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Vorrichtung zum spanabhebenden Bearbeiten einer Werkstückoberfläche
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum spanabhebenden Bearbeiten einer Werkstückoberfläche
entlang von mindestens zwei vorbestimmten, einander in einer engen Zone schneidenden
Wegen, mit einer Werkstückhalterung, einer Schablone und einer von einer Antriebsvorrichtung
entlang der Schablone bewegbaren und von dieser geführten Folgereinheit,
In
Jüngster Zeit hat der Wankelmotor großes Interesse als möglicher Ersatz des konventionellen
Hubkolbenmotors gefunden. Wesentlich hierfür war das öffentliche IntereSse an der
durch den Hubkolbenmotor verursachten Luftverschmutzung.
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In seinem Aufbau umfaßt der Wankelmotor ein stehendes Liotorgehäuse
mit einer Aussparung, in der ein Kolben umläuft. Der Umriß der Aussparung im Gehäuse
ist epitrochoidal; der Kolben ist exzentrisch an einer Exzenterwelle angebracht,
die zentral innerhalb der wussparung drehbar angeordnet ist. Der Umriß des Kolbens
ist im wesentlichen dreieckförmig, wobei die Seiten eine schwache konvexe Krümmung
aufweisen. Um bei dem Umlauf des Kolbens innerhalb der Aussparung den Ansaug-, Kompressions-,
Zünd- und husstoßvorgang des gasförmigen Brennstoffes zu erreichen, ist es erforderlich,
daß der Kolben mit Dichtungen versehen ist, die im Zusammenwirken mit dem Motorgehäuse
abgetrennte Kammern bilden. Eine abdichtung ist an den drei Ecken des Kolbens erforderlich,
wo eine Berührung mit der Wandoberfläche der Aussparung erfolgt; eine abdichtung
ist ferner entlang der einander gegenüberliegenden Stirnflächen des Kolbens erforderlich,
um ihn gegenüber den Endwänden der Gehäuseaussparung abzudichten.
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Die Dichtungen an den Stirnflächen des Kolbens müssen ebenso wie die
Dichtungen an den Ecken exakt ausgerichtet sein, um eine gute abdichtung an dem
Gehäuse
aufrechtzuerhalten. Bei heutigen nusfuhrungsformen sind
die Dichtungen an dem Kolben durch Einsetzen in in den Kolben eingearbeiteten Dichtnuten
befestigt. Die Dnchtnuten an den Stirnflächen des Kolbens erstrecken sich entlang
gekrümmter Wege in der Nähe der drei Kolbenkanten, wobei jeweils ein Nutenpaar benachbart
zu jeder Kolbenkante vorgesehen ist, was auf jeder Kolbenstirnfläche insgesamt sechs
Nuten ergibt.
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Um die Dichtungen innerhalb der Nuten richtig zu halten müssen diese
exakt gestaltet sein und über ihre Länge eine gleichmäßige Tiefe und Breite aufweisen.
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Ist dies nicht der Fall, dann neigen die Dichtungen zum Herausfallen
aus den Nuten oder liegen an den Endwänden des Motorgehäuses ungleichförmig an.
Das Herstellen der Nuten in den Stirnflächen des Kolbens wird noch weiter dadurch
erschwert, daß diese Nuten sich im Bereich der Kolbenecken schneiden müssen, ohne
bis zur Kolbenkante zu verlaufen. Diese Eigenart der Nuten macht es erforderlich,
daß der Schnittvorgang beim Einarbeiten einer jeden Nut abgestoppt werden muß, bevor
eine Kolbenecke erreicht wird; die Schnittvorrichtung muß aus der Nut herausgefahren
und zum Einarbeiten der benachbarten Nut, die zur nächsten Kolbenecke verläuft,
einjustiert werden.
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Das Einarbeiten der Nuten in den Kolben könnte wirt schaftlicher gestaltet
werden, wenn diese sich bis zu den Kolbenecken ausdehnen könnten und es nicht
erforderlich
wäre, daß sie innerhalb einer kleinen, den Ecken benachbarten Zone enden. Wegen
des in sich geschlossenen Weges, den die Dichtnuten bilden, war seither das Binarbeiten
sehr zeitaufwendig. Auch die Anforderungen an die Genauigkeit beim Einarbeiten der
Nut ebenso wie die an die Gestalt und die Ausrichtung der Nut zum Kolben haben dazu
beigetragen, daß die heutigen Bearbeitungsvorrichtungen zum Durchführen dieser Arbeitsgänge
unwirtschaftlich sind.
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Bei einer bekannten spanabhebenden Bearbeitungsvor richtung werden
die Nuten in die Stirnflächen des Kolbens durch einen Fräsvorgang eingearbeitet.
Ein Zapfenfräser dient zum Einschneiden jeder Nute bis zu ihrer endgültigen Tiefe
und Gestalt in einem einzigen Arbeitsgang. Um dies zu erreichen muß jedoch der Fräser
sehr langsam durch das Werkstück bewegt werden. Bei insgesamt drei Paaren von Nuten
auf jeder Kolbenstirnfläche sind also zwölf Arbeitsgänge erforderlich, um die Bearbeitung
an beiden Seiten des Kolbens abzuschließen.
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Es ist auch schon versucht worden, statt die Nuten bis zu ihrer endgültigen
Gestalt in einem Arbeitsgang einzuarbeiten, sie in einer Reihe aufeinanderfolgender
Schnittvorgänge einzuarbeiten, von denen jeder etwas tiefer einschneidet als der
nächstes Bei dieser Vorrichtung wird ein einziges Schnittwerkzeug benutzt und während
vieler hrbeitsspiele die Wege entlang geführt, wo die Nuten einzuarbeiten sind.
Am Ende
eines jeden Schneidabschnittes wird das Schnittwerkzeug
aus dem Werkstück herausgefahren, in seine Ausgangsposition zurückgebracht, und
wieder in das Werkstück abgesenkte wobei es einige Hundertstel Millimeter tiefer
eingefahren wird als beim vorhergehenden Arbeitsgang. Es ist offensichtlich, daß
aufgrund des notwendigen Zurückbewegens, während dessen Durchführen keine Bearbeitung
erfolgt, die erforderliche Zeit zun-Einarbeiten der Nuten in den Kolben ziemlich
lang ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gegenüber den bekannten
Vorrichtungen wesentlich wirtschaftlicher arbeitende Vorrichtung zu schaffen, die
die gewünschte Nutenform exakt herzustellen gestattet.
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Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch,
daß die Schnittvorrichtung an der-von einer Antriebsvorrichtung bewegten Folgereinheit
angebracht ist und deren Bewegungen in dem von der Schablone vorgegebenen Verlauf
mitmacht, und daß eine Steuervorrichtung zum Wenden der Folgereinheit an der Schablone
vorgesehen ist, um die Schnittvorrichtung von dem Ende des einen V[eges zum
Anfang des nächsten Weges zu bringen, solange sich die Schnittvorrichtung in der
Zone befindet, in der sich die beiden ziege schneiden.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin,
daß ein Heraus arbeiten der Dichtnuten in den Stirnflächen eines Wankelmotorkolbens
schnell und
wirtschaftlich durchgeführt werden kann. Von Vorteil
ist ferner, daß die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellten Nuten eine
präzise Maßhaltig keit aufweisen, so daß sie die Dichtstreifen sicher an ihrem Platz
halten, was eine gute Abdichtung zwischen den Dichtstreifen und den Endwänden des
Gehäuses ergibt In ihrem Aufbau umfaßt die erfindungsgemäße Bearbeitungsvorrichtung
bevorzugt eine ringförmige Schablone, die koaxial zu dem Kolben diesen umgebend
angeordnet ist.
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Folgereinheiten tasten die Schablone ab und halten die Schnittvorrichtung.
Die Schablone weist Abtastoberflächen auf, an denen die Folgereinheiten entlanglaufen
und die den drei legen zugeordnet sind, entlang derer die SchnittvQrrichtung an
dem Werkstück entlanggeführt wird, um die Nutenpaare einzuschneiden, die in der
Slihe der drei Kolbenkanten verlaufen. Die Schablone umfaßt ferner Abtastoberflächen,
die ein Wenden der Schnittvorrichtung innerhalb der Zonen bewirken, in denen sich
die Schnittwege auf dem Werkstück schneiden, was in vorteilhafter Weise eine Bewegung
von dem Ende des einen Weges zu dem Anfang des nächstbenachbarten Weges während
einer kontinuierlichen Bewegung der Folgereinheiten entlang der Schablone ermöglicht.
Dadurch wird während des Bearbeitungsvorganges keine wertvolle Zeit vergeudet.
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Bei bevorzugten Ausführungsformen#ist die Schnittvorrichtung drei
getrennte Schnitteinheiten auf, die an
drei Folgereinheiten angebracht
sind, die kontinuierlich an den \#erkstück entlang bewegt werden, wobei jede der
Schnitteinheiten einen Bearbeitungsvorgang entlang des"ß'ereich'es einer Kolbenkante
durchführt.
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Dabei werden bei jedem Arbeitsspiel der Schnitteinheiten die Nuten
um einen Bruchteil ihrer endgültigen Tiefe eingeschnitten. Erreichen die Schnittstähle
die Schnittzonen der Nuten, dann werden der als Werkstück dienende Kolben und die
Schnittstähle relativ zueinander um einen geringen Betrag bewegt, so daß der nächste
Schnittvorgang tiefer in den Kolben eingreift.
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Statt Schnittstähle zu verwenden, die eine der endgültigen Nutenkontur
entsprechende Gestalt aufweisen, werden gemäß der vorliegenden Erfindung in jeder
der drei Schnitteinheiten ein Paar unterschiedlich konturierter Schnittstähle verwendet.
In jeder Schnitteinheit ist ein Paar von Schnitt stählen vorgesehen, da auch die
Nuten paarweise in dem Kolben vorgesehen sind. Die Schnittstähle der einen Schnitteinheit
sind zum Vorschneiden der Nuten vorgesehen, wogegen die Schnittstähle der nächsten
Schnitteinheit für das Halbfinish und mit dem Schnittstählen der dritten Schnitteinheit
die Finish-Bearbeitung der Nuten auf genaue Kontur und genaue Abmessungen erfolgt,
die zum sicheren Festhalten und Abdichten der Dichtleisten erforderlich ist. Die
Schnittstähle einer je#den Einheit sind so aufgebaut, daß sie sich in ihrer Schnittwirkung
unterstützeh, wodurch ein effizientes und exaktes Rerausarbeiten der Nuten möglich
ist.
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Die Verwendung erfindungsemaßer Vorrichtungen ermöglicht es, die Produktionskapazität
und die Wirtschaftlichkeit gegenüber bekannten Einrichtungen vielfach zu steigern,
was eine Verminderung der Herstellungskosten zur Folge hat. Trotzdem ermöglicht
es die erfindungs# gemäße Vorrichtung, Nuten einzuarbeiten, die nicht nur sehr genau
maßhaltig sind sondern die auch ein sichtbar gleichmäßiges Wandfinish aufweisen.
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Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele.
Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen spanabhebenden Bearaeitungsvorrichtuags
Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Werkstück, in das Nuten mittels einer Vorrichtung
gemäß Fig. 1 eingeschnitten worden sind, Fig. 3 eine hnsichtsder Anordnung des Werkstückes
relativ zu der Konturenfolgeranordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 4
eine vergrößerte Ansicht der Anordnung nach Fig. 3, teilweise dargestellt, Fig.
5 in vergrößertem Maßstab einen teilweisen Längs schnitt durch die Vorrichtung nach
Fig. 1,
Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 5, Fig.
7 eine Unteransicht der in Fig. 5 dargestellten Vorrichtung, Fig. 8 einen Schnitt
durch eine modifizierte Ausführung der Vorrichtung gemäß Fig. 5, Fig. 9 einen Schnitt
nach der Linie 9-9 der Fig. 8, Fig. 10 eine Unteransicht der in Fig. 8 gezeigten
Vorrichtung, Fig. 11 einen Schnitt durch eine Vorschubvorrichtung für die in den
Fig. 1 bis 10 dargestellte Bearbeitungsvorrichtung, Fig. 12 einen Schnitt nach der
Linie 12-12-der Fig. 11, Fig. 13 einen Schnitt, der die Kontur eines Typs eines
Schnittstahles zeigt, wie er in der erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung benutzt
wird, Fig. 14 einen Schnitt, der die Rontur eines anderen Typs eines Schnittstahles
zeigt, wie er in der erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung Ver wendung findet,
Fig. 15 einen Schnitt, der die Kontur eines dritten Typs eines Schnittstahles zeigt,
wie er in der erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung Verwendung findet,
Fig.
16 einen Schnitt, der die Kontur der in das Werkstück durch die Schnittatähle der
Fig. 13 bis 15 eingearbeiteten Nuten zeigt, Fig. 17 einen Schnitt, der die Trägeranordnung
für ein Schnittstahlpaar zeigt, Fig. 18 einen Schnitt nach der Linie 18-18 der Fig.
17, Fig. 19 einen Schnitt in vergrößertem maßstab, der eine Ausrichtung des Schnittstahles
in seinem Träger zeigt, Fig. 20 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab, der eine
andere AusrichSung des Schnittstahles in seinem Träger zeigt, Fig. 21 eine Seitenansicht
einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung, Fig.
22 einen Schnitt durch die Bearbeitungsvorrichtung der Fig. 21, Fig. 23 eine Draufsicht
auf die Bearbeitungsvorrichtung gemäß Fig. 22, Fig. 24 einen Schnitt durch eine
weitere husfu~hrungsform einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsvorrichtung,
Fig.
25 eine vergrößerte Darstellung einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung, wie
sie in Fig. 24 dargestellt ist, und Fig. 26 in vergrößerter Darstellung eine andere
Ausführungsforn einer hydraulischen Betätigungsvorrichtung, wie sie in Fig. 24 gezeigt
ist Gemaß Fig. 1 umfaßt die erfindungsgemäße spanabhebende Bearbeitungsvorrichtung
einen Rahmen 1 der eine Schnittvorrichtung 2 trägt0 Der Rahmen 1 ist an einer Basis
3 befestigt, die eine Haltevorrichtung 4 zum Tragen eines Werkstückes 5 aufweist0
Die Schnittvorrichtung befindet sich oberhalb des Werkstückes. Es ist ein Konturenfolger
6 vorgesehen, der zum Steuern der Bewegung der Schnittvorrichtung relativ zwn Werkstück
dient. Wie später noch im einzelnen beschrieben werden wird umfaßt die Schnittvorrichtung
2 drei separate Schnitteinheiten 2'8 Zum Zwecke der klareren Darstellung ist jedoch
in Fig. 1 nur eine Schnitteinheit gezeigt0 Fig. 2 zeigt das Werkstück mit den darin
eingeschnittenen Dichtungsnuten. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
ist die Vorrichtung so ausgebildett daß sie zum -Einarbeiten der seitlichen Dichtungsnuten
in die Stirnflächen des Kolbens eines Wankelmotors geeignet ist. Jede Kolbenstirnfläche
weist drei Paare Dichtungsnuten 7, 7'; 8, 8'; 9, 9' auf. Jedes Paar von Dichtungsnuten
verläuft in der Nähe einer der Kanten 7", 8" bzw. 9" des Rotors entlang. Die Dichtungsnuten
7X-8 und 9 und-~ahnlich auch
die Dichtulltsnuten 7', 8' und 9'
schneiden sich an ihren den Kolbenecken benachbarten Enden in kleinen, mit 10, 11
bzw. 12 bezeichneten Schnittbereichen.
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Diese Schnittbereiche sind durch Vertiefungen gebildet, die auf jeder
Seitenfläche des Rotors sich bis zu einer Tiefe erstrecken, die mindestens gleich
der Tiefe der einzuarbeitenden Dichtungsnuten ist. An den Kolbenecken sind Leistennuten
10', 11' und 12' zur AuSnahme der Dichtleisten des Kolbens eingearbeitet.
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Wie in Fig. 2 dargestellt weisen die seitlichen Dichtungsnuten einen
bogenförmigen Verlauf auf, der der bogenförmigen Kontur der benachbarten Kolbenkante
entspricht. Genau genomraen haben die Nuten 7, 7' und die Kolbenkante 7 ein gemeinsames
Krümmungszentrum 13.
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In gleicher Weise haben die Nuten 8, 88 und die Kolbenkante 8" ein
gemeinsames Krümmungszentrum 14 und die Nuten 9, 9' und die Kolbenkante 9" ein gemeinsames
Krünrnungszentrum 15.
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Zum Herausarbeiten der Nuten gemäß ihrem bogenförmigen, in Fig. 2
dargestellten Verlauf dient der Konturenfolger 6. Fig. 3 zeigt die Orientierung
der Konturenfolgervorrichtung relativ zu dem Werkstück 5 (Kolben). Die Konturenfolgervorrichtung
umfaßt eine Schablone 16 und drei Folgereinheiten 17, 18 und 19, die in Um£angsrichtung
um 120° zueinander versetzt relativ zu einem gemeinsamen Mittelpunkt 20 angeordnet
sind. Eine dieser Einheiten 17 ist in Fig. 1 dargestellt; aus Fig. 2 ist
ersichtlich,
daß der Mittelpunkt 20 das Zentrum des Segmentes des Werkstückes definiert, das
durch die Nuten begrenzt ist0 Fig. 4 zeigt in vergrößerter Darstellung den unteren,
in Fig. 3 gezeigten Bereich von Konturenfolger und Werkstück, wobei die Bewegung
einer Folgereinheit 17 um eine Ecke der Schablone sowie die zugehörige Bewegung
einer der Schnitteinheiten um eine der Ecken des Kolbens bildlich dargestellt ist.
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In ihrer tatsächlichen Gestaltung ist die Schablone ringförmig ausgebildet
und mit bogenförmig gekrümmten Abtastkonturen in Gestalt zweier innerer, langgestreckter
Abtastoberflächen 21, 22 und einer einzigen äußeren langgestreckten Abtastoberfläche
23 versehen, Jede Folgereinheit umfaßt drei Lager in Gestalt von Rollen 24, 25 und
26, die an den beide#n inneren und der einen äußeren Abtastoberfläche 21, 22 bzw.
23 der Schablone angreifen. Die beiden inneren Abtastoberflächen sind relativ zu
ihrer Längseratreckung auf verschiedenen Höhen angeordnet. In den Fig. 3 und 4 befindet
sich die innere Abtastoberfläche 21 unterhalb der Abtastoberfläche 22, bezogen auf
eine zur Zeichenebene senkrechte Richtung. In gleicher Weise sind die Rollen 24
und 25 der Folgereinheit, die die inneren Abtastoberflächen entlanglaufen, in verschiedenen
Höhenlagen angeordnet0 In der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Konstruktion ist
die vorlaufende Rolle 24 tiefer als die Rolle 25, so daß die Rolle 24 auf der Abtastoberfläche
21 und die Rolle 25 auf der Abtastoberfläche 22 abrollt.
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Die Rolle 26 einer Jeden der Folgereinheiten läuft auf der einzelnen
äußeren Abtastoberfläche der Schablone entlang und hält die Folgereinheit mit den
Rollen 24 und 25 in satter Anlage an den Abtastoberflächen der Schablone. In vorteilhafter
Weise ist die äußere Rolle 26 unter Vorspannung in Anlage an der äußeren Abtastoberfläche
der Schablone gehalten, wie es nachfolgend noch im einzelnen beschrieben wird.
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Die abtastoberflächen der Schablone sind in drei Abschnitte unterteilt,
von denen jede einem jeden Paar bogenförmig gekrumm#ter, in den Kolben einzuarbeitender
Nuten zugeordnet ist. Die Abschnitte sind untereinander identisch, da auch die drei
Nutenpaare einen identischen Verlauf aufweisen. lurch sind die drei Abschnitte der
Abtastoberflächen unmittelbar den drei Paaren von in den Kolben einzuarbeitenden
Nuten zugeordnet. Insbesondere weist der Abschnitt der Abtastoberflächen 21, 22,
23, der zum Herausarbeiten der Nuten 7. 7' verwendet wird, ein Krümmungszentrum
13 auf, das mit dem der Nuten 7, 7' zusammenfällt. In gleicher Weise sind die Krümmungszentren
14 bzw. 15 gleichzeitig die Krümmungszentren für die Abschnitte der Abtastoberflächen,
die zum Herausarbeiten der Nuten 8, 8' bzw. 9, 9' dienen.
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Die Bogenlänge eines jeden der Abschnitte der Ibtastoberflächen 21,
22 und 23 hängt ab von dem Aufbau der Folgereinheiten. Bei einer Vorrichtung gemäß
der vorliegenden Erfindung ist jede Folgereinheit mit einer
Schnitteinheit
2' versehen, die radial innerhalb der Schablone in einer Ebene P-P angeordnet ist,
die in der Iiittelsymmetrieebene zu den Rollen 24 und 25 liegt und in der stich
das Zentrum der Rolle 26 befindet. Der Aufbau der Folgereinheit mit drei in dieser
Weise ausgerichteten Rollen hält die Ebene P-P jederzeit senkrecht zu den herauszuarbeitenden
Nuten.
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Bei den XolgeraufR)nu gemäß der vorliegenden Erfindung und den im
Gegenuhrzeigersinn sich um die Schablone bewegenden Folgereinheiten läuft die Rolle
24 vor der Rille 25 her. Das wiederum setzt voraus, daß die hbtastoberflächen 21
und 22 im Bereich der Ecken der Sdhablone in spezieller Weise konturiert sind. Beispielsweise
erstreckt sich, bezogen auf den Abschnitt der Abtastoberflächen, dieezum Herausarbeiten
der Nuten 7, 7' dienen, die Abtastoberfläche 21 entlang ihres gekrümmten Verlaufes
(mit einem Krümmungszentrum 13) bis über den Punkt hinaus an dem die Ebene P-P diese
Oberfläche schneidet, wenn die Schnitteinheit sich am Ende ihres Arbeitsspieles
in den Nuten 7,71 befindet.
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Die Position der Rolle 24 auf der Abtastoberfläche 21 ist für den
Zeitpunkt in Fig. 4 mit gestrichelten Linien dargestellt, in dem die Schnitteinheit
den Schnittvorgang beendet. Entsprechend erstreckt sich die Abtastoberfläche 22
entlang ihrem gekrümmten Verlauf (mit dem Krümmungszentrum 13) bis zu einer Stelle
kurz vor dem Punkt, an dem die Ebene P-P diese Oberfläche dann schneidet, wenn die
Schnitteinheit sich am Ende der Nuten 7, 7' befindet. Die Position der Rolle 25
auf
der hbtastoberfläche 22 für den Zeitpunkt, an dem sich die Schnitteinheit am Ende
dieses Schnitt-Taktes befindet, ist in Fig. 4 in gestrichelten Linien gezeigt.
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Bewegt sich die Folgereinheit unter Fortsetzung ihrer im Gegenuhrzeigersinn
um die Schablone verlaufenden Bewegung, von der in gestrichelten Linien dargestellten
Lage der Rollen 24, 25 und 26 zu der in punktierter Linie dargestellten Lage, in
der die Ebene P-P und die Schnitteinheit auf den Anfang der Nuten 8, 8' ausgerichtet
sind, verbleibt notvendigerxweise die Schnitteinheit im Bereich der Zone 10. Wie
vorher bereits angegeben ist diese Zone. eine in das EJerkstück eingearbeitete Aussparung
und es ist daher dieser Bereich frei von Kolbenmaterial. Demgemäß ist das Schwenken
der Schnittvorrichtung leicht durchführbar.
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Um die Folgereinheit über der in der Zone 10 befindlichen Schnitteinheit
zu verschwenken sind die inneren Abtastoberflächen der Schablone unterschnitten,
-wie es die big. 3 und 4 zeigen. Die Krümmungszentren dieser Unterschnittbereiche
der Abtastoberflächen 21 und 22 befinden sich in der Zone 10. In vergleichbarer
Weise ist der Abschnitt der äußeren hbtastoberfläche 23 zwischen dem Punkt, an dem
die Ebene P-P durch die Enden der Nuten 7, 7' verläuft, und dem Punkt, an dem diese
Ebene durch die benachbarten Enden der Nuten 8, 8' verläuft, so konturiert, daß
seine momentanen Krümmungszentreh sich in der Zone 10 befinden.
Bei
der bevorzugten Ausführungsform wandern die Krümmungszentren dieser Abschnitte durch
die Zone 10, da die Schnitteinheit eine geringe Linearbewegung durch die Zone hindurch
während der Drehbewegung durchführt.
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Die Unterschneidungsabschnitte der Abtastoberflächen 21 und 22 und
der entsprechende Abschnitt der Abtastoberfläche 23 definieren Drehbereiche und
wirken in der Diese, daß sie jede Folgereinheit über den Ecken der Schablone schwenken.
Mit dieser SchwenkbevJegung bewegen sich die Schnitteinheiten von dem Ende eines
Nutenpaares zum Anfang des nächsten Nutenpaares, wobei sie sich innerhalb der verbindenden
Schnitt zone befinden. Bei der Kolbenkonstruktion, bei der die Schnittzonen durch
Aussparungen gebildet sind, kann das Schwenken der Schnitteinheiten ohne Schwierigkeit
zusammen mit der kontinuierlichen Bewegung der Folgereinheiten relativ zu der Schablone
durchgeführt werden.
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Es kann daher der Antrieb der Folgereinheiten eine kontinuierlich
betriebene Anordnung sein, die mit konstanter Geschwindigkeit arbeitet.
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Die spezielle Größe der Schablone relativ zu den in den Kolben einzuarbeitenden
Nuten ist teilweise durch die Geschwindigkeit bestimmt, mit der die Folgereinheit
um die Ecken des Kolbens gedreht werden soll. Die Größe der Schablone und die relative
Größe der Rollen ist ebenfalls durch die Schablonengeometrie bestimmt, die zum Erzielen
eines sauberen Laufes der Rollen auf den
Abtastoberflächen nötig
ist. Bei der erfindungsgemäßen Schablonenkonstruktion sind die Schablonenabmessungen
auf die Größe des Kolbens und der einzuarbeitenden huten so bezogen, daß ein effizienter
Schnittvorgang erhalten wird.
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Die big. 5, 6 und 7 zeigen eine Ausführungsform der anmeldungsgemäßen
Bearbe itlmgsvorrichtung} bei der die Relativbewegungen der Folgereinheiten zur
schablone durch eine Kraft erzeugt werden, die Jede Rolle 26 der Folgereinheiten
entlang der äußeren hbtastoberfläche der Schablone entlangbewegt. Eine stationäre
Säule 27 ist vertikal in einer Lage angeordnet, in der ihre Achse senkrecht zu dem
Kolben und durch den Punkt 20 verläuft. Ein Folgerträger in Gestalt eines Gehäuses
28 ist auf der Säule 27 mittels Lagern 27' drehbar gelagert. Das Gehäuse weist drei
Vorsprünge 29, 30 und 31 auf, die sich, wie Fig. 7 zeigt' relativ zur Achse der
Säule 27 unter einem gegenseitigen Versatz von 1200 radial nach außen erstrecken.
Jeder dieser Vorsprünge ist zur Aufnahme einer der Folgereinheiten 17, 18 bzw. 19
ausgebildet.
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In ihrem Aufbau weist jede Folgereinheit einen Schlitten 32 a#uf,
der an einem der Vorsprünge des Folgerträgers angebracht ist und entlang diesem
Vorsprung radial bewegbar ist. Wie Fig. 6 zeigt ist jeder der Vorsprünge mit einem
Führungsweg 29' und zugeordneten Lagern 29" zur verschiebbaren aufnahme des Schlittens
32
versehen. Ein Zapfen 33 ist an dem Schli#tten 32 angebracht
und trägt ein drehbares Gehäuse zur Das Gehäuse 34 trägt die Folgerrollen 24 und
251.die um Achsen drehbar sind, die parallel zu den Rotationsachsen der Säule 27
und des Zapfens 33 verlaufen.
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Außerdem trägt das Gehäuse einen Ilydraulikinotor 35, der eine Ausgangswelle
35' aufweist, auf der die Rolle 26 der Folgereinheit angebracht ist.
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Der hydraulische Antriebsmotor für die Rolle 26 ist in einem Exzenter
36 mittels eines Montageringes 37 befestigt. Der Exzenter ist in einer Ricntung
so vorgespannt; daß die Rolle 26 gegen die äußere Abtastoberfläche der Schablone
gepreßt wird. Im einzelnen ist, wie iig. 7 zeigt, ein Hebel 38 an dem Exzenter sich
nach außen erstreckend angebracht. Das Hebelende übergreift lose eine Schraube 39,
die ihrerseits in einem Arm 40 eingeschraubt i5ts der an dem Gehäuse 34 angebracht
ist. Eine gewölbte Scheibe 41 und eine Gruppe von Federscheiben 42 sind zwischen
einem Kragen 43 der Schraube 39 und dem Hebel 38 eingespannt, der den Exzenter gemäß
der Ansicht in#,Fig, 7 im Gegenuhrzeigersinn belastet, um die Rolle 26 gegen die
äußere Abtastoberfläche der Schablone zu drucken.
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Die Rollen 26 jeder der Rolleneinheiten verursachen, da sie als Kraftantrieb
wirken, eine Drehbewegung des Folgerträgers um die Säule 27 und den Punkt 20. Da
Jede der Folgereinheiten in der vorstehend beschriebenen Weise verschiebbar und
drehbar angebracht ist,
kann sie sich entlang bogenförmiger Elege
bewegen, die Drehzentren aufweisen, die gemeinsam sind mit denen der Nuten, die
in den als Werkstück dienenden Kolben eingearbeitet werden sollen. Obwohl die zuvor
beschriebenen in dem Kolben eingearbeiteten Nuten so gestaltet sind, daß ihre #rü:nmungszentren
mit den Krümmungszentren der Kolbenkanten zusammenfallen, ist dies doch nicht zwingend.
Beispielsweise könnten die Nuten eine engere Kru~ -ung aufweisen als die Kolbenkanten.
Die Schablone wurde einen dementsprechenden Umriß aufweisen.
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In den Fig. 8, 9 und 10 ist eine andere Ausführungsform der Schnittvorrichtung
dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist die grundlegende Beziehung zwischen
Schablone und Folgereinheiten sowie zwischen dem XJerkstück und der Schnitteinheit
dieselbe wie die in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellte. Das bedeutet, daß das Werkstück
und die Schablone stationär gehalten sind, wogegen die Folgereinheit und die Schnitteinheit
sich um die Schablone bewegen. Der hauptsächliche Unterschied in dem in den Fig.
8, 9 und 10 dargestellten Aufbau betrifft den Antrieb der Folgereinheiten.
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Eine zentrale Säule 44 ist so angebracht, daß ihre Achse durch den
Punkt 20 verläuft. Die Säule ist innerhalb eines Gehäuses 45 mittels Lagern 46 drehbar
gelagert. Die Säule 44 wird von einem Motor 47 über Riemenscheiben 48 und 49 und
einen Antriebsriemen 50 mit konstanter Drehzahl gedreht. Der rotor 47 ist an
dem
Gehäuse 45 fixiert. Ein dreiarmiger Rahmen 51 ist am unteren Ende der Säule 44 befestigt.
Der Rahmen 51 umfaßt drei Vorsprünge 52, 53 und 54, die jeweils um >t200 zueinander
versetzt angeordnet sind.
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Eine \#elle 55 ist an Jedem der Vorsprünge nach unten vorstehend drehbar
gelagert. Am unteren Ende jeder der zellen 55 ist eine Schiebeführung 56 angebracht,
an der ein Gehäuse 57 verschiebbar gehalten ist. die #n $ig. 9 dargestellt sind
Rollenführungen 58 an dem Gehäuse 57 befestigt, die mit der Schiebeführung 56 zusammenwirkende
Rollen 59 halten.
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Die Rollen 24 und 25, die auf den unteren und oberen inneren Abtastoberflächen
21 und 22 der Schablone anliegen, sind an dem Gehäuse 57 montiert.
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Ein Schieber 60 ist innerhalb des Gehäuses 57 durch eine Platte 61
gehalten. Dieser Schieber 60 trägt die Folgerrollen 26, die an den äußeren Abtastoberflächen
der Schablone 16 anliegen. Der Schieber 60 ist in Richtung auf das Zentrum der Vorrichtung
mittels Federscheiben 62 vorgespannt, so daß die Rolle 26 unter Vorspannung an der
Schablone# anliegt. Eine Justierschraube 63 dient zum Einstellen der Kraft, mit
der die Rolle 26 an der Schablone anliegt. Diese Justierschraube ist in das Gehäuse
57 eingeschraubt. Jedes Gehäuse 57 trägt eine Schnitteinheit 2' lateral innerhalb
der Schablone und oberhalb des als Werkstück 5 dienenden Kolbens.
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Die Bewegung jeder Folgereinheit um die Schablone ist dieselbe wie
die bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 5, 6 und 7. Die verschiebbare und drehbare
Anbringung der Folgereinheiten erlaubt eine Eins tellung und Bewegung um die Schablone
herum, wobei die Schnittstähle jederzeit senkrecht zu den heraus zum arbeitenden
Nuten gehalten sind.
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Aus den Fig. 8, 9 und 10 ist ersichtlich, daß die Schablone 16 in
ihrer fixierten Position durch Schablonenträger 64 gehalten ist, die sich von dem
Gehäuse 45 aus nach unten erstrecken. Statt dessen könnte, falls erwünscht, die
Schablone von unten her gehalten sein, wie bei der Xusführungsform nach den Fig.
5, 6 und 7.
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Im letzteren Fall ist in dem Schablonenträger eine Offnung vorgesehen,
die das Einbringen und Entfernen nacheinander zu bearbeitender Werkstücke ermöglicht.
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Bei Jeder der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist es nötig,
daß das Werkstück nach oben in Richtung auf die Schnittvorrichtung oder daß die
Schnittvorrichtung nach unten in Richtung arf das Werkstück vorgeschoben wird. In
Ubereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung wird diese Relativbewegunsr
zwischen Schnittvorrichtungen und Werkstück während der Zeit vorgenommen, zu der
die Schnitteinheiten sich in den Schnittbereichen 10, 11 und 12 des Kolbens befinden.
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Die Fig. 11 und 12 zeigen eine Vorschubvorrichtung zum Vorbewegen
des Werkstückes nach oben in Richtung auf die
Schnittvorrichtungen.
Es ist dabei erforderlich, daß die Anordnung so ausgebildet ist, daß die anfängliche
Vorschubbewegung-des Werkstückes in Richtung auf die Schnittvorrichtungen mit einer
erhöhten Geschwindi?g keit stattfindet, mit der es vor Beginn der spanabhebenden
(Schnitt-) Bearbeitung richtig placiert wird. Diese erhöhte Vorschubgeschwindigkeit
wird auch beim Absenken des Werkstückes vdn den #chnittvorrichtungen nach Beenden
der spanabhebenden Bearbeitung benötigt. Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung
wird das Werkstück in Wichtung auf die Schnitteinheiten während des spanabhebenden
Bearbeitungsvorganges a mit geringer Geschwindigkeit vorgeschoben. Diese Bewegung
erfolgt in Form einer aufeinanderfolgenden Anzahl kleiner Schritte, die einen Bruchteil
der Gesanittiefe des durchzuführenden Schnittvorganges ausmacht; sie wird durchgeführt,
wenn sich die Schnitteinheiten in den Zonen der Schnittbereiche der Nuten befinden.
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Wie in Fig. 11 dargestellt ist, ist ein Motor 65 auf der Basis 3 der
Bearbeitungsvorrichtung befestigt.
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Eine Kupplung 66 verbindet eine Welle 65' des Motors mit einer Welle
67. Die Welle 67 ist in Wälzlagern 6B auf der Basis 3 drehbar gelagert. Die Welle
67 ist selektiv mit einer zweiten Welle 69 über eine von zwei Schaltkupplungen 70
und 71 verbunden. Die Welle 69 ist ihrerseits mit einer Schnecke 72 versehen, die
in ein Schneckenrad 73 eingreift, das auf einer Schneckenradwelle 74 angebracht
ist, an der ein Werkstücksupport 75 befestigt ist.
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Je nachdem, welche der Schaltkupplungen 70 oder 71 eingerückt ist,
erfolgt der Vorschub des Werkstücksupportea 75 mit e#er großen oder einer kleinen
Geschwindigkeit. 11 einzelnen ist die Welle 67 mit der Welle 69 über zwei Antriebswege
verbunden. Zunächst einmal weist die Welle 67 ein Zahnrad 76 auf, das mit einem
Zahnrad 77 einer Supportwelle 78 kämmt. Außerdem ist die Welle 69 in der Welle 78
mittels eines Nadellagers 79 drehbar gelagert. Bei der Schaltkupplung 70 handelt
es sich um eine elektromagnetische Kupplung konventioneller Bauart, die bei Erregung
eine Antriebsverbindung von der Bupportwelle 78 zu der zweiten Welle 69 herstellt.
Ist diese Schaltkupplung erregt, so rotiert die Welle 69 mit derselben Drehzahl
wie die Welle 67.
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7 Die Schneckenradwelle 74 die mit einem Gewinde versehen ist, auf
das eine Mutter 80 auf#eschraubt ist, erstreckt sich drehbar durch zwei Flanschhülsen
81 und 82.
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Die Flanschhülse 81 weist einen Träger für die Mutter 80 auf, die
daran mittels einer Klammer 83 befestigt ist.
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Die Ylanschhülse 82 ist auf der B#is 3 mittels eines nabenartigen
Vorsprunges 84 und Wälzlagern 85 an der Basis 3 drehbar befestigt. Das untere Ende
der Flanschnabe 82 umfaßt einen Flansch 86, der zwischen den Vorsprüngen 84 mittels
der Lager 85 drehbar gelagert ist.
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Die beiden Flanschhüisen 81 und 82 halten zwischen sich das Schneckenrad
73 fest. Es rurt daher eine Drehung des Schneckenrades 73 ihrerseits eine Drehung
der Mutter 80 hervor. Die Schneckenradwelle 74 ist an dem Werkstücksupport 75 sowohl
an ihrem oberen als auch an
ihrem unteren Ende befestigt. Für die
Verbindung an dem unteren Ende der Welle ist der Werkstücksupport 75 mit einem sich
nach unten über die Länge der Welle erstreckenden Rahmenwerk versehen, dessen untere
Armabschnitte sich radial nach innen erstrecken. Eine Schlüssel- und Befestigungsmutter
87 hält diese Armabschnitte an der Welle.
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Wird das Schneckenrad 73 gedreht, so dreht sich auch die Mutter 80
und es wird auf diese Weise die Schneckenradwelle 74 vertikal durch die mutter bewegt.
Dadurch wird der Werkstücksupport 75 gegenüber der Basis.3 nach oben oder nach unten
verfahren. Um diese Bewegung zu erleichtern sind die sich nach Nnten erstreckenden
Abschnitte des Supportes 75 mit Kugelführungen 88 versehen, die entsprechenden Führungen
89 an der Basis 3 zugeordnet sind. Geeignete Lager 90 sind zwischen den Führungen
vorgesehen.
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Der zuvor beschriebene Vorschub führt eine schnelle Bewegung des Werkstückes
zu der Schnittvorrichtung hin und von ihr weg durch. Um eine langsame, schrittweise
Bewegung des Werkstückes während der spanabhebenden Bearbeitung zu erzielen wird
die elektromagnetische Schaltkupplung 71 gespeist, wogegen die Schaltkupplung 70
entregt wird. Die Schaltkupplung 71 verbindet die Welle 67 mit der Welle 69 über
zwei Schneckenradanordnungen. Wie aus Fig. 11 ersichtlich ist, ist die Welle 67
mit einer Schnecke 91 und die Welle 69 mit einem Schneckenrad 9,2 versehen. Eine
Querwelle 93 ist drehbar oberhalb der
Wellen 67 und 69 an der Basis
an Montageflächen 94 drehbar angebracht. Die Querwelle 93 trägt ein Schneckenrud
95 und eine Schnecke 96. Das Schneckenrad 95 arbeitet mit der Schnecke 91 der Velle
67 und die Schnecke 96 arbeitet mit dem Schneckenrad 92 der Welle 69 zusammen. Wird
die Schaltkupplung 71 erregt, so wird die Drehzahl der Welle 69 durch die doppelte
Schneckenuntersetzung reduziert, die sie mit der hntriebswelle 67 verbindet. Das
ergibt eine sehr langsame Vorschubbewegung des Werkstückes in Richtung auf die Schnittvorrichtungen.
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Gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung umfaßt jede der drei Schnitteinheiten
der Folgereinheiten 17, 18 und 19 ein Paar von Ein-Punkt-Schnittstählen zum gleichzeitigen
Herausarbeiten der Nuten eines Nuten, paares. Die Gestalt der Schnittstähle einer
Jeden Einheit differiert. In den Fig. 13, 14 un 15 sind die Schnittstähle einer
sieden Einheit mit 9?, 98 und 99 bezeichnet. Fig. 16 zeigt wen Gesamtquerschnitt
der Nut 7, die in das Werkstück eingearbeitet worden ist.
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Dieser Umriß der endgültigen Hutform ist in Phantöilinien in den Fig.
13, 14 und 15 eingezeichnet.
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Die Gestalt der Schnittstähle und ihre Ausrichtung relativ zum Werkstück
ist so gewählt, daß jeder Schnittstahl effizient schneidet und das Schneiden der
anderen Schnittatähle unterstützt. insbesondere hat der erste Schnittstahl 97 eine
Schnittbreite ~1-1, die kleiner ist als die Schnittbreite W-2 des zweiten Schnittstahle.
98
und kleiner als die Schnittbreite W-3 des dritten Schnittstahles
99. Außerdem ist der Schnittstahl 97 oberhalb der Schnittkante verbreitert, um seine
Festigkeit zu erhöhen, Relativ zu dem zu bearbeitenden Verkstück sind die drei Schnittstähle
in untersehiedliehen Höhen angeordnet. Im einzelnen ist der Schnittstahl 97 in einer
Höhe angeordnet, die näher am Werkstück liegt als die des Schnittstahles 98, wogegen
der Schnittstahl 98 näher am Werkstück angeordnet ist als der Schnittstahl 99. Um
diese Ausrichtung der drei Schnittstähle zu erreichen sind sie mittels eines SchnittstBhlhalters
100 an den Folgereinheiten in unterschiedlichen Höhen oberhalb des Werkstückes befestigt.
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Die Fig. 17 und 18 zeigen die Halterkonstruktion für den Schnittstahl
97. Der Halter weist eine Aussparung 101 auf, in der die Schnittsttle mit nach unten
gerichteten und aus dem Halter vorstehenden Schneidkanten angeordnet sind. Die Schnittstähle
sind innerhalb der Aussparung durch Klötze 102, 103, 104 und 105 in gegenseitigem
Abstand gehalten. Klemmschrauben 106 und 107 sind in den Halter eingeschraubt und
gegen die Klötze 104 und 105 gepreßt. Die vertikale Lage der Schnittstähle innerhalb
des Halters kann bequem vor dem Anziehen der Klenirnschrauben einjustiert werden.
Der Schnittst#hlhalter 100 ist seinerseits in einem Käfig 108 mittels Klemnschrauben
gehalten, von denen eine dargestellt und mit 109 bezeichnet ist. Der Käfig ist an
der Folgereinheit durch sich durch Öffnungen 110 erstreckende Bolzen befestigt.
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Eine Paßfeder 111 sichert den Schnittstahlhalter in der
richtigen
#jinkella6re relativ zu dem Käfig 108. Wie in Fig. 19 dargestellt kann die Schneidkante
des Schnittstahles auf der Mittelachse des Käfigs 108 liegen. Alternativ ist es
auch möglich, wie in Fig. 20 dargestellt, den Schnittstshl gegenüber der Mittelachse
des Käfigs zu versetzen.
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Zum Durchführen eines Schnittvorganges werden die Schnittstähle sukzessiv
entlang bogenförmiger Wege bewegt, um die litten 79 7'; 8, 8' und 9, 9' herauszuarbeiten.
Die Nuten werden nicht in einem hrbeitsvorgang bis zu ihrer endgültigen Tiefe herausgearbeitet,
sondern es werden die Schnittstähle bei jedem Arbeitsspiel um kleine Schritte nach
un.ten in Richtung auf das lJerkstücX zu vorgeschoben. Diese schrittweise Abwärtsbewegung
der Schnittstyhle wird dann vorgenomlllen, wenn sie sich innerhalb der Schnittbereiche
10, 11 und 12 beim Verschwenken befinden, wo sie unbehindert von dem ilerkstückmaterial
sind. Es sind geeignete Vorrichtungen zum Durchführen dieser schrittweisen Vorschubbewegung
vorgesehen. Wie in den Fig. 1 bis 12 dargestellt ist die Vorrichtung so aufgebaut,
daß das Werkstück nach oben auf die Schnittstähle zu bewegbar ist.
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Der Vorschubvorgang kann selbsttätig durch geeignete Vorrichtungen
ausgelöst werden, wie beispielsweise durch einen bndschalter 112, wie er schematisch
in den Fig. 3, 7 und 10 eingezeichnet ist. Dieser Endschalter ist in dem Bewegungspfad
der Folgereinheit angeordnet und weist einen Kontakt 113 auf, der mit einem an einer
der Folgereinheiten angebrachten Kontakt 114 zusammenwirkt. Das Schließen dieser
Kontakte schließt sogleich
einen elektrischen Stromkreis zum intermittierenden
Betätigen der elektromagnetischen Schaltkupplung 71 jedesmal daiiii, werm die Folgereinheit
eine vollständige Umdrehung um die Schablone durchführt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindung ist der erste
Schnittstahl gegenüber dem zweiten Schnittstahl soviel tiefer angeordnet wie es
der Schrittvleite eines Vorschubschrittes entspricht, um den alle Schnittstähle
vorgeschoben werden, wenn sie sich in den Schnittbereichen zwischen den herauszuarbeitenden
Nuten befinden. In gleicher Vieise ist der zweite Schnittstahl um denselben Betrag
der Vorschubschrittweite tiefer angeordnet als der dritte Schnittstahl. Bei dieser
Ausführungsform wird das Herausschneiden der Nuten in der gleise durchgeführt, indem
zuerst das Werkstück mit hoher Geschwindigkeit nach oben in Richtung auf die Schnitteinheiten
vorbewegt wird. Von dieser Startposition aus wird dann das Werkstück mit einer geringen
Geschwindigkeit um einen Schritt bewegt, wenn sich die Schnitteinheiten in den Schnittbereichen
zwischen den herauszuarbeitenden Nuten befinden. Dieser Vorschub bringt den ersten
Schnittstahl 97 der ersten Schnitteinheit auf eine Höhe unterhalb der oberen Werkstückoberfläche,
wogegen die Schnittstähle 98 und 99 der zweiten und dritten Schnitteinheit im Abstand
oberhalb des Werkstüokes bleiben.
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Danach führen die Schnitt einheiten einen vollständigen Umlauf durch,
wobei die Schnittstähle 97 einen ersten
Schnitt entlang der zu
bildenden nuten 7, 7'; 8, 8' und 9, 9' ergeben. Danach wird, wenn sich die Schnitteinheiten
in den Schnittbereichen befinden, das Jerkstück mit lc'1hgsamer Geschwindigkeit
um einen Vorschubschritt bewehrt, so daß sich die zweiten Schnittstähle 98 unterhalb
der oberen Oberflache des Werkstückes befinden. Dann führen wieder alle Schnittstähle
einen weiteren vollstandigen Umlauf durch, wobei während dieser Zeit die Schnittstähle
97 einen zweiten Schnitt durchführen und die zweiten Schnittstähle ihren ersten
Schnitt durchführen, Anschließend wird das EJerkstück um einen breiteren Vorschubschritt
bewegt, wodurch die dritten Schnittstähle 99 in den Bereich unterhalb der oberen
Oberfläche des Werkstückes gelangen. Bei einem weiteren Umlauf der Schnittstähle
führen alle drei Schnitteinheiten einen Schn«ittvorgang durch. Jedesmal wenn die
Schnittstähle einen vollständigen Umlauf durchgeführt haben und sich in den Schnittbereichen
der Schnittpfade befinden wird das llerkstück um einen weiteren Vorschubschritt
in Richtung auf die Schnittstähle zu bewegt. Diese Schnittprozedur wird fortgesetzt
bis Jede Nut bis zu ihrer endgültigen Tiefe herausgearbeitet ist.
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Bei der bevorzugten erfindungsgemäßen Anordnung führt der erste Schnittstahl
einen rohen Vorschnitt aus, der zweite Schnittstahl ergibt ein Halbfinish und der
dritte Schnittstahl bearbeitet die Nut bis zu dem gevrünschten Oberflächenfinish.
Erfindungsgemäß unterstützen sich die Schnittstähle bei dem Schnittvorgang. Sobald
einmal alle
Scnittsi;ihle einen Schnittvorgang durchführen schafft
der durch den dritten Schnittstahl 99 durchgeführte schnitt freien Durchgang für
Späne, die von den Werkstück durch die zweiten Schnittstähle 98 abgetrennt worden
sind. In ähnlicher Weise schaffen die zweiten Schnittstähle 98 freien Platz für
die Späne, die von den ersten Schnittstählen 97 abgeschält worden sind.
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Anstelle der Vervjendung von drei verschiedenen Schnittstahltypen,
wie sie vorstehend beschrieben worden sind, können jedoch auch die drei Schnittstahlpaare
sämtlich für das Finish der fluten herangezogen werden. In diesem Fall wird der
Vorschub des EJerkstückes relativ zu den Schnittstälilen immer dann durchgeführt,
wenn die Schnitteinheiten den nächsten Schnittbereich erreicht haben.
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Dabei werden also bei jede vollständigen Umlauf der Schnittstähle
um das XJerkstück die Schnittstähle dreimal relativ zum Werkstück vorgeschoben.
Zum; selbsttätigen Steuern dieses Vorschubes ist dann ein Endschalter 112 an jedem
Eckbereich der Schablone so angeordnet, daß er mit dem Kontakt 114 an der Folgereinheit
17 zusammenwirkt.
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Bei der Iierstellung der Dichtungsnuten im Kolben eines Wankelmotors
beträgt die größte Breite der Nut beispielsweise etwa 1 mm. Der erste Schnittstahl,
der den Roh-oder Vorschnitt besorgt, kann dabei eine Schnittbreite von etwa 0,63
und einen oberen vergrößerten Bereich von etwa 0,91 mm aufweisen. Das läßt einen
freien Raum von etwa 0,05 mm beidseitig von den Schnittstählen 97 zu
den
\~inden der einzuarbeitenden Nut frei. Der zweite Schnittstahl kann eine gleichförmige
Querschnittsbreite von etwa 0,81 mm aufweisen, wodurch ein freier Raum von etwa
0,4 mm beidseitig zur Nut bleibt. Der dritte Schnittstahl schließlich hat eine der
endgültigen Nutbreite entsprechende Breite. Bei einen Vorschubschritt des Uerkstückes
in Richtung auf die Schnittstähle mit einer Schrittweite von etwa 0,076 mm werden
ungefähr 60 Umläufe benötigt, um eine Nut mit einer Gesamttiefe von ca. 4,3 mm herauszuarbeiten.
In all den Füllen, in denen die Gesamttiefe nicht ein genaues Vielfaches der Vorschubschrittweiten
der Schnittstähle relativ zum Werkstück ist, kann dies durch entsprechende Nlahl
der Lusgangsposition ausgeglichen werden, in die das Werkstück zu Beginn der Schnittbearbeitung
gebracht wird.
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Ebenso kann auch der letzte Vorchubschritt eingestellt werden.
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Ist die Schnittbearbeitung an beiden Seiten des Kolbens fertig, können
ohne weitere Bearbeitung die Dichtstreifen eingesetzt werden. Die Nuten sind exakt
geformtlum die Dichtstreifen richtig aufzunehmen und der versenkte Nutgrund bildet
den Raum für die Dichtstreifen abstützende Dichtstreifenfedern.
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Die Fig. 21, 22 und 23 zeigen eine alternative Ausführungsform einer
srfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Schnitteinheiten von stationären Säulen
getragen sind und sowohl die Schablone als auch das Werkstück verschwenkt werden,
um die Bewegung der Folgereinheiten relativ zur Schablone und den Schnitteinheiten
relativ
zum Werkstück zu erzeugen. Zur einfacheren Darstellung ist in den Fig. 21 und 22
nur jeweils eine Folger- und Schnitteinheit dargestellt. Es sind jedoch, wie ~in
Fig. 23 gezeigt", drei um 1200 zueinander versetzte Schnitteinheiten vorgesehen.
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Gemäß der Darstellung in den Fig. 21 un#d 22 ist das Werkstück 5 an
einer Plattform 115 betestigt, die.
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ihrerseits in Lagern 116 eines Schlittens 117 drehbar gehalten ist.
Der Schlitten 117 ist mit Kugelführungsschienen 118 versehen, die gegenüber von
Kugelführungsschienen 119 angeordnet sind, die ihrerseits an der Basis 3 der Vorrichtung
befestigt sind. Geeignete Kugeln 120 sind zwischen den beiden Kugelfürhungsschienen
vorgesehen und erlauben eine vertikal gerichtete Schiebebewegung des Schlittens
117 relativ zur Basis.
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Ein Hydraulikmotor 121 ist an dem Schlitten 117 angebracht; seine
Ausgangswelle 122 ist mit einem Adapter 123 und einer Kupplung 124 verbunden. Die
Kupplung trägt ein Kettenrad 125. Das Kett<;nrad 125 treibt über eine Kette 126
ein Kettenrad 127, das an einer Trägerwelle 128 mittels einer Paßfeder 128' fixiert
ist. Die Antriebsverbindung zwischen dem Motor 121 und der Trägerwelle 128, wie
sie durch die Ketten- und Kettenradverbindung gegeben ist, bewirkt eine kontinuierliche
Drehung der Welle. Das obere Ende der Träge#velle 128 ist über eine Schaltkupplung
129 mit der Plattform 115 verbunden.
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Ist die Schaltkupplung 129 betätigt, so bewirkt eine
kontinuierliche
Drehung der Welle 128 eine kontinuierliche Drehung der Plattform und damit des SJerkstückes
5 relativ zu den oberhalb befindlichen Schnitteinheiten.
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Bei dieser kusführungsform der Erfindung ist es erforderlich, daß
die Schablone 16 synchron mit dem \werkstück geschwenkt wird. Zu diesem Zweck ist
die Schablone an der Basis 3 der Maschine über Lager 150 und einen Trägerrahnen
131 drehbar gelagert. Senkrecht angeordnete Zapfen 132 kuppeln den Trägerrahmen
für die Schablone mit der Plattform 115 für das Werkstück. Demgemäß ergibt eine
Drehung der Plattform durch die mittels der Zapfen 132 bewirkte Verbindung eine
synchrone (simultane) Drehung der Schablone relativ zu den Folgereinheiten.
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Bei der in den Fig. 21, 22.und 23 dargestellten erfindungsgemäßen
Ausführungsform sind für den Vorschub des Werkstückes in Richtung auf die Schnitteinheiten
getrennte Antriebsverbindungen vorgesehen, von denen eine für den schnellen Vorschub
des Werkstückes vor und nach dem Bearbeitungsvorgang und eine andere für den langsamen
Vorschub des Vierkstückes in kleinen Vorschubschritten während des Schnittvorganges
dient. Wie in Fig. 22 dargestellt ist die Ausgangswelle 122 mit einer Seite einer
elektromagnetischen Kupplung 133 mittels des Adapters 123 und der Kupplung 124 verbunden.
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An dem Adapter ist eine Welle 134 über nadellager 135 drehbar gehalten.
Die andere Seite der elektronagnetischen Kupplung 133 ist an der Welle 134 befestigt,
um auf diese Weise ein selektives Kuppeln des Antriebsmotors 121 mit der Welle 134
zu ermöglichen. Die Kupplung 124 und der
Adapter 123 sind ihrerseits
an dem Schlitten 117 über Lager 135 drehbar angebracht.
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Das obere Ende der Welle 134 ist mit einem Zahnrad 136 versehen, das
mit einem an einer Mutter 138 befestigten Zahnrad 137 kämmt. Die Mutter ist an der
Basis 3 drehbaigelagert und gegen eine vertikale Bewegung relativ zum Schlitten
117 durch eine Klemmanordnung 139 und Lager 114 gesichert. Die mrägerwelle 128 greift
mit einem Gewinde in diese IGutter ein und ist so angeordnet, daß sie vertikal in
Abhängigkeit von der Drehung dieser Eutter auf- und abbewegbar ist. Wie in Fig.
22 darge= stellt ist die mit einem Gewinde versehene Trägerwelle an ihrem unteren
Ende in dem Schlitten 117 mittels einem Lager 141 drehbar gelagert.
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Um die schrittweise Vorschubbewegung von Plattform und Werkstück während
der Bearbeitung durchzuführen ist ein zweiter Antriebsweg vorgesehen. Dieser Antrieb
bewegt die Welle 128 mit langsamer Geschwindigkeit vertikal.
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Dazu ist, wie in Fig. 22 dargestellt, auf die Paßfeder 128' ein Zahnrad
144 aufge5teckt,.t#das mit einem an einem Adapter 147 befestigten Zahnrad 145 kämmt.
~An dem Adapter ist eine Welle 148 drehbar angebracht, die parallel zur Welle 128
angeordnet ist, Der Adapter-ist mit der einen Seite einer elektromagnetischen Kupplung
149 verbunden, deren andere Seite mit der Welle 148 verbunden ist. Das obere Ende
der Welle ist mit einem Zahnrad 150 versehen, das mit dem auf der Mutter 138 befestigten
Zahnrad 137 kamut.
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Im Betrieb dreht der Motor 121 die Welle 128 kontinuierlich und bewirkt
damit eine entsprechende Drehung von lAerkstück und Schablone. Normalervei3e sind
die Kupplungen 133 und 149 entregt und die Mutter 138 dreht sich mit der Welle 128
in dem tragenden Lager 140. Soll das SJerkstück in die oder aus der Schnittposition
bewegt werden, wird die Kupplung erregt. Dadurch wird die Mutter entgegengesetst
zur Drehung der Welle 128 gedreht, wodurch ein S¢hnellvorschub des Werkstücks relativ
zu den Schnitteinheiten erfolgt. Ist andererseits die Kupplung 149 erreGt, so drehen
sich Llutter und Trägerwelle 128 in der gleichen Richtung aber mit geringfügig unterschiedlichen
Drehzahlen. Dadurch wird ein langsamer Vorschubschritt des Werkstückes relativ zu
den Schnitteinheiten erzeugt.
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Wird der Motor 121 in entgqgengesetzter Richtung angetrieben so läßt
sich durch entsprechende Erregung der Kupplungen ein Entfernen des Werkstückes von
den Schnitteinheiten erzielen. Während dieser Bewegung und auch während der schnellen
Vorschubbewegung des Werkstückes in seine Anfangsposition ist die Kupplung 129,
die die Welle 128 mit der Plattform 115 verbindet, vorzugsweise entregt. Das erlaubt
einen schnellen Vorschub des Werkstückes, ohne daß es dabei gleichzeitig gedreht
wird.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungaform, bei der das Werkstück
und die Schablone relativ zu den Schnitteinheiten gedreht werden, sind zum Tragen
der
Folgereinheiten stationäre Tragzapfen 151 vorgesehen.
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Die Tragzapfen sind an der Basis 3 befestigt und um die Drehachse
der Trägerwelle 128 um 1200 zueinander versetzt angreordnet, Jede der Folgereinheiten
ist zum Durchführen einer linearen Bewegung zu und von der Welle 128 an einen Schlittenträger
152 angebracht.
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Der Schlittenträger 152 ist wiederum an einem Gehäuse 153 gehalten,
das mittels Lagern 1.54 drehbar von den Uragzapfen 151 gehalten ist. Die Folgereinheit
umfaßt ein Schlittengehäuse 155, das verschiebbar mit dem Schlittenträger 152 verbunden
ist und das zur tragenden Aufnaliiiie der Wolgenollen 24, 25 und 26 ausgebildet
ist. Ein Schieber 156 trägt die, Rolle 26 innerhalb des Gehäuses 1$5 verschiabbar.
Die Rolle 26 ist mittels Federscheiben 157 und einer Stellmutter 158 unter Vorspannung
gegen die äußere Ab'tastoberfläche 23 der Schablone 16 gehalten. Die Art und Weise,
in der die Folgereinheiten mit der Schablone zusammenwirken, wenn beide relativ
zueinander bewegt werden, ist die gleiche wie bei den Ausführungsformen, bei denen
die Folgereinheiten bewegt werden und die Schablone stationär gehalten ist.
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Bei der in den Fig. 21 bis 23 dargestellten erfinäungsgemäßen Ausführungsform
werden das Werkstück und die Schablone relativ zu den Folger- und Schnitteinheiten
mittels eines Antriebes bewegt, der mit dem ~Antrieb gekoppelt ist, der zum Vorschub
des Werkstückes in senkrechter Richtung verwendet ist. Alternativ zu diesem Aufbau
kann der Antrieb zum Schwenken des Werkstückes und der Schablone unmittelbar über
die Schablone
einwirken. Keine derartige Konstruktion zeigen die
i"'igv 2etc, 25 und 26. Hierbei ist ebenfalls wieder Jede der Folgereinheiten drehbar
an stationären Tragzapfen 159 ablagert. Auch ist eine lineare Schiebebewegung in
einer auf die Welle weisenden Richtung mittels der tragenden Lagerung des Folgergehäuses
160 auf der Schieberanordnung 161 gegeben. Die Rolle 26 einer Jeden Folgereinheit
ist, im Gegensatz zu der in Fig. 22 dargestellten Ausführungsform, wo sie frei drehbar
angeordnet ist, an der Ausgangswelle eines Antriebsnotors 162 fest angebracht. Durch
das Antreiben der Rolle 26 unter Anlage an der äußeren Abtastoberfläche 23 der Schablone
16 wird eine Bewegung der Schablone zwischen der Rolle 26 und den Rollen 24 und
25 bewirkt. Um diese Bewegung zu ermöglichen ist die Schablone an einem Support
163 angebracht der ,seinerseits mittels Lagern 164 an der Basis 3 drehbar befestigt
ist. Der Support flir die Schablone 16 ist mit einem Werkstückträger 165 für das
Werkstück 5 über Bolzen 166 gekoppelt. Auf diese Weise wird durch Antreiben der
Schablone über die Rollen 26 auch eine Drehung des Werkstückträgers 165 und des
Werkstückes bewirkt.
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Bei der in Fig. 24 dargestellten Konstruktion erfolgt die Vorschubbewegung
des Werkstückes in vertikaler Richtung mittels eines Paares von hydraulischen Stellmotoren
167 und 168. Der Werkstückträger 165 ist an einem Schlitten 169 durch ein Lager
170 drehbar befestigt. Der Schlitten 169 seinerseits ist über Schiebeführungen 171
an der Basis 3 verschiebbar angebracht.
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Der Schlitten 169 weist ferner Kugelführungen 172.
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auf, über die ein weiterer Schlitten 173 verschiebbar gehalten ist.
Eine mit Gewinde versehene Welle 174 ist an dem Schlitten 173 drehbar gelagert;
an ihrem oberen Ende ist sie an dem Werkstückträger 165 drehbar befestigt.
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Die Zelle 174 ist in eine Gewindehülse 175 eingeschraubt, die an dem
Schlitten 173 fixiert ist. Das untere Ende des Schlittens 173 ist mit einer Kolbenstange
176 eines Hydraulikzylinders 177 verbunden. Durch Betätigen des Hydraulikzylinders
wird die Kolbenstange 176 in vertikaler Richtung bewegt und erzeugt eine vertikale
Bewegung der Schlitten 169 und 173. Der Xydraulikzylinder 177 dient für den schnellen
Vorschub des Werkstückträgers 165 und des darauf angebrachten NVerkstüçkes zu und-von
#den Schnittvorrichtungen.
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Ist das Werkstück in die Ausgangsposition für den Bearbeitungsvorgang
gebracht, so wird eine schrittweise Vorschubbewegung des Werkstückes benötigt. Um
dies zu erreichen wird die Welle 174 gedreht. Wie die Fig. 25 und 26 (auf dem Blatt
mit der Fig. 3) zeigen weist der hydraulische Stellmotor 167 eine Eolbenstange 178
auf, die mit einer Klinke 179 versehen ist. Die Klinke wirkt mit einem Klinkenrad
180 zusammen, das an der Welle 74 befestigt ist. Jedesmal dann, wenn das Werkstück
um einen Vorschubschritt nach oben bewegt werden soll wird der hydraulische Stellmotor
167 betätigt, wodurch die Klinke das Klinkenrad 180 um den erforderlichen Betrag
verschwenkt. Der hydraulische Stellmotor kann in zeitlichen Folgen relativ zur Positionierung
der
Schnitteinheiten durch geeignete Mittel betätigt werden, wie
beispielsweise die in den zuvor bèschriebenen Ausführungsformen der Erfindung vorgesehene
Endsc#alteranordnung.
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Nachdem das Werkstück mit aufeinanderfolgenden Vorschubschritten bewegt
worden ist und die Nuten in das Werkstück zu ihrer endgültigen Tiefe ausgehoben
worden sind1 wird die Klinke 179 durch Vorfahren der Kolbenstange 178 außer Eingriff
mit dem Klinkenrad 180 gebracht. Dann rard der hydraulische Stellmotor 168 betätigt.
Eine Kolbenstange 181 dieses hydraulischen Stellmotors ist mit einer Zahnstange
182 versehen, mit der ein an der Welle 174 befestigtes Zahnrad 183 kämmt, Durch
Betätigen des Stellmotors 168 wird die Kolbenstange 181 ausgefahren und bringt die
Welle 174 in ihre ursprungliche Winkellage und den Werkstückträger 165 in seine
Ausgangsposition zurück.
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Danach wird der Hydraulikzylinder 177 betätigt, um die Kolbenstange
176 zurückzuziehen. Dadurch wiederum wird der Werkstückträger 165 nach unten bewegt,
wodurch der notwendige freie Raum zum Abnehmentdes Werkstückes und zum Aufbringen
eines neuen Werkstückes geschaffen wird.
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Eine Reihe von Ausführungsformen ist bei der Beschreibung der vorliegenden
Erfindung geschildert worden. Es versteht sich Jedoch, daß vielfältige lgodifikationen
dieser Ausfürrungsformen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung
zu verlassen. Beispielsweise könnten die Schnitteinheiten und die Anordnung
aus
Schablone und Folgereinheiten so ausgebildet sein, daß sie vertikal nach unten auf
das Werkstück zu bewegbar sind. Außerdem könnte auch der selbsttätige Vorschub des
Werkstückes relativ zu den Schnittstäblen während des Bearbeitungsvorganges mittels
einer elektronischen Schaltung oder auch manuell ausgelöst oder vorgenommen werden.
Ebenso könnten andere Anordnungen verwendet werden, am die schnelle und die langsame
Vorschubbewegung von Werkstück und Schnittstählen zu bewirken.