-
Maschine zum Fräsen und/oder Bohren Die erfindung bezieht sich auf
eine Maschine zum Fräsen und/oder Bohren von Werkstücken mit einem Schlitten, an
dem ein Werkzeug befestigbar ist, mit einer Schlittenführung, die um eine erste
vorzugsweise rechtwinklig zum Maschinenständer verlaufende Achse schwenkbar ist,
und mit einem Vorschubgetriebe für den Schlitten.
-
Mit den bekannten Maschinen dieser Art, die einen Schlitten aufweisen,
können nur solche schräge Flächen bearbeitet werden, die quer zum Maschinenständer
verlaufen, die also bei ihrer Herstellung einer iuerbewegung des Maschinentisches
bedürfen,
da der Schlitten mit dem werkzeug nur um eine rechtwinklig
zum Wiaschinenständer verlaufende Achse schwenkbar ist. Dies bedeutet, daß zur Bearbeitung
von schrägen Flächen, die parallel zum Maschinenständer, also längs des Maschinentisches
verlaufen, das Werkstück umgespannt oder der Maschinentisch in entsprechender Weise
verstellt werden muß. Bei einer derartigen Maschine zum Fräsen und/oder Bohren ist
das Vorschubgetriebe für den Schlitten an der um die erste Achse verschwenkbaren
Führung befestigt, was insofern Vorteile bietet, als an der Schlittenführung im
allgemeinen ausreichend Platz für ein ausreichend dimensioniertes Getriebe vorhanden
ist.
-
Es sind zwar Maschinen zum Fräsen und/oder Bohren von Werkstücken
bekannt, die mit einer Pinole versehen sind, wobei die Pinole um zwei zueinander
senkrechte Achsen schwenkbar ist. Derartige Pinolen, in denen zum Erreichen eines
Vorschubs eine das Werkzeug tragende Spindel höhenverstellbar gelagert ist, besitzen
jedoch den Nachteil, daß mit ihnen gegenüber einem Schlitten nur etwa der halbe
Vorschubweg erreichbar ist und daß sie in radialer Richtung nur sehr wenig beanspruchbar
sind, was bedeutet, daß mit einer solchen Maschine nur in sehr beschränktem Umfange
mit Winkelfräsköpfen gearbeitet werden kann. Ein weiterer Nachteil dieser Maschine
mit Pinole besteht darin, daß das Vorschubgetriebe unmittelbar an der Pinolenführung
befestigt
ist, an der nur ein räumlich kleines Vorschubgetriebe untergebracht werden kann.
Sin weiterer Nachteil besteht darin, daß damit der Schwenkkopf mit Pinole ein erhebliches
zusätzliches Gewicht bekommt, so daß das Schwenklager, der Antrieb, die Rastvorrichtung
und dgl.
-
entsprechend groß dimensioniert werden müssen.
-
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maschine zum
Fräsen und/oder Bohren von Werkstücken mit einen Schlitten zu schaffen, welche die
Nachteile sowohl der bekannten Maschinen mit Schlitten als auch die der bekannten
Maschinen mit Pinolen vermeidet.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schlittenfuhrung
mit dem Schlitten um eine rechtwinklig zur ersten Schwenkachse und parallel zum
Maschinenständer verlaufende zweite Achse schwenkbar ist und daß das Vorschubgetriebe
für den Schlitten an einem gegenüber der Schlittenführung ver schwenkbaren Maschinenteil
befestigt und über ein die relative Verschwenkung ausgleichendes Übertragungsgetriebe
mit dem Schlitten antriebsmäßig starr verbunden ist.
-
Mit der erfindungsgemäßen Maschine ist damit erreicht, daß bei relativ
großem Vorschub, wie er Maschinen mit Schlitten eigen ist, nicht nur schräge Flächen
in Querrichtung, sondern auch solche in Längsrichtung der Maschine bearbeitet werden
können.
-
Dadurch kann auch die volle Länge des Maschinentisches ausgenutzt
werden, da nunmehr die Werkstücke nicht umgespannt zu werden brauchen. Der Bohr-
und Frässohlitten bleibt von jeglichen gewichtsmäßig belastenden Elementen frei,
so daß auch sein Verstellbetrieb, die Lagerung und das Getriebe für die Verschwenkung,
deren Rastvorrichtungen und dgl. in optimaler Weise dimensioniert werden können.
Das Vorschubgetriebe kann ebenfalls optimal ausgelegt werden, da an dem betreffenden
Maschinenteil entsprechend Platz vorhanden ist.
-
Ein solches Vorschubgetriebe kann deshalb auch ohne weiteres beispielsweise
für Handverstellung erweitert oder im Hinblick auf eine größere tbersetsung variiert
werden oder zu einem stufenlos regelbaren Bohrvorschubgetriebe vervollständigt werden
od.dgl. Dabei ist die erfindungsgemäße Maschine nach wie vor mit einer zuverlässigen
Führung des Werkzeugs, mit einer stabileren Ausnahme von Radialkräften an der Werkzeugspindel
durch den Schlitten versehen, was insbesondere bei der Anwendung von Winkelfräsköpfen
von Vorteil ist.
-
Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das Vorschubgetriebe an
einem Maschinenteil befestigt, das in die erste senkrecht zum Maschinenständer verlaufende
buchse relativ zum Maschinenständer schwenkbar ist. Dabei ist es günstig, wenn an
dem das Vorschubgetriebe tragenden Maschinenteil die Schlittenführung um die zweite
Achse verschwenkbar gelagert ist. Es wird dadurch erreicht, daß die zweite Schwenkachse
gegenüber dem am Maschinenständer weit vorgezogen ist, so daß ein relativ
großer
Schwenkbereich auch zum Maschinenständer hin ausgenutzt werden kann, wobei dann
nach wie vor relativ breite Werkstücke bearbeitet werden können.
-
Eine besonders einfache und gute Führung der Schlittenführung bei
der Schwenkbewegung um die zweite Achse ergibt sich dann, wenn das Maschinenteil
als die Schlittenführung umgreifende Gabel ausgebildet ist, wobei dann die zweite
Schwenkachse im Bereich des offenen Endes der Gabel angeordnet ist.
-
In vielen Fällen sind Maschinen der eingangs erwähnten Art mit einer
in der Schlittenführung gelagerten Gewindespindel versehen, auf der eine fest mit
dem Schlitten verbundene Mutter od.dgl. verschiebbar ist. Dabei ist es für den konstruktiven
Aufbau günstig, wenn die senkrecht zur zweiten Schwenkachse verlaufende Gewindespindel
im Abstand von der zweiten Schwenkachse angeordnet ist und das die Schlittenführung
und/oder das Maschinenteil durchdringende Ubertragungsgetriebe mit Getriebeteilen
versehen ist, die die zweite Schwenkachse umgeben.
-
Das Ubertragungsgetriebe, das das feststehende Vorschubgetriebe mit
dem relativ dazu verschwenkbaren Schlitten antriebsmässig verbindet, ist dann einfach
in seinem Aufbau und platzsparend, wenn seine mit dem Vorschubgetriebe verbundene
Antriebswelle
mit einer auf der zweiten Schwenkachse drehbaren Hohlwelle verbunden ist, die an
ihrem zur Schlittenführung weisenden Ende mit einem Zahnrad drehfest verbunden ist,
das mit einem an der parallel zur Schwenkachse verlaufenden Antriebswelle des Ubertragungsgetriebes
angeordneten Zahnrad kämmt.
-
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die
Schlittenführung mit einem die zweite Schwenkachse umgebenden Schneckensegment drehfest
verbunden, das mit einer angetriebenen Schnecke kämmt. Dadurch ist nicht nur ein
Getriebe hohen tbersetsungsverhältnisses geschaffenf5 sondern auch in einfacher
Weise ein selbsthemmendes Getriebe, so daß gegebenenfalls keine weiteren Rastvorrichtungen
vorgesehen werden müssen. Um dabei eine möglichst feine Verstellung der Schwenkbewegung
zu erreichen, weist das Schneckensegment einen großen Radius auf. Dabei ist bevorzugt
vorgesehen, daß die Schlittenfuh'rung um einen Bereich von etwa t 300 bezogen auf
die Vertikale oder Horizontale schwenkbar ist.
-
Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden
Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung an Hand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert wird. Es zeigen:
Fig.
1 eine Seitenansicht einer Naschine zum Fräsen und/oder Bohren gemäß der Erfindung,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt längs
der Linie III-III der Fig. 2.
-
Die in Fig. 1 dargestellte Maschine zum Fräsen und/oder Bohren von
Werkstücken weist einen Maschinenständer 11 auf, der senkrecht abstehend und vertikal
angeordnet mit einem Maschinenbett 12 verbunden ist, an dem ein Maschinen tisch
13 in bekannter Weise in Richtungen längs und quer zum Maschinenständer 11 verfahrbar
und gegebenenfalls um eine parallel zum Maschinenständer 11 verlaufende Achse drehbar
ist. Am Maschjerznständer 11 ist ein Hauptschlitten 14 über ein von einem Motor
16 und ein Getriebe 15 auf und ab bewegbar. Am Hauptschlitten 14 ist um eine senkrecht
vom Maschxenständer 11 abstehende Schwenkachse 17 ein als Gabel 18 ausgebildetes
Maschinenteil schwenkbar befestigt, dessen Schwenkbewegung bezogen auf die in Fig.
1 dargestellte vertikale Lage eines Werkzeuges 19, beispielsweise eines Schaftfräsers,
stufenlos um -+ 90° erfolgen kann und die mittels eines Getriebes 20 und eines Motors
21 erfolgt.
-
Die Motoren 16 und 21 können dabei am Maschienbett 12 bzw. Maschzenständer
11 angeordnet und über eine flexible
Welle mit dem betreffenden
Getriebe 15, 20 verbunden sein, oder aber an den Maschinenteilen 18, 14 fest angeflanscht
sein.
-
An der Gabel 18 ist eine Werkzeug-Schlittenführung 22 um eine zweite
Schwenkachse 23 verschwenkbar, die senkrecht auf der ersten Schwenkachse 17 steht
und parallel zum Maschinenständer 11 verläuft. Die Schwenkbewegung kann beim dargestellten
Ausführungsbeispiel bezogen auf die in Fig. 1 dargestellte vertikale Lage des Werkzeugs
19 gemäß Pfeil 24 stufenlos um etwa +30° erfolgen, so daß das Werkzeug 19 entweder
dem Maschinenständer 11 unter einem bestimmten Winkel zugewandt oder von ihm abgewandt
ist. Die Schwenkbewegung um die Schwenkachse 23 erfolgt über ein Schneckengetriebe
26, das von einem Lotor-27 angetrieben ist, der an der Gabel 18 befestigt ist. An
der Werkzeug-Schlittenführung 22 ist ein weiterer Motor 28 angeordnet, mit dessen
Hilfe die Auf- und Abbewegung eines an der Werkzeug-Schlittenführung 22 verschiebbaren
Xerkzeugschlittens 29 erfolgt.
-
Am Werkzeugschlitten 29 ist ein Antriebsmotor 31 für das Werkzeug
19 angeordnet. Es versteht sich, daß sämtliche erwähnten Getriebe statt von einem
Motor auch von Hand mittels eines Handrades, wie beispielsweise des in Fig. 1 dargestellten
Handrades 32 angetrieben werden können.
-
Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, ist zur Schwenkbewegung der
Gabel 18 um die horizontale Schwenkachse 17 die Gabel 18 über eine Hülse 36 mit
einem Schneckenrad 37
drehfest verbunden. Zwischen dem Schneckenrad
37 und einem dem Zahnrad 37 abgewandten Bund der Hülse 36 ist die Hülse 36 von zwei
im Abstand angeordneten Kugellagern 38 umgeben, an deren Außenringen ein übergreifender
Vorsprung 39 des Haupt schlittens 14 anliegt. Mit dem Schneckenrad 37 des Getriebes
20 wirkt eine vom Motor 21 angetriebene Schneckenwelle 40 zusammen, die ebenfalls
vom Vorsprung 39 umgriffen ist.
-
Das Schneckengetriebe 26 für die Verschwenkung der Werkzaug-Schlitteniührung
22 innerhalb der Gabel 18 um die Schwenkachse 23 besteht aus einer vom Motor 27
angetriebenen Schnecke 41 und einem Zahnradsegment 42 großen Radius, dessen Mittelpunkt
die Schwenkachse 23 bildet und das mit der Schlittenführung 22 fest verbunden ist.
Die Schwenkachse 23 ist zweiteilig ausgebildet und besteht auqkinem Kopfbolzen 43,
der Ton einer AuBenßeite her durch eine Bohrung am offenen Ende der Gabel 18 durchgesteckt
ist und dort festgehalten ist. Das nach innen ragende Ende des Kopfbolzens 43 greift
in eine Ausnehmung einer nach innen ragenden Verdickung 44 an der Schlittenführung
22, wobei zwischen der Ausnehmung in der Verdickung :44 und dem Ende des Kopfbolzens
43 ein geeignetes Lager angeordnet ist.
-
Der Verdickung 44 gegenüberliegend und die Schwenkachse 23 umgebend
ist eine weitere Verdickung 45 angeordnet, die an
ihrem der Verdickung
44 abgewandten Ende eine Sacklochbohrung aufweist, in welcher der zweite Teil der
Schwenkachse 23, nämlich ein Stift 46 drehbar gelagert ist. Das andere Ende des
Stiftes 46 ist in einem Wandteil 47 eines Gehäuses 48 für ein Vorschubgetriebe 49
für den Werkzeugschlitten 29 gehalten, welches Gehäuse 48 an der Gabel 18 befestigt
ist. Zur gradmäßigen Aneige der Schwenkbewegung um die Schwenkachse 23 ist die Gabel
18 an ihrem freien Ende im Bereich des Kopfbolzens 43 mit einem Ausschnitt 51 und
die verschwenkbare Schlittenführung 22 mit einer Markierung 52 versehen. Die Schlittenführung
22 besitzt ferner eine X-förmig hinterstochene kreisabschnittförmige Nut 53, deren
Radius dem radius des Schwenkkreises um die Schwenkachse 23 entspricht und in die
an der Gabel 18 im Abstand verteilt angeordnete Bolzen 54 klemmend eingreifen.
-
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind die Markierungen 52 am Rand der T-förmigen
Nut 53 angeordnet und es ist in der Nut 59 zur genauen Einstellung eine entsprechende
Feinmarkierung geführt.
-
An ihrem aus der Gabel 18 herausragenden Ende besitzt die Schlittenführung
22 zwei nach innen weisende Vorsprünge 56, die im Abstand zu den Verdickungen 44,
45 angeordnet sind.
-
In diesen zwischen den Vorsprüngen 56 und den Verdickungen 44, 45
angeordneten Einschnitten 57 ist der Werkzeugschlit ten 29 mittels entsprechender
Einschnitte und Vorsprünge geführt. An seinem in die wie die Gabel 18 etwa U-förm
g
ausgebildete Schlittenführung 22 ragenden Ende 58 ist der Werkzeugschlitten
29 mit einer Mutter 59 bzw. mit einer Hülse mit Innengewinde drehfest verbunden.
Die Mutter 59 umgibt eine Gewindespindel 61, auf der die Mutter 59 bei Drehung der
Gewindespindel 61 auf und ab läuft. Die Achse der Gewindespindel 61 liegt in der
Verlängerung der Schwenkachse 17 der Gabel 18, jedoch außerhalb der Schwenkachse
27 der Schlittenführung 22 und zwar innerhalb der Schlittenführung 22 ihrem geschlossenen
innerhalb der Gabel 18 angeordneten Ende zugewandt. Die Gewindespindel 61 ist an
ihrem einen Dnde mit einem Kegelrad 62 drehfest verbunden, das mit einem zweiten
Kegelrad 63 kant, dessen Achse 64 senkrecht zur Gewindespindel 61 verläuft, die
dem Vorschubgetriebegehäuse 48 zugewandte Wand 66 durchdringt und in dieser mit
Hilfe eines geeigneten Lagers drehbar gelagert ist.
-
Die Achse 64 zum Antrieb des Werkzeugschlittens 29 ist über ein Ubertragungsgetriebe
67 mit dem Vorschubgetriebe 49 verbunden, welches im mit der Gabel 18 fest verbundenen
Gehäuse 48 angeordnet ist, gegenüber dem die an der Schlittenführung 22 befestigte
und drehbar gelagerte Gewindespindel 61 verschwenkbar ist. Das Ubertragungsgetriebe
67 weist ein erstes Zahnrad 68 auf, das an dem die Wand 66 der Schlittenführung
22 durchdringende
Ende der Achse 64 angeordnet ist. Das erste Zahnrad
68 kämmt mit einem zweiten Zahnrad 69, dessen Achse in der Wand 66 der Schlittenführung
22 gelagert ist, und das mit einem dritten Zahnrad 70 kämmt, das auf einer Hohlwelle
71 befestigt ist. Die Hohlwelle 71 umgibt den Stift 46 der Schwenkachse 23 und ist
auf dieser mittels geeigneter Lager, beispielsweise eines Nadellagers, drehbar gelagert.
Die Hohlwelle 71 durchdringt parallel zueinander verlaufende Abdeckbleche, von denen
das eine an der Schlittenführung 22 und das andere an der Gabel 18 bzw. am Gehäuse
48 befestigt ist. Am anderen Ende der Hohlwelle 71 ist ein viertes Zahnrad drehfest
angeordnet, welches mit einem fünften Zahnrad des Ubertragungsgetriebes 67 kämmt.
Die Achse 74 des fünften Zahnrades 73 durchdringt einen Wandteil 76 der Gabel 18,
das gleichzeitig eine Begrenzung des Vorschubgetriebe-Gehäuses 48 ist und ist ebenso
wie im Wandteil 76 in einem gegenüberliegenden Wandteil 77 des Gehäuses 48 drehbar
gealgert. Die Achse 74 ist mit Vorschubgetriebe 49 verbunden. Auf diese Weise ist
das Vorschubgetriebe 49 trotz der Schwenkbewegung der Schlittenführung 22 relativ
zur Gabel 18 bzw. zum Gehäuse 48 stets mit dem Spindelantrieb des Werkzeugschlittens
29 verbunden.
-
Das Vorschubgetriebe 49 weist ein Eauptzahnrad 78 auf,
das
nahe des Wandteils 77 auf der Achse 74 angeordnet und auf dieser drehbar gelagert
ist. Das Hauptsahnrad 78 wirkt mit einer mit dem Motor 28 verbundenen Schnecke 79
zusammen. An der dem Wandteil 76 zugewandten Seitenfläche ist mit dem Haupt zahnrad
78 ein Rad 81 mit Innenverzahnung drehfest verbunden. Mit diesem Rad 81 wirkt ein
Zahnrad 82 zusammen, das zusammen mit einem mit ihm drehfest verbundenen Zahnrad
83 größeren Durchmessers auf der Achse 74 verschiebbar angeordnet ist. Die Verschiebung
der Zahnränder 82, 83 erfolgt mittels eines abgekröpften Hebels 84. Je nach der
Stellung des Hebels 84 ist entweder das Zahnrad 82 über das Rad 81 mit dem Haupt
zahnrad 78 in Wirkverbindung, so daß der Antrieb des Werkzeugschlittens 29 vom Motor
28 erfolgen kann, oder es kämmt das Zahnrad 83 mit einem Zahnrad 86, das drehfest
mit einer Achse 87 verbunden ist, die mittels eines Handrades 88 drehbar ist.