DE2321862C3 - 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 Nockenwellen 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 ίο 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 Gleitfjihrungen 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 Werkstück und die die Bewegung der Werkzeughalterung steuernden Teile sind auf relativ engem Raum untergebracht, so daß die beim Drehen erzeugten Späne is 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 jo nahe beieinanderliegenden Teile oft so fest eingeklemmt sind, daß zu ihrer Entfernung eine relativ große Kraft aufgebracht werden muß.

Diese bekannte Drehmaschine läßt 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 in großen Stückzahlen to gebraucht werden, soll, soweit möglich, die ständige Anwesenheit einer Bedienungsperson aus Kostengründen vermieden werden.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,

eine Drehmaschine der angegebenen Gattung zu

4.S 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 i angegebenen mi 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 s<i Gattung, nämlich um eine Revolverdrehmaschine.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß eine solche Drehmaschine einen einfachen Aufbau hat, so daß ihre Herstellungskosten wesentlich geringer sind, als bei den bekannten ίο Drehmaschinen. Dies macht sich insbesondere dann bemerkbar, wenn zwei solcher 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 Steuerwellen mit den Steuerkurven und ihre Halter können als kompakte, leicht zugängliche und ausbaubare Blöcke ausgebildet werden, so daß si·; 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 Führungscrgane 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 Bearbeitungskontrolle. Da die Lagerkräfte der Werkstücke über die Lünetten und mit ein°m Rahmen fest verbundene Anschläge 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 Beschick mg 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 i g. I einen senkrechten Schnitt durch eine Drehmaschine nach der Erfindung, wobei einzelne Teile weggeschnitten sind und

F i g. 2 einen Schnitt längs Linie H-II von F i g. 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 Längsebene 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 eine Steuerwelle.

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 156 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 einem Motor 17; dadurch drehen sich die Nockenwellen 3 und 4 sowie die Antriebswelle 9 und die Hohlwelle 8, auf der die Steuerkurven 10 und 11 für die Radialbewegung 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 Hebel 20 ist mit dem Werkzeughalter 12 in der Nähe des Drehwerkzeuges 13

ι ο 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 feststehende 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 Nockenwelle 3.

Ein Stößel 24 kann zwischen den 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

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

ίο 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 Rolle 31 zusammenwirkt, die an einem um eine stationäre Achse 33 verschwenkbaren Winkelhebel 32 angebracht ist. Auf den Winkclhcbel 32 wirkt eine Rolle 34 ein, die durch eine Feder 35 vorgespannt wird, so daß die Rolle 29 ständig zu der Steuerkurve 11 für die

.jo Winkeleinstellung zurückgeholt wird und dadurch dem Profil des Nockens folgt.

In gleicher Weise wirkt eine Druckrolle 36 durch eine Feder 37 auf den Steuerhebel 20 ein, so daß die Rolle 23 ständig mit der Steuerkurve 10 für die Radialbewegung

is 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

s<> Querebene bewegt, wird also durch die Steuerkurven 10 und 11 gleichzeitig bezüglich seiner Neigung und seiner Stellung gegenüber dem Werkstück geführt. Eine Pleuelstange 39 verbindet über eine ovale Bohrung 40, die ihre Verschiebung bei einer Bewegung des

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

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

Der Werkzeughalter 12 bildet also mit seinen

ι., Steuerorganen, dem Hebel 20, der Pleuelstange 26, dem Stößel 24 und dem Hebel 32, eine kompakte Einheit, die zwischen den Wangen 43 (siehe Fig. I) montiert ist, die mit Stegen 44 verschraubt sind. Die Einheit liegt auf

einer Längsstange 45 und einem Querhalter 50 (siehe Fig.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 werden; 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-Zylinder-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 Abführeinrichtung 52 bewegen, so daß die Nockenwellen automatisch zugeführt und entommen werden können.

Die Nockenwellen werden hierbei auf der Werk-' stück-Zu- und Abführeinrichtung 52 abtransportiert, auf der sie eine vorläufige Ausrichtung bezüglich Drehung besitzen. Die Werkzeughalter 12 sind zurückgezogen, und die Lünetten 46 sind durch die Kolben-Zylinder-Einheit 47 eingezogen. In dieser Stellung werden die Nockenwellen durch die Werkstück-Zu- und Abführeinrichtung zwischen die Spitzen 14 gebracht, die durch die pneumatischen Kolben-Zylinder-Einheiten 15 und 15£> einander genähert werden. Eine an der Hauptspindel befestigte Mitnehmervorrichtung 53 (siehe Fig. 1) ermöglicht die Kontrolle der Ausrichtung der eingesetzten Nockenwelle in bezug auf ihre Drehlage. Die Ausrichtung dieser Spindel wird direkt durch einen Annäherungsfühler 54 überwacht, der durch die Stellung der mit einem Zahnrad 55 verbundenen Antriebswelle 9 ausgelöst wird. In dieser Weise wird die genaue Dreheinstellung der Nockenwellen in Abhängigkeit von dem Getriebe 19 durchgeführt. Wie Fig. 1 zeigt, bewegen sich die Werkzeughalter ausschließlich in einer vertikalen Querebene, wobei der Längshub durch eine Längsbewegung des Spindelfutters der Spitzen 14 und der Spindel bzw. des Futters 58 erreicht wird, die hierbei die Nockenwellen 3 und 4 entgegen der Einwirkung der hydraulischen Kolben-Zylinder-Einheit 56 und unter der Einwirkung einer Zahnstange (nicht dargestellt) in Richtung des Pfeils 57 bewegen.

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

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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 Steuerwelien (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 vorhergehenden 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.