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Werkzeugmaschine Die Erfindung bezieht sich auf Werkzeugmaschinen
und betrifft im besonderen diejenige Art von Werkzeugmaschinen, die allgemein als
waagerechte Bohr-, Versenk- und Fräsmaschine bekannt ist.
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Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Maschine, die sehr anpassungsfähig
hinsichtlich der Vorsahubbewegungen und Geschwindigkeiten der verschiedenen Maschinenteile
ist.
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Ein anderes Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten
Spindelantriebsvorrichtung, die Geschwindigkeitswechsel während des Arbeitens der
Maschine gestattet, wodurch die Leerlaufzeit herabgesetzt wird.
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Die Erfindung bezweckt ferner die Schaffung einer verbesserten Spindelvorschubeinrichtung,
die einen Höchstbereich an Spindelweg mit einem Antriebsstößel kleiner Länge ermöglicht.
Andere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung der in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsform.
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In den Zeichnungen ist Fig. i eine Vorderansicht einer die Gegenstände
der Erfindung enthaltenden Werkzeugmaschine, Fig. 2 eine Draufsicht der in Fig.
i dargestellten Maschine, Fig. 3 eine Endansicht der Maschine, Fig.4 ein senkrechter
Teilschnitt des Spindelstockes in einer Ebene im wesentlichen nach Linie 4-4 der
Fig. 2, Fig. 5 ein senkrechter Teilschnitt in einer Ebene im wesentlichen nach Linie
5-5 der Fig. 4, wobei Einzelheiten des Spindelvorschubgetriebes ersichtlich sind,
Fig.
6 ein senkrechter Teilschnitt durch den Maschinenfuß in einer Ebene im wesentlichen
nach Linie 6-6 der Fig. 2, Fig, 7 ein senkrechter Teilschnitt durch den Bettschlitten
und den Tisch, wobei Einzelheiten des Tischvorschubes erkenntlich sind, Fig.8 eine
schematische Darstellung der Antriebs- und Vorschubvorrichtung der Maschine und
der dazugehörigen Schaltungen.
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Wie aus den Zeichnungen erkenntlich, besitzt die zur Erläuterung der
Erfindung gewählte Maschine ein langgestrecktes, waagerechtes Bett 20, an dessen
einem Ende ein Setzstockständer 2z und an dessen anderem Ende ein Spindelstockständer
22 vorgesehen ist. Der Ständer 22 trägt einen in senkrechter Richtung einstellbaren
Spindelstock 23, der eine waagerecht liegende, in axialer Richtung gleitbare Werkzeugspindel
24. aufweist.
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Der Setzstockständer 21 trägt einen in senkrechter Richtung einstellbaren
Setzstock 26, der in bekannter Weise mit der Spindel -24 zum Tragen einer (nicht
dargestellten) Bohrspindel oder eines ähnlichen langgestreckten Werkzeuges zusammenarbeitet.
Der Ständer 2 1 ist in Längsrichtung des Maschinenbettes verstellbar.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist das Bett 2o an seiner oberen Fläche
mit auf Abstand voneinander liegenden parallelen Bahnen 30 versehen, die
einstellbar einen Schlitten 31 tragen. Vorzugsweise besitzt der Schlitten
einen Bettschlitten 32, der auf den Bahnen 30 in Längsrichtung des Maschinenbettes
gleitbar liegt. Die Oberseite des Bettschlittens weist auf Abstand stehende parallele
Bahnen 33 auf, auf denen ein Werkstücktisch 34 zwecks Bewegung quer zum Maschinenbett
gelagert ist.
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Der Ständer 22 hat die Form eines aufrechten hohlen Gußstückes, das
an der Oberseite des Masehinenbettes :2o neben dem einen Ende des Bettes durch Bolzen
befestigt oder anderweitig festgelegt ist. Der Ständer weist an seiner Vorderfläche
auf Abstand stehende, parallele, senkrechte Bahnen 35 zum Führen des Spindelstockes
23 bei seinen senkrechten Einstellungen auf. Diese Einstellungen erfolgen mittels
einer Hubspindel 3,6, die an ihrem oberen Ende an dem Ständer drehbar gelagert
ist und mit einer am Spindelstock undrehbar befestigten Mutter 37 (Fig. 9) zusammenarbeitet.
An dem unteren Ende ist die Spindel mit einer Antriebsvorrichtung verbunden, die
ein Geschwindigkeitswechselgetriebe T enthält, das in dem Ständerende des Maschinenbettes
untergebracht ist. Um die Hubspindel zu entlasten, ist das Gewicht des Spindelstockes
durch ein Gewicht (nicht dargestellt) ausgeglichen, das in den hohlen Ständer eingeschlossen
ist und in üblicher Weise mit dem Spindelstock mittels eines Seiles oder einer Kette
370 verbunden ist.
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Der Setzstock 26 ist in Übereinstimmung mit der Einstellung des Spindelstockes
mittels einer senkrecht stehenden Hubspindel 4o einstellbar, die drehbar an dem
Setzstockständer gelagert ist. Um die Bewegungen des Spindelstockes und des Setzstockes
in Übereinstimmung zu bringen, sind die Hubspindeln 36 und 4o durch eine Welle 41
arbeitsschlüssig miteinander verbunden, die sich in Längsrichtung des Maschinenbettes
erstreckt. Ein auf einem Ende der Welle 41 befestigtes Kegelrad 4a steht in Treibverbindung
mit einem treibenden Rad 43, das auf das untere Ende der Hubspindel 36
aufgekeilt
ist. Die Welle 41 ist mit Nuten versehen, um eine gleitende Treibverbindung mit
einem Kegelrad 44 herzustellen, das in denn Fuß des Setzstockständers 2r gelagert
ist. Das Kegelrad 44 treibt ein auf dem unteren Ende der Hubspindel 4o sitzendes
Kegelrad 45. Die Hubspindeln werden auf diese Weise synchron gedreht, um den Spindelstock
und den Setzstock in allen Einstellagen in genauer Ausrichtung zu halten.
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Der Spindelstock kann von beliebiger Ausführung sein, beispielsweise
von der Art, wie sie in der USA.-Patentschrift 2 40o 8z9 vom 21. Mai 1946 beschrieben
ist. Kurz erläutert, enthält der Spindelstock 23 einGehäuse 5o, in welchem die Spindel
24 und das Getriebe zum Antrieb und zum Vorschub der Spindel liegen. Der Antrieb
für das Getriebe und den Vorschub erfolgt durch ein Geschwindigkeitswechselgetriebe
T, mittels einer senkrecht stehenden Nutenwelle 51, die sich längs der Bahnen 35
parallel zur Hubspindel 36 erstreckt. Die Welle ist an ihrem oberen Ende in dem
Ständer 22 gelagert und ist mit dem Getriebe T1 verbunden, das in dem Maschinenfuß
2o liegt.
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Wie aus den Fig. 4 und 8 der Zeichnungen hervorgeht, erstreckt sich
die Spindel 24 durch eine Hülse 55 hindurch und ist durch Nut-Keilverbindung längs
verschiebbar mit der Hülse 55 auf Drehung verbunden, die drehbar in dem Gehäuse
50 mittels des vorderen Wälzlagers 56 und des hinteren Wälzlagers 57 gelagert ist.
In der vorliegenden Ausführung sitzt das hintere Wälzlager 57 in einem Tragring
mit einem abgesetzten Endteil 58, der in eine Ausnehmung dicht einpaßt, die in einem
einen Teil des Gehäuses 5o bildenden Querstück 59 vorgesehen ist. Die Ausnehmung
hat eine Aussenkung zur Aufnahme des im Durchmesser größeren Endteiles des Tragringes
58, wobei ein kleiner Spielraum vorgesehen ist, so daß sich der Tragring in radialer
Richtung mit dem Lager ausdehnen kann, sobald das Lager sich während des Arbeitens
erwärmt. Auf diese Weise wird eine genaue Ausrichtung der Spindel beibehalten, ohne
daß das Lager unnötigen Beanspruchungen unterworfen wird.
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Die Spindelantriebshülse ist mit festen, in axialer Richtung auf Abstand
stehenden Zahnrädern 6o und 61 ausgierüstet.,In dem Spindelstockgehäuse 5o liegt
an einer Seite der Spindel eine Antriebswelle 62 mit Zahnrädern 63 und 64, die in
axialer Richtung in gleichem Abstand voneinander stehen wie die Zahnräder 6o und
61. Zwischen der Welle 62 und der Spindel 24 liegt, im Gehäuse 5o geeignet gelagert,
eine Welle 65, auf welcher zwecks Ausführung einer Axialbewegung .eine Rädergruppe
verschiebbar ist, die aus den Zahnrädern 66, 67 und 68 besteht. Sobald die Rädergruppe
in ihre Vorwärtsstellung geschoben ist, besteht eine Treibverbindung für die Spindel
über die Zahnräder 63,
67, 66 und 6o. In der anderen Stellung
des Räderwerkes wird die Treibverbindung mit der Spindel über die Zahnräder 6q.,
68, 67 und 61 hergestellt. Die Zahnräder sind so bemessen, daß man zwei Geschwindigkeitsbereiche
erhält. Der Fortfall verschiebbarer Zahnräder und Kupplungselemente auf der Spindelantriebshülse
ergibt eine einfachere Ausführung der Spindelantriebshülse. Die verschiedenen Zahnräder
sind so bemessen und angeordnet, daß die verschiebbaren Zahnräder mit den Zahnrädern
auf der Treibwelle in Eingriff kommen, ehe sie mit denjenigen auf der Spindelmuffe
in Eingriff treten. Demgemäß kann eine Schaltung der Zahnräder ohne Stillsetzen
der Antriebswelle erfolgen. Die Leerlaufzeit der Maschine wird auf diese Weise herabgesetzt.
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In der vorliegenden Ausführung wird die Welle 62 von der senkrechten
Nutenwelle 5 i mittels eines zwei Geschwindigkeiten aufweisenden Getriebes angetrieben,
das ein verschiebbares Zahnradpaar 70 enthält, welches. auf der Keilwel!l,e 62 sitzt
und abwechselnd mit zwei Zahnrädern 71, 72 zusammenarbeitet, die von einer Welle
73 getragen werden. Die Welle 73 wird mittels eines Kegelrades 74 getrieben, das
mit einem Kegelrad 75 im Eingriff steht. Dieses Kegelrad 75 ist in dem Spindelstockgehäuse
5o gelagert und hat eine Nutenantriebsverbindung mit der Keilwelle 51.
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Es ist eine verbesserte Vorschubvorrichtung vorgesehen, um axiale
Vorschubbewegungen auf die Spindel 24 zu übertragen. Zu diesem Zweck ist die Spindel
an ihrem inneren Ende in geeigneter Weise mit einer Vorschubhülse 75 drehbar, aber
nicht längs verschiebbar verbunden, die in axialer Ausrichtung mit der Spindel durch
Führungen getragen wird, die innerhalb eines Gehäuses 76 gebildet sind, das durch
Bolzen oder durch eine anderweitige starre Befestigung mit der Rückfläche des Spindelstockgehäuses
5o verbunden ist. Die Vorschubhülse 75 hat Zahnstangenzähne 77, in die eine Anzahl
in dem Gehäuse 76 gelagerter Antriebsritzel eingreifen kann. Gemäß der Erfindung
sind in der vorliegenden Durchführung fünf solche Ritzel vorgesehen, und zwar ein
Hauptantriebsritze178 und zwei Hilfsantriebsritzel 79 und 8o, die in axialem Abstand
auf der Spindel sitzen und mit der Zahnstange 77 zusammenarbeiten. Zwischenritzel
81 und 82 bilden Treibverbindungen zwischen dem Ritzel 78 und den Hilfsritzeln 79
und 8o. Wenn sich die Spindel z. B. ihrer vorderen Endstellung nähert, erfolgt der
Antrieb allein durch das Ritzel 8o, das sich im Eingriff mit der Zahnstange 77 befindet,
wie in vollen Linien in Fig. 5 dargestellt ist. Nähert sich die Spindel der anderen
Endstellung, die gestrichelt in Fig. 5 dargestellt ist, so wird der Antrieb ausschließlich
durch das Ritze179 vorgenommen. In Zwischenstellungen sind alle drei Ritzel im Eingriff
mit der Zahnstange.
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In der in Fig.4 beispielsweise dargestellten Maschine sitzt das Ritzel
78 auf einer kurzen Welle 83, die ein Kegelrad 84 trägt, das mit einem Kegelrad
85 auf Welle 86 im Eingriff steht, die parallel zur Spindel 24 liegt. Die Welle
86 wird durch Kegelräder 87 und 88 von einer Welle 89 angetrieben, die die Antriebswelle
eines üblichen, in dem Spindelstock liegenden Zahnradgetriebes bildet. Dieses Getriebe
wird von einem Zahnrad 9o angetrieben, das von der Welle 62 getragen wird und mit
einem auf die Welle 65 aufgekeilten Ritzel 9i im Eingriff steht. Die Welle 65 ist
zwecks Antriebes durch die verschiebbaren Zahnräder 66, 67 und 68 als Keilwelle
ausgebildet, so daß die Vor Schubvorrichtung angetrieben wird, sobald die Spindelantriebsräder
eingeschaltet sind.
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Um die Spindel gegen Beschädigung zu schützen, ist eine Vorkehrung
getroffen, um den Antrieb der Vorschubritzelwelle 83 zu unterbrechen, falls ein
übermäßiger Widerstand sich der Bewegung der Spindel entgegenstellt. Zu diesem Zweck
steht das Kegelrad 84 mit der Welle 83 mittels eines Scherkeiles 94 in Treibverbindung,
der in diametralen Schlitzen in dem Ende der Welle und der nebenliegenden Fläche
des (Kegelrades liegt. Dier Keil wird in Stellung gehalten mittels Schrauben 95
und ist leicht von der Seite des Gehäuses 76 aus zugänglich, falls ein Ersatz erforderlich
ist.
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Bei der als Beispiel dargestellten Maschine wird der Vorschub für
den Schlitten 32 ebenfalls von dem Getriebe T mittels einer Vorschubspindel ioo
(Fig. 2 und 8) abgeleitet, die sich in Längsrichtung des Maschinenbettes erstreckt.
Die Spindel arbeitet mit einer feststehenden, von Bettschlitzen getragenen Mutter
ioi zusammen.
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Das Getriebe T dient ferner dazu, die Tischvorschubvorrichtung anzutreiben.
Im vorliegenden Beispiel weist das Getriebe eine Keilwelle io2 auf, die sich in
Längsrichtung des Maschinenbettes erstreckt und mit einem Kegelrad 103 zusammenarbeitet,
das drehbar an dem Bettschlitten 32 gelagert ist. Das Kegelrad 103 kämmt
mit einem Kegelrad eines Doppelkegelrades 104, Glas auf einer senkrechten, in dem
Bettschlitten gelagerten Welle 105 (Fig. 7) drehbar gelagert ist. Das obere
Kegelrad des Doppelkegelrades 104 arbeitet mit einem Kegelrad io6 zusammen, das
auf die Treibwelle 107
aufgekeilt ist, die sich in Längsrichtung des Bettschlittens
erstreckt und an dem vorderen Ende desselben endet. Auf die Welle 107 sind
die Zahnräder io8 und iog aufgekeilt (Fig. 7 und 8) und treiben Zahnräder i io bzw.
i i i; die drehbar auf einer Parallelwelle 112 gelagert sind. Der Antrieb für das
Zahnrad i i i enthält ein Zwischenrad 1 1,3, wodurch eine im entgegengesetzten Sinne
erfolgende Drehung des Zahnrades i i i mit Bezug auf das Zahnrad iio erhalten wird.
Jedes der Zahnräder i io und i i i kann in Treibverbindung mit der Welle 1i2 wahlweise
mittels einer Schiebekupplung gebracht werden, deren Muffe i i4 eine Nutverbindung
mit der Welle 112 hat. Die Welle 112 steht in axialer Ausrichtung mit einer Gewindespindel
115 und ist mit dieser Gewindespindel 115 gekuppelt, die mit einer vom Tisch 3 i
getragenen feststehenden Mutter i 16 zusammenarbeitet.
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Bei der als Beispiel dargestellten Maschine hat das Ständerende des
lYTaschinenbettes 2(o die Form eines hohlen Gehäuses, welches zur Aufnahme der
Getriebe
T und T, sowie. der zugehörigen Antriebs-und Schalteinrichtungen dient. Die Getriebe
können beliebiger Ausführung sein, z. B.. Getriebe mit neun Geschwindigkeiten, wie
sie in der USA.-Patentschrift z io6 731 vom i. Februar 1939 .beschrieben
sind.
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Wie aus Fig. 8 erkenntlich, wird das Getriebe T1 von einem Elektromotor
111 angetrieben, der durch einen Keilriementrieb B mit einer Welle 117 verbunden
ist, die die treibende Welle des Getriebes bildet. Das Getriebe T seinerseits wird
von dem Getriebe T1 angetrieben, und zwar über ein auf der Welle 118' (Fig. 6) sitzendes
Zahnrad i 18 und eine nur in einer Richtung treibende Vorrichtung i 19, die der
Triebwelle i2o des Getriebes T zugeordnet ist. Die nur in einer Richtung treibende
Vorrichtung ii9, die von bekannter Ausführung sein kann, besteht aus zwei Kegelrädern
121, 121', die auf einer Welle 122 gelagert sind und von denen jedes eine nur in
einer Richtung wirkende Kupplung mit der Welle 12a aufweist. Die Kegelräder 121
und 121' stehen beide mit einem Kegelrad 123 auf Welle 120 im Eingriff; wobei die
Anordnung so getroffen ist, daß die Welle 120 ohne Rücksicht auf die Umlaufrichtung
des Motors M in einer Richtung gedreht wird. Der Motor M kann deshalb in seiner
Umlaufrichtung umgekehrt werden, um die Richtung der Spindelumdrehung oder des Spindelvorschubes
umzukehren, ohne durch Änderung der Umlaufrichtung des Motors den Vorschub für den
Spindelstock, den Reitstock, den Bettschlitten oder den Werkstücktisch zu beeinflussen.
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Die Einstellvorrichtung für das Getriebe T, (Fig. 6 und 8) weist eine
Welle 125 auf, die sich von der Vorderseite des Maschinenbettes nach rückwärts zu
einem Getriebekasten 126 erstreckt, der das Getriebe enthält. Eine Schnecke 127'
auf der Welle steht mit einem Schneckenrad 127 auf einer Welle 128 im Eingriff,
die durch eine geeignete Antriebsvorrichtung einen Kupplungsschieber 129 betätigt,
der seinerseits eine Schieberadgruppe 130 in ausgewählte Treibverbindung mit einem
der Zahnräder 13'1 einer Gruppe von Zwischenzahnrädern 131 bringt. Die Räder 131
wirken ihrerseits mit (nicht dargestellten) Zahnrädern auf der getriebenen Welle
118' zusammen. Das Triebwerk 13o hat Treibnutenverbindung mit der als Keilwelle
ausgebildeten treibenden Welle 117 des Getriebes Ti. Das Zahnrad i 18 treibt das
Getriebe T über ein auf der Welle r2 aufgekeiltes Kitzel 132 an. Am vorderen Ende
trägt die Welle 12,5 eine übliche Kupplungseinrichtung 133, um ein Steuer-oder Einstellelement
anzubringen, z. B. eine Handkurbel 134, mittels welcher die Welle 125 von Hand gedreht
werden kann.
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Um die Einstellung des Getriebes T1 zu erleichtern, ist am Maschinenbett
eine Einstellscheibe 135 vorgesehen; die den eingestellten Zustand des Getriebes
kenntlich macht. Im vorliegenden Fall ist die Scheibe 135 auf einer senkrechten
Welle 136 aufgebracht, die in dem Maschinenbett gelagert ist und durch ein Schneckenrad
137 angetrieben wird, das mit einer auf der Welle 125 sitzenden Schnecke 137" im
Eingriff steht. Da der Geschwindigkeitsbereich der Spindel durch Einstellen des
Getriebes in dem Spindelstock geändert werden kann, ist erwünscht, däß die tatsächliche
Spindelgeschwindigkeit, die aus der Einstellung des Getriebes T1 resultiert, .entsprechend
kenntlich gemacht wird. Demgemäß kann die Einstellscheibe 135 mit einer Reihe von
konzentrischen Skalen, wie in Fig. 2 dargestellt, versehen sein, von denen jede
Skala einen der durch das Spindel'stockgetriebe geschaffenen Geschwindigkeitsbereich
zeigt. Der Bequemlichkeit halber sind diese Skalen durch verschiedene Farben bezeichnet,
die den den Geschwindigkeitswechs.elhebeln am Spindelstock zugehörigen Farben entsprechen.
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Das Getriebe T kann ähnlich dem Getriebe Ti sein und kann durch eine
drehbare Welle i4o (Fig. 8) eingestellt werden, die an ihrem Außenende eine Handkurbel
141 und an ihrem Innenende eine Schnecke 142 trägt, die ein Schneckenrad 143 treibt,
das fest auf einer Einstellwelle 144 des Getriebes T sitzt. Die Welle 140 trägt
auch eine Schnecke 145, die mit einem Schneckenrad 146 im Eingriff steht, das auf
der Welle 147 sitzt, die eine der Scheibe 135 ähnliche Einstellscheibe 148 trägt.
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Wie aus Fig: 8 erkenntlich, ist die Triebwelle 150 des Getriebes T
mit der Keilwelle io2 für den Tischantrieb gekuppelt. Die Welle 150 trägt zwei Zahnräder
151 und 152. Das Zahnrad 151 steht in unmittelbarem Eingriff mit einem Zahnrad 153,
das drehbar auf einer Verlängerung der Bettschlittenleitspindel ioo gelagert ist.
Das Zahnrad 152 kämmt mit einem Zwischenrad 154, das seinerseits mit einem Zahnrad
155 im Eingriff steht, welches drehbar auf der Verlängerung der Bettschlittenleitspindel
ioo gelagert ist. Die Zahnräder 153 und 155 drehen sich also in entgegengesetzten
Richtungen und können mit der Leitspindel ioo wahlweise über eine Gleitkupplung
156 verbunden werden, die verschiebbar auf die Leitspindel ioo aufgenutet ist.
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Die Welle 150 trägt ein drittes Zahnrad 157, das mit einem
Zahnrad 158 im Eingriff sticht, welches drehbar auf einer Verlängerung der Keilwelle
41 gelagert ist, die die Hubspindeln 36 uintd, 4o für den Spindelstock bzw. den
Setzstock antreibt. Das bereits erwähnte Zahnrad 15i ist über ein Zwischenrad 159
mit einem Zahnrad 16o verbunden; das drehbar auf der Verlängerung der Keilwelle
41 im Abstand von dem Zahnrad 158 liegt. Die Zahnräder 158 und i 6o werden also
in entgegengesetzten Richtungen gedreht und können wahlweise mit der Welle .¢i durch
eine Gleitkupplung 161 gekuppelt werden, die auf die Welle 41 verschiebbar aufgekeilt
ist. Durch Verschiebung der Kupplung 161 können also die Hubspindeln für den Spindelstock
und den Setzstock in jeder Richtung und mit einer Geschwindigkeit gedreht werden,
die durch die Einstellung des Getriebes T bestimmt wird.