DE2326020A1

DE2326020A1 - Kurbelwellendrehbank

Info

Publication number: DE2326020A1
Application number: DE2326020A
Authority: DE
Inventors: George A Kendall; Donald E Roseberry
Original assignee: Wickes Corp
Current assignee: Wickes Corp
Priority date: 1972-05-22
Filing date: 1973-05-22
Publication date: 1973-11-29
Also published as: JPS4961784A; DE2326020C3; US3789709A; JPS5339635B2; GB1398834A; DE2326020B2

Description

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WICKES CORPORATION San Diego / California - USA

Kurbelwe1lendrehb ank

Die Erfindung betrifft eine Kurbelwe1lendrehbänk> bestehend aus einem in Längsrichtung angeordneten Rahmen» einer Spihdelkasten- und Reitstockanördnurig mit in Querrichtung im Abstand angeordneten Werkzeughaltern zur drehbaren Befestigung einer in Querrichtung angeordneten Mehrhub-Werkstückkurbelwelle mit symmetrisch angeordneten, axial versetzten Kurbelweilenzapfen, einer den Werkzeughaltern zugeordneten Einrichtung zum Drehen der Werkstückkurbelweile um eine Drehachse, einer Kopierkurbelwellen- und Trägeranordnung mit einer Kopierwelleneinrichtung für die zu bearbeitende Kurbelwelle mit axial versetzten, symmetrisch angeordneten Kürbelwellenzapfen entsprechend den Kurbelwellenzapfen der

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zu bearbeitenden Kurbelwelle, und Trägern, die an den entsprechend axial versetzten Kurbelwellerizäpfen der Köpierkurbelwellehelnrichtung zum Umlauf daran angeordnet sind, einem Werkzeughalter, der an jedem Träger für fein Schneidwerkzeug befestigt ist, das an einem der Kürbelweilenzapfeft der zu bearbeitenden Kurbelwelle angreift , und einer Einrichtung zum Drehen der Kopierkürbelwelleneinrichtung synchron mit der Drehung der zu bearbeitenden Kurbelwelle.

Mäehineri dieser Art, wie sie zum Beispiel in den US-PS 1 938 696 und 2 299 976 beschrieben sind, haben sich als nicht in der gewünschten Weise stabil erwiesen und bei der Bearbeitung schwerer Mehrhub-Kurbelwellen, die z.B. bis zu einigen Hundert Kilogramm wiegen, treten Werkzeugerschütterungen auf, die die gewünschte genaue Bearbeitung verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit Teilen,. die nicht schwerer oder größer siridjeine Drehbank stabilerer Konstruktion zu schaffen -, die die Werkzeugerschütterung erheblich vermindert und es dem Maschinisten ermöglicht, Abmessungen genauer als bisher einzuhalten. Bei einer solchen Maschine sollen die Kräftepaare, die bisher innere Vorspannungen und Verformungen verursachten, im wesentlichen vermieden werden. Weiterhin soll eine derartige Maschine keine Ausgleichsteile zur Überwindung von Kräftepaaren benötigen, die in der Maschine erzeugt werden und die Werkzeughalteranordnung soll gleichmäßig vorgeschoben werden und nicht Kräften unterliegen, die verursachen, daß sich der Schlitten der Träger- und Kopierkurbelwellenanordhüng frißt oder die diesen verformen und das Endbeärbeitungsergebnis beeinträchtigen. Auch

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soll die Maschine wirtschaftlich herstell- und verkaufbar sein und dennoch bessere Bearbeitungsergebnisse liefern.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß eine Zugstangeneinrichtung vorgesehen ist, die im wesentlichen in Längsrichtung mit der Drehachse ausgerichtet ist, um die Spindelkasten- und Reitstockanordnung und die Kopierkurbelwellen- und Trägeranordnung auf einer Bahn zur Zuführung der Werkzeuge auf einer Längsbearbeitungsbahn relativ zu bewegen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 3 beispielsweise erläutert. Es zeigt:

Figur 1 eine Seitenansicht der teilweise geschnittenen Werkzeughalter- und Trägeranordnung in einer Endstellung, in der die erforderliche Spanabhebung beendet ist,

Figur 2 eine ähnliche Seitenansicht dieser Anordnung in der von dem Werkstück zurückgezogenen Stellung,

und
Figur 3 eine Rückansicht der Maschine.

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Die in den Zeichnungen dargestellte Maschine besteht aus einem Rahmen B, der ein U-förmiges Bett 10 aufweist/ das mit einem spindelkastentragenden Tisch 11 in irgendeiner geeigneten Weise starr verbunden ist, z.B. dadurch, daß die Teile starr miteinander verschraubt sind. Das Bett 10 weist bei 12 für einen später noch zu erläuternden Zweck eine Ausnehmung auf. Auf dem Tisch 11 sind in Querrichtung ein Spindelkasten 13 und ein Reitstock 14 angeordnet, die Spannfutter 15 und 16 zur Aufnahme der Stirnzapfen der zu bearbeitenden Lagerwelle C aufweisen. Ein oder mehrere feste Anschläge 17, die auf dem Tisch 11 starr angeordnet sind, können vorgesehen sein, um zur Unterstützung der Kurbelwelle C in üblicher Weise beizutragen, wie dies von dem jeweiligen Bearbeitungsvorgang gefordert wird. Ein Spindelkasten- und Reitstockverbindungsteil 18 (Fig. 1) ist vorgesehen, um die festen Anschlagteile abzustützen und den Werkzeugkräften entgegenzuwirken, die auf diese einwirken. Der Tisch 11 hat eine Öffnung 11a, die an seiner Oberseite zwischen dem Spindelkasten 13 und dem Reitstock 14 vorgesehen ist, wie Fig. 1 zeigt, damit die Späne in einen Abförderer (nicht gezeigt) fallen können, der in der Öffnung 11b in dem Tisch 11 vorgesehen ist. Die Teile lic und lld sind Spanablenkteile, um die Späne zu dem Spanabförderer (nicht gezeigt) zu leiten.

An dem Bett 10 sind an jeder Seite der Öffnung 12 paarweise, gehärdete vordere und hintere Bettführungen W bzw. W¹ angeordnet. Die Kopierkurbelwellen- und Trägeranordnung M ist vor- und rückwärts bewegbar auf den Führungen W und W¹ angeordnet und weist Träger 19 auf, die auf den Kurbelwellenzapfen der oberen und unteren Kopierkurbelwellen 20 und 21 angeordnet sind. Die Kopierkurbel-

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wellen 20 und 21 sind selbstverständlich Vorlagen für
die herzustellende Kurbelwelle und die Anzahl der verwendeten Träger 19 ist gleich der Anzahl der gleichzeitig von der Maschine zu bearbeitenden Kurbelwellenzapfen. Wie gezeigt ist, werden die Kopierkurbelwellen und die "Prägervon einem Gleitrahmen getragen, der seitliche Platten 22 und 23 (Fig. 3) aufweist, die durch
Querteile 24, 24a, 25 und eine Frontplatte 26 verbunden sind. Schutzplatten 27 können vorgesehen sein, um die
Seiten der Maschine am oberen Ende zu umgeben, wie gezeigt ist.

Die Stirnzapfen der Kopierkurbelwelle 21 sind im Gegensatz zu den Trägerbefestigungszapfen, die in Querrichtung mit den zu bearbeitenden Werkstückkurbelzapfen ausgerichtet sind, in öffnungen 22a und 23a aufgenommen, die in den Endwänden 22 und 23 vorgesehen sind, und auch in
Öffnungen 28a (Fig. 3), die in Abstandshaltern bzw.
Führungen 28 vorgesehen sind, die an den Querteilen
24a und 25 starr befestigt sind» In ähnlicher Weise
sind die Zapfen der identischen oberen Kopierwelle 20
in öffnungen 22c und 23c in den Seitenteilen 22 und 23 aufgenommen, sowie in öffnungen 28c„ die in den oberen Enden der Abstandshalter 28 vorgesehen sind.

Wie üblich, ist ein Verbindungsglied 35 vorgesehen, um jeden Träger 19 mit der oberen Kopierkurbelwelle 20 zu verbinden. Das Verbindungsglied 35 ist an jedem Träger 19 über einen Zapfen 36 befestigt, der ein bestimmtes
vertikales Spiel des Trägers relativ zu dem Verbindungsglied 35 zuläßt. Da die Arbeit im wesentlichen von der unteren Kopierkurbelwelle 21 während des Bearbeitungsvorgangs durchgeführt wird _t kann die obere Kopierkurbelwelle 20 eine verminderte Größe haben ο

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Jeder Träger 19 trägt eine Werkzeughalteranordnung H in einer Ausnehmung 37 an sich von der Vorderseite zur Rückseite erstreckenden Führungsblöcken 38» Die Werkzeughalteranordnung H ist an ihrem oberen Ende durch eine Platte 39 durch einen Bolzen 14 lösbar befestigt. Geeignete Befestigungsteile (nicht gezeigt) sind auch vorgesehen, um die Werkzeughalteranordnung H an den sich von der Vorderseite zur Rückseite erstreckenden Führungsblöcken 38 lösbar zu befestigen. Der Einfachheit halber sind die Werkzeuge T in Fig. 1 nur einfach gezeigte jedoch trägt der Halter normal in üblicher Weise mehrere Werkzeuge.

Von einem oberen Arm 41 eines jeden Trägers 19 erstreckt sich eine Walzenhalterung 42 nach unten, die einen Zapfen

43 trägt, an dem die an dem Werkstück angreifende Walze

44 befestigt ist. Während der Bearbeitung des Werkstücks wird der vertikale Druck von den verschiedenen Walzen aufgenommen, die an den verschiedenen Kurbelwellenzapfen P an der Kurbelwelle C angreifen _f die bearbeitet wird. Die Kurbelwelle C, die bearbeitet wird? ist symmetrisch und z.B. eine 6-Hub-Kurbelwelle hat sachs um 120° versetzte Zapfen. Daher wirkt die resultierende horizontale Komponente der Werkzeugreaktionskraft auf die Kopierkurbelwelle und die.Trägeranordnung längs der resultierenden Kraftlinie x, die horizontal mit der Drehachse ζ der Kopierkurbelwelle 21 und der Drehachse γ der Kurbelwelle C, die bearbeitet wird^ auf einer Linie liegt=

An dem Spindelkasten 13 und dem Reitstock 14 sind zwei sich nach hinten erstreckende, mit der Drehachse.y der bearbeiteten Kurbelwelle und der Drehachse ζ der Kopierkurbelwelle 21 aufeiner horizontalen Linie liegende Kugel s ch raub en 45 (Fig. 2} befestigte Die iCugelschrauben 45 sind an jeder Seite der Maschine in geeigneten

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Lagern (nicht gezeigt) gelagert, die in dem Spindelkasten 13 und dem Reitstock 14 vorgesehen sind, sowie in geeigneten Lagern 45a in den Getriebegehäusen 33. Die Kugelschrauben 45 sind in Kugelmuttern 46 aufgenommen, die an Armen 46a hängen, die an den Spindelkasten- und Reitstockgehäusen befestigt sind. Die Drehung der Wellen 45, die axial festliegen, zieht somit die Kopierwellen- und Trägeranordnung M in Abhängigkeit von der Drehrichtung vor- und rückwärts.

Die Wellen 45 können von sich von vorne nach hinten erstreckenden Antriebswellen 47 angetrieben werden, die sich in den Spindelkasten 13 und den Reitstock 14 erstrecken, um die Wellen 45 über ein darin angeordnetes geeignetes Getriebe anzutreiben. An den hinteren Enden sind die Antriebswellen 47 in Untersetzungsgetriebekästen 48 aufgenommen. Die Wellen 47 werden von einem hydraulischen Doppelzylinder 48a (Fig. 3) angetrieben, der Kolbenstangen 49 hat, die sich von gegenüberliegenden Enden aus erstrecken und mit Zahnstangen 50 verbunden sind, die mit Ritzeln 51 in den Getriebekästen 48 kämmen.

An dem Spindelkasten 13 und dem Reitstock 14 sind konzentrisch zu den Kugelschraubenwellen 45 Anschlaghülsen 52 (Fig. 3) vorgesehen, an denen die Muttern 46 angreifen, wenn der Maschinenvorschub endet, um anzuzeigen, daß die Kurbelwellenzapfen auf den gewünschten Enddurchmesser abgedreht wurden.

Zum Antrieb der Eingangswelle 53 des Getriebekastens an jeder Seite der Maschine sind teleskopische Antriebsanordnungen 54 vorgesehen, um die Wellen 53 von den Ausgangswellen 55 aus anzutreiben, die an jeder Seite des

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Spindelkastens 13 und des Reitstocks 14 vorgesehen sind. Die Teleskopantriebsanordnungen 54 können kerbverzahnte Antriebskupplungen üblicher Art sein, wie sie von der Sagniaw Steering Gear Division der Generalt Motors Corporation hergestellt werden. Solche Anordnungen 54 umfassen Wellen 54a, die durch Kupplungen 56 mit den Wellen 53 verbunden sind. Die Wellen 54a sind in Hülsen 57 aufgenommen, in denen sie sich teleskopisch verschieben, und werden von Mitteln wie Keilnuten 55b angetrieben, in die Kugeln in einem Käfig 58 eingreifen, der an dem hinteren Ende einer jeden Hülse 57 getragen wird und die Drehbewegung einer jeden Hülse 57 auf seine Welle 54a überträgt.

Die Ausgangswellen 55,die an jedem Spindelkasten 13 und Reitstock 14 vorgesehen sind, werden über ein Getriebe (nicht gezeigt) angetrieben, das in der Spindelkasten- und Reitstockanordnung vorgesehen ist, die auch mit den Spannfuttern verbunden ist, die die zu bearbeitende Kurbelwelle C drehen und damit auch die Kopierkurbelwellen 21 und 22 winkelsynchron antreiben. Jeder geeignete Elektromotor kann vorgesehen werden, um das Getriebe über eine Eingangswelle 59 in der Spindelkasten- und Reitstockanordnung in üblicher Weise anzutreiben.

Im Betrieb , wenn die Teile zunächst in den in Fig. 2 gezeigten Stellungen angeordnet sind, wobei die Kopierkurbelwellen- und Trägeranordnung von der Drehachse der zu bearbeitenden Kurbelwelle zurückgezogen ist, wird zunächst eine zu bearbeitende Kurbelwelle in der Stellung, in der sie von den Spannfuttern 15 und 16 in üblicher Weise gedreht wird, angeordnet und in den festen Anschlägern, die verwendet werden, befestigt. Die Anordnung der Kurbelwelle derart, daß sie mit den Kopierkurbelwellen 20 und 21 fluchtet, erfolgt automatisch in üblicher Weise durch

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einen Mechanismus (nicht gezeigt) in den Spannfuttern

15 und 16/ die die radiale und axiale Fluchtung sicherstellen. Sobald die zu bearbeitende Kurbelwelle in der Lage, in der sie zusammen mit den Spannfuttern 15 und

16 gedreht wird, befestigt ist, wird der Motor, der die Eingangswelle 59 andreht, angelassen und die zu bearbeitende Kurbelwelle wird um ihre Stirnzapfen in üblicher Weise gedreht. Danach wird dem Doppelkolbenzylinder 48a hydraulisches Strömungsmittel zugeführt, zuerst mit einer schnellen Durchlaufgeschwindigkeit, und danach, wenn sich das Werkzeugsystem T den zu bearbeitenden Zapfen nähert, in der gewünschten Weise mit einer niedrigeren Zufuhrgeschwindigkeit, Die Geschwindigkeit der Bewegung der Kopierkurbelwellen- und Trägeranordnung M in Richtung auf das sich drehende Werkstück wird in üblicher Weise durch Ventilsysteme üblicher Art geändert, die die Drehzahl des Werkstücks berücksichtigen.

Im Hinblick auf die Tatsache, daß die Drehachse der Kopierkurbelwelle 21 und die Drehachse der zu bearbeitenden Kurbelwelle C mit den Achsen der Kugelschrauben 45 exakt fluchten, werden keine Kräftepaare durch die Werkzeugreaktionskräfte ausgeübt, da die resultierende Werkzeugreaktionskraft horizontal in einer Ebene ausgeübt wird ^ die mit den Achsen der Schrauben 45 horizontal.fluchten. Da die Walzen 44 die vertikalen Werzeugreaktionskräfte berücksichtigen, treten keine versetzten Kräfte auf, die bestrebt wären, die Teile zu zerstören und eine unerwünschte Maschinenerschütterung hervorzurufen.

Da auch die' Führungen 16 und 17 mit der Achse y und der Drehachse ζ der Kopierkurbelwelle 21 im wesentlichen fluchten, d»h« innerhalb von etwa.76 bis 13 ram der horizontalen Linie x, werden keine Kräfte ausgeübt„ die verursachen könnten, daß die Schlittenanordnung 18 frißt, wenn sie sich hin- und herbewegt. .

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Claims

Patentansprüche

/ 1. jKurbelwellendrehbanki, bestehend aus einem in Längsrichtung angeordneten Rahmen, einer Spindelkasten- und Reitstockanordnung mit in Querrichtung im Abstand angeordneten Werkzeughaltern zur drehbaren Befestigung einer in Querrichtung angeordneten Mehrhub-Werkstückkurbelwelle mit symmetrisch angeordneten, axial, versetzten Kurbelwellenzapfen, einer den Werkzeughaltern zugeordneten Einrichtung zum Drehen der Werkstückkurbelwelle um eine Drehachse, einer Kopierkurbelwellen- und Trägeranordnung mit einer Kopierwelleneinrichtung für die zu bearbeitende Kurbelwelle mit axial versetzten, symmetrisch angeordneten Kurbelwellenzapfen entsprechend den Kurbelwellenzapfen der zu bearbeitenden Kurbelwelle, und Trägern, die an den entsprechend axial versetzten Kurbelwellenzapfen der Eopierkurbelwelleneinrichtung zum Umlauf daran angeordnet sind;, einam Werkzeughalter, der an jedem Träger für ein Schneidwe^fcseug befestigt ist, das an einem der Kurbelwellenzapfen der zu bearbeitenden Kurbelwelle angreift, und einer Einrichtung zum Drehen der Kopierkurbelwelleneinrichtung synchron mit der Drehung der zu bearbeitenden Kurbelwelle, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zugstangeneinrichtung (45, 46) vorgesehen ist, die im wesentlichen in Längsrichtung mit der Drehachse (y) ausgerichtet ist, um die Spindelkasten- und Reitstockanordnung und die Kopierkurbelwellen- und Trägeranordnung (M) auf einer Bahn zur Zuführung der Werkzeuge (T) auf einer Längsbearbeitungsbahn relativ zu bewegen.
2. Drehbank nach Anspruch l_f dadurch gekennzeichnet, daß sich in Längsrichtung erstreckende Führungen (W, W") an dem Rahmen im wesentlichen mit der Zugstangeneinrich-

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tung (45, 46) fluchtend vorgesehen sind, die die Kopierkurbelwellen- und Trägeranordnung (M) bezüglich der Spindelkasten- und Reitstockanordnung und des. von dieser getragenen Kurbelwellenwerkstückshin- und herbewegbar tragen, und daß die· Zugstangeneinrichtung (45, 46) mit der Kopierkurbelwellen- und Trägeranordnung verbunden ist.
3. Drehbank nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahnen (W, W¹) sich in einer Höhe geringfüaig unter der Drehachse (y) erstrecken.
4. Drehbank nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopierkurbelwelleneinrichtung eine Kopierkurbelwelle aufweist, die um eine Achse (ζ) in Längsrichtung fluchtend mit der Drehachse (y) des Werkstücks drehbar ge-

- lagert ist, und daß die Führungen (W„ W") aus getrennten vorderen und hinteren Führungsteilen zur Aufnahme der Kopierkurbelwelle bestehen und deren Bewegung zusammen mit der Kopierkurbelwellen=- und Trägeranordnung zwischen den vorderen und hinteren Führungsteilen ermöglichen.
5. Drehbank nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine teleskopische Antriebseinrichtung (54) die Spindelkasten- und Reitstockanordnunge-Werkstückdreheinrichtung (55) und die Kopierkurbelwelle zum Antrieb der einen von der anderen aus verbindet.
6. Drehbank nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopierkurbelwelleneinrichtung eine untere Kopierkurbelwelle (21) und eine obere Kopierkurbelwelle (20) aufweist, und daß eine Einrichtung (29) die eine von der anderen aus synchron antreibt.
7. Drehbank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstangeneinrichtung (45, 46) aus Kugelschrauben

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(45), die zwischen der Kopierkurbelwellen- und Trägeranordnung und der Spindelkasten- und Reitstockanordnung angeordnet ist, und Kugelmuttern (46) besteht, und daß Kugelmutternanschläge (52) an der Spindelkasten- und Reitstockanordnung in Längsrichtung fluchtend mit der Drehachse des Werkstücks vorhanden sind.

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