DE2300442A1 - Fraes- und bohrmaschine mit doppelt drehenden bearbeitungskoepfen - Google Patents

Description

Ba 2352

Charles William BERTHIEZ Lausanne / Schweiz

Präs- und Bohrmaschine mit doppelt drehenden Bearbeitungsköpfen

Die Erfindung betrifft eine Fräs- und Bohrmaschine mit doppelt drehenden Bearbeitungsköpfen.

Es ist bekannt, an dem Reitstock einer Fräs- und Bohrmaschine zusätzliche, doppelt drehende Bearbeitungsköpfe zu montieren, um Vorgänge wie Fräsen, Abstechen und Bohren durchzuführen. Die Steuerung der Drehung der Werkzeugträgerspindel erfolgt mittels einer kinematischen Kette, die mit der Drehspindel der Werkzeugmaschine bei der Montage des Kopfes an dem Reitstock verbunden wird.

Außerdem ist es bekannt, eine Steuerung für den Vorschub der Werkzeugträgerspindel und damit der Werkzeuge zu verwenden, die aus einer kinematischen Kette besteht, die ebenfalls durch die Drehung der Spindel der Werkzeugmaschine angetrieben wird,

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Um Vorschübe pro Umdrehung der Spindel zu erhalten, deren Größen in geeigneter Weise abgestuft sind, verwendet man austauschbare Ritzel, die in der Kette angeordnet sind.

Die Notwendigkeit, die Ritzel von Hand auszutauschen, um für jeden Bearbeitungsfall die am besten geeignete Vorschubgröße zu erhalten, verursacht einen sehr großen Zeitverlust, der insbesondere bei Maschinen mit numerischer Steuerung als störend empfunden wird, da diese eine erhöhte Produktion haben müssen.

Daraus folgt, daß derartige doppelt drehenden Köpfe hauptsächlich zum Abstechen verwendet werden.

Die Steuerung der Verschiebung der Hülse wird visuell an einer kreisförmigen Feineinstellvorrichtung und einer Grad skala durchgeführt. Da diese Vorrichtung nur eine geringe Genauigkeit ergibt, kann sie nicht zweckdienlich an einer Maschine mit numerischer Steuerung verwendet werden. Das Ende der Vor- und Rückwärtshübe der Hülse wird von der Bedienungsperson an der Gradskala der Steuerung zur Verstellung abgelesen und es erfolgt kein automatischer Stillstand. Daher muß eine derartige Vorrichtung von der Bedienungsperson ständig beobachtet werden, um zu vermeiden, daß die Hülse frei anschlägt und die Schutzmomentbegrenzungseinrichtung auslöst.

Die Inbetriebnahme eines derartigen Kopfes erfordert somit zahlreiche manuelle und visuelle Vorgänge, die zu erheblichen Totzeiten führen und seine Verwendung an einer Maschine mit hoher Produktion nicht ermöglichen, insbesondere dann, wenn diese mit einer numerischen Steuerung versehen ist. Außerdem wird dieser Kopf vor allem insbesondere zum Abstechen verwendet und ist daher nicht in der gewünschten Weise universell einsetzbar.

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Gemäß der Erfindung ist die die Spindel tragende Hülse bei ihrer Vorwärtsbewegung durch eine kinematische Kette mit einem in der Werkzeugmaschine verschiebbaren Teil verbunden.

Der wesentliche Vorteil dieser grundlegenden Ausbildung besteht darin, daß die Hülse ohne besondere Mittel alle Vorschubeinrichtungen anordnet, die dem gleitenden Teil der Maschine zugeordnet sind oder zugeordnet werden können, d.h. es ergibt sich ein sehr weiter Vorschubbereich, eine optische Steuerung der Verschiebung hoher Genauigkeit, ein automatischer Stillstand am Ende des Hubs oder in Zwischenstellungen und schließlich eine numerische Steuerung durch visuelle Beobachtung oder durch einen Lochstreifen.

Diese Verbesserung ermöglicht die Verwendung des doppelt drehenden Kopfes gemäß der Erfindung an Maschinen hoher Produktivität, insbesondere mit numerischer Steuerung, während dies bisher zweckmäßig nicht möglich war.

Das verschiebbare Teil kann aus der verschiebbaren Spindel einer Fräs- und Bohrmaschine bestehen, an der der Kopf befestigt ist.

Es ist auch möglich, als verschiebbares Teil an einer Fräsmaschine einen besonderen Stößel zu verwenden, der mit Vorschub- und Steuereinrichtungen versehen ist.

Gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist die Welle, die das erste Kegelrad trägt, das üblicherweise an dem Körper des Kopfes befestigt ist, um die Werkzeugträgerspindel zu drehen, innen derart ausgebohrt, daß sie einen Stößel aufnehmen kann, der mit der verschiebbaren Spindel der Fräs- und Bohrmaschine gekoppelt werden kann.

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Dieser Stößel verschiebt einen kleinen zylindrischen Schieber, der eine Zahnstange aufweist, deren lineare Verstellung ein Ritzel antreibt, das drehfest auf einer Welle sitzt, die an ihrem einen Ende ein weiteres, antreibendes Ritzel trägt, das im wesentlichen in der Verbindungsebene eines Körpers und eines schwenkbaren Gehäuses liegt, die den Kopf bilden.

In dem schwenkbaren Gehäuse ist eine kinematische Kette angeordnet, die in der gleichen Weise ausgebildet ist und in der der kleine Schieber durch eine Hülse ersetzt ist, die die Werkzeugträgerspindel trägt und in der das letzte angetriebene Ritzel wie zuvor im wesentlichen in der Verbindungsebene liegt.

Gemäß einer weiteren Ausbildung kämmen das Antriebsritzel und das angetriebene Ritzel mit einem Zahnkranz, der konzentrisch zur Schwenkachse des Kopfes angeordnet ist und sich auf dieser frei dreht. Wegen der Drehung des schwenkbaren Gehäuses um 180 bezüglich des Körpers sind diese Ritzel entsprechend zwei parallelen Ebenen derart angeordnet, daß sie sich bei ihrem Eingriff mit dem Zahnkranz und der Winkelverstellung des schwenkbaren Gehäuses kreuzen können. Das Übersetzungsverhältnis der gesamten Anordnung beträgt 1, um eine absolute Gleichheit zwischen der Bewegung des gleitenden Teils der Werkzeugmaschine und der Verstellung der Hülse des doppelt drehenden Kopfes zu erhalten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 8 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur 1 eine Seitenansicht des doppelt drehenden Kopfes gemäß der Erfindung,

Figur 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 2, aus der* Herbewegung se ingr iff der verschiebbaren Spindel der Fräs- und Bohrmaschine hervorgeht.

Figur 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 2, aus der das von dem Schieber angetriebene Ritzel hervorgeht,

Figur 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 1,* aus der die Verriegelung des doppelt drehenden Kopfes in einer Winkelstellung hervorgeht,

Figur 6 eine Seitenansicht des Körpers des Kopfes, aus der die Anordnung der Steuerritzel hervorgeht,

Figur 7 einen Schnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 1, aus der die Sperrvorrichtung der Hülse hervorgeht, und

Figur 8 einen Schnitt längs der Linie VIII-VIII in Fig. 6.

In den Figuren 1, 2, 4 bis 7 ist ein doppelt drehender Kopf gemäß der Erfindung gezeigt, der einen Körper 1 aufweist, der durch durch einen Ring 2 mittels Schrauben 3 an der Vorderseite eines Reitstocks einer in der Zeichnung"gezeigten Fräs- und Bohrmaschine befestigt ist. An dem Körper 1 ist ein Gehäuse 4 schwenkbar befestigt, das in allen Winkelstellungen an dem Körper mittels sechs Schrauben 5 mit Vierkantkopf befestigt werden kann, die in kreisförmigen Schlitzen 6 mit T-förmigem Querschnitt verstellt und mittels Muttern 7 und Federscheiben 8 festgelegt werden können. Der Teil vor dem schwenkbaren Gehäuse 4 weist einen zylindrischen Körper 9 mit einer Bohrung 10 auf, in der mit sehr geringem Spiel verschiebbar ein Schieber 11 angeordnet ist, in dem drehbar eine Spindel 12 angeordnet ist, die an einem ihrer Enden ein Drehwerkzeug 13 trägt und deren Lager- und Antriebseinrichtungen im einzelnen später beschrieben werden.

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An dem Körper 9 (Fig. 7) sind Schlitze 14, 14a und 15 vorgesehen, die zwei kreisförmigen Halbsektoren 16, 17 eine freie Flexibilität verleihen und deren Annäherung unter der Einwirkung einer Klemmkraft ermöglichen, die mittels eines Bolzens 18 ausgeübt wird, bis das zwischen der Bohrung 10 und der Hülse 11 bestehende Spiel völlig beseitigt ist. Eine Beilagscheibe 19 ermöglicht es, die Annäherung auf die notwendige Entfernung ohne eine Verformung des Körpers 9 zu begrenzen. Um den Eintritt von Abriebstaub zu verhindern, sind die Schlitze 14, 14a durch zwei Beilagscheiben 20, 21 verschlossen, die an den beiden Flächen des Schlitzes des Körpers 9 festgeklebt sind.

Die Hülse 11 ist aufgrund eines Führungsteils 22 drehbar in dem Gehäuse 4 angeordnet. Das Führungsteil weist an einem seiner Enden zwei parallele Flächen 23 auf, mittels derer es in eine Längsnut 24 der Hülse 11 eingreift. Das Führungsteil 22 weist einen Bund 25 auf, der es ermöglicht, dieses Teil zu orientieren und zu befestigen; die Tiefe wird durch die Dicke der Unterlegscheibe 26 eingestellt.

In den Fig. 4 und 8 ist ein Verriegelungsteil 27 dargestellt, das mit geringem Spiel in einer Hülse 28 verschiebbar ist, die durch eine Schraube 29 an dem Gehäuse 4 schwenkbar befestigt ist, deren Ende in eine Nut 30 des Verriegelungsteils 27 eingreift. Das Ende 31 des Verriegelungsteils 27 kann in entsprechende Nuten 32 eingreifen, die in einer Scheibe 33 fester Teilung vorgesehen sind, die mittels einer Schraube 34 befestigt und an dem Körper 1 des Kopfes verstiftet ist.

Die Anzahl der Nuten 32 wird durch die Größe und Anzahl der Winkel bestimmt, die man mittels des Verriegelungsteils 27 erhalten will, das eine Zugstange 34 aufnimmt,

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die an ihrem Ende mit einem aufgeschraubten Knopf 36 versehen ist. Das Verriegelungsteil 27 unterliegt der Wirkung einer Gegenfeder 37, die an einem Deckel 38 anliegt, der an der Hülse 28 befestigt ist, und die bestrebt ist, das Verriegelungsteil 27 in einer der gewählten Winkelstellung entsprechenden Nut 32 zu halten.

Die Zwischenwinkel werden durch Ablesen einer Winkelfeineinstellvorrichtung 39 einer Skala 40 erhalten, die 180 Grade eingeteilt und in beiden Schwenkrichtungen des Kopfes eingraviert sind, um eine positive Ablesung in beiden Richtungen durchführen zu können.

Wie Fig. 2 zeigt, ist die Spindel 12 in bekannter Weise in der Hülse 11 mittels Rollenlagern 41, 42 und eines Zwischenstücks 43 angeordnet. Die gesamte Anordnung wird durch einen Gewindering 44 zusammengehalten. Das hintere Ende der Spindel 12 weist Rippen 45 auf, die in entsprechenden Nuten einer Hülse 46 gleiten, um zugleich die Drehung der Spindel 12 durch die Hülse 46 zu ermöglichen, die in dem Gehäuse 4 durch Rollenlager 47, 48 drehbar gelagert ist, die durch ein Zwischenstück 49 getrennt sind und durch einen Gewindering 50 zusammengehalten werden.

Die Drehung der Hülse 46 erfolgt mittels eines Kegelrads 51, das durch Schrauben 52 an der Hülse befestigt ist, und mit einem Kegelrad 53 kämmt, dessen Schaft mittels Rollenlagern 55 und 56 in einer Bohrung 57 der Teilscheibe 33 gelagert ist.

An dem Schaft 54 ist mittels Rippen und Nuten 58 und einer aufgeschraubten Mutter 59 ein Kegelrad 60 befestigt, das mit einem Kegelrad kämmt, dessen Schaft 62 durch Rollenlager 63, 64 gelagert ist, die durch ein Zwischenstück 67 getrennt und in einem Gehäuse 65 angeordnet sind, das durch Schrauben 66 an dem Körper

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befestigt ist. Das Ende des Schafts 62 weist Rippen 68 auf, die in entsprechende Nuten einer Hülse 69 eingreifen, die axial auf dem Schaft 62 mittels eines Hebels 70 gleitet, der auf einer Achse 71 drehfest angeordnet ist und an seinem Ende eine Platte 72 trägt, die in eine Nut 73 der Hülse 69 eingreift. Der Hebel wird von Hand mittels eines weiteren, nicht gezeigten Betätigungshebels betätigt, der drehfest auf der Achse 71 sitzt.

Außerdem ist eine Hülse 74 durch Schrauben 76 auf einer Frässpindel 75 der Fräs- und Bohrmaschine befestigt. Die Betätigung der Hülse 69 führt zum Ineinandergreifen innerer Verzahnungen 77 der Hülse 69 mit äußeren Ver--= zahnungen 78 der Hülse 74 und stellt den Drehantrieb des Kegelrads 61 sicher, das seine Bewergung über die kinematische Kette der Ritzel 60, 53, 51 auf die Spindel 12 überträgt, die sich unabhängig von ihrer Winkelstellung drehen kann, indem sie das Gehäuse 4 auf dem Körper 1 um die Zentriereinrichtung 79 dreht, die mittels der Schraube 80 befestigt und mit der Scheibe 33 verstiftet ist.

In den Fig. 2, 3 und 5 ist ein Stößel 81 gezeigt, der in Bohrungen 82 und 83 des Schafts 62 des Kegelrads 61 verschiebbar angeordnet ist und dessen eines Ende einen Konus 64 zur Zentrierung in einer entsprechenden koni- . sehen Bohrung einer verschiebbaren Spindel 85 der Fräs- und Bohrmaschine aufweist.

Die Dreh- und Verschiebeverbindung des Stößels 81 mit der Spindel 85 wird durch ein Teil 86 sichergestellt und die federnde Klemme 87, deren freie Expansion durch ihre Vorwärtsverschiebung in der Ausnehmung 88 erhalten wird, ermöglicht den Durchgang des Kopfes 86a, während ihre Rückwärtsbewegung die gewünschte Zugkraft sicherstellt. Diese bekannte Vorrichtung wird insbesondere

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durch Federscheiben für den Rücklauf und durch einen hydraulischen Kolben für die Vorwärtsbewegung gesteuert.

Das andere Ende des Stößels 81 trägt und treibt axial einen Schieber 89 mittels zweier Drucklager 9O, 91, die in Längsrichtung durch eine Sicherungsmutter 92 gehalten werden. Der Schieber 89 wird in der Hülse 93 verstellt, die mit einem Deckel 94 versehen und mittels einer Schraube 95 an dem Körper 1 befestigt ist.

Wie die Fig. 3 und 5 zeigen, kämmt eine auf dem Schieber 89 ausgebildete Zahnstange 96 mit einem Ritzel 97, das sie bei der Verstellung des Schiebers 89 dreht. Dieses Ritzel 97 ist frei drehbar auf einer Welle 98 angeordnet, die mit einem Ritzel 99 verbunden ist und auf der einen Seite von zwei Drucklagern 100, 101 und auf der anderen Seite von einem Kugellager 102 getragen wird, das in einem Deckel 1O3 angeordnet ist, der an dem Körper 1 befestigt ist.

Die axiale Stellung der Welle 98 wird durch eine Sicherungsmutter 104 und eine Hülse 105 gewährleistet, die zu einer bekannten Mehrscheibenkupplung gehört, die schematisch dargestellt ist, wobei die Hülse durch einen Keil 106 drehfest auf der Welle 98 angeordnet ist. Die Antriebszapfen der Scheiben der Kupplung greifen in vier Nuten 107 eiir, die in der Glocke 1O8 ausgebildet sind, die an dem Ritzel 97 befestigt ist. Ein Ring 109, der auf der Hülse 105 verschiebbar befestigt ist, und in bekannter Weise von einer Gabel und Platten gesteuert wird,die nicht gezeigt sind, ermöglicht es, das Ritzel 97 und die Ritzelwelle 99 zu kuppeln oder zu entkuppeln.

Das Ritzel 99, das strichpunktiert in Fig. 2 gezeigt ist, kämmt mit einem Zahnkranz 110, der auf der Scheibe 33 mittels eines Nadellagers 111 frei drehbar angeordnet ist und mit dem ein Ritzel 112 kämmt, das auf einer

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Welle 113 (Fig. 5) sitzt, die durch zwei Rollenlager 114, 115 in einer Hülse 116 angeordnet ist, die durch Schrauben 117 an dem Schwenkgehäuse 4 befestigt ist. An ihrem dem Ritzel 112 gegenüberliegenden Ende weist die Welle 113 Nuten 118 auf, in denen ein Ritzel 119 drehfest sitzt, das durch eine Sicherungsmutter 120 gehalten wird. Das Ritzel 119 kämmt mit einer Zahnstange 121, die in dem Schieber ausgebildet ist.

Wie die Fig. 2, 5 und 6 zeigen, sind die Ritzel 99 und 112, die mit der Zahnstange 110 kämmen, entsprechend zwei parallelen Ebenen derart angeordnet, daß das Ritzel 112, das an dem Gehäuse 4 sitzt, sich gegenüber dem Ritzel 99 verstellen kann, wenn das Gehäuse 4 bezüglich des Körpers 1 schwenkt, um die Einstellung der Winkelposition der Spindel 12 durchzuführen.

Die Vorschubvorrichtung der Hülse 11 und der Werkzeugträgerspindel 12 arbeitet in der folgenden Weise.

Das Gehäuse 4 wird in der Winkelposition mittels des Verriegelungsteils 27 eingestellt, das in eine der Nuten 32 der Scheibe 33 eingreift, und die Spindel 12 wird von der kinematischen Kette angetrieben, die aus den Ritzeln 51, 53, 60, 61 besteht, wenn die Hülse 69 mit der Hülse 74 gekuppelt ist, die an der Fräsdrehspindel 75 sitzt, so daß die verschiebbare Spindel 85 der Fräs- und Bohrmaschine in Richtung des Pfeils A angetrieben wird, wobei sich der Schieber 89 in der in Fig. 2 gezeigten Stellung befindet.

Die Verstellung des Schiebers 89 in Richtung des Pfeils A mittels des Stößels 81 sichert den Drehantrieb des Ritzels 97 und des Ritzels 99, das mit ihm durch die Scheibenkupplung gekuppelt ist.

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Durch den Zahnkranz 110 treibt das Ritzel 99 das Ritzel 112 und das Ritzel 119 an, mit dem es drehfest verbunden ist. Das Ritzel 119 treibt die Hülse 11 über die Zahnstange 121 in Richtung des Pfeils B (Fig. 2) und die Spindel 12 an.

Da das übersetzungsverhältnis der kinematischen Kette 1 beträgt, entspricht jeder linearen Verstellung der Spindel.85 der Werkzeugmaschine eine identische Verstellung der Hülse 11 und der Werkzeugträgerspindel

Wenn die Scheibenkupplung ausgerückt und die Ritzel und 99 entkoppelt werden, kann sich der Zahnkranz leer drehen, so daß das Gehäuse 4 an dem Körper 1 des Kopfes gedreht werden kann, um die Winkeleinstellung durchzuführen.

Wenn die Hülse 11 gesperrt ist, sind auch ihre Antriebsritzel 112 und 119 festgelegt und bewirken die Drehung des Zahnkranzes 110 nach Art eines Planetenantriebs.

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Claims (10)

Patentansprüche

1. IFräs- und Bohrmaschine mit doppelt drehenden Bearbei- ^"""tungsköpf en, bestehend aus einem Körper, an dem ein Gehäuse schwenkbar befestigt ist, das mit einer Hülse versehen ist, in der drehbar eine Werkzeugträgerspindel angeordnet ist, die durch eine kinematische Kette mit der Drehspindel der Fräs- und Bohrmaschine verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Spindel tragende Hülse bei ihrer Vorwärtsbewegung durch eine kinematische Kette mit einem in der Werkzeugmaschine verschiebbaren Teil verbunden ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Teil eine verschiebbare Spindel der Fräs- und Bohrmaschine ist.

3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Teil ein innerer, zur Spindel der Fräs- und Bohrmaschine konzentrischer Stößel ist.

4. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kinematische Kette aus einem Stößel besteht, der mit einem der Enden eines verschiebbaren Teils der Werkzeugmaschine verbunden ist, daß der Stößel an seinem anderen Ende mit einem Schieber verbunden ist, der eine Zahnstange trägt, die mit einem Ritzel kämmt, das mit einem Antriebsritzel verbindbar ist, das mit einem angetriebenen Ritzel durch einen Zahnkranz verbunden ist, und daß das angetriebene Ritzel mit einem Ritzel verbunden ist, das mit einer Zahnstange kämmt, die an der Hülse vorgesehen ist.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel konzentrisch zu.dem ersten Ritzel der kinematischen Kette zwischen der Werkzeugträgerspindel,

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die an dem Gehäuse schwenkbar befestigt ist, und der Drehspindel der Werkzeugmaschine angeordnet ist.

6. Maschine nach Anspruch 1 und 4_r dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem mit der Zahnstange des Schiebers kämmenden Ritzel und dem Antriebsritzel eine Kupplung angeordnet ist.

7. Maschine nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz, der mit dem Antriebsritzel und dem angetriebenen Ritzel kämmt, konzentrisch zur Schwenkachse des Spindelträgergehäuses angeordnet ist.

8. Maschine nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsritzel, das mit dem Körper verbunden ist, und das angetriebene Ritzel, das mit dem Spindelträgergehäuse verbunden ist, an dem Zahnkranz entsprechend zwei parallelen Ebenen angeordnet sind und einander gegenüber verstellbar sind, wobei sie bei einer Schwenkbewegung des Gehäuses mit dem Zahnkranz in Eingriff bleiben.

9. Maschine nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz an einer Teilscheibe drehbar angeordnet ist, die an dem Körper befestigt ist und an ihrem Umfang Nuten aufweist, in die ein Verriegelungsteil eingreifen kann, das an dem schwenkbaren Gehäuse sitzt.

10. Maschine nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das übersetzungsverhältnis zwischen dem gleitenden Teil der Werkzeugmaschine und der die Spindel tragenden Hülse 1 beträgt.

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