DE2637462A1

DE2637462A1 - Vorrichtung zum steuern und positionieren eines schlittens von werkzeugmaschinen, insbesondere zahnrad-waelzfraesmaschinen

Info

Publication number: DE2637462A1
Application number: DE19762637462
Authority: DE
Inventors: Max Kriegl
Original assignee: Carl Hurth Maschinen und Zahnradfabrik GmbH and Co
Current assignee: Gleason Hurth Tooling GmbH
Priority date: 1976-08-20
Filing date: 1976-08-20
Publication date: 1978-02-23
Also published as: DE2637462C2

Description

Vorrichtung zum Steuern und Positionieren
eines Schlittens von Werkzeugmaschinen, insbesondere Zahnrad-Wälzfräsmaschinen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, wie sie im Oberbegriff des Hauptanspruches beschrieben ist.
Es sind bereits Vorrichtungen dieser Art bekannt. Bei ihnen werden die Nocken, die den Vorschub steuern, und der Endanschlag beim Einrichten der Maschine jeweils neu gesetzt. Dieses Setzen der Nocken ist zeitraubend und verteuert die gesamte Bearbeitungszeit auf der Maschine, insbesondere wenn kleine Stückzahlen zu bearbeiten sind, was insbesondere bei Maschinen für große Werkstücke, insbesondere große Zahnräder, der Fall ist.
Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu erstellen, mit der das Einrichten der Maschine vereinfacht und die dazu erforderliche Zeit abgekürzt wird.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Diese Vorrichtung hat nicht nur Vorteile bezüglich des Einstellens der Nocken und der Endposition, sondern Wälzfräsmaschinen können sowohl für das Verfahren mit Längsvorschub als auch für das Tauchfräsen einfach und schnell eingerichtet werden.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung mit den Merkmalen des Anspruchs 2, weil dadurch die Endposition schonend für die Maschine und sehr genau angefahren werden kann. Induktive Wegaufnehmer sind handelsüblich und werden beispielsweise von der Firma Novotechnik KG, Offerdinger & Co. 7304 Ruit bei Stuttgart, Bundesrepublik Deutschland, unter dem Namen Linotast vertrieben.
Besonders vorteilhaft ist eine Kombination mit den Merkmalen des Anspruch 3.
Auf einfache Weise wird die Aufgabe der Grobeinstellung mit den Merkmalen des Anspruch 4 gelöst, während ein einfaches und genaues Einstellen des Endanschlages günstigerweise nach Anspruch 5 vorgenommen wird.
Der Weg des Schlittens, insbesondere Frässchlittens kann optimal nach Anspruch 6 eingestellt werden. Der in Anspruch 6 genannte Nocken ist der einzige für den Tiefenvorschub zu setzende Nocken.
Um auf Wälzfräsmaschinen Räderblöcke mit Zahnrädern mit verschiedenen Durchmessern fräsen zu können oder ein Mehrschnittverfahren durchführen zu können oder auf anderen Werkzeugmaschinen entsprechende Arbeiten erledigen zu können, kann die Erfindung mit den Merkmalen des Anspruch 7 weitergebildet sein, wobei eine einfache Handhabung mit den Merkmalen des Anspruch 8 und eine hohe Genauigkeit mit denen des Anspruch 9 gewährleistet sind.
Zum einfachen Tauchfräsen ist erfindungsgemäß auch das Merkmal des Anspruchs 10 nützlich.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor.
Die Erfindung ist anhand eines mit den Figuren 1 und 2 beschriebeinen Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen Fig. 1 eine Wälzfräsmaschine, auf der die Erfindung angewendet ist; Fig. 2 das Schema einer Vorrichtung nach der Erfindung.
Fig. 1 zeigt eine Zahnrad-Wälzfräsmaschine, auf der die Erfindung angewendet ist. Das Werkstück 1, ein Stirnrad, das mit einem Wälzfräser 2 bearbeitet wird, ist mit Hilfe einer Spannvorrichtung 3 auf der Planscheibe 4 einer Werkstückspindel 5 aufge sapnnt. Die Werkstückspindel ist im Maschinengestell 6 drehbar gelagert. Sie wird von einem Antriebsmotor 12 aus und über ein nicht gezeichnetes Getriebe sowie über eine Übertragungswelle 7 und über ein nicht gezeichnetes Schneckengetriebe angetrieben.
Der Wälzfräser 2 ist in einem Shiftschlitten 8 drehbar gelagert.
Die dazugehörige Schlittenführung 9 ist schwenkbar auf einem Längsschlitten 10 gelagert und zwar so, daß der Wälzfräser auf seine Zahnsteigung und den Schrägungswinkel der Werkstückzähne eingestellt werden kann. Mit Hilfe des Längsschlittens kann der Wälzfräser parallel zur Achse der Werkstückspindel verschoben werden (bei Maschinen mit Differentialgetriebe) oder parallel zu den Werkstückzähnen (bei Maschinen, die nach dem sogenannten Grant-Verfahren arbeiten). Die Führung für den Längaschlitten ist auf einem Tiefenvorschubschlitten, in den Ansprüchen und in folgenden Schlitten 11 genannt, gelagert, der rechtwinkelig zur Achse der Werkstückspindel auf dem Maschinengestell 6 verschoben werden kann. Mit dem Schlitten (Tiefenvorachubschlitten) kann der Durchmesser und die Zahntiefe des Werkstücks gewählt und eingestellt werden. Längsvorschub, Drehung des Wälzfräsers und Rotation des Werkstücks werden von dem Antriebsmotor 12 aus über ein im Prinzip bekanntes Getriebe angetrieben. Zum Antrieb des Tiefenvorschubs ist ein nicht gezeichneter, in einem Zylinder geführter Hubkolben vorgesehen. Zum Shiften des Wälzfräsers ist ein weiterer Elektromotor, ein sogenannter Shiftmotor 13 vorgesehen, der über ein nicht gezeichnetes Getriebe und eine ebenfalls nicht gezeichnete Schraubspindel auf den Shiftschlitten einwirkt.
Das Werkstück 1 oder seine Spannvorrichtung oder ein Spanndorn kann mittels eines Reitstockes 14 abgestützt werden. Der Reitstock ist längsverschiebbar, dafür antreibbar und festklemmbar auf einem Gegenhalterbock 15 gelagert, der auf dem Maschinengestell aufgeschraubt ist oder mit diesem eine Einheit bildet.
Zum Festspannen des Werkstücks auf der Planscheibe bzw. Werkstückspindel kann eine antreibbare Spanneinrichtung vorgesehen sein. Zum Steuern des Schlittens 11 und zu seiner Positionierung ist eine Vorrichtung 17 vorgesehen, die in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. In einem Träger 18, der am Maschinengestell 6 befestigt ist, sind auf Führungsstangen 19, 20 ein erster Nockenschlitten 21 und ein zweiter Nockenschlitten 22 längsverschiebbar geführt. Der erste Nockenschlitten 21 kann von einer Kurbel 23 aus mittels einer Schraubspindel 24 und einer Spindel~ mutter 25 verstellt werden. Die Verbindung der Spindelmutter mit dem ersten Nockenschlitten wird unten beschrieben. Die beiden Nockenschlitten können mit einer Mikrometerschraube 26 relativ zueinander eingestellt werden. Auf dem ersten Nockenschlitten ist ein Nocken, Umschaltnocken 27 genannt, fest angeordnet. Auf dem zweiten Nockenschlitten sind ein Schaltnocken 28 und ein Sicherheitsnocken 29 fest angeordnet, deren genaue Lage unten beschrieben ist. Diese Nocken und die unten beschriebenen Nocken werden abgetastet von einem Mehrfachschalter 30 (in Fig. 2 versetzt gezeichnet), der fest am Schlitten 11 angebracht ist. Ferner ist am Schlitten 11 ein induktiver Wegaufnehmer 31 befestigt, der die Endposition des Schlittens relativ zum zweiten Nockenschlitten bestimmt, wenn der Schlitten mit dem Taststift 32 des Wegaufnehmers gegen einen Anschlag 33 des auf die Endposition eingestellten zweiten Nockenschlittens fährt. Der Tiefenvorschub des Schlittens wird dann abgeschaltet und ein Eilrücklauf eingeschaltet.
Mit dem induktiven Wegaufnehmer werden kleine geradlinige Wege in analoge elektrische Signale umgewandelt. Hierzu kann ein Differentialtransformator mit beweglichem Kern dienen. Der Kern sitzt auf dem Taststift 32, der beim Berühren des Anschlags 33 wirksam wird. Induktive Wegaufnehmer sind bekannt und im Handel erhältlich. Der induktive Wegaufnehmer wirkt über nicht gezeichnete Ventile auf den besagten Hubkolben. Ein derartiges elektrohydraulisches System ist unter der Bezeichnung elektrohydraulischer Linearverstärker" (electro-hydraulic linear amplifier) im Handel erhältlich. (Firma Hartmann + Lämmle oHG, Rutesheim, Bundesrepublik Deutschland) (Zeitschrift Ölhydraulik und Pneumatik, 18. Jahrgang, Nr. 5, Mai 1974, 5. 1 bis 4).
Der Schaltnocken ist so eingestellt, daß er einen festen Abstand vor dem Berühren des Taststiftes an dem Anschlag markiert. So kann beispielsweise der auf den Schaltnocken 28 auflaufende Schalter des Mehrfachschalters 30 4 bis 5 mm Vorschubweg vor der Endposition tätig sein indem er den lilvorlauf des Schlittens auf die Einlaufgeschwindigkeit zum Positionieren umschaltet, beispielsweise auf eine Geschwindigkeit von 500 mm/min. od. dgl.
Der Sicherheitsnocken 29 ist einen kleinen Wegbetrag nach der Wirkung des induktiven Wegaufnehmers gesetzt. Er schaltet den Vorschub ab, falls der Wegaufnehmer versagen sollte. Die Kombination des Schaltnockens 28 mit dem induktiven Wegaufnehmer 31 wird verwendet, wenn der Schlitten außerhalb des Werkstücks auf Frästiefe geht und die Zahnlücken im Längsvorschub mit Längsschlitten 10 fräst. Die Frästiefe wird eingestellt, indem zunächst der erste Nockenschlitten so ausgerichtet wird, daß der Umschaltnocken den Außendurchmesser des Werkstücks markiert, ohne beim Arbeiten wirksam zu sein (Ankratzpunkt). Von da aus wird der zweite Nockenschlitten mit Hilfe der Mikrometerschraube so eingestellt, daß der Anschlag 33 mit dem Taststift die Zahntiefe bestimmt. Für die Zahntiefe oder den Zahnlückengrund wirkt der erste Nockenschlitten also als Mittel für eine Grobeinstellung und der zweite Nockenschlitten mit der Mikrometerschraube als Feineinstellung.
Soll auf der Maschine im Tauchverfahren gearbeitet werden, dann wird der Umschaltnocken 27 des ersten Nockenschlittens wieder auf den Außendurchmesser des Werkstücks eingestellt oder etwas davor. Die Zahntiefe wird wieder anhand der Mikrometerschraube mit dem zweiten Nockenschlitten bzw. seines Anschlages 33 eingestellt. Beim Arbeiten ist jetzt der Umschaltnocken wirksam, der veranlaßt, daß der Eilvorlauf auf einen gewählten Tauchvorschub, z.B. zwischen 0,5 bis 100 mm/min. od. dgl. umgeschaltet wird.
Der Schaltnocken 28 ist unwirksam. Der Sicherheitsnocken bleibt schaltbereit.
Damit der Schlitten nicht nach jedem Fräsvorgang den gesamten Weg zurückzufahren braucht, ist am Träger ein Rücklaufnocken 34 vorgesehen, der auf einen Schalter des Mehrfachschalters 30 wirkt.
Dieser Nocken kann über den gesamten Tiefenvorschub des Schlittens verstellt werden. Er ist der einzige Nocken der beim Einrichten der Maschine versetzt werden muß, was aber nicht sehr genau zu sein braucht, da er lediglich den Eilrücklauf des Schlittens abschaltet.
Für das Endabschalten des Rücklaufes des Schlittens ist am Ende des Rücklaufweges ein Abschaltnocken 35 fest installiert, der den Eilrücklauf des Schlittens am dem Werkstück abgekehrten Ende des Tiefenvorschubweges abschaltet. Als Sicherheit beim evt.
Überfahren dieses Nockens ist mit einem kleinen Abstand dahinter ein Sicherheits-Abschaltnocken 36 vorgesehen. Auch diese Nocken wirken auf Schalter des Mehrfachschalters 30.
Abgesehen von dem Rücklaufnocken 34, für den kein genaues Setzen erforderlich ist, sind sonst keine Nocken vorgesehen, die versetzt werden müssen. Die Nocken auf der Werkstückseite des Vorschubweges werden zusammen mit dem Anschlag für die Frästiefe eingestellt. Die Nocken für die Endabschaltung auf der anderen Seite des Vorschubweges sind fest installiert.
Um die Vorrichtung zum automatischen Fräsen von Zahnradblöcken mit Stirnrädern verschiedenen Durchmessers benutzen zu können, ist in einer Ausgestaltung der Erfindung die Spindelmutter 25 nicht fest mit dem ersten Nockenschlitten verbunden sondern über eine Kolbenstange und einen nicht gezeichneten Kolben, der in Leinen hydraulischen Zylinder 38 dicht geführt ist. Kolben und Zylinder bilden in bekannter Weise zwei Kammern, die über Anschlüsse 39,40 wahlweise mit Druckmittel beschickt werden können.
Damit kann die Lage des ersten Nockenschlittens relativ zur Spindelmutter 25 verändert werden. Sie können zwei Stellungen zueinander einnehmen. Die eine wird dadurch bestimmt, daß Spindelmutter und erster Nockenschlitten fest aufeinanderliegen (auf der dem Zylinder 38 zugewendeten Seite). Die andere Lage wird von einem Anschlagklotz 41 od. dgl. bestimmt, der mittels einer Mikrometerschraube 42 auf einer Führungsstange 43 eingestellt werden kann, die im ersten Nockenschlitten gelagert ist. Der eingestellte Abstand der Spindelmutter 25 zum besagten Anschlag 41 entspricht dem radialen Unterschied zwischen den Außendurchmessern der beiden zu fräsenden Zahnräder. Zunächst wird mit dem Kolben im Zylinder 38 der erste Nockenschlitten in die eine Lage relativ zur Spindelmutter 25 gebracht und so das eine Zahnrad gefräst und danach wird auf die andere Lage umgeschaltet und das andere Zahnrad bearbeitet. Selbstverständlich kann diese Einrichtung auch so weitergebildet werden, z.B. durch Mehrfachanschläge, daß mehr als nur zwei Lagen des ersten Nockenschlittens relativ zur Spindelmutter 25 möglich sind. Diese Einrichtung kann auch zum Steuern eines sogenannten Mehrschnittverfahrens verwendet werden, indem in der einen Lage der erste Längsvorschub durchgeführt wird und in der anderen Lage oder den anderen Lagen der zweite Längsvorschub bzw. die weiteren Längsvorschübe oder Tauchvorschübe.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann eine Möglichkeit vorgesehen sein, daß zwischen dem Maschinengestell 6 oder dem damit verbundenen Träger 18 für die Nockenschlitten und dem ersten Nockenschlitten 21 ein Endmaßstab eingelegt werden kann, was das Anfahren einer genauen Frästiefe beim Fräsen von Schneckenrädern erleichtert.
Begriffsliste 1 Werkstück 2 Wälzfräser 3 Spanneinrichtung 4 Planscheibe 5 Werkstückspindel 6 Maschinengestell 7 Übertragungswelle 8 Shiftschlitten 9 Schlittenführung 10 Längsschlitten 11 Tiefenvorschubschlitten (Schlitten) 12 Antriebsmotor 13 Shiftmotor 14 Reitstock 15 Gegenhalterbock 16 17 Vorrichtung zum Steuern des Schlittens 11 18 Träger 19) 20) Führungsstangen 21 erster Nockenschlitten 22 zweiter Nockenschlitten 23 Kurbel 24 Schraubspindel 25 26 Mikrometerschraube 27 Umschaltnocken 28 Schaltnocken 29 Sicherheitsnocken 30 Mehrfachschalter 31 induktiver Wegaufnehaer 32 Taststift 33 Anschlag 34 Rücklaufnocken 35 Abschaltnocken 36 Sicherheits-Abschaltnocken 37 Kolbenstange 38 Zylinder 39) 40) Anschlüsse 41 Anschlagklotz 42 Mikrometerschraube 43 Führungsstange 44 Endmaßstab

Claims

ANSPRÜCHE @ Vorrichtung zum Steuern und Positionieren eines Schlittens von Werkzeugmaschinen, insbesondere für den Tiefenvorschub an Wälzfräsmaschinen, mit nacheinander anfahrbaren Nocken, die Schalter betätigen, welche den Vorschub des Schlittens steuern und mit einem Endschalter, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Endschalter (31) anfahrbare, dem Werkstück (i) zugekehrte Endposition des Schlittens (ii) von zwei Nockenschlitten (21,22) bestimmt wird, von denen der erste Nockenschlitten (21) mit einer Grobeinstellung (23,24) relativ zum Maschinengestell positionierbar und der zweite, einen Anschlag bildende Nockenschlitten (22) relativ zum ersten Nockenschlitten mit einer Feineinstellung (26) einstellbar ist, und daß die Nockenschlitten die den Tiefenvorschub auf der dem Werkstück (t) zugekehrten Seite des Schlittenweges steuern Nocken (27,28) tragen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Endposition mit einem die Vorschubgeschwindigkeit auf Null steuernden elektrischen Wegaufnehmer, z.B. mittels eines induktiven Wegaufnehmers (31) angesteuert wird, der gegen den Anschlag fährt.
3. Vorrichtung zum Positionieren eines hydraulisch antreibbaren Schlittens, nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitten mit einem elektrohydraulischen Linearverstärker angetrieben wird, der von dem elektrischen wegauf nehmer (31) gesteuert wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Grobeinstellung des ersten Nockenschlittens (21) eine Schraubspindel mit Spindelmutter (25) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die relative Einstellung der beiden Nockenschlitten eine Mikrometerschraube (26) od. dgl. vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Maschinenständer oder Träger (18) für die Nockenschlitten oder einem entsprechenden Teil ein weiterer Nocken (34) vorgesehen ist, der auf dem Weg des Schlittens, z.B. Frässchlittens (ist) verstellbar und feststellbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Nockenschlitten (21) relativ zur Spindelmutter (25) auf mindestens zwei Stellungen umschaltbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstellweg des ersten Nockenschlitten (21) relativ zur Spindelmutter (25) mit einer Anschlagvorrichtung (4i) einstellbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Einstellen der Anschlagvorrichtung eine Nikrometerschraube (82) od. dgl. vorgesehen ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Nockenschlitten (21) und dem Maschinengestell oder dem Träger (18) für die Nockenschlitten ein Endmaßstab (43) einlegbar ist.