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Einrichtung zum Bearbeiten von Flächen durch Fräsen oder Schleifen
-Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Bearbeiten von Flächen durch
Fräsen oder Schleifen mit einem drehbaren Werkstückhalter, einer Kurvenbahn zum
Drehen des Werkstückhalters, im folgenden kurz als Drehkurvenbahn bezeichnet, einer
sich mit dieser Drehkurvenbahn zwangläufig bewegenden Einrichtung zum Bewegen des
Werkstückhalters quer zu seiner Drehachse und Mitteln, um trotz der Bewegung des
Werkstückhalters quer zu seiner Drehachse die für die gewünscht Werkstückform erforderlichen
Drehbewegungen des Werkstückhalters zu erhalten. Unter Drehung im Sinn des Erfindungsgegenstandes
ist dabei eine Verdrehung um irgendeinen beliebigen Winkel, also z. B. sowohl eine
Drehung um 36o° oder mehr wie auch eine Drehung durch nur einen Teil eines Kreises,
also eine Schwenkung zu verstehen.
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Einrichtungen, bei welchen dem Werkstückhalter durch eine Kurvenbahn
eine Drehung erteilt werden kann und bei welchen außerdem Mittel vorhanden sind,
um ihn quer zu seiner Drehachse zu bewegen, sind bekannt.
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Bei diesen bekannten Einrichtungen ist am Werkstückhalter ein Zahnrad
angebracht, in welches eine Zahnstange eingreift, die ihrerseits durch eine Kurvenbahn
an einem Anschlag verschoben wird und dabei den Werkstückhalter .dreht.
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Bei einer bekannten derartigen Einrichtung sind zwei Kurvenbahnen,
eine zum Drehen des Werkstückhalters und- eine andere zum Verschieben des Werkstückhalters
quer zu seiner Drehachse, fest auf einer gemeinsamen Welle angeordnet, so daß sich
bei jeder Verschiebung des Werkstückhalters quer zu seiner Drehachse dieser gegen
die Drehkurvenbahn verschiebt, und der von der Drehkurvenbahn beeinflußte Anschlag
wirkt lediglich mittels einer von ihm ausgehenden Zahnstange auf das Zahnrad am"
Werkstückhalter ein. Soll bei einer solchen Einrichtung über
einen
gewissen Drehwinkel der Kurvenbahnwelle hinweg keine Drehbewegung des Werkstückhalters,
wohl aber, gleichviel durch welche -Mittel, z. B. die genannte Querverschiebekurvenbahn,
.aber auch durch Leitspindel, Hebeleinrichtung o. dgl., eine Verschiebung desselben
quer zu seiner Drehachse eintreten, so darf die Drehkurvenbahn über diesen Drehwinkel
der Kurvenbahnwelle hinweg nicht einfach z. B. als Scheibenkurve zylindrisch, als
geradlinig verschiebbare Kurvenbahn geradlinig ausgeführt sein, sondern sie muß
einen der Querverschiebung entsprechenden Anstieg oder Abfall aufweisen, um nicht
eine unbeabsichtigte Drehung des Werkstückhalters zu bewirken. Es ist also die richtige
Herstellung gegenüber der denkbar einfachsten Kurvenbahnform erschwert. Soll weiterhin
eine Drehung des Werkstückhalters während einer Querverschiebung desselben erfolgen,
so kann bei entsprechender Drehrichtung des Werkstückhalters der Anstieg oder Abfall
der steuernden Fläche an der Drehkurvenbahn unzulässig groß werden, weil -dieser
ja nicht zu rechnen ist von einer Zylinderfläche oder, bei Trommelkurven, von einer
ebenen, allgemein nicht von einer nicht selbst ansteigenden Fläche aus, sondern
schon von einer entsprechend der Querverschiebung selbst ansteigenden oder abfallenden
Fläche aus. Derartig starke :Anstiege vermindern günstigstenfalls - die anwendbare
Drehgeschwindigkeit, sie können aber auch auf die Weiterbewegung des zugehörigen
Anschlags hemmend wirken und beschränken infolge der sich erbebenden großen Ausladungsunterschiede
an der Drehkurvenbahn auch den anwendbaren Drehwinkel des Werkstückhalters.
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Es ist auch bekannt, die Querverschiebekurvenbahn und die Drehkurvenbahn
einarider nicht fest zuzuordnen, sondern sie gegeneinander durch eine Kreuznutenkupplung
(Oldhamkupplung j zu gemeinsamer Drehung, aber gegeneinander verschieblich zu verbinden,
derart, daß der mit der Drehkurvenbahn fest verbundene werkstückhalterseitige Teil
dieser Kupplung die Verschiebungen des Werkstückhalters quer zu seiner Drehachse
mitmacht. Bei einer -derartigen -Ausführung ist die Drehkurvenbahn in jenen Teilen,
wo keine Verschwenkung oder Verdrehung des Werkstückträgers erfolgen soll, z. B.
bei scheibenförmiger Drehkurvenbahn zylindrisch. Die Kreuznutenkupplung ergibt aber
eine ungünstige Kraftübertragung, sie verzehrt viel Kraft, zeigt hohe Abnutzung,
neigt leicht zu Spiel in den Führungen und damit zu Ungenauigkeiten, und sie nimmt,
wenn sie einigermaßen große Exzentrizitäten ergeben soll, außerordentlich viel Raum
ein. Sie bedingt außerdem entweder eine ungünstig kurze Lagerung der werkstückhalterseitigen
Kupplungshälfte samt Drehkurvenbahn oder eine verhältnismäßig lange Bauart des Werkstückhalterträgers.
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Bei der Einrichtung nach der Erfindung sind diese sämtlichen Nachteile
vermieden, da bei dieser erfindungsgemäß am Träger der Drehkurvenbahn und der Einrichtung
zur Erzeugung der Querbewegung eine von der Drehkurvenbahn unmittelbar zu bewegende:
Zahnradübertragung zur Weiterleitung der von der Drehkurvenbahn erzeugten Bewegung
gelagert ist, anschließend hieran ein von dieser im Drehsinn anzutreibendes, in
Richtung der Querbewegung des Werkstückhalters gegenüber seiner Drehachse auf einer
Keilg geniii oder Nutenwelle verschiebbares Kegelrad vorgesehen ist und von dieser
Kupplung aus über das am Werkstückhalterträger axial unverschiebbar gelagerte Kegelrad
ein am Werkstückkalter selbst angeordnetes Kegelrad zu dessen Verdrehung angetrieben
ist.
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Bei einer solchen Einrichtung sind Querbewegungen des Werkstückhalters
auf das Ausmaß seiner Drehbewegung ohne jeglichen Einfluß, weil die durch die Querbewegung
des Werkstückhalters bewirkte Verschiebung des auf der Keil- oder Nutenwelle angeordneten
Kegelrades für sich keine Drehung des Werkstückhalters bewirkt. Die Einrichtung
nach der Erfindung ermöglicht es, während jener Bewegungsphasen, wo zwar eine Querverschiebung,
aber keine Drehung ges Werkstückhalters erfolgen soll, die Drehkurvenbahn in einfachster
Form und ohne schädliche Anstiege oder Abfälle, also im Fall einer scheibenförmigen
Kurvenbahn mit einer Zylinderfläche als wirksamer Fläche, im Fall einer Trommelkurvenbahn
mit einer ebenen Fläche als wirksamer Fläche, im Fall einer geradlinig verschiebbaren
Kurvenbahn mit einer Regelfläche parallel zur Verschiebungsrichtung als wirksamer
Fläche, auszugestalten Dabei ist bei der Einrichtung nach der Erfindung diese Ausgestaltung
möglich ohiae eine Kreuznutenkupplung. Die Drehkurvenbahn und eine Querverschiebekurvenbahn
können dabei, wenn es sich z. B. um drehbare Kurvenbahnen handelt, auf einer gemeinsamen
Welle und sogar unmittelbar nebeneinander, also in im Festigkeitssinn sehr günstiger
Weise, angeordnet werden.
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Die Unabhängigkeit der Drehbewegung des Werkstückhalters von seiner
Bewegung quer zu seiner Drehachse erlaubt es dabei, diese Querbewegung ;ganz beliebig
groß, also auch sehr grofzu gestalten. Es können dabei zwischen beispielsweise einer
Querbewegungskurvenbahn oder einem sonstigen primären -Mittel zur ,Erzeugung einer
Querbewegung und dein den Werkstückhalterträger unmittelbar
verschiebenden
Anschlag sogar noch Übersetzungen ins Schnelle eingeschaltet werden. Andererseits
erlaubt auch das Vorhandensein von Zahnradübertragungen die Erzielung außerordentlich
großer Drehwinkel des Werkstückhalters, z. B. eine vielmalige Umdrehung desselben,
wie sie beispielsweise beim Schneiden von Schnecken in Betracht kommt, weil sowohl
in der .am Träger der Drehkurvenbahn und der Einrichtung zur Erzeugung der Querbewegung
gelagerten Zahnradübertragung wie bei der Kegelradübertragung auf den Werkstückhalter
Übersetzungen ins Große vorgesehen sein können. Die Einrichtung nach der Erfindung
gestattet also innerhalb der Übertragung von Drehkurvenbahn auf Werkstückhalter
die Anordnung von zwei Übersetzungen, deren Wirkungen sich multiplizieren, in einfachster
Weise, nämlich ohne Verwendung weiterer Übersetzungsmittel, als sie die für die
Ausführung des Erfindungsgedankens ohnehin angegebenen Mittel bieten.
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Auf dem Werkstückhalter kann noch eine weitere Verzahnung angeordnet
sein, auf welche in bekannter Weise z. B. mittels einer Zahnstange ein pneumatisches
oder hydraulisches Getriebe einwirkt, um toten Gang im Getriebe von Drehkurvenbahn
bis Werkstückhalter auszuschalten und die Kraftwirkung zwischen Drehkurvenbahn und
zugehörigem Anschlag zu regeln, und es kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
. das hydraulische oder pneumatische Getriebe doppelseitig beaufschlag- und umschaltbar
sein zwecks zeitweiliger Erzielung einer Entlastung der Drehkurvenbahn vom Druck
des ihr zugeordneten Anschlags. Es lassen sich so besonders große Steigungen der
Drehkurvenbahn anwenden und damit der Bereich mit der Einrichtung bearbeitbarer
Gestaltungen noch erweitern.
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Das Mittel zur Erzeugung einer Verschiebung des Werkstückhalters quer
zu seiner Drehachse kann beliebig sein, z. B. eine Hebeleinrichtung, eine Leitspindel
o. dgl. Besonders vorteilhaft ist es, auch zur Bewirkung dieser Verschiebung in
an sich bekannter Weise eine Kurvenbahn zu verwenden.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Einrichtung nach
der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine derartige Einrichtung schematisch
im Längsschnitt, Fig. 2 in größerem Maßstab einen Schnitt nach Linie A-B der Fig.
i, Fig. 3 im gleichen Maßstab wie Fig. 2 eine Aufsicht auf eine obere Zahnradübertragungslagerung,
Fig. 4 im Maßstab der Fig. i größtenteils einen Schnitt nach Linie C-D der Fig.
2, beispielsweise Kurvenbahnen und Anschläge, aber urigeschnitten eingezeichnet,
deren Träger geschnitten nach Linie E-F der Fig. 2, in Richtung des Pfeils in Fig.
2 gesehen, vor der Schnittfläche C-D liegende Führungsbahnen des Werkstückhalterträgers
strichpunktiert mit eingezeichnet und.
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Fig. 5 eine beispielsweise Zuordnung der Einrichtung nach der Erfindung
gegenüber dem Werkzeug.
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Es bezeichnet i ein Werkzeug, z. B. einen Fräser oder ein Schleifwerkzeug,
2 rein schematisch ein Werkstück. Das Werkstück ist mittels einer Spannzange 3 im
Werkstückhalter 4 gelagert, und dieser ist in Lagerungen 5, 6 um eine Achse 7 drehbar.
Der Werkstückhalter 4 ist ferner mit seinem Träger 8 mittels der Schlittenführungen
9, beim gezeichneten Ausführungsbeispiel hoch und tief, allgemein quer zur Drehachse
7, verschiebbar.
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Io bezeichnet eine Welle, .auf welcher gegen sie unverdrehbar eine
Kurvenbahn i i (Drehkurvenbahn) zum Verdrehen des Werkstückhalters angeordnet ist.
Die Welle Io ist in dem den Werkstückhalterträger 8 führenden Wellenträger 12 gelagert.
Sie wird mittels der Schnecke 13, ,des Schneckenrades 14 und der Zahnräder 15, 16,
17, 18 angetrieben.
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Zur Übertragung der Bewegung der "Drehkurvenbahn II auf den Werkstückhalter
trägt der Wellenträger 12 mittels der Flanschen i9 und der mit diesen Führungsbahnen
bildenden Führungen 2o, 21 eine Zahnstange 22, mit welcher ein Anschlag 23 verbunden
ist, an welchem entlang die Drehkurvenbahn i i läuft und ihn verschiebt. Das Andrücken
des Anschlags 23 an die Drehkurvenbahn i i kann in beliebiger Weise durch eine nachgiebige
Kraft erfolgen, z. B. durch ein pneumatisches oder hydraulisches Getriebe, durch
Federn oder in ebenfalls bekannter Weise durch ein Gewicht, welches mittels eines
Zugorgans über eine Leitrolle auf die Zahnstange im Sinn des Andrucks des Anschlags
2g an die Kurvenbahn i i wirken kann (die beiden letzten Einrichtungen, als an sich
bekannt nicht eigens gezeichnet). Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel ist ein
weiter unten zu beschreibendes pneumatisches oder hydraulisches Getriebe 24, 25,
26 zur Regelung der Kraftwirkung zwischen Anschlag 23 und Drehkurvenbahn II vorgesehen.
Zur Übertragung der Bewegungen der Zahnstange 22 auf den Werkstückhalter 4 greift
sie in ein ebenfalls am Wellenträger I2 mittels der Lagerung 27 und :der an der
Zahnstangenführung 2o angeordneten Lagerung 28 (in F i:g. 2 als über :der Schnittebene
liegend striehpunktiert gezeichnet) gelagertes Zahnrad 29 ein, welches auf einer
in Richtung der Werkstückhalterquerverschiebung angeor.dneten
Keil-
oder Nutenwelle 30 unverschiebbar angeordnet ist: auf der Keil- oder Nutenwelle
30 ist ferner ein Kegelrad 31 verschiebbar angeordnet, welches dem Werkstückhalterträger
8 durch Lagerung bei 32 axial unverschieblich und drehbar zugeordnet ist und in
ein mit dem Werkstückhalter d. fest verbundenes weiteres Kegelrad 33 eingreift.
Durch jede Bewegung der Zahnstange 22 wird also über die Räder 29, 31, 33 der Werkstückhalter
4. verdreht, wobei das Kegelrad 31 bei der Querbewegung des Werkstückhalterträgers
auf der Keil- oder Nutenwelle 30 entlang gleiten kann. Die Zahnstange 22 und das
Zahnrad 29 sind dabei ,dem Wellenträger 12 in Richtung der Werkstückhalterquerbewegung
unverschieblich zugeordnet, so daß eine Querbewegung des Werkstückhalterträgers
8 quer zur Werkstückhalterachse 7 für sich allein keine Bewegung des Anschlags 23
bewirkt oder zuläßt. Auf Strecken, während welcher keine Drehung des Werkstückhalters
.l stattfinden soll, kann daher die beispielsweise als Scheibe ausgebildete Kurvenbahn
i i konzentrisch zur Welle i o unter Vermeidung aller zusätzlichen Steigungen oder
Abfälle und in sehr einfacher Form ausgeführt werden.
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An Stelle der Zahnstange 22 und des Zahnrads 29 können natürlich auch
andere Mittel zur Weiterleitung der Bewegung der Drehkurvenbahn i i nach dem Werkstückhalter
.l hin verwendet werden, z. B. ein von dem im gezeichneten Beispiel die Stangenverzahnung
tragenden Querschlitten 34 ausgehender Schwinghebel. Das nämliche gilt für die Kegelräder
31 und 33. Es ist auch nicht nötig, daß die Drehkurvenbahn i i als drehbare Kurvenbahn
ausgeführt ist. Sie kann j ebensowohl als hin und her schwingende Kurvenbahn wie
auch als geradlinig verschiebbare Kurvenbahn ausgeführt sein. Bei einer schwingbaren
plattenförmigen Kurvenbahn werden dann eben die Kurvenstellen, innerhalb deren keine
Drehung des Werkstückhalters erfolgen soll, ebenfalls zylindrische Bogen, bei einer
geradlinig verschiebbaren Kurvenbahn zur Verschiebungsrichtung parallele Regelflächen
(beides als nach vorstehendem selbstverständlich nicht eigens gezeichnet) bilden.
Die drehbare Kurvenbahn ist aber noch besonders vorteilhaft.
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Es ist unwesentlich, ob die Kurvenbahn i i, wie gezeichnet, als Scheibenkurve
oder als Kurventrommel, wobei also die Verschiebung des Anschlags 23 parallel zur
Drehachse der Kurvenhahn erfolgen würde (als nach vorstehendem selbstverständlich
nicht eigens gezeichnet), ausgeführt ist.
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Desgleichen ist es nicht unbedingt nötig, die gleitbare Kupplung mittels
einer Keiloele.r Nutenwelle auszuführen; es kann jede beliebige gleitbare Kupplung,
z. B. Teleskoprohre mit durchgesteckten Mitnehmerelementen, verwendet werden.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur Vermeidung toten
Gangs auf dein Werkstückhalter eine Verzahnung 35 angeordnet, in welche eine Zahnstange
36 eingreift, die mittels einer Kolbenstange 26 unter dem Einfluß eines die nachgiebige
Kraft erzeugenden, pneumatisch oder hydraulisch belasteten, in einem Zylinder 24.
laufenden Kolbens 25 steht, wobei zum Inneren des Zylinders 24. Druckmittelanschlüsse
37. 38 führen. Bei entsprechender Bemessung und Druckrichtung (beim gezeichneten
Ausführungsbeispiel Druckrichtung nach oben, also Zuleitung von Druckluft, Druckgas
oder Druckflüssigkeit bei 37, Ableitung bei 38)
bewirkt diese Belastung über
35, 33, 31# 30, 29, 22 den Andruck des Anschlags 23 an der . Kurvenbahn i i, und
gleichzeitig hebt sie. gleichgültig wie die Druckrichtung auf Kolben 25 ist, jeden
toten Gang in diesem Getriebe auf. Bei Umkehrung der Druckrichtung auf den Kolben
25, also bei Zuleitung des Drucks bei Anschluß 38 und Ableitung bei 37, kann mittels
dieser pneumatischen oder hydraulischen Einrichtung der Anschlag 23 z. B.
bei sehr stark ansteigenden Teilen der Drehkurvenbahn i i auch etwas entlastet werden.
Der Druck im Zylinder 24 kann natürlich auch beliebig mittels bekannter .Mittel
regelbar sein. Natürlich kann Belastung zur Ausschaltung toten Gangs und Belastung
des Anschlags 23 auch gesondert ausgeführt sein.
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Bei nur geringem vorgesehenem Drehwinkel des Werkstückhalters d. kann
statt des Zahnrads 35 und .der Zahnstange 36 eine beliebige andere Angriffsart der
Belastung zur Vermeidung toten Gangs am Werkstückhalter. z. B. mittels eines Hebels,
gewählt sein.
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Die Bewegung des Werkstückhalterträgers 8 quer zur Drehachse 7 erfolgt
bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel durch eine Kurvenbahn 39, an welcher ein
am Werkstiickhalterträger 8 angeordneter Anschlag .lo anliegt, so daß die Kurvenbahn
durch diesen Anschlag die Querbewegung des Werkstückhalters bewirkt.
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Das aus Wellenträger 1-2 und Werkstücknalterträger 8 bestehende Aggregat
ist bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel noch auf einem Maschinenbett .I2 in
Schlittenführungen -.3 (nur in Fig. 5 angedeutet) durch die Kurvenbahn .I1 und den
am Wellenträger 12 angeordneten Anschlag :LI verschiebbar. Zum Andrücken des Anschlags
4.:1. gegen die Kurvenbahn 4.1 ist ein Gewichtszug .i5 und eine Leitrolle 4.6 vorgesehen.
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Die Anschläge an den Kurvenbahnen sind
zweckmäßigerweise
einstellbar, wie bei dein dargestellten Ausführungsbeispiel lediglich für die Anschläge
23 und 40 gezeigt. 47 bezeichnet dabei eine Verstellschraubenspindel, 48 eine Klemmschraube
zum Festklemmen in gewünschter Lage.
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In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel einer Zuordnung von Werkzeug
gegenüber Werkstück gezeigt. Das Werkzeug i ist in einem Spindelstock 49 auf einem
Schlitten So gelagert, der in Achsrichtung durch eine Kurvenbahn 52 auf Schlittenführungen
51 verschiebbar ist. Das Werkzeug kann natürlich in beliebiger und daher nicht gezeichneter
Weise angetrieben sein, und Kurvenbahn 52 und zugehöriger Anschlag 53 können wieder
in beliebiger Weise in sicherer Anlage aneinandergehalten sein.
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In Fig. 4 bezeichnet 54 noch Durchbrechungen des Werkstückhalterträgers
8 zum Durchtreten der Kurvenbahnen i i und 39, 55 Aussparungen des Wellenträgers
12 zum Durchtreten der Seitenwände und Schlitten des Werkstückhalterträgers 8 bei
seiner Querbewegur1g nach unten, 56 .in Fig. 2 eine Durchbrechung im Wellenträger
12 zum Durchlassen des Anschlags 23.
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Die gezeichneten Kurvenbahnen sind rein schematisch, ihre Festlegung
für beliebige Werkstückformen ist dem Fachmann ohne weiteres möglich.
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Die zu bearbeitenden Werkstückformen sind natürlich im Bereich der
Arbeitsmöglichkeit der Einrichtung ebenfalls vollständig beliebig; es können nicht
nur stangenförmige Werkstücke, wie rein beispielsweise gezeichnet, bearbeitet werden,
es können vielmehr z. B. auch plattenförmige Werkstücke bearbeitet -werden.
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Die Zahnräder 29, 31 und 33 können auch als Wechselräder ausgeführt
werden, wodurch sich noch eine Erweiterung des Bereichs der Formgebungsmöglichkeiten
ergibt.