DE2229048B2 - Vorrichtung zum Anordnen und Ausrichten eines Werkstücks mit komplexen Flächen für die Bearbeitung mit einer Horizontal-, Bohr- und Fräsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Anordnen und Ausrichten eines Werkstückes mit komplexen Flächen, z. B. einer Schiffsschraube, für die mi Bearbeitung mit einer Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine unter Aufrechterhaltung einer im wesentlichen rechtwinkligen Lage der Achse des Fräskopfes der Horizontal-Bohr- uind Fräsmaschine in bezug auf die Werkstückoberfläche, in der das Werkstück um eine <■ · vertikale Achse in einem Bereich bis zu 360° (C-Be vegung) sowie um eine horizontale Achse (ß-Bewegung) schwenkbar und in einer horizontalen Ebene verschiebbar ist (W-Bewegung).

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (FR-PS 12 03 136) hat sich die Tatsache als nachteilig herausgestellt, daß nur verhältnismäßig kleine und entsprechend leichte Werkstücke von einfacher Formgebung bearbeitet werden können. Hier sind beispielsweise einzelne Flügel von Schiffsschrauben zu erwähnen, die zur Bearbeitung ihrer Vorder- und Rückseite lediglich die Verschwenkbarkeit um 360° um die vertika's Achse benötigen und bei denen die Verschwenkbarkeit um die horizontale Achse in einem kleinen Winkelbereich ausreichend ist. Diese Flügel müssen anschließend mit der gesondert gefertigten Nabe verbunden werden. Außerdem können derartige mit der vorbekannten Vorrichtung bearbeitbare Schiffsschraubenflügel nur eine Flächenausdehnung besitzen, die etwa dem Arbeitsbereich der Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine entspricht Oberdurchschnittlich große Werkstücke, wie z. B. ganze Schiffsschrauben, mit einem Gewicht von über 501 und einem Durchmesser in der Größenordnung von 5 bis 10 m, Segmente von sphärischen Flüssiggastanks, Turbinenräder oder auch Sonarkuppeln an Schiffsrümpfen lassen sich mit der eingangs genannten Vorrichtung somit nicht bearbeiten.

Die Bearbeitung der Oberflächen von Schiffsschrauben und anderer großer Werkstücke hat sich deshalb als sehr schwierig, zeitaufwendig und teuer erwiesen. Außerdem ließ die Genauigkeit der bearbeiteten Schiffsschrauben zu wünschen übrig, zumal die Steuerung der Bearbeitungsvorgänge von Hand erfolgte.

Zur Durchführung der gennannten Arbeiten wurde es deshalb bereits bekannt (US-PS 34 60 435), eine um eine vertikale Achse drehbare und horizontal verschiebbare Tragplatte zur Aufnahme des Werkstücks, beispielsweise der Schiffsschraube, vorzusehen und die Oberflächenbearbeitung mit Hilfe einer sehr kostspieligen Fräsmaschine vorzunehmen, die einen Spezialfräskopf umfaßt, bei dem das Werkzeug zur Erzielung des größtmöglichen Kontakts seiner Stirnfläche mit der Werkstückoberfläche während des Bearbeitungsvorganges einer um mehrere Achsen verschwenkbaren Lagerung bedarf. Das Werkzeug läßt sich während der Bearbeitung durch numerische Steuerung genau in die jeweils erforderliche Lage überführen. Ganz abgesehen davon, daß eine derartige Fräsmaschine sehr verwickelt und störanfällig ist, ist nun jedoch auch die Tatsache von Nachteil, daß die verschwenkbare Lagerung des Fräswerkzeuges um mehrere Achsen mit einem nicht unbeachtlichen Lagerspiel verbunden ist, durch das sich zwangsläufig Bearbeitungsungenauigkeiten ergeben. Letztere sind jedoch gerade bei Schiffsschrauben von erheblichem Nachteil; derartige Ungenauigkeiten bringen im Betrieb der Schiffsschrauben nämlich zusätzliche Geräusche mit sich, die im Kriegsfall die Ortung eines Schiffes mit einer derartigen Schraube sehr erleichtern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiter auszubilden, daß sehr komplex geformte und auch besonders große Werkstücke in jede beliebige Arbeitsstellung übergeführt und mit einer Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine bearbeitet werden können, deren Arbeitsbereich wesentlich kleiner ist als die zu bearbeitende Werkstückoberfläche.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der diese Aufgabe gelöst ist, ist im wesentlichen gekennzeichnet durch einen vertikal angeordneten Tragständer, der auf- und abbewegbar und für die C-Bewegung um seine vertikale Achse drehbar ist und einen U-förmigen

oberen Teil aufweist, ein Spindelgehäuse, das um eine sich zwischen den beiden Schenkeln des U-förmigen Teils erstreckende Achse zum Ausführen der ß-Bewegung verschwenkbar ist, und eine drehbar im Spindelgehäuse gelagerte Spindel, auf der das Werkstück zur Ausführung einer Bewegung um die Spindelachse f/4-Bewegung) festlegbar ist Mit Hilfe einer derartigen Vorrichtung lassen sich auch relativ große, schwere und verwickelt geformte Werkstücke, z. B. ganze Schiffsschrauben, sehr genau bearbeiten. Derartige Schiffsschrauben können nämlich mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung derart in bezug auf die Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine angeordnet werden, daß beispielsweise zunächst nur einer der Flügel der Schiffsschraube im Arbeitsbereich der Maschine zu liegen kommt Nach Beendigung des Bearbeitungsvorganges dieses Rügeis läßt sich durch Verdrehen der die Schraube tragenden Spindel um ihre in horizontaler Lage befindliche Achse der nächste Flügel in seine Bearbeitungslage überführen. Auf diese Weise ist es möglich, mit einer vergleichsweise klein bemessenen,, kostengünstigen Standard-Horizontal-Bohr- ind Fräsmaschine große Werkstücke, z. B. Schiffsschrauben, die die Bearbeitungsmaschine weit überragen, sauber und schnell zu bearbeiten. Die verschiedenen dem Werkstück erteilbaren Bewegungen stellen dabei sicher, daß sich das Werkstück auch bei sehr komplexer Gestaltung für die Bearbeitung durch die Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine stets in einer Arbeitslage befindet, und zwischen der Achse des Fräskopfes und der Werkstückoberfläche ein rechter Winkel aufrechterhalten ist. Für die vollautomatische Einstellung des Werkstücks mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung und für die Bearbeitung durch die Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine ist der Einsatz einer numerischen Steuerung besonders zweckmäßig, zumal für die Ausrichtung des jeweils zu bearbeitenden Flächenbereichs des Werkstücks durch den Fräskopf der Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine bis zu 8 Bewegungen zur Anwendung kommen keinen. Von besonderem Vorteil ist die Tatsache, daß aufgrund der Steifigkeit der Fräskopflagerung einer Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine, die in Verbindung mit der Vorrichtung nach der Erfindung zum Einsatz gelangen kann, eine optimale Geschwindigkeit der Materialabhebung erreichbar ist. Die Praxis hat gezeigt, daß sich pro Fräsmaschinen-PS eine Materialabnahme von etwa 6 cmVs erreichen läßt. Infolgedessen werden mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung wesentlich kürzere Bearbeitungszeiten erreicht. Da die Vorrichtung nach dei Erfindung leicht innerhalb weniger Minuten aus dem Bereich der Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine versetzt werden kann, ist letztere im Bedarfsfall auch für andere Routinefräsarbeiten einsetzbar, was die Wirtschaftlichkeit einer Anlage mit der Vorrichtung nach der Erfindung und einer dieser zugeordneten Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine anstelle einer Spezialfräsmaschine mit verschwenkbarem Fräswerkzeug wesentlich erhöht.

Als in baulicher Hinsicht sehr vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn seitlich des Spindelgehäuses an letzterem mindestens ein abstehender Hebelarm vorgesehen ist, an dem ein Schwenkmechanismus zum Erzielen der ß-Bewegung angreift.

In besonders zweckmäßiger Weise ist der Schwenkmechanismus durch eine zwischen jeden Hebelarm und den Tragständer eingeschaltete Kolben-Zylinder-Einheit gebildet. Dabei is«, die Vorrichtung in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung und Anordnung jedes Hebelarms nebst zugehörigem Schwenkmechanismus, daß das Spindelgeliäuse mit seiner Spindelachse aus einer horizontalen Lage in eine vertikale Lage, und umgekehrt, überführbar ist

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine teilweise im Querschnitt dargestellte ίο Seitenansicht einer erfindungsgemäß konstruierten Vorrichtung mit einer auf ihr horizontal angeordneten zu bearbeitenden Schiffsschraube,

F i g. 2 eine Rückansicht der Vorrichtung nach F i g. I mit in Bearbeitungsstellung befindlicher Schiffsschraube,

Fig.3 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Seitenansicht der Vorrichtung nach F i g. 1 mit vertikal angeordneter Schiffsschraube,

Fig.4 eine teilweise im Querschnitt dargestellte Seitenansicht der Vorrichtung nach F i g. 1 mit unmittelbar an einer Horizontal-Bohr- uviu Fräsmaschine in vertikaler Stellung angeordneter Schiffsschraube und

Fig.5 eine teilweise im Schnitt veranschaulichte

Draufsicht auf die Vorrichtung nach F i g. 1 mi* einer Rechtsschraube, die in einem Winkel zur Mittellinie zwischen der Vorrichtung nach F i g. 1 und der Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine so angeordnet ist, daß der untere Flügel im wesentlichen parallel zur horizontalen X-Achse, in der die Fräsmaschine ?"beitet

jo liegt,

Fig.6 eine teilweise im Querschnitt dargestellte

Draufsicht auf eine Anordnung ähnlich derjenigen nach F i g. 5 mit der Ausnahme, daß eine Linksschraube dargestellt ist, die von der Mittellinie in der entgegengej setzten Richtung gedreht ist,

Fig. 7, 8, 9 und 10 perspektivische Ansichten von Teilen der Vorrichtung nach Fig. 1.

Wie aus den Fig. 1 bis 6 ersichtlich, dient die veranschaulichte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 im gezeigten Beispiel dem Anordnen und Ausrichten einer Schiffsschraube zum Bearbeiten der Schraubenflächen. Die Vorrichtung 10 umfaßt einen vertikalen säulenförmigen Tragständer 11 mit einem U-förmigen oberen Teil 12, eine sich zwischen r> den Schenkeln des U-förmigen Teils !2 erstreckende horizontale Achse 13, deren Enden in Lagern 23 in den beiden Schenkeln des U-förmigen Teils 12 angeordnet sind und ein auf der Achse 13 gelagertes und mit ihr drehbares (A-Bewegung) Spindelgehäuse 24, das gesoniii dert in Fig. 7 veranschaulicht ist. In Lagern innerhalb des Spindelgehäuses 24 ist eine Spindel 28 drehbar gelagert und wird dort unter Verwendung geeigneter Bcfestigungseinrichtungen, wie beispielsweise eines Flansches, gehalten. Diese Spindel 28 ist gesondert in "Γι Fig.8 dargestellt. Am äußeren Teil der Spindel 28 ist eine Stirnplatte 14 zum Montieren einer Schiffsschraube oder eines anderen Werkstücks vorgesehen. An den Seilen des Spindelgehäuses 24 sind zwei Hebelarme 15 montiert, mit der :n jeweils das eine Ende von zwei . hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheiten 16 durch Befestigungsmittel, wie etwa Gabelkopfbolzen verbunden ist. Mit dem anderen Ende sind die Kolben-Zylinder-Einheiten 16 mit einem Anguß 25 verbunden, der an einer den Tragständer 11 tragenden Basisplatte 17 sitzt. Einer der Hebel&rme i5 ist getrennt in Fig.9 dargestellt. Der Befestigung der Stirnplatte 14 an der Spindel 28 sowie der Hebelarme 15 am Spindelgehäuse 24 dienen Bolzen und Muttern. Eine zu bearbeitende

Schiffsschraube 18 kann auf der Stirnplatte 14 beispielsweise durch einen Dorn 29, wie in Fig. 10 gezeigt, oder aber durch eine hydraulisch arbeitende oder eine übliche Mutter- und Bolzeneinheit befestigt werden.

Die beschriebene Vorrichtung nach der Erfindung wird in vorteilhafter Weise in Verbindung mit einer Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine 30 verwendet werden, die für eine gleichzeitige digital gesteuerte Konturenbewegung in drei Achsen während des Fräsvorgangs ausgelegt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung selbst kann der Schiffsschraube 18 hinsichtlich vier oder fünf Achsen Bewegungen mitteilen. So kann die Vorrichtung 10 eine Drehung der Schiffsschraube 18 um die Achse der Spindel 28 bewirken, wie dies in Fig. I und 2 durch die diese /4-Bewegung veranschaulichenden Pfeile gezeigt ist. Die Vorrichtung kann auUerdem mit Hilfe der Hebelarme 15 eine Schwenkbewegung der Schiffsschraube 18 um die Achse 13 in einer vertikalen Ebene bewirken; in den Fig. I und 3 ist diese ß-Bewegung durch Pfeile angedeutet. Außerdem ist eine Drehung des Tragständers 11 mit der darauf montierten Schiffsschraube 18 um die vertikale Achse der Vorrichtung 10 möglich; diese C-Bewegung ist in Fig. 5 und 6 durch entsprechende Pfeile angedeutet. Schließlich kann der Tragständer 11 mit der Schiffsschraube 18 horizontal entlang dem Untergrund bewegt werden; diese W-Bewegung ist durch Pfeile in Fig. 4 und 6 angedeutet. Die Vorrichtung ist im übrigen auf nicht näher veranschaulichte Weise so konstruiert, daß der Tragständer 11 die Schiffsschraube 18 hinsichtlich des Untergrunds anheben oder absenken kann.

Ferner kann eine nicht dargestellte Schiene auf dem Boden vorgesehen sein, die eine Vorwärts- und Rückwärtsbewegung — W-Bewegung — des Tragständers ermöglicht. Die zu bearbeitende Schiffsschraube wird auf der Stirnplatte 14 des Tragständers 11 montiert, und durch Verdrehen entsprechend der /4-Bewegung erfolgt die Ausrichtung der Schraubenblätter. Alternativ kann die Schiffsschraube 18 auch direkt mit der Spindel 28 verbunden oder auf dem in Fig-10 dargestellten Dorn 29 montiert sein. Die Verjüngung des Doms kann im Vergleich zu der nach F i g. 10 umgekehrt sein, und zwar unabhängig von der Richtung des Konus der zu bearbeitenden Schraube. Als Beispiel für die Größe der Schiffsschrauben, für die die beschriebene Vorrichtung insbesondere geeignet ist, seien mehrflüglige Schiffsschrauben mit einem Gewicht von über 50 t umj einem Durchmesser von etwa 5 bis 10 m genannt Die Stirnplatte 14 mitsamt der Schiffsschraube 18 ist entsprechend der B-Bewegung mit Hilfe der am Hebelarm 15 angreifenden Kolben-Zylinder-Einheit 16 verdrehbar, und zwar in einem Bereich, in dem die Schiffsschraube 18 jede Stellung zwischen einer aufrechten oder vertikalen Stellung gemäß F i g. 2 und 3 und einer horizontalen Stellung nach F i g. 1 einnehmen kann. Der Tragständer ist zusätzlich entsprechend der C-Bewegung nach Fig.5 und 6 drehbar, wobei die Druckfläche der Schiffsschraube 18 in einer Lage gehalten wird, die praktisch parallel zur horizontalen X-Achse (F i g. 5 und 6) liegt, während sich der Fräser 31 der Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine 30 bei seiner Arbeit über die Schraubenflächen vor- und zurückbewegt Die Vorrichtung wird dann entsprechend der W- Bewegung geführt, bis sich der Tragständer 11 in einer Stellung unmittelbar an der Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine 30 befindet und die Flügel der Schiffsschraube 18 die nächstgelegene Stellung einnehmen. Es ist nämlich erwünscht, beim Fräsen den kürzestmöglichen Abstand zwischen der Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine 30 und den Schraubenflügeln aufrechtzu-ί erhalten; der Fräser 31 soll nämlich so wenig als möglich ausgefahren werden, um seine Steifigkeit zu erhalten und so einen genauen Fräsvorgang sicherzustellen.

Die Vorrichtung ermöglicht es, den jeweils unteren Flügel der Schiffsschraube 18 zuerst zu bearbeiten. Zu

in Beginn des Bearbeitungsvorgangs wird der Fräser 31 zunächst über die Breite des Flügels geführt. Die F i g. 5 und 6 zeigen für Rechts- bzw. Linksschrauben die Stellung des unteren Flügels 26 und des oberen Flügels 27, wobei sich jeweils die unteren Flügel in der Stellung

π zum Bearbeiten durch die Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine 30 befinden. Zur Bearbeitung wird zweckmäßigerweise eine Maschine gewählt, die gleichzeitig Bewegungen in der X-Achse, der K-Achse und der Z-Achse durchführen kann und für numerische

2(i Steuerungsvorgänge eingerichtet ist. Die Bewegungsrichtung dieser drei Achsen ist aufgrund der aufeinander senkrechten Richtungen dreidimensional, wie dies in den F i g. 4, 5 und 6 gezeigt ist. Beim Fräsvorgang kann man mit der Bewegung des Fräsers 31 in drei Achsen

2> einem gegebenen Radius der Schiffsschraube 18 folgen und so den Fräsvorgang in einem festen Abstand vom Zentrum der Schraubennabe 19 halten. Alternativ kann z. B. die V-Achse festgehalten werden und der Fräser läuft nur mit Bewegungen in der X- und der Z-Achse

3fi über den Schraubenflügel. Dieses letztere Verfahren wird häufig bevorzugt, außer in der Nähe der Stelle, an der der Flügel in die Nabe übergeht. Von der äußeren Spitze 20 des unteren Flügels ausgehend können die Schneidgänge über die Flügelfläche entweder mit

i'i aufeinanderfolgenden Schneidgängen in entgegengesetzten Richtungen, beispielsweise von links nach rechts und dann von rechts nach links, durchgeführt werden, oder es können alle Schneidgänge in derselben Richtung durchgeführt werden, wobei es sich erwiesen hat, daß

in dabei der Fräser-Rückwärtszug auf der Schraubenflügelfläche vermindert wird. Ein für diesen Vorgang häufig verwendeter Fräser ist ein Stirnfräser mit einem Durchmesser von etwa 30 cm.
Beim Bearbeiten der Schraubenflächen ist es

■»> vorteilhaft, eine maximale Fräserstirnbreite in Berührung mit der Schraubenflügelfläche zu halten, damit der Fräser mit optimaler Wirksamkeit hinsichtlich des Abhebens von Metall vom Flügel arbeiten kann. Indem ein solcher Kontakt zwischen der Schraubenfläche und

")» dem Fräser aufrechterhalten wird, kann eine maximale Materialmenge bei jedem Überstreichen der Fläche durch den Fräser abgehoben werden. Außerdem werden glatte und sehr genaue Flächen ohne die für bekannte Bearbeitungsweisen charakteristischen Gipfel und Täler erzeugt Um diese Beziehung zwischen der Fräserfläche und der Hügelfläche aufrechtzuerhalten, kann die Schiffsschraube 18 entsprechend der C-Bewegung unter einem Winkel verdreht werden, der in Abhängigkeit vom Abstand des Fräsers von der

vi Schraubennabe 19 veränderlich ist Diese Möglichkeit, die Schraube gemäß der C-Bewegung zu verdrehen, dient auch dazu, einen Fräser-Rückzug zu vermeiden und damit die zwischen dem Fräser und der Schraubenfläche entstehende Wärme zu vermindern.

<■"· Die Abweichung des geforderten Verdrehungswinkels von der Mittellinie weg beruht auf dem Ansteigen des Helixwinkels des Schraubenflügels bei zunehmender Annäherung von der Flügelspitze 20 zur Nabe 19. So

kann beispielsweise die Flügelfläche in drei Zonen unterteilt werden, wobei die End- oder Spitzenzone in einem Abstandsbereich von 1,0 rbisO,8 r, die Mittelzone von 0,8 r bis 0,6 r und die Nabenzone von 0,6 r bis 0,3 r liegt, wobei rder Radius der Schiffsschraube 18 oder der Abstand vom Zentrum der Nabe 19 zur Spitze 20 des Flügel ist. Wird eine vierflügelige Schiffsschraube mit einem Durchmesser von etwa 7 m bearbeitet, so stellen sich gute Ergebnisse ein, wenn beispielsweise die Schraube 18 bei der C-Bewegung um einen Winkel von 22° 24' verdreht wird, während der Teil der Druckfläche in der Spitzenzone bearbeitet wird; der Winkel wird im Hinblick auf die Mittellinie zwischen dem Tragständer 11 und der Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine 30 gemessen. Dieser Winkel von 22° 24" entspricht dem Helixwinkel bei 0,9 r, dem mittleren Radius der Spitzenzone. In der Mittelzone kann die Schraube um einen TTMiiM_i »uii lu it gCurCiH WCruCri, GCiT!

Helixwinkel bei 0,7 r, während sie in der Nabenzone aufgrund der herausstehenden Seitenflügel um einen maximalen Winkel von etwa 32° bis 35° verdreht werden kann.

Hat der Fräser 31 die Schraubennabe 19 erreicht, so ist die Bearbeitung der Druckfläche eines der Flügel vollendet. Anschließend wird der Umfang des Flügels geschnitten. Dabei werden z. B. Fräser, wie etwa Schälfräser mit einem Durchmesser von etwa 15 cm verwendet. Zuvor wird die Schiffsschraube 18 zweckmäßigerweise entsprechend der C-Bewegung verdreht, um d.e Außenlinienfläche in geeignete Beziehung zur -Y-Achse zu bringen. Der Fräser 31 wird dann an der Flügelspitze 20 angesetzt und entlang der X-, Y- und Z-Achse bewegt, wobei er zunächst entlang dem vorderen Rand des Flügels zur Nabe 19 gelangt. Dieser Vorgang wird für den hinteren, nacheilenden Rand wiederholt, wobei wiederum an der Flügelspitze 20 begonnen und in entgegengesetzter Richtung zur Nabe 19 gefahren wird. Für den Fiügelrand sind im allgemeinen zwei Schneidgänge erforderlich, nämlich ein Grobschnitt, dem unter Verwendung eines Fräsers, der mit engen Toleranzen bearbeiten kann, ein Feinschnitt folgt.

Nach beendigter Bearbeitung der Druckfläche und der Umfangslinie des ersten Flügels wird der Fräser 31 längs der Z-Achse zurückgezogen und der Tragständer 11 "längs der W-Achse bewegt, damit die Schraube 18 von der Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine 30 genügend weit entfernt ist, um die Schraubenflügel drehen und den nächsten Flügel in die Stellung zum Bearbeiten bringen zu können, wie es in Fig.4 dargestellt ist. Der Tragständer 11 wird dann in die Stellung nahe der Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine 30 zarückgeführt und die Schneidarbeitsgänge werden zum Bearbeiten der Druckfläche und der Flügelumfangslinie des nächsten Flügels wiederholt Dieser Arbeitsgang wird entsprechend der Zahl der Flügel wiederholt

Sind die Druckflächen und die Flügelumlaufkanten aller Flügel fertig, dann wird der Fräser 31 in der Z-Achse und der Tragständer 11 entlang der W-Achse zurückgezogen. Die Schraube 18 wird dann entsprechend der C-Bewegung in eine solche Mittelstellung verdreht, daß der Fräser 31 nach dem Heranfahren des Tragständers 11 längs der W-Achse in die Frässtellung so starr wie möglich bleiben kann und eine genaue Fräsung der Schrauben nabe 19 sichergestellt ist Der Fräser 31 folgt dabei dem gesamten Umfang der Schraubennabe 19 entlang der Y- und der X-Achse, wobei er sich nach Bedarf auch in der Z-Achse bewegt, wenn er sich der Naben-Auskehlung am Flügelansatz im Nabenbereich nähert. Bei diesem Arbeitsgang wird der Fräser 31 auch an der Außenseite der Nabe 19 entlanggeführt. Die Bewegung des Fräsers 31 auf der Kreisbahn wird bei Erreichen des Schraubenflügels unterbrochen, und es beginnt eine hin- und hergehende Fräsertätigkeit mit Zirkularbewegung, die auf den Quadrant der Nabe 19 zwischen den Flügeln begrenzt

ίο ist. Es kann geschnitten werden, indem abwechselnd von links nach rechts, dann von rechts nach links bewegt wird, mit Bewegungen entlang der X-Achse und der K-Achse und einer Zwischenbewegung entlang der Z-Achse während einer kurzen Verweilzeit, die einem Wechsel der Bewegungsrichtung vorangeht. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis die maximale Tiefe zwischen den Flügeln erreicht ist, die durch die Fiügclüberispp'jng begrenzt isi. Nsch dicscrn Mikic* wird wiederholt in jedem Zwischenraum zwischen benachbarten Flügeln vorgegangen. Es ist nicht erforderlich, die Schraubenflügel zu drehen, um dieses Fräsen der Nabe 19 durchzuführen.

Mit der Bearbeitung der Nabe 19 ist die gesamte Bearbeitungstätigkeit auf der Druckseite der Schraube 18 vollendet. Der Fräser 31 der Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine 30 wird dann in Richtung der Z-Achse und der Tragständer 11 mit der darauf montierten Schiffsschraube 18 in der W-Achse zurückgezogen. Durch Verschwenken der Hebelarme 15 wird die Schraube 18 sodann in die Ausgangs- bzw. Abnahme-Stellung gemäß Fig. 1 zurückgeführt. Zur Bearbeitung der gegenüberliegenden Seite bzw. Saugseite der Schiffsschraube 18 wird letztere von der Stirnplatte 14 abgenommen, um 180° verschwenkt und mit der Saugseite nach oben erneut montiert. Nunmehr werden die bei Bearbeiten der Druckseite der Schraube 18 aufeinanderfolgenden Schritte für das Bearbeiten der Saugseite wiederholt.

Mit der Bearbeitung der Saugseite der Schiffsschraube be 18 ist der gesamte maschinelle Bearbeitungsvorgang beendet, und es verbleibt nur mehr eine geringfügige Handbearbeitung zum Fertigstellen der Schiffsschraube. Diese wird dann in die Stellung nach Fig. 1 zurückgebracht und von der Stirnplatte 14 abgenommen.

Mit Hilfe der erwähnten Maßnahmen zum Heben und Senken der Schiffsschraube in bezug auf den Boden ist es möglich, zur erleichterten Montage und Abnahme der Schraube letztere auf Bodenhöhe zu bringen. Die Schraube kann auf diese Weise auch in die beste Stellung für die jeweils verwendete spezielle Fräseinrichtung gehoben oder gesenkt werden. Eine derartige vertikale Lageänderung ist beispielsweise durch eine hydraulische Zylinderanordnung zu erzielen, die unter halb des Bodens zum Heben und Senken des vertikalen Tragständers 11 vorgesehen ist Die Schraube wird gewöhnlich mit der B-Bewegung vor dem Heben oder Senken des Tragständers 11 in die Montage- und Abnahmestellung gemäß F i g. 1 gedreht

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann manuell oder durch motorgetriebene Mittel in den verschiedenen Achsen betrieben werden, wobei in üblicher Weise eine Kombination vor elektrischen Antriebsmotoren mit Getrieben oder Servomotorantrieb verwendet werden können. Der Tragständer Il kann auf einer Gleitfläche zur Durchführung der !^Bewegung stehen oder übliche reibungsarme Rollen aufweisen und durch ein Zahnstangensystem gesteuert werden.

Die C-Bewegung kann beispielsweise mit Hilfe eines Schneckengetriebes, eines internen Ringzahnrads mit Rir/.el oder eines hydraulischen Servosystems, das einen hydraulischen Zylinder, einen Kolben und ein Verbindungsglied verwendet, erzielt werden. Die /4-Bewegung wird leicht beispielsweise mit Hilfe eines Schneckengetriebes oder durch ein Planetengetriebesystem erzielt. Für die ß-Bewegung kann beispielsweise eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit oder ein System von Kugelschrauben vorgesehen sein. Die Bewegung der einzelnen Vorrichtungsteile in den verschiedenen Richtungen weiden vorteilhafterweise automatisch gesteuert, insbesondere durch numerische Steuerung in Verbindung mit der numerisch gesteuerten Horizontal-Bc'hr- und Fräsmaschine, um eine automatisch gesteuerte Bewegung in einer maximalen Anzahl von Richtungen zu erhalten. Wie vorstehend beschrieben, kommen insgesamt bis zu acht Bewegungen zur Anwendung, nämlich fünf in dem die Schiffsschraube ausrichtenden Tragständer und drei in der Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine.

Zur Herstellung der gesamten Vorrichtung werden Stahl oder ähnliche Materialien hoher Festigkeit und Abriebfestigkeit verwendet. Die Lager des Spindelgehäuses 24 und die Achsenlager bestehen vorzugsweise aus körnigem Gußeisen oder ähnlichem Material in Verbindung mit geeigneten Lagerflächenmaterialien.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann nicht nur beim Anfangsschneiden oder -bearbeiten der Oberfläehe einer Schiffsschraube, sondern auch später beim Testen bzw. Überprüfen einer Schiffsschraube verwendet werden. Weitere Anwendungsmöglichkeiten umfassen den Einsatz der Vorrichtung in Verbindung mit einer Laserausrüstung und mit optischen Geräten sowie bei Anwendung der Elektroerosionsbearbeitung. Auch bei einer derartigen Bearbeitung der Schraubenoberflächen kann in zweckmäßigerweise von den Vorteilen einer numerischen Steuerung Gebrauch gemacht werden, um eine automatische Bearbeitung der Schraubenflächen zu erreichen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Anordnen und Ausrichten eines Werkstücks mit komplexen Rächen, z. B. einer Schiffsschraube für die Bearbeitung mit einer Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine unter Aufrechterhaltung einer im wesentlichen rechtwinkligen Lage der Achse des Fräskopfes der Horizontal-Bohr- und Fräsmaschine in bezug auf die Werkstückoberfläche, in der das Werkstück um eine ι ο vertikale Achse in einem Bereich bis zu 360° fC-Bewegung) sowie um eine horizontale Achse (B-Bewegung) schwenkbar und in einer horizontalen Ebene verschiebbar ist fH'-Bewegung), gekennzeichnet durch einen vertikal angeordneten Tragständer (11), der a.uf- und abbewegbar und für die C-Bewegumg um seine vertikale Achse drehbar ist und einen U-förmigen oberen Teil (12) aufweist, ein Spindelgehäuse (24), das um eine sich zwischen den beiden Schenkeln des U-förmigen Teils (12) erstreckende Achse (13) zum Ausführen der ß-Bewegung verschwenkbar ist, und eine drehbar im Spindelgehäuse (24) gelagerte Spindel (28), auf der das Werkstück (18) zur Ausführung einer Bewegung um die Spindelachse f/4-Bewegung) festlegbar ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich des Sp.ndelgehäuses (14) an letzterem mindestens ein abstehender Hebelarm (15) vorgesehen ist, an dem ein Schwenkmechanismus zum Erzielen der ß-Bewegung angreift

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dab der Schwenkmechanismus durch eine zwischen jedem Hebe-'arm (15) und den Tragständer (11) eingeschaltete Kolben-Zylinder-Einheit (16) gebildet ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine solche Ausbildung und Anordnung jedes Hebelarms (15) nebst zugehörigem Schwenkmechanismus, daß das Spindelgehäuse (24) mit seiner Spindelachse aus einer horizontalen Lage in eine vertikale Lage, und umgekehrt, überführbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis f, dadurch gekennzeichnet, daß die der Werkstückaufnahme dienende Spindel (28) um 360° um ihre Achse (A-Bewegung) drehbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindel (28) eine der Werkstückaufnahme dienende Stirnplatte (14) zugeordnet ist. -,o

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Festlegung des Werkstücks (18) auf der Stirnplatte (114) ein Dorn (29) vorgesehen ist.