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Kurvenfräsmaschine zum Fräsen von Kurven mit gleichbleibender Steigung
Bei vielen Werkzeugmaschinen, insbesondere selbsttätig arbeitenden, werden die Werkzeugträger
von Kurven gesteuert. Handelt es sich um spanabhebende Bearbeitung, dann ist esvongroßem
Einfluß auf die Arbeitsgüte, daß die Steuerkurven einen gleichbleibenden Werkzeugvorschub
ergeben. Bei den Maschinen, bei denen solche Steuerkurven in Gestalt von Scheiben-
oder Ringkurven Verwendung finden, beeinflußt die Kurve einen als Übertragungsglied
dienenden Hebel. Dieser ist meist als Winkelhebel derart ausgebildet, daß das freie
Ende des einen Hebelarmes eine auf der Kurve gleitende Rolle trägt und das Ende
des anderen Hebelarmes verzahnt ist und mit einer Zahnstange des Werkzeugträgers
im Eingriff steht. Es ist bereits erkannt worden, daß diese Steuerkurven nur dann
einen gleichbleibenden Werkzeugvorschub ergeben, wenn sie unter Bedingungen bearbeitet
worden sind, die denjenigen in der Werkzeugmaschine weitgehend angeglichen sind,
d. h. der Fräser möglichst die gleichen Bewegungen ausführt, die von der Führungsrolle
des Übertragungshebels der Werkzeugmaschine für einen gleichbleibenden Werkzeugvorschub
verlangt werden. Dem ist bisher dadurch Rechnung getragen worden, daß man die Frässpindel
an einem in seiner Länge veränderbaren Schwenkarm gelagert hat, dessen Schwenkbewegungen
in der auch sonst üblichen Weise durch ein schräg einstellbares, verschiebbares
Lineal gesteuert werden. Diese Maßrahme
ist unzureichend, denn
sie nimmt nur Rücksicht auf die unterschiedlichen Längen des die Führungsrolle tragenden
Hebelarmes des Übertragungsgliedes der Werkzeugmaschine und läßt alle übrigen Momente,
die für das Zustandekommen des angestrebten Ergebnisses gleich wichtig sind, außer
acht.
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Gemäß der Erfindung wird der als bekannt erwähnte, in seiner Länge
veränderbare, die Frässpindel tragende Schwenkarm mit dem einen Arm eines auswechselbaren,
schwenkbar gelagerten Winkelhebels zu einem Parallelogrammlenkersystem zusammengeschlossen;
der andere Hebelarm des Winkelhebels steht mit einer von dem schräg einstellbaren;
verschiebbaren Steuerlineal längs verschiebbar beeinflußten Zahnstange im Eingriff,
und der Abstand zwischen der Zahnstange und der Drehachse des Winkelhebels ist zur
Anpassung an verschiedene Längen seines zweiten Hebelarmes einstellbar. Die Drehachse
des Winkelhebels wird vorzugsweise unverrückbar angeordnet und die mit dem letzteren
im Eingriff stehende Zahnstange zur Veränderung ihres Abstandes von der Drehachse
-des Winkelhebels mit einem Schlitten in Querrichtung verstellbar gelagert. Man
kann jedoch auch die Drehachse des Winkelhebels in ihrem Abstand von der nur längs
verschiebbaren Zahnstange mit einem Schlitten verstellbar anordnen, wobei dann das
Verbindungsglied zwischen dem Schwenkarm des Fräsers und dem einen Arm des Winkelhebels
bei jeder Einstellung verändert werden muß.
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Der Winkelhebel zur Übertragung der Schwenkbewegung des Fräsers in
Abhängigkeit von dem Steuerlineal kann hinsichtlich seiner beiden Hebelarme die
gleichen Abmessungen erhalten wie der Übertragungshebel der Werkzeugmaschine, zu
welcher die Kurve gehört. Die mit dem Steuerlineal eingestellte Steigung wird also
beim Vorschub des Schlittens über die Zahnstange unter den genau gleichen Bedingungen
auf den dem Rollenhebel angepaßten Schwenkarm des Fräsers übertragen, wie umgekehrt
in der Werkzeugmaschine die Bewegungen der Führungsrolle auf die Zahnstange des
Werkzeugträgers übertragen werden. Die Folge ist also, daß der Vorschub der Zahnstange
des Werkzeugträgers dem beim Fräsen der Kurve auftretenden gleichbleibenden Zähnstangenvorschub
vollkommen entspricht.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß mit dem Winkelhebel
eine das Höhenmaß der Kurve angehende Skala verbunden ist, so daß durch Einstellen
der Zahnstange in Längsrichtung das Höhenmaß der Kurve am Kurvenanfang eingestellt
werden kann. Bei bekannten Kurvenfräseinrichtungen wird, wenn eine Kurve anzufertigen
ist. die zeichnerisch ermittelte Kurve durch Körnerschläge oder sonst eine Methode
auf dem Kurventräger markiert. Der Fräser muß dann bei Beginn der Arbeit an die
Markierung angestellt werden. Die Einstellung des Winkelhebels an Hand der Skala
macht eine vorherige Markierung entbehrlich und gestattet eine unmittelbare Einstellung
des Fräsers auf das in der Kurvenzeichnung vorgeschriebene Maß.
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Die Erfindung ist an Hand einer schematischen Darstellung näher erläutert.
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Die Fräserwelle i ist in einem um eine unverrückbar gelagerte Welle
2 schwenkbaren Ausleger gelagert, der als Kniehebel 3, 4 ausgebildet ist, Die Fräserwelle
i erhält ihren Antrieb von der Welle 2 über das angedeutete Getriebe 5, 6, 7. Die
Knicklage des Kniehebelsystems 3, 4 wird durch eine die Lager der Wellen i und 2
verbindende Lasche 8 `festgelegt, deren Länge die wirksame Länge eines die Fräswelle
i tragenden Schwenkarmes ergibt. Durch Einsetzen verschieden langer Laschen 8 kann
die wirksame Länge des Schwenkarmes verändert werden.
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Erfindungsgemäß ist nun das Lager der Fräswelle z durch eine Verbindungsstange
9 an den einen Hebelarm in eines auf einer unverrückbaren Achse i i ausschwenkbar
gelagerten Winkelhebels gelenkig angeschlossen. DerWinkelhebelarm io hat die gleiche
Länge wie der die Führungsrolle tragende Arm des Übertragungshebels .der Werkzeugmaschine,
in welcher die zu bearbeitende Kurve verwendet wird. Auf das gleiche Maß ist durch
Einsetzen einer entsprechenden Lasche 8 die wirksame Länge des die Fräswelle i tragenden
Schwenkarmes gebracht. Die Länge der Verbindungsstange 9 ist gleich dem Abstand
der beiden unverrückbaren Achsen 2 und i i. Die beiden Hebelarme 8 und io bilden
also mit der Verbindungsstange 9 ein Parallelogrammlenkersystem.
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Der zweite Hebelarm 12 des Winkelhebels ist am freien Ende mit einem
Zahnsegment 13 versehen, das mit einer Zahnstange 14 im Eingriff steht. Dieselbe
ist mit= einem Schieber 15 in Längsrichtung verschiebbar und mit diesem mit einem
Schlitten zur Veränderung des Abstandes der Zahnstange vor der Drehachse i i des
Winkelhebels in Ouerrichtung verstellbar gelagert (s. Pfeile I). Der die Zahnstange
14 aufnehmende Schieber 15 trägt einen Gleitstein 16. Dieser greift in einen Längsschlitz
17 eines an Hand einer Skala 18 in verschiedene Winkellagen einstellbaren
Lineals i9, das von einem Schlitten 2o getragen wird. Der letztere ist (s. Pfeilrichtung
II) quer zur Längsrichtung der Zahnstange verschiebbar und führt auch in dieser
Richtung seine Arbeitsbewegung aus, die vom Drehantrieb der das Werkstück 2i tragenden
Welle z2 abgeleitet ist. Bei schräg gestelltem Lineal i9 wird alsdann über den Gleitstein
16 die Bewegung auf den Schieber 15 bzw. die Zahnstange 14 und weiter über den Winkelhebel
io, i2 und die Verbindungsstange 9 auf den Schwenkarm der Fräserwelle i übertragen,
während,der auf letzterer sitzende Fräser an dem sich drehenden Werkstück 21 die
Kurve bearbeitet.
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Wird ein anderer Winkelhebel io, 12 auf die Achse ii aufgesetzt; der
einen längeren oder kürzeren Hebelarm i2 hat, so wird der die Zahnstange 14 aufnehmende
Schieber 15 mit seinem Schlitten so weit quer (Pfeilrichtung I) verschoben, bis
der Abstand der Zahnstange 14 von
der Achse i i mit der neuen Länge
des Hebelarmes 12 übereinstimmt.
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Der Winkelhebel io, i2 kann mit einem Skalenträger 23 verbunden sein,
dem ein feststehender Zeiger a4 zugeordnet ist. An Hand der Skala 23 ist die Kurvenhöhe,
d. h. das Maß von dem Kurvenpunkt, an welchem der Fräser anliegt, bis zur Drehachse
22 des Werkstückes 21 ablesbar. Der die Zahnstange 14 tragende Schieber 15 kann
mittels einer Gewindespinde125 unabhängig vom Antrieb in Längsrichtung eingestellt
werden. Man ist also jederzeit in der Lage, zu Beginn der Arbeit die in der Zeichnung
vorgesehene Kurvenhöhe am Anfang der Kurve einzustellen, wobei gleichzeitig unter
Verschieben des Tisches 18 das Lineal i9 in die gewünschte Schräglage gebracht werden
kann. Das zu bearbeitende Werkstück, z. B., wie in der Zeichnung angedeutet, eine
ebene Scheibe, wird in 36o° (es kann auch eine andere Teilung,des Kreisbogens angewendet
werden) eingeteilt. An einer Teilscheibe, die in Verbindung mit dem Werkstück steht,
ist die Gradeinteilung ablesbar. Durch das beliebig schräg steilbare Lineal i9 in
Verbindung mit Wechselrädern in dem Vorschubgetriebe für den das Lineal tragenden
Schlitten 20 ist es möglich, jede vorkommende Kurvensteigung, ob flach oder steil,
einzustellen.
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Neben den in der Zeichnung angedeuteten Scheibenkurven sind vielfach
Ringkurven (auch Trommelkurven genannt) im Gebrauch. Diese können ebenfalls mit
der Maschine bearbeitet werden, wenn, was leicht durchführbar ist, die Möglichkeit
geschaffen ist, den Aufnahmedorn für das Werkstück aus der senkrechten in die waagerechte
Lage zu bringen.
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Zur Vervollständigung der Maschine gehören noch Schaltkupplungen,
die eine Trennung des Vorschubantriebes für den Linealschlitten 2o und des Drehantriebes
der Werkstückwelle 22 ermöglichen, um gegebenenfalls auch bei schräg eingestelltem
Lineal ein Kurvenstück ohne Steigung bearbeiten zu können oder den Schlitten des
Lineals für sich verschieben zu können. Außerdem muß die Möglichkeit bestehen, die
Verschieberichtung des Linealschlittens 2o und die Drehrichtung der Werkstückwelle
22 unabhängig voneinander umkehren zu können.