Zwischenraum fest, das bzw. der größer ist als die thermische Verformung £ der Brücke beträgt. In Fig. 4 ist die Stellung des rechten Supports 12 nach Auftreten der thermischen Verformung, d. h. Ausdehnung £, durch die strichpunktierte Linie dargestellt. Auf diese Weise wird eine Relativverschiebung beider Teile 15 und 12 in Querrichtung infolge theimischer Ausdehnung der Brücke ermöglicht.

An Ober- und Unterseite der Ansätze 38 des rechten Masehinen-

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betts 11 liegen die Flächen des rechten Supports 12 bzw. die an ihm angebrachten Spannplatten 14 an, so daß dieses Maschinenbett 11 und dieser Support 12 in ihrer Relativstellung festgelegt sind und ihre Relativverschiebung in lotrechter Richtung verhindert wird. Das rechte Maschinenbett 11 und der rechte Support 12 legen zwischen sich in Querrichtung ein Spiel bzw. einen Zwischenraum fest, das bzw. der größer ist als die thermische Verformung bzw. Ausdehnung C der Brücke; auf diese V/eise wird eine Relativverschiebung beider Teile 11 und 12 infolge thermischer Ausdehnung der Brücke ermöglicht. Das rechte Maschinenbett 11 und der rechte Support 12 sind in ihrer Relativlage bezüglich der Relativverschiebung in Laufrichtung des Supports nicht festgelegt, so daß sie sich frei in dieser Richtung zu verschieben vermögen.

Das rechte Maschinenbett 11 und das rechte Vorschubgetriebe stehen über zwei Keile 18 miteinander in Berügrung, so daß sie unter Verhinderung einer Relativverschiebung in Querrichtung festgelegt sind. Zudem verbindet die Brücke 13 den Kopfteil des linken Supports 3 mit dem Kopfteil des rechten Supports Die beiden Maschinenbetten 1 und 11 sind sicher parallel zueinander und zur Laufrichtung der Supports festgelegt. Die Brücke 13 kann mit der eigentlichen Bearbeitungsmaschine, d. h. dem Spindelgehäuse und dgl., versehen sein.

Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Konstruktion der Portalfräsmaschine bleibt selbst bei einer thermischen Verformung bzw. Ausdehnung die Ausrichtung zwischen Schnecke und Zahnstange gleichmäßig erhalten, wobei keinerlei thermische Ausdehnung in irgend einem Teil der Maschine zurückbleibt, ein Pressen zwischen den betreffenden Gleitflächen vermieden wird, die Brükke unter dem Antrieb durch Schnecke und Zahnstange frei auf den Maschijienbetten zu laufen vermag, die Supports keine lotrechte

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Bewegung, wie lotrechte Schwingung gegenüber den Maschinenbetten ausführen und mithin eine hohe Bearbeitungspräzision ohne Beeinträchtigung der Wirkungsweise der Portalfräsmaschine gewährleistet werden kann. Die vorstehend beschriebenen Wirkungen und Vorteile der Erfindung treten bei den in Zukunft noch größer werdenden Portalfräsmaschinen noch deutlicher zutage.

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Claims

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Patentansp r u c h

Portalfräsmaschine, wie ζ. B. Langfräsmaschine ο. dgl., die unbeeinflußt von der Auswirkung einer thermischen Verformung bzw. Ausdehnung einer Brücke ist, bestehend aus zwei Anordnungen aus jeweils einem Support, einem Maschinenbett, auf welchem der Support zu laufen vermag und welches einstückig mit einem sich in Support-Laufrichtung erstreckenden streifenförmigen Antriebsglied verbunden ist, einer in das streifenförmige Antriebsglied eingreifenden Antriebseinrichtung und einer die Kopfteile der beiden Supporte überspannenden Brücke, wobei die beiden Supporte parallel zueinander und zur Laufrichtung der Supporte festgelegt sind, dadurch gekennzeichnet, -daß bei einer der beiden Anordnungen (A oder B) der Support (j; 12) und die Antriebseinrichtung (6j 15) einheitlich aneinander befestigt und Maschinenbett (1; 11) und Support ( J5 oder 12) in ihrer Relativlage längs solcher Ebenen festgelegt sind, daß ihre Relativverschiebung in Querrichtung, d. h. in Richtung der Bewegungsebene der beiden Supporte und unter einem rechten Winkel zu deren Laufrichtung, sowie in lotrechter Richtung, d. h. senkrecht zur Laufrichtung der Supporte und senkrecht zur Querrichtung, verhindert ist, während sie sich in Laufrichtung des Supports frei relativ zueinander zu verschieben vermögen, daß bei der anderen Anordnung (B oder A) der Support (12 oder 3) und die Antriebseinrichtung (15 oder 6) in ihrer Relativlage längs solcher Ebenen festgelegt sind, daß ihre Relatxvverschiebung in Laufrichtung des Supports sowie in lotrechter Richtung verhindert wird, während sie sich in Querrichtung um einen Betrag relativ zueinander verschieben können, welcher die Größe der thermischen Verformung bzw. Ausdehnung der Brücke übersteigt, nämlich den Unterschied zwischen der größten und der kleinsten Länge der Brücke in Längsrichtung derselben infolge derthermischen Ausdehnung, und daß das Maschinenbett (11 oder 1) und

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der Support (12 oder 3) in ihrer Relativlage längs einer solchen Ebene festgelegt sind, daß ihre Relativverschiebung in lotrechter Richtung verhindert wird, während sie sich in Querrichtung um einen die Größe der thermischen Ausdehnung der Brücke übersteigenden Betrag relativ zueinander zu verschieben vermögen und sich auch in Laufrichtung der Supporte (3; 12) relativ zueinander bewegen können, und daß die Maschinenbetten (1, 11) und die Antriebseinrichtungen (6, 15) in ihrer Relativlage längs einer sol-chen Ebene festgelegt sind, daß ihre Relativverschiebung in Querrichtung verhindert wird.

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