DE2356806C3 - Kopierhobelmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eint: Kopierhobelmaschine nach An einer Waagerecht-Stol.lmaschini. /ur Innenund/'oder Aiißenbearbe umg von in Längsrichtung gekrümmten hohlen Werkstücken, mit einer drehbar gelagerten Einspannvorrichtung für dns Werkstück, einer drehbar gelagerten Einspannvorrichtung für ein Kopiermodell, einem Antrieb, mittels dem die Einspannvorrichtung für das Werkstück und die Kopiermodelleinspannvorrichtung gemeinsam und synchron in Drehung versetzbar sind, und einem das Kopiermodell abfahrenden und entsprechend seiner Stellung ein Stellsignal für eine Zustellvorrichtung für das Werkzeug erzeugenden Taster.
Eine Kopierhobelmaschine der vorstehend bezeichneten Art ist aus der US-PS 25 48 180 bekanntgeworden. Die Maschine funktioniert dahingehend, daß ein Taster ein flächenhaftes Kopiermodell, dessen Umfang den Konturen des Werkstücks entspricht, abfährt und auf diese Weise das Werkzeug der Hobelmaschine

H steuert. Bei dieser Maschine wird somit nur zu Beginn des Bearbeitungshubs das Kopiermodell abgetastet, wodurch die Höhenlage des Werkzeugs zu Beginn des Bearbeitungshubs eingestellt wird. Das Werkzeug verbleibt während des gesamten Bearbeitungshubs auf dieser Höhenlage. Auf diese Weise entsteht zwar ein dem Kopiermodell entsprechend geformtes Werkstück, jedoch mit gerader Mittelachse und gleichem Querschnitt über die Werkstücklänge, weil jeder einzelne Span nur der geradlinigen Hauptbewegung des

y> Maschinenstößels folgen kann. Das Werkzeug kann somit in Richtung des Bearbeitungshubs keine gekrümmten Bahnen durchlaufen, so daß die Maschine folglich nicht zur Bearbeitung von in Längsrichtung gekrümmten Werkstücken geeignet ist.

»ι Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kopierhobelmaschine zu schaffen, die zur Innen- und/oder Außenbearbeitung von in Längsrichtung gekrümmten Werkstücken geeignet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer

*· Kopierhobelmaschine der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Kopierhobelmaschine mit einem der Außen- oder Innenform des Werkstücks entsprechenden, vom Taster während des gesamten Bearbeitungshubs abtastbaren räumlichen Kopiermodell verse-

■"> hen ist.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Maschine zeichnet sich gegenüber der bekannten Maschine im wesentlichen dadurch aus, daß sie so ausgebildet ist, daß das Werkzeug nicht nur in Querrichtung, sondern auch in

■'■> Längsrichtung, d. h. auch während des Bearbeitungshubs, eine gekrümmte Bahn durchlaufen kann. Dies wird dadurch erreicht, daß ein der Außen- oder Innenform des Werkstückes rntsprechendes räumliches Kopiermodell vorgesehen ist und daß der Taster der

■''" Kopiereinrichtung das Kopiermodell während des gesamten Bearbeitungshubs abtastet. Das bedeutet, daß bei der erfindungsgemäßen Maschine die Stellung des Werkzeugs (Hobelmeißels) über den Hub der Hauptbewegung in vertikaler Richtung an jeder Stelle des

'■"■ Werkstücks verschieden ist. Die geradlinige Hauptbewegung des Stößels ist also ständig von einer über den Taster gLSteuerten Veriikalbewegung überlagert.

Es ist /war schon in Verbindung mit einer Hobelmaschine bekanntgeworden (DE-GM 17 75 457),

■" das. Kopiermodell entsprechend der Form des herzustellenden Werkstücks auszubilden: aus dieser Veröffentlichung kann jedoch nicht das Merkmal der Abtastung des Kopiermodells durch den Taster während des gesamten Bcarbeitungshubs und das

" Merkmal der Verbindung des Tasters mit dem Miischinenstößel entnommen werden. Vielmehr wird bei der bekannten Maschine während des Hcarbcitungs hubs diis Kopicrrmxlcll nicht durch den Inster

abgefahren, da dieser nicht am sich bewegenden Stößel, sondern am festen Maschinengestell angebracht ist. Der Taster wird vielmehr allein durch die Querbewegung des Tisches am Kopiermodell vorbeigeführt, so daß auch mit dieser Maschine nur Krümmungen in Querrichtung des Werkstücks und nicht in Längsrichtung (Richtung des Bearbeilungshubs) herstellbar sind.

Bei der Erfindung ist von der Erkenntnis ausgegangen worden, daß eine übliche Hobelmaschine, z. B. eine Waagerecht-Stoßmaschine, auch zum Bearbeiten relativ komplizierter Formen, wie sie Rohrkokillen darstellen, herangezogen werden kann, indem nur geringfügige Umgestaltungen ausgeführt werden. Gegenüber herkömmlichen Kopierhobelmaschinen unterscheidet sich die erfindungsgemäß ausgebildete Maschine dadurch, daß die Einspannvorrichtung für das Werkstück drehbar angeordnet und mit Hilfe einer geeigneten Antriebsvorrichtung antreibbar ist Das Kopiermodell ist ebenfalls drehbar eingespannt und synchron mit dem Werkstück verdrehbar. Der das Kopiermodell abtastende Taster ist mit dem Stößel der Hobelmaschine verbunden, und positive bzw. negative Abweichungen von einem Bezugswert werden in Stellsignale für die Zustellung des Werkzeugs umgewandelt

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß bei Innenbearbeitung des Werkstücks der Taster gegenüber dem Werkzeug um 180° versetzt, das entsprechend der Innenform des Werkstücks geformte Kopiermodell außen abtastend angeordnet ist. Dies bedingt eine Vereinfachung für die Herstellung des Kopiermodells. Bei Werkstücken mit gleichmäßiger Wanddicke kann ein und dasselbe Modell für die Außen- und Innenform verwendet werden. Bei der Außenbearbeitung sind Werkzeug und Taster parallel angeordnet, wobei durch die Ausbildung des Tasters Sorge dafür getragen werden muß, daß die Wandstärke Berücksichtigung findet

Zu dem Vorstehenden sei ergänzend bemerkt, daß es bei spanabhebenden Werkzeugmaschinen grundsätzlich bekannt ist, bei der Bearbeitung mittels Kopiermodell von der Sinnumkehrung von Flächen Gebrauch zu machen (Dr.-Ing. W. H. Gres, die geometrischen Verhältnisse bei der Herstellung unregelmäßiger Flächen, Seite 40).

Grundsätzlich kann die erfindung'gemäß ausgebildete Maschine einen Taster aufweisen, dessen Krümmungsradius an der Tastfläche vom Krümmungsradius der Werkzeugschneide verschieden ist. Dies wird in der Praxis mehr oder weniger immer der Fall sein. Dieser Umstand kann dazu benutzt werden, auch Werkstücke mit vom Urmodell abweichenden Maßen zu erzeugen, wie es beispielsweise bei der Nacharbeitung von verschlissenen Kokillenrohren erforderlich ist.

Der Antrieb für die Einspannvorrichtungen für das Werkstück und das Kopiermodell kann in irgendeiner geeigneten Art und Weise ausgebildet sein. In diesem Zusammenhang schlägt die Erfindung in vorteilhafter Ausgestaltung vor, daß der Antrieb für die Einspannvorrichtungen vom Vorschuba'itrieb der Hobelmaschine über eine Gelenkwelle um' ein Antriebsrad für die drehbar gelagerte Einspannvorrichtung für chts Werkstück sowie ein Antriebsrad und eine drehsteife Kupplung für die Kopicnliodelleinspannvorrichtung nbgcleitet ist. Der Vorschubantrieb ist bekanntlich in jeder Hobelmaschine vorhanden, so daß daher der Aufwand zum Antrieb der Einspannvorrichtungen verhältnismäßig gering ist Wahrend des Drehantriebs bleibt der Vorschub selbst natürlich ausgeschaltet.

Auch die Einspannvorrichtungen für das Werkstück der erfindungsgemäß ausgebildeten Maschine können in irgendeiner geeigneten Art und Weise gestaltet sein. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, ι daß die Einspannvorrichtung für das Werkstück eine drehbar gelagerte zylindrische Hülse aufweist, deren Innenwand zumindest teilweise mit der Außenseite des Werkstücks in Eingriff bringbar ist. Zweckmäßigerweise weisi diese Hülse außen einen Zahnkranz auf, der mit in einem Schneckenrad in Eingriff bringbar ist, das seinerseits mit dem Antrieb verbunden ist. Eine derartige Einspannvorrichtung zeichnet sich durch geringen Aufwand und geringe Baugröße aus.

Für die Außenbearbeitung des Werkstücks muß π dieses frei eingespannt werden. In diesem Zusammenhang sieht die Erfindung vor, daß bei Außenbearbeitung des Werkstücks dessen Einspannvorrichtung eine mit einer Stirnseite der Hülse in Eingriff bringbare Spannplatte aufweist, die ein Ende des Werkstücks aufnimmt, und daß das andere Ende vses Werkstücks von einer drehbar angeordneten Spannplatt« aufgenommen wird.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemiiß ausgebildeten Kopierhobelmaschine wird nachfolgend in 2^ri Verbihüung mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 verschiedene Querschnitte einer Rohrkokille, einen Längsschnitt durch eine Rohrkokille sowie eine perspektivische Ansicht davon;

Fig.2 eine Seitenansicht einer Kopierhobelmaschi-W ne;

F i g. 3 eine Vorderansicht der in F i g. 2 dargestellten Maschine;

Fig.4 zeigt teilweise die Einspannung eines Werkstücks zur Innenbf.-arbeitung in einer Hobelmaschine r. nach den F i g. 2 und 3;

Fig. 5 zeigt die Einspannung eines Werkstücks zur Außenbearbeitung in einer Hobelmaschine nach den Fig. 2 und 3;

Fig.6 zeigt im Schnitt ein Kopiermodell und ein ίο Werkstück bei Außenbearbeitung; und zusammen mit einem Taster und einem Hobelmeißel;

Fig. 7 zeigt die gleichen Teile wie Fig. 6, wobei jedoch das Werkstück innen bearbeitet wird.

In Fig. 1 sind im Schnitt drei Rohrkokillen darge-

■'i stellt, die einen üblichen Vierkant-, Sechskant- und Achtkant-Querschnitt aufweisen. Wie in Fig. 1 ferner gezeigt ist, verjüngt sich die Rohrkokille über ihre Länge. Schließlich ist sie in einer Ebene um einen Radius von etwa 7 — 10 m gekrümmt. In Fig. 1 sind charakteri-

■''·' stische Formmerkmale gebräuchlicher Rohrkokillen dargestellt. Selbstverständlich sind andere Formen möglich.

In dtn Fig. 2 und 3 ist eine Kopierhobelmaschine

nach Art einer Waagerecht-Stoßmaschine gezeig». Sie

■''·■> weist einen Maschinenständer 2 auf, der mit einer Führung für einen Stößel 1 versehen ist. Ein an den Maschinenständer 2 angeflanschter Elektromotor 19 bildet den Antrieb für den Stößel 1. Seitlich am Stößel 1 ist eine Kopiereinrichtung 7 angeflanscht. Auf Einzel-

w heiten dieser Einrichtung wird weiter unten noeh eingegangen. Am Vorderende des Stößek 1 ist ein doppelt wirkender Hydraulikzylinder 9 angebracht, der einen von einer Führung am Stößel geführten Schlitten 3 betätigt. Am Schütten 3 ist ein Werkzeughalter 10

^Sl angeordnet /weeks Einspannen:; eines Hobelmeißels.

Der doppelt wirkende Hydraulikzylinder 9 wird mit Hilfe eines Steuerventils 8 betätigt.

Auf einer Platte II, die am Maschinenständer 2 und

einem weiteren Ständer 21 auf nicht näher dargestellte Weise abgestützt ist und die vom Vorschubantrieb 15 der Hobelmaschine (Fig. 3) angetrieben wird, sind Einspannvorrichtungen für ein Kopiermodell 6 und das einzuspannende Werkstück 20 angeordnet. Die Einspannvorrichtungen sind mit 25 bzw. 26 bezeichnet. Die Einspannvorrichtung 25 ist in den F i g. 4 und 5 näh-jr dargestellt. Eine Lagerschale 27, die auf der Platte 11 angeordnet ist, nimmt eine Hülse 18 mit Flanschen 28, 29 an den Enden drehbeweglich auf. Ein Einspannring30 innerhalb der Hülse 18 an einem Ende und ein F.inspannring 31 innerhalb der Hülse 18 an einem Hndc und ein Einspannring 31 innerhalb eines an die Hülse 28 angeflanschten Einspannrohrs 32 nehmen das Werkstück 20 auf. Die Hülse 18 weist am Außenumfarig einen Zahnkranz 33 auf, mit dem eine Schneckenwelle 34 kämmt, die in einer Ausnehmung der Lagerschale 27 drehbar gelagert ist. Die Schneckenwelle 34 wird über eine Gelenkwelle 16 angetrieben, die ihrerseits vom » orsCnüuäntric

υ uct" ι luüctiViiiSLnnic anteil reuen wird. Sie ist über eine drehsteife Kupplung 14 mit einer nicht bezeichneten Schneckenwelle verbunden, die in einem Lager 13 gelagert ist, das eine ähnliche drehbare Hülse wie die Hülse 18 lagert, welche das Kopicrmodcll 6 (F ι g. 2) aufnimmt.

Während F i g. 4 die Einspannung des Werkstücks 20 für eine Innenbearbeitung mit einem Meißel 41 wiedergibt, der von einem Meißelhalter 10 gehalten ist, zeigt F i g. 5 die Einspannung des Werkstücks 20 für eine Außenbearbeitung mit Hilfe eines Meißels 35 Zu diesem Zwecke wird eine Lagerplatte 36 drehfest mit der Hülse 18 verbunden. Die Lagerplatte 36 nimmt in einer Bohrung den Zapfen 37 einer Einspannplatte 38 auf. die in einer Außeniiut ein Ende des Werkstücks 20 aufnimmt. Fine weitere F.inspannplatte 39 ist mit einem Zapfen 40 durch eine Bohrung einer Stützlünette 22 hindurthgeführt, die auf der Platte 11 abgestützt ist. Fin Spannbolzen 42 ist durch beide Platten 38 und 39 hindurchgeführt und mit einem Innengewinde des Zapfens 40 verschraubbar. um die Platten 38 und 39 auf Zug zu beanspruchen.

Das Kopiermodell 6 ist in ähnlicher Weise in die Maschine eingespannt, was jedoch nicht dargestellt ist. Mit Hilfe der drehsteifen Verbindung zwischen den beiden Einspannvorrichtungen 25 und 26 wird ein s\nchroncr Umlauf von Werkstück 20 und Kopiermodell 6 erreicht.

•\n einer waagerechten Führung 44 der Kopiereinrichtung 7 ist ein Schlitten angeordnet, der eine elektrische Wegabtasteinrichtung enthält, deren Einzelheiten nicht näher beschrieben werden. An einem vertikal beweglichen Stößel 4 der Kopiereinnchtung 7 ist ein Taster 5 (F i g. 2, F i g. 6) bzw. 43 (F i p. 3, F i g. 7) angeordnet, der während der Bewegung des Stößels 1 auf dem Kopiermodell abrollt. Abweichungen des Stößels nach oben und unten von einem eingestellten Bezugswert werden mittels der elektronischen Wegabtasteinrichtung in ein Stellsignal für die Steuervorrichtung umgewandelt, so daß mit Hilfe des Steuerventils 8 der doppelt wirkende Vcrstcllzylindcr 9 zwecks Verschiebung des Meißels betätigt werden kann.

Mit Hilfe des Vorschubantriebs 13 werden Kopiermodcll 6 und Werkstück 20 gleichsinnig mit gleicher Drehzahl angetrieben. Über die elektronische Wegabtasteinrichtung wird die Bewegung des Meißclhalters 10 mit der des Tasters 5 bzw. 43 gekoppelt. Der Mcißelhalter 10 führt daher die gleichen Bewegungen aus wie «Jof TaSiOi 43. ίϊυι Tisciivorsciuib der Hobelmaschine, der durch den Hebel 17 eingeschaltet werden kann, bleibt ausgeschaltet.

Damit die Innenform des Werkstücks 20 mit der Außenform des Kopicrniodclls 6 formgleich wird, wird gemäß Fig. 7 der Hobelmeißel 41 um 180° nach oben gedreht zum Einsatz gebracht. Auf diese Weise wird die vom Taster 43 am Kopicrmodcll 6 abgetastete Bahn lagerichtig auf das Werkstück 20 übertragen und durch Abtasten (. icr Außenform eine formglciche Innenform erzeugt.

Das Kopiermodell 6 ist identisch mit der Innenform des Werkstücks 20. Soll die Rohrkokillc 20 außen bearbeitet werden, so entsteht dit um das Maß der Wandstärke größere Außenform dadurch, daß zum Abtasten des Kopiermodclls 6 ein Taster 5 verwendet wird, dessen Krümmungsradius an der Tastfläche um das Maß der Wandstärke des Werkstücks größer ist als der Krümmungsradius an der Mcißelschneide. Wie aus F i g b ersichtlich, entsteht hierbei eine Äquidistante um das Kopiermodell 6. Diese Methode kann im übrigen auch bei der Nachbearbeitung von innen verschlissenen Rohrkokillen, bei denen die Maße nicht mehr mit dem Urmodell übereinstimmen, angewendet werden. Zu diesem Zwecke wird zum Abtasten ein Taster 43 eingesetzt, der mit einem um das Maß der Nacharbeit größeren Krümmungsradius gegenüber den bei der Herstellung eines neuen Werkstücks verwendeten Taster versehen ist (I ι g. 7).

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Kopierhobelmaschine nach Art einer Waagerecht-StoÜmaschine zur Innen- und/oder Außenbearbeitung von in Längsrichtung gekrümmten hohlen Werkstücken, mit einer drehbar gelagerten Einspannvorrichtung für das Werkstück, einer drehbar gelagerten Einspannvorrichtung für ein Kopiermodell, einem Antrieb, mittels dem die Einspannvorrichtung für das Werkstück und die Kopiermodelleinspannvorrichtung gemeinsam und synchron in Drehung versetzbar sind, und einem das Kopiermodell abfahrenden und entsprechend seiner Stellung ein Stellsignal für eine Zustellvorrichtung für das Werkzeug erzeugenden Taster, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopierhobelmaschine mit einem der Außen- oder Innenform des Werkstücks (20) entsprechenden, vom Taster (5, 43) während d°s gesamten Bearbeitungshubs abtastbaren räumlichen Kopiermodell (6) versehen ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Innenbearbeitung des Werkstücks (20) der Taster (43) gegenüber dem Werkzeug (41) um 180° versetzt, das entsprechend der Innenform des Werkstücks (20) geformte Kopiermodel! (6) außen abtastend angeordnet ist.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb für die Einspannvorrichtungen (25,26) vom Vorschubantrieb (15) der Hobelmaschine über eine Gelenkwelle (16) und ein Antriebsrao (34) für die drehbar gelagerte Einspannvorrichtung; (25) für das "",'erkstuck sowie ein Antriebsrad und eine d-ehsteife Kupplung (14) für die Kopiermodelleinspannvorr' :htung (26) abgeleitet ist.

4. Maschine nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspannvorrichtung (25) für das Werkstück (20) eine drehbar gelagerte zylindrische Hülse (18) aufweist, deren Innenwand zumindest teilweise mit der Außenseite des Werkstücks (20) in Eingriff bringbar ist.

5. Maschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (18) außen einen Zahnkranz (33) aufweist, der mit einem Schneckenrad (34) in Eingriff bringbar ist, das seinerseits mit dem Antrieb verbunden ist.

6. Maschine nach den Ansprüchen I. 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Außenbearbeitung des Werkstücks (20) dessen Einspannvorrichtung (25) eine mit einer Stirnseite der Hülse (18) in Eingriff bringbare Spannplatte (38, 36) aufweist, die ein Ende des Werkstücks (20) aufnimmt, und daß das andere Ende des Werkstücks von einer drehbar angeordneten Spannplatte (39) aufgenommen v/ird.

7. Maschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Taster (5, 43) aufweist, dessen Krümmungsradius an der Tastfläche vom Krümmungsradius der Werkzeugscheide (35,41 (verschieden ist.