DE2321862B2 - Drehmaschine zum unrundbearbeiten der steuernocken von nockenwellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmaschine zum Unrundbearbeiten der Steuernocken von Nockenwellen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

Solche Drehmaschinen können beispielsweise zur Bearbeitung der Nockenweläen von Verbrennungsmotoren eingesetzt werden.

Im allgemeinen dient das Drehen solcher Steuernokken als Vorbereitung für das anschließende Schleifen. Dabei ist für das Drehen eine doppelte Führung des Drehwerkzeugs erforderlich. Das Drehwerkzeug muß nämlich eine Radialbewegung, die das Profil des Nockens erzeugt, sowie eine Bewegung zur Winkeleinstellung in der Schnittebene ausführen, so daß es unabhängig von dem Profil des Nockens einen konstanten Schnittwinkel hat. in dem die Achse des Drehwerkzeugs ständig in dem Radius dieses Profils ausgerichtet ist, der durch die Spitze des Drehwerkzeugs verläuft. Diese zusammengesetzten Bewegungen werden im allgemeinen wiederum durch Nocken bzw. Steuerkurven erzeugt, die gleichzeitig die Bewegungen des Werkzeugschlittens über ein mechanisches Getriebe mit Hebeln und Gleitführungen steuern.

Aus der US-PS 15 42 803 ist eine Drehmaschine der angegebenen Gattung bekannt, bei der die Nockenwelle von Hand zwischen die Spitzen eingespannt wird. Das We.kstück und die die Bewegung der Werkzeughalte rung steuernden Teile sind auf relativ engem Raum untergebracht, so daß die beim Drehen erzeugten Späne leicht zwischen die sich drehenden Teile geraten können. Dadurch kann es jedoch zu Störungen in der Drehmaschine sowie Stillstandszeiten kommen, weil die Späne entfernt werden müssen. Selbst dies ist jedoch mit Schwierigkeiten verbunden, da die Späne durch die nahe beieinanderliegenden Teile oft so fest eingeklemmt sind, daß zu ihrer Entfernung eine relativ große Kraft aufgebracht werden muß

Diese bekannte Drehmaschine laßt sich also nicht für die Fertigung großer Serien einsetzen, da sowohl die von Hand erfolgende Zuführung der Werkstücke als auch die anfallenden Späne die ständige Anwesenheit einer Bedienungsperson erforderlich machen. Insbesondere bei der Herstellung von Nockenwellen für Verbrennungsmotoren, die it, großen Stückzahlen gebraucht werden, soll, soweit möglich, die ständige Anwesenheit einer Bedienungspc; son aus Kostengründen vermieden werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Drehmaschine der angegebenen Gattung zu schaffen, mit der ein voll selbständiger Betrieb, d. h. ohne ständige Bedienung, bei erhöhter Leistung möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Aus der DT-OS 20 61 096 ist es an sich schon bekannt, eine Steuerwelle für Werkzeuge oberhalb der Arbeitsstelle anzuordnen. Bei der dort gezeigten Maschine handelt es sich jedoch um eine Drehmaschine anderer Gattung, nämlich um eine Revolverdrehmaschine.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere dann, daß eine solche Drehmaschine einen einfachen Aufbau hat, so daß ihre He ■•Stellungskosten wesentlich geringer sind, als bei den bekannten Drehmaschinen. Dies macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn zwei solchei Drehmaschinen spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet werden, wobei die Werkstücke durch den dabei entstehenden freien Raum zu- und abgeführt werden können. Die Werkzeughalter und ihre Führungsorgane sowie die Stem:rwellen mit den Steuerkurven und ihre Halter können als kompakte, leicht zugängliche und ausbaubare Blöcke ausgebildet werden, so daß sie schnell gegen andere Blöcke

ausgetauscht werden können, die vorher, also außerhalb der Drehmaschine, eingestellt wurden; auf diese Weise läßt sich die Stillstandszeit der Drehmaschine verringern.

Die Werkzeughalter und ihre Führungsorgane sowie die Steuerwellen mit den Steuerkurven sind sehr gut zugänglich und gegen Späne geschützt, die einfach nach unten in eine Abfallrinne fallen können; es ist also keine manuelle Reinigung erforderlich.

Zweckmäßigerweise werden die Werkstücke an unabhängigen, längsverschiebbaren Lünetten abgestützt, die jeweils zwischen zwei Werkstücken angeordnet sind. Dadurch können die Lünetten gleichzeitig durch eine einzige Kolben-Zylinder-Einheit in ihre Stellung gebracht werden, so daß sich die Abmessungen der Drehmaschine und ihre Herstellungskosten weiter verringern. Die zentrale Anordnung dieser Vorrichtungen erleichtert ferner den Zugang zu den Werkstücken für die Bearbenungskontrolle. Da die Lagerkräfte der Werkstücke über die Lünetten und mit einem Rahmen fest verbundene Anschlüge übertragen werden, ergibt sich eine bessere Herstellungsgenauigkeit, da sich die Werkstücke nicht mehr so stark verbiegen können; außerdem kann dadurch der Verschleiß der Werkzeuge verringert und die Qualität der fertigen Nockenwellen erhöht werden.

Da die Nockenwellen automatisch zugeführt und abgenommen werden, ist weder für die Beschickung der Drehmaschine noch für die Abnahme der fertigen Nockenwellen eine Bedienungsperson erforderlich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F-"ig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Drehmaschine nach der Erfindung, wobei ein/eine Teile weggeschnitten sind und

Fig. 2 einen Schnitt längs Linie 11-11 von Fig. 1 durch zwei spiegelsymmetrisch zueinander angeordnete Drehmaschinen, wobei die Führung der Werkzeughalter zu erkennen ist.

Bei der in den Figuren dargestellten Drehbank sind im Prinzip zwei Drehmaschinen 1 und 2 vorgesehen, die in bezug auf eine senkrechte Längseben? zueinander symmetrisch angeordnet sind; dadurch können zwei bei 3 und 4 angedeutete Nockenwellen gleichzeitig bearbeitet werden. An einem Rahmen 6 der Drehmaschine ist ein Längsträger 5 angebracht, der sich im wesentlichen über den Nockenwellen 3 und 4 befindet. An jedem Längsträger 5 sind mehrere Lagerhalter 7 befestigt, die jeweils eine Hohlwelle 8 tragen; eine Antriebswelle 9 ist auf die Hohlwelle 8 aufgekeilt. Die Hohlwelle 8 und die Antriebswelle 9 bilden zusammen eineSteuerwclle.

Auf der Hohlwelle 8 sind Steuerkurven 10 für die Radialbewegung und Steuerkurven 11 für die Winkeleinstellung angebracht, welche die Bewegung von Werkzeughaltern 12 und von die Nockenwellen 3 und 4 bearbeitenden Werkzeugen 13 steuern.

Die Nockenwellen 3 und 4 werden axial zwischen zwei Spitzen 14 gehalten, die durch pneumatische Kolben-Zylinder-Einheiten 15 und 15b in ihre Arbeitsstellung vorgespannt sind. Die Kolben-Zylinder Einheit 15 wird über eine rotierende Verbindung 16 angetrieben. Die Spitzen werden durch Futter 58 gedreht, die über ein Getriebe 19 angetrieben werden.

Wie sich Fig. 1 entnehmen läßt, erhält das Getriebe 19 seine Antriebsenergie über einen Treibriemen 18 von Motor 17: dadurch drehen sich die Nockenwellen 3 und 4 sowie die Antriebswelle 9 und die Hohlwelle 8. auf der die Steuerkurven IG und 11 für die Radiaibewegung und die Winkeleinstellung sitzen.

Die Steuerung für die einzelnen Drehmaschinen ist in ■ Fig.2 dargestellt. Da die beiden Drehmaschinen spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind, soll nur eine beschrieben werden. Ein um eine stationäre Achse 21 schwenkbarer Hebe! 20 ist mit dem Werkzeughalter 12 in der Nähe des Drehwerk^euges 13

ι ί durch eine Achse 22 verbunden. An seinem der Achse 22 entgegengesetzten Ende weist der Hebel 20 eine Rolle 23 auf, die auf der Steuerkurve 10 für die Radialbewegung abrollt. Durch den Hebel 20 kann also durch Verschwenken um die leststehende Achse 21 der

ι s Vorschub und der Rücklauf des Werkzeughalters 12 und damit des Drehwerkzeugs 13 gegenüber der Nockenwelle 3 gesteuert werden. Der Hebel 20 gewährleistet somit die Herstellung des Profils der Nocken der Νυν: 'nwelle3.

Em Stößel 24 kann zwischen du. beiden Seiten eines stationären Teils 25 gleiten und betätigt eine Pleuelstange 26, die durch eine Achse 27 mit dem Stößel 24 und durch die Achse 28 mit dem oberen Teil des Werkzeughalters 12 verbunden ist. An seinem der

^ Achse 27 entgegengesetzten Ende weist der Stößel 24 eine Rolle 29 auf. die auf der Steuerkurve 11 lur die Winkeleinstellung läuft. Bei einer Drehung der Steuerkurve Il ändert sich also die Neigung des Werkzeughalters 12, so daß die Neigung des Drehwerkzeugs 13 in

>. Abhängigkeit von dem herzustellenden Nockenprofil gesteuert werden kann; dadurch ist das Drehwerkzeug 13 immer so ausgerichtet, wie es das herzustellende Profil des Nockens der Nockenwelle 3 erfordert.

Der Stößel 24 weist eine Nut 30 auf. die mit einer

•_vs Rolle 31 zusammenwirkt, die an einem um eine stationäre Achse 33 \erschwenkbaren Winkelhebel 32 angebracht ist. Auf den Winkelhebel 32 wirkt eine Rolle 34 ein, die durch eine Feder 35 vorgespannt w ird. so daß die Rolle 29 ständig zu der Steuerkurve 11 fur die

_A,, Winkeleinstellung zurückgeholt wird und dadurch dem Profil des Nockens folgt.

Im gleicher Weise wirkt eine Druckrolle 36 durch eine Feder 37 auf den Steuerhebel 20 ein. so daß die Rolle 2 3 ständig mit der Steuerkurve 10 für die Radialbewegung

4s in Berührung bleibt und die Auflagekraft des Drehwerkzeugs 13 ausgeglichen wird, durch die der Werkzeughalter 12 und die Rolle 2 sonst von der Steuerkurve 10 abgehoben werden könnte.

Der Werkzeughalter 12, der sich in einer vertikalen

si Querebene bewegt, w ird also durch die Steuerkurven 10 und 11 gleichzeitig bezüglich seiner Neigung und seiner Stellung gegenüber dem Werkstuck geführt. Eine Pleuelstange 39 \erbmdet über eine cvale Bohrung 40. die ihre Verschiebung hei einer Bewegung des

ss Werkzeughalters 12 ermöglicht, eine an dem oberen Ende des Werkzeughalters 12 befestigte Achse 38 mit einem Führungstell 41. das in bezug auf den Rahmen 6 jnter der Einwirkung einer Hebeh Errichtung 42 und einer Kolben-Zylinder-Einheit (nicht dargestellt) gleiten

ι kann, so daß alle Drehwerkzeug bei einem Austausch der Nockenwelle und zur Einstellung und zum Austausch der Drehwerkzeuge gleichzeitig zurückbewegt werden können.

Der Werkzeughalter 12 bildet also mn seinen

<-> Steucrorganen, dem Hebel 20. der Pleuelstange 26, dem Stößel 24 und dem Hebel 32, eine kompakte Einheit, die zwischen den Wangen 43 (siehe F ι g. 1) montiert ist, die mit Siegen 44 verschraubt sind. Die Einheit liegt auf

einer Längssiangc 45 und einem Querhalter 50 (siehe l⁷ig. 2) auf und ist an dem Rahmen 6 über eine Platte 44b festgeschraubt, die ihrerseits mit einem Steg 44 fest verbunden ist.

Diese kompakte Einheit kann zur Wartung einfach seitlich ausgebaut weiden; außerdem ist dadurch der Betrieb mit nur einer bestimmten Anzahl von Drehwerkzeugen möglich.

Die Nockenwellen 3 und 4 werden durch Lünetten 46 abgestützt, die durch eine gemeinsame Kolben-Zylindcr-Einheit 47 gegen die Nockenwellen 3 und 4 gedrückt werden. Die Lünetten 46 sind auf Spindeln 48 befestigt, die in Buchsen 49 gleiten, die an dem Querhalter 50 befestigt sind und als Hubbegrenzer für die Spindeln 48 dienen.

Wie sich insbesondere F i g. 1 entnehmen läßt, befindet sich unter den Nockenwellen 3 und 4 ein freier Raum, so daß die Späne nach unten in Rinnen 51 fallen können. In diesen freien Raum kann sich auch eine selbsttätige Werkstück-Zu- und Abführcinrichtung 52 bewegen, so daß die Nockenwellen automatisch zugeführt und entommen werden können.

Die Nockenwellen werden hierbei auf der Wcrkstück-Zu- und Abführeinrichtung 52 abtransportiert.au! der sie eine vorläufige Ausrichtung bezüglich Drehung besitzen. Die Werkzeughalter 12 sind zurückgezogen, und die lünetten 4b sind durch die Kolben-ZyUrider-Einhcii 47 eingezogen. In dieser Stellung werden die Nockenwellen durch die Werkstück-Zu- und Abführeinrichuing zwischen die Spitzen 14 gebracht, die durch die pneumatischen Kolbcn-Zylinder-Einheiten 15 und 155 einander genähert werden. Eine an der Hauptspindel befestigte Miinehmcrvorrichtung 53 (siehe Fig. 1) ermöglicht die Kontrolle der Ausrichtung der eingesetzten Nockenwelle in bc/.ug auf ihre Drchlage. Die Ausrichtung dieser Spindel wird direkt durch einen Annähcrungsfühler 54 überwacht, der durch die Stellung der mit einem Zahnrad 5!i verbundenen Antriebswelle 9 -, ausgelöst wird. In dieser Weise wird die genaue Dreheinstcllung der Nockenwellen in Abhängigkeit von dem Getriebe 19 durchgeführt. Wie F i g. 1 zeigt, bewegen sich die Werkzeughalter ausschließlich in einer vertikalen Querebene, wobei der Längsliub durch eine

·■„ Längsbewegung des Spindclfuttcrs der Spitzen 14 und der Spindel bzw. des Fuucrs 58 erreicht wird, die hierbei die Nockenwellen 3 und 4 entgegen der Einwirkung der hydraulischen Kolben-Zylinder-Einhcit 56 und unter der Einwirkung einer Zahnstange (nicht dargestellt) in

, (, Richtung des Pfeils 57 bewegen.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Hälfte der Nocken au!f jeder Nockenwelle 3 und 4 gleichzeitig bearbeitet (siehe Fig. 1). Dadurch können breite, starre und robuste Werkzeughalter 12 und

»ο Steuerkurven 10 und 11 für die Radialbewegung und die Winkeleinstellung verwendet werden; dies ermöglicht kürzere Bearbeitungszeiten. Die beiden symmetrisch zueinander angeordneten Drehmaschinen nach der Erfindung gestatten in diesem Fall entweder die

-, gleichzeitige Durchführung von zwei gleichen Bearbeitungsgängen oder die Durchführung der vollständigen Bearbeitung aller Nocken einer Nockenwelle in zwei aufeinanderfolgenden, sich überschneidenden Arbeitsgängen. Der Übergang von einer Drehmaschine zu der

,„ anderen wird hierbei mit Hilfe der Werkstück-Zu- und Abführeinrichtungen durchgeführt. Durch diese Zweiteilung wird eine Vereinfachung der Maschine und eine Erhöhung ihrer Leistung bzw. ihres Wirkungsgrades erreicht.

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Claims (7)

Patentansprüche:

1. Drehmaschine zum Unrundbearbeiten der Steuernocken von zwischen Spitzen eingespannten und umlaufenden Nockenwellen, wobei die Radialbewegung und die Winkeleinstellung der in bewegbar geführten Werkzeughaltern befestigten Drehwerkzeuge durch jeweils gemeinsam auf Steuerwellen angeordnete Paare von nebeneinanderliegenden Steuerkurven erfolgt, die mit an den Werkzeughaltern angelenkten Steuerorganen zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß jede Steuerwelle (8,9) oberhalb des zugehörigen Werkstücks (3; 4) angeordnet ist, daß der Raum unterhalb des Werkstücks bzw. der Werkstücke (3; 4) freigehalten ist und daß in diesem Raum eine selbsttätige Werkstück-Zu- und Abführeinrichtung (52) angeordnet ist.

2. Drehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bearbeiten zweier horizontal nebeneinander eingespannter Werkstücke (3; 4) zwei Gruppen von Werkzeughaltern (12) spiegelsymmetrisch zu einer Vertikalebene angeordnet sind, daß jede Gruppe von Werkzeughaltern (12) durch eine Steuerwelle (8, 9) mit Steuerkurven (10, 11) steuerbar ist, wobei die Sleuerwellen (8, 9) über dieselbe Antriebsquelle antreibbar sind.

3. Drehmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Werkstükken (3; 4) in der Ebene ihrer Achsen ein Querhalter (50) mit auf diesem längsverschiebbaren Lünetten (46) zum Abstützen der Werkstücke angeordnet sind, und daß die Lünetten (46) gleichzeitig über Anschläge mit Hilfe einer einzigen Kolben-Zylinder-Einheit (47) positionierbar sind

4. Drehmaschine nach einem der vonergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede aus einem Werkzeughalter (12) und seinen Steuerorganen (20, 24, 26, 32) bestehende Einheit seitlich abnehmbar an einem Rahmen (6) angebracht ist.

5. Drehmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerkurven (10, 11) für die Radialbewegung und die Winkeleinstellung koaxial auf einer Hohlwelle (8) befestigt sind, die in mehreren Lagerhaltern (7) drehbar montiert ist, die wiederum an einem einstückig mit einem Rahmen (6) ausgebildeten Längsträger (5) angebracht sind.

6. Drehmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Hohlwelle (8) eine Antriebswelle (9) eingesetzt und dort zentriert und verkeilt ist.

7. Drehmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Werkzeughalter (12) durch eine Rückbewegungs-Pleuelstange mit einer Kolben-Zylinder-Einheit für alle Werkzeughalter (12) verbunden ist, wobei die Werkzeughalter (12) beim Werkstückwechsel gleichzeitig zurückbewegbar sind.