DE707748C - Gleichlauffraeseinrichtung an Fraesmaschinen, insbesondere Zahnradfraesmaschinen, mit senkrechter Schlittenbewegung - Google Patents

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AM
2. JULI 1941

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 49 d GRUPPE 3o6

P 76151 Ib/4pd

'Dlpl-'Uoltswitt 2)r.-3ng. Michael Pfauter in Chemnitz

ist als Erfinder genannt worden.

Firma Hermann Pfauter in Chemnitz

Patentiert im Deutschen Reich vom 29. Oktober 1937 an Patenterteilung bekanntgemacht am 29. Mai 1941

Der Erfindungsgegenstand bezieht sich auf Fräsmaschinen aller Art, insbesondere Zahnradfräsmaschinen, die einen Ständer mit senkrechten Führungsbahnen haben, auf denen der Frässchlitten gleitet. Das Frässchlittengewicht ist dabei in der Regel durch ein im Ständer oder am Ständer senkrecht bewegliches • Gegengewicht ausgeglichen. Der Gegenstand der Erfindung ist die Einrichtung solcher Art Maschinen zum Gleichlauffräsen.

Bekannte Vorschläge zur zweckmäßigen Ermöglichung des Gleichlauffräsens bezieben sich auf die Anwendung des Verfahrens an Maschinen mit waagerechter Vorschubbewegung, vor allem Tischfräsmaschinen.

Beim gleichläufigen Fräsen, sind Schnittrichtung des Fräsers und Vorschuibrichtung des Werkstückes gleichgerichtet. Die in Richtung des Vorschubes wirkende Komponente des Fräserschnittdruckes sucht daher das Spiel aus dem Vorschubantrieb herauszuholen. Die damit entstehende Unsicherheit in der'Gleichmäßigkeit des Vorschubes mit ihren Gefahren und Nachteilen für Maschine und Werkzeug erfordert eine sichere Beherrschung der Kraft- «5 und damit Spielverhältnisse zwischen Werkzeugträger und Werkstückträger. Deshalb besteht die Lösung des Problems des Gleichlauffräsens in der Beantwortung der Frage nach der zweckmäßigsten Beseitigung des toten Ganges im Vorschubantrieb der Fräsmaschinen.

Um dieses zu erreichen, sind eine ganze Reihe von mechanischen Kombinationen, (zwei Gewindespindeln, die gegenseitig verspannt sind, eine Gewindespindel mit zwei darauf sitzenden gegenseitig verspannten Muttern usw.) vorgeschlagen worden.

Die vorliegende Erfindung geht nicht diese zum Teil sehr umständlichen Wege, sondern fußt auf der ursprünglichen und einfachsten Möglichkeit der Herausholung des toten Gan-

ges durch ein schweres Gegengewicht. Bei den Fräsmaschinen, insbesondere Zahnradfräsmaschinen, mit senkrechten Frässchlittenführungsbahnen, worauf sich der Erfindungsgegenstand bezieht, erfolgt normalerweise der Ausgleich des Frässchlittengewichtes durch ein Gegengewicht. Beim Gleichlauffräsen würde dieses Gegengewicht zu groß werden müssen und damit unbequem sein. Daher ist »ο gemäß vorliegender Erfindung eine die Wirkung des Gegengewichtes unterstützende hydraulische Einrichtung vorgeschlagen. Durch die Möglichkeit, diesen Druck zu- und abzuschalten, ergeben sich verschiedene Vorteile, «5 die im nachfolgenden beschrieben sind.

Zunächst seien die Kraft- und Spielverhältnisse beim Gleichlauffräsen an Spindel und Spindelmutter bei Fräsmaschinen mit senkrechter Frässchlittenbewegung gekennzeichnet, und hierzu wird auf Abb. ι und 2 Bezug genommen. Das feststehende oder beim Wälzfräsen sich an seinem Ort drehende Werkstück ι wird von Werkzeug 2 bearbeitet. Dabei gleitet der Werkzeugschlitten 3 am Werkstück vorbei. Da sich der Fräser nach links dreht (s. Drehpfeil) wirkt der Schnittdruck nach oben. Die Zahnstange oder Gewindespindel 4 schiebt den Schlitten in der Pfeilrichtung nach oben vorwärts. Solange die Reibungskraft in den Schlittenführungen größer als der Schnittdruck ist, liegen die obere Flanke des Antriebselements 4 (Zahnstange oder Gewindespindel) und die untere Flanke des Schiebers 3 aneinander an, wie in Abb. ι voll gezeichnet. Sobald der Schnittdruck größer wird als die Reibungskraft, kommt die obere Flanke des Schiebers an die untere Flanke der Zahnstange bzw. Gewindespindel zur Anlage, wie in Abb. 1 gestrichelt gezeichnet. Praktisch kommt dieses Kräft<spiel dadurch zum Ausdruck, daß der Schieber, soweit das Swiel s es zuläßt, unkontrollierbar zusätzliche und abzügliche Vorschubbewegungen macht, die die Maschine ungleichmäßig belasten und das Werkzeug gefährden. Zur Beseitigung dieser ungleichförmigen Bewegung des Schlittens sind, wie schon oben erwähnt, eine gaixze Reihe Vorschläge gemacht worden, die alle danach streben, das Spiel (Totgang) zwischen Antriebselement und dem getriebenen Körper (Frässchlitten) zu beseitigen.

Die Abb. 2 zeigt, daß im hier vorliegenden Fall ein grundsätzlich anderer Weg gewählt wird. Es wird nicht der Totgang beseitigt, sondern für dauernde Anlage der Antriebselemente an der gleichen Flanke gesorgt durch Verteilung von Bewegungskraft und Bewegungsgröße auf getrennte Energieleitungen. In Abb. 2 ist wiederum der Schlitten 3 ersichtlich. Außer dem Schnittdruck wirkt die durch den Öldruck auf Kolben 5 erzeugte Vorschubkraft. Der Vorschub wird also nicht mehr von der Zahnstange 4 bewirkt, sondern greift unmittelbar am Schieber an. Vorschubkraft und Schnittdruck wirken also am gleichen Körper. Die sich gleichförmig vorschiebende Zahnstange bzw. Gewindespindel steuert jetzt nur noch die Größe der Vorschubbewegung, d. h. sie gestattet dem Schieber, daß er unter der Wirkung von Vorschufokraft + Schnittdruck sich gleichmäßig verschiebt.

Diese Einrichtung hat allen Totgangausgleichsvorrichtungen gegenüber den Vorteil außerordentlicher Einfachheit und Sicherheit in der Wirkung, da sowohl jegliche elastischen Zahnräder, Federn als auch doppelte Schnecken, Muttern und Spindeln vermieden sind, wie sie in den bekannten Vorrichtungen auftreten. Sie hat ferner infolge der Anwendung hydraulischer Kraft den Vorteil leichter Regelung und einfacher Kontrolle der Größe der Kräfte durch ein Manometer.'

Der Gedanke, den Mechanismus zur Erzeugung der Vorschubkraft von der Einrichtung zur Bemessung der Vorschubgröße zu trennen, ist allerdings schon bekannt. In dieser Hinsicht wird also ern Anspruch nicht gestellt.

Unter Bezugnahme auf Abb. 2 ergeben sich bei Verwendung eines Ölzylinders, der nicht gleichzeitig in seinem Materialgewicht etwa dem Frässupportgewicht entspricht, sondern nur Ülzylinder ist, folgende Verhältnisse;

Bei Gegenlaufvorschub ist der durch Pumpe 8 erzeugte Öldruck so zu bemessen, daß zwischen Ölzylinder und Frässchlitten Gewichtsausgleich erfolgt oder auch der ölzylinder ein kleines Übergewicht erhält. Der Zylinder bewegt sich dabei nach oben gegen den feststehenden Kolben. Das Öl aus dem Kolben tritt zugleich mit dem von der Pumpe gegen den eingestellten Druck geförderten öl zum Druckregel ventil 7 aus.

Bei Gleichlaufvorschub nimmt der Zylinder 6 so viel Öl auf, wie es seine durch die, Vorschubspindel bemessene Bewegung gestattet. Das restliche, von der Pumpe geförderte Öl tritt durch das Druckregelventil 7 »10 aus.

Bei Eilgang abwärts wird die gesamte Fördermenge der Pumpe und das vom Kolben aus dem Zylinder verdrängte öl durch das Druckregelventil 7 gedrückt.

Bei Eilgang aufwärts nimmt der Zylinder die gesamte Fördermenge der Pumpe auf. Die Pumpe ist also hierbei nach der Eilganggeschwindigkeit zu bemessen, muß also deshalb eine beachtliche Fördermenge haben. iao

Die Flächenpressung zwischen Mutter und Spindel ist bei allen Arten der Schlittenbewe-

gung gleich, und zwar so groß wie für Gleichlauf erforderlich.

Hydraulische Zusatzkräfte werden aber tatsächlich nur benötigt beim Gleichlauf vor schub, nicht aber bei den Eilgängen. Deshalb ist erfindungsgemäß nur beim Gleichlaufvorschub Öldruck vorhanden (s. Abb. 3}. Die Pumpe ist nach der Vorschubgeschwindigkeit zu bemessen. Da letztere immer nur ein Bruchteil der Eilganggeschwindigkeit ist, ist auch die Pumpenfördermenge nur noch ein Bruchteil von früher. Es genügt also eine viel kleinere Pumpe mit entsprechend kleinerem Kraft;-bedarf. Wenn man das Frässchlittengewicht durch ein gleich schweres Gegengewicht ausgleicht, ist zum Schlittenverschieben bei Eilgang nur eine Kraft entsprechend der Reibung des Schlittens auf seinen Führungen erforderlich. Beim Gleichlaufvorschub kommt die zusätzliche hydraulische Kraft hinzu.

Die Flächenpressung zwischen Mutter und Spindel ist der Vorschubkraft entsprechend bei Eilgang kleiner als bei Gleichlaufvor!- schub. Bei der bisherigen Ausführung war die größere Flächenpressung sowohl beim Eilgang als auch beim Fräsen vorhanden, weil der Öldruck ebenfalls immer vorhanden war. Erfindungsgemäß tritt die erhöhte Flächenpressung nur beim Fräsen im Gleichlauf auf. Spindel und Mutter und deren Antriebselemente werden also geschont. Der Kraftbedarf des Eilganges ist wesentlich kleiner. Beim Fräsen im Gegenlauf arbeitet die Maschine wie jede normale, nicht mit Gleichlauffräseinrichtung ausgerüstete.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. 3 dargestellt.

Kolben 5 mit Behälter 9 sind im Ständer der Maschine befestigt. Gegengewicht 6 dient als Zylinder und ist mit Behälter 9 durch Leitung 10 verbunden. Das Gegengewicht 6 hängt über Ketten und Kettenräder am Frässchlitten 3. Dieser trägt die Mutter 16, in der Spindel 4 gleitet. Beim Gleichlauf vorschub schließt Schieber, 11 die Leitung 10; bei Eilgang- und Gegenlauf vorschub ist Leitung ι ο frei. Eine Ölpumpe 8 fördert Öl über Leitung 12 zum Zylinder und über Druckregelventil 7 in den Überlauf. Schieber 11 wird von Feder 13 immer in seine Ruhelage nach links gezogen, wo er die Leitung 10 freigibt. Ein Elektromagnet 14 zieht den Schiebern nach rechts, ■wenn Schalter 15 eingelegt und Leitung unter Strom ist. Die Abb. 3 zeigt die Vorrichtung beim Gleichlauf vorschub.

Es sind folgende vier Fälle zu unterscheiden :

i. Gleichlauf vor schub

Schalter 15 ist eingeschaltet; deshalb schließt Schiebern Leitung 10. Pumpe8 fördert öl in Zylinder 6, der über Kettenschieber 3 zusätzlich nach oben zieht. Die oberen Gewindeflächen von Mutter 16 liegen an Spindel 4 an.

2. Eil gang abwärts

Mit Einschalten des Eilganges wird gleichzeitig Leitung 17 stromlos. Feder 13 zieht Schiebern nach links. Leitung 10 wird frei. Das von Pumpe 8 geförderte und das von Kolben s verdrängte Öl gelangen in Behälter 9. Der Überschuß läuft durch Rohr 18 zurück. Spindel 4 zieht Schlitten 3 nach unten, wobei wieder die oberen Flächen des Muttergewindes aufliegen.

3. Eilgang aufwärts

Mit Einschalten des Eilganges wird gleichzeitig Leitung 17 stromlos. Feder 13 zieht Schiebern nach links. Leitung 10 ist frei. Das von der Pumpe 8 geförderte Öl läuft in Zylinder 6. Weiteres Öl läuft aus Behälter 9 nach. Spindel 4 zieht Schlitten 3 nach oben, wobei die unteren Flächen des Muttergewindes anliegen.

4. Gegenlaufvorschub

Schalter 15 wird geöffnet, Pumpe 8 abgeschaltet. Das aus Zylinder 6 verdrängte Öl entweicht nach Behälter 9 und kehrt beim Eilgang aufwärts wieder zurück. -Spindel 4 zieht Schieber 3 nach unten, wobei die oberen Flächen des Muttergewindes anliegen,

Claims (7)

95 Patentansprüche:

1. Gleichlauffräseinrichtung an Fräsmaschinen, insbesondere Zahnradfräsmaschinen, mit senkrechter Schlittenbewegung, bei denen das Gewicht des Frässupports durch ein Gegengewicht ausgeglichen ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Wirkung des Gegengewichts unterstützende hydraulische Einrichtung vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht als Öldruckzylinder ausgebildet ist.

3. Einrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das als Öldruckzylinder dienende Gegengewicht das 11 ο Frässchlittengewicht ausgleicht.

4. Einrichtung nach Ansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß oberhalb des als Öldruckzylinder ausgebilde,-ten Gegengewichts ein Ausgleichsölbehäl- i«5 ter zur Aufnahme des gesamten Ölinhalts des Öldruckzylinders vorgesehen ist.

5. Einrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgleichsbehälter und dem Ölzylinder ein elektrisch oder mittels Preßöls betätigtes Ventil vorgesehen ist.

6. Einrichtung nach Ansprüchen ι bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistung der Öldruckpumpe nach dem zum Gleichlaufarbeitsvorschub notwendigenölvolumen bemessen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Maschine vorhandene Schmieröldruckpumpe zugleich als Druckpumpe für den Ölzylinder dient.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen

BESLIN. «F.nHCCKT IN DKK