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Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Kurbelwellen Die Erfindung bezieht
sich auf eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Kurbelwellen, insbesondere Drehbank,
bei welcher der die radiale Werkzeugvorschubbewegung ausführende Schlitten für die
Bearbeitung der Kurbelzapfen Werkzeuge trägt, die eine kreisende Bewegung ausführen,
um den kreisenden Kurbelzapfen zu folgen. Die Werkzeugträger erhalten die kreisende
Bewegung durch eine einzige, auf dem Vorschubschlitten gelagerte Meisterkurbelwelle.
Damit sie auf dieser nicht kippen, sind sie mit dem Vorschubschlitten durch Führungsmittel
verbunden und werden durch diese translatorisch geführt. Die Werkzeugträger bleiben
also ständig parallel zu sich selbst, während sie die kreisende Bewegung ausführen.
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Bei einer bekannten Maschine dieser Art bestehen die Führungsmittel
aus Parallelogrammlenkern. Jedem Werkzeugträger ist ein Zwischenglied zugeordnet,
das durch Parallelogrammlenker mit dem Vorschubschlitten auf und ab beweglich verbunden
ist und seinerseits durch weitere Parallelogrammlenker den Werkzeugträger quer zu
dieser Aufundabbewegung führt. Infolge des hohen Platzbedarfs dieser Parallelogrammlenker
lä$t sich die bekannte Maschine nur mit einer einzigen Werkzeugspindel ausrüsten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leistungsfähigkeit der
Maschine zu steigern, ohne ihre Abmessungen wesentlich zu vergrößern. Zur Lösung
dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß in einer zur Gleitbahn des Vorschubsghlittens
parallelen Ebene zwei Werkstückspindeln angeordnet, zwischen denen die Meisterwelle
liegt und denen jeder der kreisenden Werkzeugträger gemeinsam
zugeordnet
ist, deren Führungsmittel je aus einer in ihrer Längsrichtung verlaufenden Gleitbahn
bestehen, welche ihrerseits von Posten in Bohrungen des Vorschubschlittens geführt
wird. Hierbei erfolgt also die translatorische Führung jedes Werkzeugträgers durch
einen Kreuzschlitten, der von der Gleitbahn und ihren Pfosten gebildet wird.
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Diese Anordnung ermöglicht es in einfachster Weise die Meisterwelle
vom Gewicht der Werkzeugträger und ihrer Führungsmittel hydraulisch zu entlasten.
Zu diesem Zweck sind die Bohrungen des Vorschubschlittens miteinander verbunden
und mit einem Druckmittel gefüllt. Der von diesem auf die Pfosten ausgeübte Druck
hält der vom Werkzeugträger und den Kreuzschlitten gebildeten Last das Gleichgewicht.
Dadurch wird die Meisterwelle von Querkräften entlastet, so daß sie nur die Werkzeugkräfte
aufzunehmen braucht und infolgedessen wesentlich genauer arbeitet.
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Eine besonders einfache Getriebeanordnung ergibt sich dadurch, daß
die Werkstückspindeln an beiden Seiten der Maschine durch Kegelradwellen miteinander
gekuppelt sind, auf denen die vom Vorschubschlitten mitgeführten Schnecken zum Antrieb
der -Meisterwelle gleiten.
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An sich ist es bekannt, daß zum Antrieb der Meisterwelle eine Schnecke
dient, die vom Vorschubschlitten mitgeführt wird und auf einer Keilwelle gleitet.
Demgegenüber liegt das Neue darin, daß diese Keilwelle zum Kuppeln der Werkzeugspindeln
dient.
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An sich sind Drehbänke bekannt, bei denen ein Werkzeugträger zum Bearbeiten
exzentrischer Flächen des Werkstückes durch einen Kreuzschlitten translatorisch
geführt wird und durch eine Exzenterwelle eine kreisende Bewegung erfährt. Bei einer
bekannten Maschine dieser Art ist jedoch nur eine einzige Werkstückspindel vorgesehen.
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In den Zeichnungen ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Es zeigt Abb. i eine Stirnansicht der Maschine.
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Abb. 2 einen Aufriß der Maschine,, teilweise im Schnitt nach der Linie
2-2 der Abb. 3, Abb. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der Abb. 2, Abb. q. eine
Stirnansicht des in Abb. 3 gezeigten Werkzeugträgers, Abb. 5 den Schnitt nach der
Linie 5-5 der Abb. 3, Abb.6 die in Abb. 3 gezeigten Teile beim Bearbeiten der Kurbelwangen
und Abb.7 die in Abb.3 gezeigten Teile beim Bearbeiten der Kurbelzapfen.
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Das Bett der Maschine besteht aus einer Grundplatte mit einer waagerechten
Gleitbahn io und zwei seitlichen Ständern a, zwischen denen ein Schlitten i auf
der Gleitbahn io geführt ist und welche Lager e, ei für Werkstückspindeln aufweisen.
Die Maschine ist zur Aufnahme zweier Werkstücke ii und 12 eingerichtet, die je von
beiden Enden her angetrieben werden und sich quer über den Schlitten i. erstrecken.
Dementsprechend sind in den Ständern a zwei Paare einander gleichachsig gegenüberliegender
Spindellager vorgesehen und die Spindeln f, f 1 tragen auf ihrem inneren Ende je
ein Spannfutter lt, hl und auf ihrem äußeren Ende je ein aufgekeiltes Schneckenrad
13. Unterhalb der Schneckenräder ist an jedem Ständer a eine Welle 14 gelagert,
auf der zwei mit den Schneckenrädern 13 kämmende Schnecken w und w2 befestigt sind.
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Die beiden Wellen 1q. sind miteinander gekuppelt und werden gemeinsam
angetrieben. Sie sind zu diesem Zweck durch Kegelräderpaare b mit Querwellen 15
und 16 verbunden, die sich parallel zu den Spindelachsen verlaufend zwischen den
Ständern a vorn und hinten an der Maschine erstrecken. Eine der Wellen 14 wird über
Wechselräder d durch einen Motor c angetrieben. Auf diese Weise werden die beiden
zu bearbeitenden Kurbelwellen ii und 12 in Umlauf versetzt.
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Auf dem Schlitten i sind in der Quermittelebene 5-5 (Abb. 3) beiderseits
zwei zueinander gleichachsige Lagerböcke x vorgesehen, von denen lediglich der eine
in Abb. i sichtbar ist. In diesen Lagerböcken, deren gemeinsame Achse parallel zu
den Spindelachsen verläuft, ruht die Meisterwelle f2. Auf ihren Enden ist je ein
Schneckenrad 17 befestigt, das mit einer auf der Welle 14 verschiebbaren
und durch Feder und Nut geführten Schnecke w1 kämmt. Die Schnecke liegt zwischen
zwei Ansätzen 18 des Schlittens i und wird daher von diesem bei seiner Verschiebung
mitgenommen. Infolgedessen wird die Meisterwelle f2 im Gleichlauf mit den Werkstücken
ii und 12 angetrieben, wobei sie durch den Schlitten i parallel zu diesem verschiebbar
ist.
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Die Meisterwelle ist mit einer Anzahl von Exzenterscheiben q (Abb.
5) versehen, deren Exzenterradien hinsichtlich Länge und Winkel den Kurbeln der
Kurbelwelle entsprechen. Auf jeder Exzenterscheibe q ist nun ein Werkzeugträger
p gelagert, der unter Führung durch die nachstehend beschriebenen Mittel um die
Achse der :Meisterwelle f2 eine translatorische Kreisbewegung ausführt, die der
Kreisbewegung der zu bearbeitenden Kurbelzapfen genau entspricht. Das hat die Wirkung,
daß, solange der Schlitten i feststeht, die kreisenden Werkzeughalter keine Relativbewegung
zu den Achsen der zu bearbeitenden Kurbelzapfen ausführen.
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Jeder Werkzeughalter besteht aus einer waagerechten Schiene, die quer
von vorn nach hinten über die ganze Maschine verläuft und mit zwei Ausschnitten
i9 versehen ist, durch welche sich die Werkstücke erstrecken. Jeder Werkzeugträger
trägt nun zwei vor den Werkstücken gelegene Stähle s1 und s3 mit aufwärts gerichteten
Schneiden zur Bearbeitung der Kurbelzapfen u der Werkstücke und außerdem hinter
jedem Werkstück einen mit abwärts gerichteter Schneide versehenen Stahl s2 bzw.
s zum Bearbeiten der Wangen.
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Zur translatorischen Führung eines jeden Werkzeughalters
p gegenüber dem Schlitten i dienen folgende Mittel: Auf seiner Unterseite
trägt der Werkzeughalter eine sich in seiner Längsrichtung erstreckende Schwaibenschwanznut
20 (Abb. 5),
die auf einer Gleitbahn o gleitet. Diese hat zwei abwärts
ragende senkrechte Zapfen m bis ms, welche in lotrechten Bohrungen k bis
k3 des Schlittens i
gleiten. Diese Bohrungen bilden mit der Gleitbahn 2o einen
Kreuzschlitten, der nur eine rein translatorische Relativbewegung der Elemente
i und p gestattet.
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Mangels besonderer Vorkehrungen müßte das Gesamtgewicht der Werkzeughalter
und ihrer Führungsmittel von der Meisterwelle getragen werden und diese in einer
die Genauigkeit der Bearbeitung beeinträchtigenden Weise durchbiegen. Um das zu
verhindern, werden die Gewichte der einzelnen Werkzeughalter und ihrer Führungsmittel
ausgeglichen. Das geschieht beim vorliegenden Ausführungsbeispiel auf hydraulischem
Wege. Zu diesem Zweck sind diejenigen Bohrungen k bis k3 durch einen Kanal i verbunden,
deren Gesamtvolumen infolge entsprechender Phasenverschiebung in der Aufundabbewegung
der Zapfen m bis m2 unverändert bleibt. Handelt es sich z. B. um eine vierfach gekröpfte
Kurbelwelle mit um 18o° versetzten Kurbeln, wie beim vorliegenden Ausführungsbeispiel,
dann werden die Bohrungen k und k1 verbunden, da sich in ihnen die Zapfen m und
ml genau gegenläufig bewegen. Ebenso werden die Bohrungen k2 und k3 verbunden. Die
miteinander verbundenen Bohrungen sind mit Drucköl n gefüllt, das den erstrebten
Gewichtsausgleich herbeiführt.
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Der Schlitten i trägt ferner noch in der Quermittelebene einen Bock
zur Aufnahme eines Stahlhalters x. Der Stahl dieses Halters x dient
zur Bearbeitung des mittleren Wellenlagerzapfens der Kurbelwelle. Da dieser Zapfen
keine Kreisbewegung ausführt, ist der Stahl unmittelbar am Schlitten i statt an
einem kreisenden Werkzeugträger angebracht.
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Im Betrieb erfährt der Schlitten i zunächst einen der Zustellung der
Stähle s1 und s3 dienenden Vorschub nach links, beispielsweise auf hydraulischem
Weg durch Drucköl oder Preßluft, die durch Leitungen j, j1 (Abb. i und 2) zugeführt
werden kann. Es werden dann die Kurbelzapfen u abgedreht. Ist diese Arbeit beendet,
so wird der Schlitten i in der entgegengesetzten Richtung verschoben. Dabei werden
gleichzeitig die Stähle s' und s3 zurückgezogen und die Stähle s und s2 zugestellt,
welche die Wangen bearbeiten.
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Es können also die Kurbelzapfen, Lagerzapfen und Wangen zweier Kurbelwellen
ohne Umspannen derselben in denkbar kürzester Zeit bearbeitet werden.
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Als Werkzeug können in bekannter Weise statt der Drehstähle auch umlaufende
Schleifscheiben dienen.