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Drehbank für große Spanleistung durch hohe Schnittgeschwindigkeiten
Durch die Erfindung der Hartmetallwerkzeuge ist eine Umwälzung in der 7_erspanung
eingetreten. Die bis jetzt bekannten Drehbänke sind zur restlosen Ausnutzung dieser
Schneidmetalle nicht verwendbar, da deren Aufbau den gestellten Anforderungen nicht
entspricht.
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Nachstehend wird die zwingende Notwendigkeit der Entstehung von Drehbänken
gemäß der Erfindung erläutert.
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Die Verwendung einfacher Kohlenstoffschneidstähle bedingt nur geringe
Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe. Dementsprechend war es nicht nötig, beim
Aufbau einer Drehbank für derartige Stähle auf die Sicherheit des Arbeiters und
die Menge der anfallenden Späne besonders Rücksicht zu nehmen.
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Mit der Einführung der Schnellstahlwerkzeuge konnte die Schnittgeschwindigkeit
erheblich gesteigert werden, aber es war hierbei noch nicht nötig, besondere Schutzmaßnahmen
für den Arbeiter an der Maschine zu treffen, da ein Abspringen von Drehspänen bei
den noch verhältnismäßig niedrigen Drehzahlen nicht gefährlich war.
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Für die Bearbeitung von weichen Werkstoffen mit Schnellstahl, für
welche höhere Geschwindigkeiten angewendet wurden, genügten die bekannten Schutzbrillen.
Die Menge der hierbei anfallenden Drehspäne und deren Ableitung boten noch keine
Schwierigkeiten, so daß der bisherige Aufbau einer Drehbank noch als zweckmäßig
bezeichnet werden konnte.
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Um die Leistung beim Drehen mit Schnellstahl zu vervielfachen, kann
man gleichzeitig mehrere Werkzeugschneiden anwenden, ohne dabei den Arbeiter durch
die abfallenden Drehspäne zu gefährden. -Dieses Verfahren bedingt jedoch des öfteren
längere Einrichtezeiten, so daß die Verwendung sog. Vielstahldrehbänke nur in der
Mengenfertigung Vorteil bietet. Außerdem -ist das Beseitigen der abgehobenen Spanmengen
infolge der Anordnung vieler Werkzeuge nebeneinander außerordentlich schwierig,
und es kommt sehr oft vor, daß sich die anfallenden Späne zwischen den einzelnen
Schneidstählen festklemmen und dadurch eine oder mehrere Stahlschneiden vorzeitig
zerstört werden. Das Werkstück wird dadurch unter Umständen ebenfalls unbrauchbar.
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Die Hartmetallwerkzeuge bieten die Möglichkeit, durch Anwendung fast
unbegrenzter Schnittgeschwindigkeiten mit Einzelstählen auf einfachen Maschinen
noch größere Leistungen zu erzielen.
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Man hat deshalb versucht, die vorhandenen einfachen Drehbänke durch
Steigerung der Drehzahlen für die Bearbeitung mit Hartmetallwerkzeugen einzurichten.
Diese so behelfsmäßig hergerichteten Drehbänke bezeichnet man nach den bekannten
Werkzeugmetallen
als Widia-Drehbänke oder englisch Carbo-Lathes.
Man nennt sie auch noch Leichtmetall-Drehbänke, da diese Maschinen bei der Bearbeitung
von Metallen geringer Festigkeit höhere Schnittgeschwindigkeiten zulassen.
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Sollen Werkstücke mit kleinerem Durchmesser bearbeitet werden, so
muß entsprechend einer wirtschaftlichen Schnittgeschwindigkeit. die Drehzahl außerordentlich
hoch sein. Es muß ferner möglich sein, die rasch umlaufenden Werkstücke zwischen
Körnerspitzen zu halten und dabei sicher einzuspannen, damit sie nicht herausgeschleudert
werden. Weiter muß für die Sicherheit des Arbeiters durch zweckmäßiges Ableiten
der entstehenden glühendheißen Spänemengen gesorgt werden.
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Diese Bedingungen werden von den bis jetzt vorhandenen Drehbänken
nicht erfüllt, da der Aufbau der bekannten Drehbänke hierfür nicht geeignet ist
und alle versuchsweise angebrachten Schutzvorrichtungen den Arbeiter vor erheblichen
Verletzungen durch die mit höchster Schnittgeschwindigkeit abgehobenen Spanmengen
nicht genügend zu schützen vermögen. Außerdem erschweren sie das Arbeiten an einer
solchen Maschine.
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Es kommt vor, daß der die Maschine bedienende Arbeiter und etwa in
der Nähe stehende Leute ihren Platz fluchtartig verlassen müssen, um nicht durch
plötzlich vom Werkstück mitgerissene und mit großer Geschwindigkeit herumgeschleuderte
glühendheiße Späneknäuel erfaßt und stark verletzt zu werden. Derartige Drehversuche
an ungeeigneten Maschinen sind immer mit großer Gefahr verbunden, und dauerndes
Drehen unter solchen Umständen ist behördlicherseits verboten.
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Die neueren Drehversuche mit Hartmetallwerkzeugen haben ergeben, daß
Schnittgeschwindigkeiten bis über iooom%Min. erreicht werden können. Es fehlte aber
bisher eine Drehbank, auf welcher die meist vorkommenden kleineren Werkstücke, wie
Wellen, Bolzen u. a., mit entsprechend hohen Drehzahlen unter Ausschaltung der geschilderten
Gefahren durch freies Abfließen der anfallenden Spanmengen wirtschaftlich bearbeitet
werden konnten. Die Maschine muß auch unter gleichen Bedingungen zur Bearbeitung
von Werkstücken aus Leichtmetall geeignet sein, da bei den hierfür wirtschaftlichen
Schnittgeschwindigkeiten die umherspritzenden Späne auch gefährliche Auswirkungen
haben können.
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Da beim Drehen mit Hartmetallwerkzeugen durch die mit großer Geschwindigkeit
abgehobenen messerscharfen Späne die Gleitbahnen des Bettes in kurzer Zeit zerstört
würden, müssen die Schlittenführungen außerhalb des Drehbereiches angeordnet sein,
damit die Spanmengen über harte auswechselbare Bleche frei in einen bereitstehenden
Sammelbehälter abfließen können.
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Die Erfindung betrifft die Ausbildung einer Sonderdrehbank, welche
bei wirtschaftlicher Ausnutzung der Hartmetall- und Diamantdrehwerkzeuge alle nachstehend
zusammengefaßten Bedingungen erfüllt. Diese Drehbank gestattet i. die unbegrenzte
Ausnutzung der Hartmetallschneidwerkzeuge und Drehdiamanten bei der Bearbeitung
aller harten und weichen Werkstoffe, 2. genaues Drehen aller Werkstoffe bei höchster
Schnittgeschwindigkeit, 3. festes und sicheres Einspannen aller Werkstücke zwischen
Körnerspitzen und im Spannfutter bei höchsten Drehzahlen, q.. das freie Abfließen
der mit großer Geschwindigkeit abgehobenen glühendheißen Späne über harte auswechselbare
Bleche in einen bereitstehenden Sammelbehälter, 5. das gefahrlose Arbeiten an der
Drehbank und das Beobachten des Drehvorgangs bei höchsten Schnittgeschwindigkeiten.
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Die Drehbank vermeidet i. in ihrem Aufbau alle mechanischen Teile,
welche bei Anwendung höchster Drehzahlen versagen können, 2. die Ansammlung von
Spänen im Bereich des umlaufenden Werkstückes und der Stahlschneide, 3. die Zerstörung
der Führungsbahnen durch die sonst mit großer Gewalt auftreffenden messerscharfen
Drehspäne und das bisherige umständliche Entfernen der angesammelten Späne aus,
dem Bereich der Drehbank, q.. das Mitreißen der abgehobenen glühendheißen Späne
durch das schnell umlaufende Werkstück und das Entstehen bei höchsten Drehzahlen
gefährlicher Späneknäuel, 5. das bisher mit Lebensgefahr verbundene Drehen mit höchster
Schnittgeschwindigkeit. Die einzelnen Merknale der neuen Maschine sind bei Drehbänken
schon bekannt. So hat man schon vorgeschlagen, das Bett von Drehbänken in Form eines
Dreikantbalkens auszubilden, auf dessen eine;- Seite der Werkzeugträger geführt
wird. Hierbei handelt es sich aber um eine Drehbank für die früher übliche Arbeitsweise
mit gewöhnlichen Stählen, bei denen also große Mengen von Spänen nicht anfallen.
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Es ist weiterhin bekannt, den Werkzeugträger zur Drehachse zu neigen
und ferner auch das Werkstück in beiden Drehrichtungen umlaufen zu lassen. Auch
ist es bekannt, schräge Leitflächen zur Ableitung der Späne zu verwenden.
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Durch die Vereinigung dieser bekannten Merkmale wird nun nach den
vorstehenden
Ausführungen eine Drehbank geschaffen, welche in der
Lage ist, die in der Einleitung zur Beschreibung- dargestellte Aufgabe zu erfüllen.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der
Erfindung dargestellt.
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Fig. i zeigt die Sonderdrehbank in Vorderansicht, Fig.2 und 3 zwei
Stirnansichten, Fig.4 einen Querschnitt durch die Maschine.
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Die -Drehbank wird so ausgebildet, daß sie zum Zwecke des Abfließens
der Späne ein Balkenbett i von dreieckigem Querschnitt erhält, wobei der Bettschlitten
2 in bekannter Weise auf der Außenseite des Balkens geführt wird.
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Um ein Abfließen der Drehspäne nach unten zu erreichen, muß das Werkstück
3 links umlaufen und der Drehstahl 4 mit der Schneide nach unten eingespannt werden.
Erfindungsgemäß wird hierbei der Werkzeugschlitten 5 mit dem Drehstahl? gleichlaufend
zur Grundseite des Bettdreiecks, also geneigt zur Drehachse, angeordnet, so daß
der abrollende Drehspan 6 ungefähr rechtwinklig auf die geneigte Fläche 7 auftrifft
und die Kraft seiner Bewegung durch diese Fläche vernichtet wird. Hierdurch wird
auch gleichzeitig das Zerbrechen des auftreffenden Spanes 6 in kleine Stücke erreicht,
welche dann in den Spänefang abfließen. Letzteres ist besonders wichtig, da mit
zunehmender Auskolkung der Hartmetalldrehstahlschneide die Bildung langer bandähnlicher
Späne möglich wird. Damit die ständig aufprallenden Späne die Bettwand 7 nicht zerstören,
ist diese zwischen SDindelstock und Reitstock mit auswechselbaren harten Blechen
8 verkleidet, womit gleichzeitig auch die Reitstockauflagefläche und die Führungsnut
9 verdeckt wird. Um zu verhindern, daß sich mitgerissene Späne um das Werkstück
schlingen, wird ein an sich bekannter Spanabweiser 1o angebracht, welcher durch
ein verstellbares Gegengewicht i i ausschwenkbar ist.
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Die Führung des Werkzeugschlittens erfolgt an dem oberen Prisma 12
als Schmalführung, während die untere Führung 13 nur als Gegenhalter ausgebildet
ist. Da beim Linksdrehen der Stahldruck 'nach oben gerichtet ist, wird das Führungsprisma
12 sinngemäß unterhalb und die verjüngte Nachstelleiste 14 oberhalb angeordnet.
Außerdem ist das Führungsprisma 12 entsprechend der Lage des Drehstahles 4 ebenfalls
zur Drehachse geneigt, so daß eine zweckmäßige Verteilung der Auflagedrücke erreicht
wird. Die Schräglage des Schiebers 5 zur Drehachse verringert den Abstand zwischen
Drehstahl 4 und Führungsprisma 12, so daß für den Spandruck nur ein kurzer Hebelarm
entsteht. Die Schräglage des Schiebers gestattet weiter gutes Beobachten der Stahlschneide
bei handlicher Bedienung des Werkzeugträgers und niedrige Bauhöhe der Maschine.
Der Schieber 5 ist in der üblichen Weise für die Planzustellung 15 mit einer Teilscheibe
16 versehen und kann gegen feste Anschläge 17 gedreht werden.
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Zwecks Feineinstellung ist noch eine Zustellung 18 des Drehstahles
4 vorgesehen. Weiter wird der Reitstock i9 auf der schrägen Innenfläche 7 des dreieckigen
Balkens gelagert. Er kann entweder fest oder beweglich angeordnet sein. Zur Führung
dient eine Nut .9 mit verjüngter Nachstellleiste 2o am Reitstock. Es wird also das
dreieckige Balkenbett allein zum Tragen des Bettschlittens 2 und des Reitstockes
i9 benutzt. Die Rückseite der Maschine bleibt hierbei vollkommen frei, und man hat
dadurch eine geeignete Spanabführung erreicht.
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Als Spänefang dient ein Sammelbehälter, welcher als Karre 21 ausgebildet
ist und dessen Vorderwand schräg verläuft, etwa in derselben Neigung wie die Innenseite
7 des Bettes. Die Schrägen werden so gewählt, daß die Späne beim Entleeren durch
Umkippen gut abgleiten können. Die Spänekarre 2i wird zwischen den Ständern 22 und
23, die das Bett tragen, untergebracht, und die Karre erhält somit dieselbe Breite
wie die Drehlänge des Werkzeugs.. Nach hinten reicht die Spänekarre2i aber wesentlich
über das Betti und die Ständer 22 und 23 hinaus, so daß dort ein großer Auffangraum
für die Späne vorhanden ist. Die um die Ständer gelegte Ablaufrinne 24 soll etwaiges
abtropfendes Kühlwasser- in den Sammelbehälter zurückführen.
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Zum Aufbau der Drehbank gehört noch die Anordnung der Schutzhauben
in dem oberen Teil der Maschine. Die sind um ein festes Gelenk,26 ausschwenkbar.
Die obere Haube 25 legt- sich zweckmäßig gegen den schrägen Schieber 5, kann aber
auch in jeder anderen Stellung durch Reibung oder Klemmung im Gelenk 26 gehalten
werden. Mit der hinteren Haube 27 wird der Raum zwischen der Oberhaube 25 und der
Spänekarre 2i abgeschlossen.
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Durch die schräge Wand der Spänekarre auf der Vorderseite deckt die
Karre nur den oberen Teil der Ständer seitlich ab. Das hat den Vorteil, daß man
den unteren, gegen Späne und = Kühlwasser vollständig geschützten Raum benutzen
kann, um den Antrieb für die Drehbank unterzubringen. Da die Antriebswelle im unteren
Teil des Ständers 22 untergebracht ist, kann der Antriebsmotor 28 oder
die
Antriebsscheibe auf der Innen- oder Außenseite des Ständers angebracht sein.
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Bei dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Schlitten
2 mit einem hydraulischen Vorschub versehen, und man bringt zweckmäßig auf der Innenseite
des Ständers 22 das regelbare Flüssigkeitsgetriebe 29 an, damit der Hebel
30 zum Einstellen der Fördermenge an der Pumpe 29 vom Standort des Bedienungsmaines
leicht erreicht werden kann. Dieser Hebel 30 zeigt in seiner jeweiligen Stellung
die Vorschubgröße auf einer Teilscheibe 31 an. Am gegenüberliegenden Ständer 23
ist der Hebel 32 und Steuerschieber 33 zum Ein- und Ausrücken des Vorschubes sowie
zur Veränderung der Vorschubrichtung und der Eilbewegung angebracht, so daß er ebenfalls
vom Standort des Bedienenden erreicht werden kann. Bei diesem hydraulischen Vorschubantrieb
trägt der Schlitten den Druckzylinder 34, während der doppeltwirkende Kolben 35
feststehend angeordnet ist. Der Vorteil besteht in der kurzen Baulänge der Maschine
bei großem Schlittenweg.
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Durch die hydraulische Vorschubeinrichtung der Drehbank werden verschiedene
Bedingungen erfüllt, die für die restlose Ausnutzung der Hartmetallschneidstähle
von Wichtigkeit sind. Der nachgiebige Vorschub schont die Stahlschneide. Wird nämlich
durch verschiedene Werkstoffbeschaffenheit der Vorschub@druck zu groß, oder wenn
z. B. infolge der hohen Schnittgeschwindigkeiten und der entsprechend raschen Vorschubbewegung
ein sog. Einhaken des Schneidstahles erfolgt, so bläst dasSicherheitsventil
33' im Steuerschieber 33 ab, und die Vorschubbewegung wird unterbrochen.
Ohne diese Einrichtung würde das Werkzeug jedesmal zerstört werden.
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Hierauf beruht auch das Drehen gegen festen Anschlag. Längs des Bettes
unmittelbar neben der Schmalführung 12 des Schlittens 2 ist eine Leiste 36 angebracht,
auf welcher der Anschlagbock 37 mit Feineinstellung in jeder Stellung festgeldemmt
werden kann. Auf diese Leiste 36 können zwischen Anschlagbock 3,7 und Schlitten
2 beliebig viele Endmaße gelegt werden, so daß die verschiedenartigen Werkstücke
mit großer Genauigkeit im Anschlagdrehverfahren hergestellt werden können. Dies
bezieht sich auch auf die Planverstellung 15 des Stahlhalters 5.
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Der Schlitten2 trägt zu beiden Seiten lange Schutzschilde38 und 39,
welche in jeder Endstellung des Schlittens die Führungsbahn 12 noch vollständig
abdecken. Hierdurch wird auch die feststehende Kolbenstange 35 und die Anschlagleiste
36 mit Endmaßen gegen auffallende Fremdkörper geschützt. Die Gleitlager 47 der Hauptspindel
im Spindelstock der Drehbank sind für höchste Drehzahlen mit Druckölspülschmierung
versehen. Das hierfür erforderliche Drucköl wird dem Vorschubkreislauf entnommen.
Ein Teil des vom Vorschubzylinder zurückfließenden Öles wird, abgezweigt und durch
die beiden Hauptlager 47 geleitet. Die erforderliche Menge kann dem Abfluß entsprechend
durch je ein Drosselventil 48 und Schauglas 49 geregelt werden. Das Öl fließt dem
im linken Ständer 22 untergebrachten gemeinsamen Sammelbehälter wieder zu.
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Das von der Antriebsscheibe oder dem Antriebsmotor 28 eingeleitete
Drehmoment wird durch einen endlosen Riemen 5o auf die Drehspindel 40 übertragen,
Die Drehspindel ist vollständig vom Riemenzug entlastet durch Lagerung der getriebenen
Scheibe 41 im Spindelstockgehäuse. Die Mitnahme der Drehspindel geschieht durch
Puffer. Die Veränderung der Drehzahlen erfolgt durch Stufenscheibe mittels Riemenführers
42 und ausschwenkbarer Riemenspannrolle 51. Durch das Ein- und Ausschwenken der
Spannrolle mittels Hebels 43 am Bedienungsstand wird auch die Maschine ein- und
ausgerückt und eine Spindelbremse 52 bedient, welche als Bandbremse 52 ausgebildet
an der Innenseite der getriebenen Stufenscheibe 41 nachstellbar angeordnet ist.
Die schnell laufenden Stufenscheiben bestehen aus einem zähen Leichtmetall und sind
dynamisch ausgewuchtet. Die durchbohrte Drehspindel 4o gestattet außer dem Spannen
der Werkstücke zwischen Kör= nerspitzen die Anbringung von Keilspannfuttern für
die Verarbeitung von Stangenwerl.-stoff und die Verwendung von Zangenspanneinrichtungen
sowie Sondermitnehmerfutter für höchste Drehzahlen.
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Der Reitstock r9 besitzt eine eingebaute Wälzlagerpinole für höchste
Drehzahlen und nachstellbare Führungsleisten 2o. Es sind Paßflächen 44 vorgesehen
zum Anbringen verschiedener Zusatzvorrichtungen, z. B. zweiten Planwerkzeugträger,
Abstechvorrichtung, Kegeldreheinrichtung, Gewindestrehleinrichtung, Ladevorrichtung
für Magazinarbeiten usw., welche ihren Antrieb gegebenenfalls vom Bettschlitten
:2 durch l;Ibertra gungsgestänge erhalten. Es ist auch vorgesehen, daß die-Bedienung
des Reitstockes z9 sowie der Spanneinrichtung durch hydraulische Steuerung erfolgen
kann. Das, erforderliche Drucköl wird durch die gemeinsame Pumpe 29 geliefert.
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Wird die Drehbank mit einer Naßdreheinrichtung ausgerüstet, so wird
der rechte Ständer 23 als Kühlmittelsammelbehälter vorgesehen. Zu diesem Zweck ist
die Spänekarre 21 mit doppeltem Bodenversehen, wobei der
eine als
Sieb 45 ausgebildet ist. Durch dieses Sieb wird das mit den Spänen abfließende Kühlwasser
durch ein Abflußrohr ,¢6 dem Sammelbehälter 23 und somit dem Kreislauf einer Umwälzpumpe
wieder zugeführt. Wird die Spänekarre 2i herausgezogen, so kann das Ablaüfrohr ,46
durch gelenkartige Befestigung an der Karre nach oben gedreht werden. Dadurch wird
vermieden, daß das an den Spänen haftengebliebene Sickerwasser aus der Spänekarre
herauslaufen kann.
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Die rückwärtige Haube kann mit Fenster versehen sein, oder es wird
innerhalb der Haube eine elektrische Beleuchtung angebracht.