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Vorrichtung an Fräsmaschinen zum Unschädlichmachen des Spieles der
den Frästisch bewegenden Schraubenspindel Es ist bekannt, daß beim Fräsen das unvermeidliche
Spiel der den Frästisch bewegenden Schraubenspindel in ihrer Mutter und Lagerung
sehr schädlich ist, wenn der Tischvorschub und der Drehsinn des Fräsers gleichgerichtet
sind (sogenanntes Gleichlauffräsen). Man hat deshalb für die Vorschubvorrichtung
an Gleichlauffräsmaschinen Sonderbauarten entwickelt, die ein Spiel vermeiden. Beispielsweise
hat man neben einer Vorschubspindel eine sogenannte Steuerspindel angeordnet, wobei
ein oder zwei Kraftspeicherfedern dafür sorgen, daß die Spindelmuttern an entgegengesetzten
Flanken der Spindelgewinde anliegen. Ferner hat man für die Tischbewegung neben
einer Schraubenspindel ein hydraulisches Vorschubgetriebe vorgesehen. Dieses liefert
die Vorschubkraft, während die Größe des Vorschubs durch die Spindel gesteuert wird.
Alle diese bekannten Vorrichtungen sind ziemlich verwickelt und kostspielig. Außerdem
können sie nur beim Neubau von Fräsmaschinen angewendet werden. Es ist ferner vorgeschlagen
worden, das Spiel der Vorschubspindel durch den Gegendruck von Gewichten auszugleichen,
die mit Hilfe von über Umlenkrollen geführten Seilen am Frästisch angehängt sind.
Die Anordnung der Gegengewichte und der zugehörigen Umlenkrollen für die Seile bereitet
vielfach räumliche Schwierigkeiten. Außerdem besteht der Mangel, daß die Gewichtswirkung
weder geregelt noch ausgeschaltet werden kann.
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Die Erfindung bezweckt ebenfalls, das Spiel der den Frästi,sch bewegenden
Schraubenspindel beim Gleichlauf fräsen unschädlich zu machen und erreicht dieses
Ziel durch eine auf den Frästisch einwirkende, regelbare Flüssigkeitsbremse. Die
Bremse übt beim Vorschub des Frästisches auf diesen einen Gegendruck aus, durch
den das Spiel der Spindel beseitigt
wird: Sie kann aus einem einen
verschiebbaren Kolben mit nach außen geführter Kolbenstange enthaltenden und mit
Flüssigkeit gefüllten Bremszylinder bestehen, dessen vor und. hinter dem Kolben
liegende Räume durch ein einstellbares Drosselventil, insbesondere ein Nadelventil,
verbunden sind. Der Zylinder sitzt am Frästisch, während die Kolbenstange an der
stillstehenden Tischführung befestigt ist, oder umgekehrt.
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Die neue Einrichtung ist einfach und billig und ' nimmt wenig Raum
in Anspruch. Gegenüber den bekannten, zur Erzeugung eines Gegendrucks dienenden
Gewichten zeichnet sie sich außerdem durch geringen Metallaufwand und kleines Gewicht
aus, während gegenüber dem bekannten, miteiner Steuerspindel zusammenwirkenden hydraulischen
Antrieb der Vorteil besteht, daß keine Druckpumpe mit Antriebsmotor erforderlich
ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil, vor allem im Vergleich zur Anwendung von
Gewichten, besteht darin, daß der auf den Frästisch ausgeübte Gegendruck beliebig
einstellbar ist. Man hat es dadurch in der Hand, ihn für jede auszuführende Fräsarbeit
anders, und zwar stets so zu regeln, daß einerseits das Spiel der Spindel beseitigt,
anderseits aber ein unnütz hoher Reibungsdruck am Gewinde und im Lager der Spindel
vermieden ist. Ferner kann die Bremse für die Dauer von Leerwegen des Frässchlittens
sowie insbesondere beim Rücklauf des Tisches ausgeschaltet werden, so daß bei diesen
Bewegungen kein Gegendruck auftritt.
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Das Ausschalten der Bremse für den Rücklauf kann selbsttätig durch
ein parallel zum Drosselventil angeordnetes Rückschlagventil geschehen, das sich
nach demjenigen Zylinderraum hin öffnet, aus dem beim Vorschub Flüssigkeit verdrängt
wird. Für Leerwege in Vorschubrichtung kann sie dadurch ausgeschaltet werden, daß
ein gleichfalls parallel zum Drosselventil angeordneter, gewöhnlich geschlossener
Durchgangshahn geöffnet wird. Die geringe Raumbeanspruchung der neuen Vorrichtung
ermöglicht es, sie nachträglich bei fast allen vorhandenen Fräsmaschinen anzubringen,
um diese für das Gleichlauffräsen geeignet zu machen. Der regelmäßig neben dem Frästisch
vorhandene freie Raum gestattet es nämlich, den Bremszylinder seitlich am Frästisch
anzuschrauben. Bei der nachträglichen Anbringung der Vorrichtung an vorhandenen
Fräsmaschinen macht sich auch ihr geringes Gewicht vorteilhaft bemerkbar.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in zwei Ausführungsbeispielen
dargestellt. Dabei zeigt Fig. i eine schaubildliche Ansicht einer Fräsmaschine mit
nachträglich angebrachter Bremsvorrichtung, Fig. 2 einen Frästisch mit daran angebrachter
Bremsvorrichtung in einfachen Strichen in Seitenansicht, Fig.3 eine Bremsvorrichtung
allein im senkrechten Längsschnitt, Fig. 4 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform
der Bremsvorrichtung.
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.Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. i bis 3 sind zwei parallel zueinander
angeordnete Zylinder i und 2 vorhanden, die zwischen zwei ihre Enden dicht abschließenden
gemeinsamen Stirnplatten oder Zylinderköpfen 3 und 4 eingespannt sind. Der Zylinder
i dient als Bremszylinder, er enthält einen verschiebbaren Kolben 5 mit einer Kolbenstange
6, die durch eine Bohrung der Stirnplatte 3 abgedichtet tierausgeführt ist. Der
Zylinder 2 dient dagegen als Flüssigkeitsaufnehmer. Er nimmt bei der Verschiebung
des Kolbens 5 aus dem einen Raum des Zylinders i .die verdrängte Flüssigkeit auf,
während er auf der anderen Seite Flüssigkeit an den anderen Raum des Zylinders i
abgibt. Die einander benachbarten Enden der Zylinder i und 2 sind durch in den beiden
Stirnwänden 3, 4 ausgesparte Kanäle verbunden. Dabei enthält die eine Stirnwand
4 einen ungesteuerten, d. h. ständig offenen Kanal 7 ohne Ventile, wohingegen die
Stirnwand 3 einen in wenigstens zwei parallele Kanäle 8, 9 verzweigten Verbindungskanal
io -enthält. Der Zweigkanal 8 wird durch ein einstellbares Drosselventil 11, 12
überwacht, das vorzugsweise als Nadelventil ausgebildet ist. Die Ventilnadel 12,
die in einer.Gewindebuchse 13 verschraubbar ist, ist zum Zwecke ihrer Bedienung
aus der Wand 3 abgedichtet herausgeführt. Der andere Zweigkanal 9 enthält ein, beispielsweise
aus einer unter Federdruck stehenden Kugel 1,4 bestehendes Rückschlagventil, das
sich nach dem Zylinder i hin öffnet. Zweckmäßig weist der Verbindungskanal io in
der Stirnwand noch eine dritte Abzweigung 15 auf, die einen gewöhnlich geschlossenen
und von Hand zu öffnenden Absperrhahn 16 enthält. Die beiden Zylinder i, 2 und ihre
Verbindungskanäle sind mit einer nicht verdunstenden Flüssigkeit, z. B. 0l, gefüllt.
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Die beschriebene Flüssigkeitsbremse wird in die Fräsmaschine so eingebaut,
daß sie unmittelbar neben den Frästisch 17 und seinem Führungsbett 18 angeordnet
wird. Dabei können die Zylinder i, 2, wie in Fig. 2 angenommen, seitlich am Tisch
17 angeschraubt sein, während die Kolbenstange 6 mit ihrem freien Ende am Führungsbett
18 befestigt ist. Oder es können umgekehrt die Zylinder seitlich am Führungsbett
18, das freie Ende der Kolbenstange dagegen am Frästisch 17 oder einer daran angeschraubten
Verlängerung i9 befestigt sein, wie in Fig. i gezeigt. Beim Gleichlauffräsen wird
der Tisch in einer der Umlaufrichtung des Fräsers 20 entsprechenden Richtung vorgeschoben
(s. die Pfeile u und b in Fig. 2). Der Tischvorschub wird, ebenso wie sein Rücklauf,
durch eine umlaufende Gewindespindel 21 bewirkt. Bei der Bewegung des Tisches 17
verschiebt sich entweder der mitgehende Bremszylinder i auf dem feststehenden Kolben
5, oder umgekehrt der mitgehende Kolben im feststehenden Zylinder. In jedem Falle
wird die Bremse so angeordnet, daß sich der Kolben 5 beim Vorschub des Tisches der
die gesteuerten Verbindungskanäle enthaltenden Stirnwand 3 nähert. Beim Tischvorschub
wird also die Flüssigkeit aus dem dieser Wand benachbarten Zylinderraum 22 in den
Zylinder 2 werdrängt, während aus diesem eine gleiche Flüssigkeitsmenge in den auf
der anderen Seite des Kolbens
6 liegenden Zylinderraum 23 gedrückt
wird. Die aus dem "Zylinder i verdrängte Flüssigkeit kann, weil sowohl das Rückschlagventil
14 als auch der Durchgangshahn 16 geschlossen sind, ihren Weg nur durch (las Nadelventil
i 1, 12 nehmen. Da hier eine starke Drosselung des Flüssigkeitsstroms stattfindet,
wird die Vorschubbewegung des Frästisches 17 gebremst, so daß auf diesen Tisch ein
Gegendruck einwirkt, der das Spiel der Gewindespindel 21 in ihrer Mutter sowie in
ihrer Lagerung aufhebt und damit unschädlich macht. Der Gegendruck kann am Nadelventil
il, 12 eingestellt und damit der jeweils auszuführenden Fräsarbeit angepaßt werden,
um so einen unnütz hohen Gegendruck, der zu einem übermäßigen Verschleiß der Spindel
führen könnte, zu vermeiden. Der eingestellte Gegendruck kann an einem mit dem vorderen
Zylinderraum verbundenen Druckmesser 24 (Fig. i) abgelesen werden.
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Benn Rücklauf des Frästisches 17 nimmt die Flüssigkeit dadurch, (laß
sie nun aus dem der Stirnwand 4 benachbarten Zylinderraum 23 verdrängt und in den
Zylinderraum 22 eingedrückt wird, den umgekehrten Weg. Infolgedessen öffnet sich
das lZückschlagventil 14, so daß die Flüssigkeit durch den tingedrosselten Abzweig
9 des Verbindungskanals io fließen kann. Es tritt also keine Bremswirkung ein, so
daß der Rücklauf ohne wesentlichen Gegendruck erfolgt. Soll auch der Vorschub ohne
Gegendruck vor sich gehen, wie dies bei der Einstellung des Tisches sowie dann erwünscht
ist, wenn nur auf Teilen des Tischhubs Fräsarbeit zu leisten ist, (tann öffnet man
den Durchgangshahn 16, so daß die aus dem Zylinderrahm 22 verdrängte Flüssigkeit
durch diesen Halin fließen kann, wodurch die Bremse gleichfalls ausgeschaltet ist.
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Beim Rücklauf des Frästisches 17 nimmt die Flüs-Zylinder i vorhanden.
Der in diesem verschiebbare Kolben 6 weist auf der einen Seite eine durch den Zylinderkopf
3 abgedichtet nach außen geführte Kol-1)en.stange 6 auf. Auf der anderen Seite ist
daran ein Rohr 26 befestigt, das durch den anderen Zylinderkopf 4 abgedichtet herausgeführt
ist. Das Rohr 26 umschließt die verlängerte Nadel 12 eines im Kolben 6 eingebauten
Nadelventils i 1, 12. Diese Nadel ist im äußeren Endteil des Rohrs bei 27 abgedichtet
und in einer gleichfalls in diesem Rohrteil befestigten Gewindebuchse 13 verschraubbar.
Von der das Ventil 11, 12 enthaltenden Axialbohrung führen ein Kanal io zu denn
dem Kopf 3 benachbarten Zylinderraum 22 und ein Kanal 8 zum Zylinderraum 23. Der
Kolben 6 hat noch eine Längsbohrung 25, die ein nach (lein Zylinderaum 22 sich öffnendes
Rückschlagventil enthält. Dieses Ventil ist aus einem in der Kolbenbohrung 25 gleitenden
Bolzen 14 gebildet, dessen Bewegung durch einen festen Kopf und einen am anderen
Bolzenende vorgesehenen Anschlagring begrenzt ist. Der Bolzen 14 enthält eine einerseits
seitlich unter dem Bolzenkopf, anderseits am Stirnende des Bolzens offene Winkelbohrung
g. Beide Räume 22 und 23 des Zylinders i und die IIolilräume des Kolbens 6 sind
mit Flüssigkeit gefüllt.
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Die Arbeitsweise der in Fig. 4 gezeigten Bremse ist im wesentlichen
die gleiche wie mit Bezug auf das erste Beispiel beschrieben. Beim Vorschub des
Frästisches wird infolge entsprechender Verschiebung des Kolbens 6 im Zylinder i
oder des Zylinders auf dem Kolben die Flüssigkeit aus dem Zylinderraum 22 verdrängt
und durch das Nadelventil i i, 12 hindurch in den entgegengesetzten Zylinderraum
23 gedrückt, wobei infolge der Drosselung des Flüssigkeitsstroms ein Gegendruck
erzeugt wird, der das Spiel der Vorschubspindel beseitigt. Beim Rücklauf wird die
Flüssigkeitsbewegung umgekehrt. Dabei öffnet sich das Rückschlagventil 14, so daß
die Bremse.ausgeschaltet ist, also ein wesentlicher Gegendruck nicht entsteht.
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Die in Fig. 4 .gezeigte Einrichtung hat eine geringere Bauhöhe als
diejenige nach Fig. i bis 3, dagegen ist ihre Baulänge größer. Da in den meisten
Fällen an der Fräsmaschine ausreichend Platz für zwei i-ibereinanderliegende Zylinder
vorhanden ist, wird der Ausführung nach Fig. i bis 3 wegen ihrer geringeren Längenausdehnung
der Vorzug zu geben sein. Beide Vorrichtungen lassen sich nachträglich an vorhandenen
Fräsmaschinen anbringen, ohne daß daran bauliche Veränderungen vorzunehmen sind.
Sie können aber auch beim Neubau von Fräsmaschinen angewendet werden.
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Natürlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die beschriebenen
Beispiele, vielmehr sind mancherlei Abänderungen derselben sowie andere Ausführungsformen
und Anwendungen möglich. So könnte bei einer Vorrichtung mit zwei Zylindern in dem
zweiten Zylinder gegebenenfalls ein z. B. durch eine Verschraubung zwangsläufig
verschiebbarer Tauchkolben angeordnet sein, der es ermöglicht, etwa eingetretene
kleine Flüssigkeitsverluste ohne Nachfüllen durch tieferes Eintauchen des Kolbens
auszugleichen. Die Ausführung nach Fig. i bis 3 könnte dahin abgeändert werden,
daß unter Fortfall des zweiten Zylinders 2 die durch entsprechend kleinere Köpfe
abgeschlossenen Enden des Bremszylinders i durch eine außerhalb des letzteren liegende
starre Rohrleitung verbunden sind.