DE2512081A1

DE2512081A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2512081A1
Application number: DE19752512081
Authority: DE
Inventors: Gordon Bridgman Jennings; Reginald Francis Johnson; Thomas James Potts
Original assignee: Rolls Royce 1971 Ltd
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1974-03-22
Filing date: 1975-03-19
Publication date: 1975-10-02
Also published as: DE2512081B2; SE7502899L; US3951019A; GB1434313A; FR2264615A1; DE2512081C3; IT1034564B; SE401630B; JPS50130078A; JPS5527801B2; FR2264615B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine, die zunächst ein Werkstück erhitzt und dann schneidet»

Jahrelang sind beträchtliche Anstrengungen unternommen worden, um ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, um Metalle zu bearbeiten, die normalerweise schwer zu schneiden sind, wobei die Schneidcharakteristiken verbessert werden sollten. Eine Art der Behandlung, die sich als erfolgreich erwiesen hat, ist die Erhitzung eines Metalls unmittelbar vor dem Schneiden.

Die Vorrichtung weist entweder einen "Übertragungs"-Plasma-Lichtbogenbrenner oder einen Schweißbrenner auf, die beide einen schmalen konzentrierten 3trahl heißer Energie erzeugen und mit geeigneten Gas-, Wasser und elektrischen Zuführungen versehen sind. Eine derartige Behandlung hat jedoch weitere Probleme ergeben, und zwar insbesondere im Hinblick auf die Form der Erhitzung und die Art und Weise der Lagerung der Heizeinrichtung an der Werkzeugmaschine und in Bezug auf die Handhabung dieser Erwärmungsνorrichtung.

So besteht beispielsweise ein Problem darin, den Hitze-Energiestrahl auf einem Punkt zu konzentrieren, der auf die Werkstückoberfläche ausgerichtet ist, die spanabhebend bearbeitet werden soll. Dieser

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Punkt berührt die Schneidkante des Werkzeugs bei jedem Umlauf des Werkstücks. Bei einer speziellen spanabhebenden Bearbeitung nämlich beim Stirnfräsen eines Werkstücks, wobei der Werkzeugstahl über die Stirnfläche des Werkstücks hinwegläuft, und zwar entweder auf die Drehachse zu oder von dieser weg, bewegt sich der besagte Punkt auf einem Kreisbogen. Der Radius des Kreisbogens vermindert sich jedoch konstant oder nimmt konstant zu, je nach der Beiiegungsrichtung des Schneidstahls. Auf diese Weise ergibt sich außerdem ein Problem im Hinblick auf eine konstante Einstellung der Lage des fokussierten Wärme-Energiestrahls relativ zum Werkzeug, so daß der Strahl auf demselben Bogen läuft wie der Punkt der ständig den Sclmeidrand des Stahls pro Umdrehung des Werkstücks berührt.

Gemäß der Erfindung ist ein Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstücks bei Drehung dieses Werkstücks vorgesehen, wobei eine Quelle mit örtlich hoher Hitze-Energie auf das Werkstück derart gerichtet wird, daS es örtlich unmittelbar vor eier spanabhebenden Bearbeitung erhitzt wird und wobei eine ifoefcenanorciiiuiig eine Relativbewegung zwischen der Hifczequelle und dem «ferkaeug bewirkt, wenn der Durchmesser auf dem der Werkzeugstahl arbeit-st, sich ändert, .wodurch gewährleistet wird, d£-3 die HitseQuelle auf dem gleichen Durchmesser des Werkstücks wie cläö Werkzeug wirksam viircL

nachstehend rird ein Äiisfuhrung^feeispiel der Erfindung anhand ^e? Zeichnung beschrieben-, I?.i der Seiehmmg zeigen t

Fig* 1 eine Schnittansicht einer Drehbank mit Support und StahlhaiterJ

Fig. 2 in größerem Maßstab sine Ansicht des Stahlhalters gemäß Figur 1, wobei die Relativbewegung zwisehen Staiii und Brenner ersichtlich istj

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Fis· 3 in größerem Maßstab einen Teil des Stahlhalters gemäß Figur 1;

Fig. 4 eine Teilansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer gegenüber Figur 3 abgewandelten Ausführungsform.

Gemäß Figur 1 trägt die Drehbank 10 einen Support 12, der über die Länge des Maschinenbettes 10 auf V-Führungen 14 gleitet. Der Q,uersupport 12 trägt seinerseits einen Längssupport 16, der über den Quersupport 12 in Richtung seitlich zum Maschinenbett 10 beweglich ist, und ein Stahlhalter 18 kann sich entweder mit dem Quersupport 16 oder unabhängig von diesem bewegen. In so weit entspricht die Vorrichtung der herkömmlichen Bauart.

Der Stahlhalter 18 haltert starr den Werkzeugstahl 20 und unmittelbar darüber ist eine Gleitlagerung 22 für einen Plasma-Brenner 24 angeordnet, wobei dieser Brenner relativ zum Stahlhalter in einer horizontalen Ebene beweglich ist.

Der Zweck des Brenners besteht darin, ein Werkzeug vorzuerhitzen, bevor eine spanabhebende Bearbeitung durch den Stahl erfolgt, wodurch die Bearbeitungsfähigkeit des Werkstücks verbessert wird, d.h. es wird die Bearbeitungszeit und die Abnutzung des Stahls vermindert. Die Düse des Brenners ist auf einen Punkt ⁿP" auf der Werkstückoberfläche ausgerichtet, an dem das Werkzeug angreift und es wird dann der Brenner gezündet. Gleichzeitig wird das Werkstück in eine Drehung um die Achse 26 versetzt und der Quersupport 16 wird in bekannter Weise angetrieben, so daß der Stahlhalter 18 über den Support 12 in Richtung der Pfeile 28 verschoben wird.

Aus Figur 2 ist ersichtlich, daß bei starrer Fixierung des Brenners 24 am Stahlhalter 18 "A" verschoben würden, was gemäß

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dem Ausführungsbeispiel der Breite der zu bearbeitenden Stirnfläche des Werkstücks entspricht, Die Brennerdüse und der Stahl sind zunächst auf einem gemeinsamen Kreisbogen 30 ausgerichtet, was zur Folge hat, daß die Brennerdüse und der Stahl in gleichen Vertikalebenen liegen, die einen Abstand "B" voneinander besitzen. Am Ende des Hubes würde der Abstand "B" unverändert sein, mit der Folge, daß Brennerdüse und Werkgeug nicht mehr auf einem gemeinsamen Bogen liegen, sondern auf getrennten Bögen, die einen Abstand ¹¹C" voneinander aufweisen. Aus diesem Grunde ist ein Mechanismus 32 (Figur 1) vorgesehen. Dieser besteht aus einem Winkelhebel 34, der bei 36 am Stahlhalter 20 angelenkt· ist, so daß er mit dem Stahlhalter bewegt wird. Das obere Ende ist mit einem U-förmigen Sprengring 38 an einem Stift 40 am Brennerkörper 24 angelenkt. Diese Anordnung ist deutlicher aus Figur 3 ersichtlich. Das andere freie Ende des Winkelhebels 34 ruht mit seiner Unterseite auf dem oberen Ende eines Noekenfolgeorgans 42, welches vertikal gleitbar in einer Führung 44 des Quersupports 16 geführt» Das untere Ende des Noekenfolgeorgans 42 ruht gleitbar auf einer Nockenplatte 46, die am Support 12 befestigt ist« Die Anordnung des Mechanismus 1st derart, daß bei Verschiebung des Kreuzschlittens 16 in Richtung des Pfeiles 28 der gesamte beschriebene Mechanismus mit Ausnahme der Nockenplatte 46 mitverschoben wird. Das hat zur Folge, daß das Nockenfolgeorgan 42 vertikal auf der geneigten Oberfläche 50 de*¹ Nockenplatte läuft, so daß der Hebel 34 im Uhrzeigersinn gedreht wird und die oberen Enden am Brenner 24 über den U-förraigen Sprengring 38 und den Stift 40 ziehen, so daß der Brenner relativ zum Werkzeughalter 20 ebenfalls in Richtung des Pfeiles 28 verschoben wird.

Der Steigungswinkel der schiefen Ebene 50 der Hockenplatte 26 und die Längen der beiden Hebelarme des Winkelhebels 34 sind so berechnet, daß der Brenner 24 sich um den Abstand "C" relativ zum Stahlhalter 20 während der gleichen Zeit bewegt, während der der Brenner 24 mit dem Stahlhalter bewegt wird, d.h. um den Ab-

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stand "A", so daß die Gesamtbewegung des Brenners 24 gleich ist A + C.

Die Geschwindigkeit mit der sich der Brenner über den Abstand A + C bewegt ist derart, daß der Bogen JO im Durchmesser vergrößert wird, wenn der Stahl 20 sich gemäß der Zeichnung nach rechts bewegt, so daß die Düse auf den Bogen 30 ausgerichtet bleibt und nur das Metall, welches vom Schneidrand des Stahls 20 berührt wird, der vollen Wirkung der Hitze des Brenners ausgesetzt wird.

In der vorstehenden Beschreibung wurde ein Plasma-Brenner zur Durchführung des Verfahrens beschrieben, der unter der Bezeichnung "Übertragungs"-Plasma-Brenner bekannt ist. Es kann jedoch auch irgendeine andere Vorrichtung Anwendung finden, die einen Hitze-Energiestrahl erzeugt, der auf einen kleinen Punkt fokussiert werden kann und eine Größe besitzt, die eine Unterbringung am Stahlhalter einer Drehbank ermöglicht. So könnte z.B. ein Schweißbrenner jener Bauart Verwendung finden, bei der ein fokussierbarer Hitze-Energiestrahl durch Zündung einer Mischung aus Sauerstoff und Acetylen erzeugt wird, oder es könnte eine Elektronenstrahlquelle benutzt werden.

Figur 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung zur Bewegungsübertragung auf den Plasma-Brenner über das Nocken* folgeorgan. Hier ist ein Sinus-Lineal 60 starr am Brenner derart befestigt, daß die Arbeitsoberflüche 62 vom Hockenfolgeargan 42 berührt wird. Während des Betriebes werden resultierende Kräfte erzeugt, die bewirken, daß der Brenner sich mit einer größeren Geschwindigkeit bewegt als der Stahl und der Stahlhalter, so daß der Abstand A + C wie vorstehend beschrieben, durchlaufen wird.

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Patentansprüche

Claims

PATENTANSPRÜCHE

Werkzeugmaschine mit einem Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstücks bei Drehung dieses Werkstücks, mit einer Quelle örtlicher Hitze-Energie, die auf das Werkstück derart gerichtet xtfird, daß eine Punktfläche des Werkstücks unmittelbar vor der spanabhebenden Bearbeitung durch das Werkzeug erhitzt wird,
dadurch geke nnzeic hn et, daß die Werkzeugmaschine (18) eine Nockenanordnung 02) aufweist, die eine Relativbewegung zwischen der Hitzequelle (24) und dem Werkzeug (20) bewirkt, wenn der Durchmesser (30) auf dem das Werkzeug arbeitet, sich ändert, so daß gewährleistet wird, daß die Hitzequelle (24) das Material des Werkstücks auf dem gleichen Durchmesser erhitzt., auf dem danach eine Bearbeitung durch das Werkzeug (20) stattfindet.

Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da3 die Nock^nanordnung eine Nockenplatte (46) ein tioöksnfclgeoFgan (42) und Mittel (34) umfasst, die die Relat-ivbew&siais ^f*3er das Mockenfolgeorgan

(42) auf die Hitze-Energiequelle (24) übertragen,

Werkzeugmaschine nach Anspruch 2,

dadurch g e k e η η ζ © i e h η et, da3 die Mittel (>-!-) ©inen Winkelhebel umfassen., der an einer Stelle zwischen seinen Enden am Stahl-(18) UW Werkeisugp&siehine angelenkt ist und

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mit einem Ende am Nockenfolgeorgan (42) angreift, während das andere Ende mit der Hitze-Energiequelle (24) gekuppelt ist.

4. Werkezugmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (34) ein Sinus-Lineal (60) aufweist, welches starr an der Hitze-Energiequelle (24) in einer solchen Lage angeordnet ist, daß im Betrieb die Arbeitsfläche (62) vom Nockenfolgeorgan (42) beaufschlagt wird.

5. Werkezugmaschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekenn ze ichnet, daß als Hitze-Energiequelle (24) ein Plasma-Brenner mit übertragenem Lichtbogen verwendet wird.

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