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Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Kurbelwellen, insbesondere Drehbank
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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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 Vorschubschlittens
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 in nohrungen des Vorschubschlittens geführten Zapfen getragen
wird. Hierbei erfolgt also die translatorische Führung jedes Werkzeugträgers durch
einen Kreuzschlitten, der von der Gleitbahn und ihren Zapfen 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 Zapfen ausgeübte Druck
hält der vom Werkzeugträger und ihrer 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 nur 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
geführtwird 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 Fig. i eine Stirnansicht der Maschine, Fig. 2 einen Aufriß
der Maschine, teilweise im Schnitt nach der Linie 2-2 der Fig. 3, Fig: 3 einen Schnitt
nach der Linie 3-3 der Fig. 2, Fig. 4 eine Stirnansicht des in Fig. 3 gezeigten
Werkzeugträgers, Fig. 5 den Schnitt nach der Linie 5-5 der Fig. 3, Fig. 6 die in
Fig. 3 gezeigten Teile beim Bearbeiten der Kurbelwangen und Fig, 7 die in Fig. 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 Schlitteni auf der
Gleitbahn io geführt ist und welche Lagere, e1 für Werkzeugspindeln aufweisen. Die
Maschine ist zur Aufnahme zweier Werkstücke i i 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, f1 tragen auf ihrem inneren Ende je
ein Spannfutter lt und 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 14 sind miteinander gekuppelt und werden gemeinsam
angetrieben. Sie sind zu diesem Zweck durch Kegel-räderpaare 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 i i und 12 in Umlauf versetzt.
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Auf dem Schlitten i sind in der Quermittelebene 5-5 (Fig. 3) beiderseits
zwei zueinander gleichachsige Lagerböcke r vorgesehen, von denen lediglich der eine
in Fig. i sichtbar ist. In diesen Lagerböcken, deren gemeinsame Achse parallel zu
den Spindelachsen verläuft, ruht die Meisterkurbelwelle f.2. 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
i i und 12 angetrieben, obgleich sie durch den Schlitten i parallel- zu diesem verschiebbar
ist. Die Meisterwelle ist mit einer Anzahl von Exzenterscheiben q (Fig. 5) versehen,
deren Exzenterradien hinsichtlich Länge und Winkel den Kurbeln der Kurbelwelle entsprechen.
Auf jeder Exzenterscheibe q ist nun ein Werkzeugträger 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. Jeder Werkzeughalter besteht aus einer
waagerechten Schiene, die von vorn nach hinten über die ganze Maschine verläuft
und mit zwei Ausschnitten ig versehen ist, durch welche sich die Werkstücke erstrecken.
Jeder Werkzeugträger trägt nun zwei vor den Werkstücken gelegene Stähle s1 und s.
mit aufwärts gerichteten Schneiden zur Bearbeitung des Kurbelzapfens 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 einer Unterseite trägt der Werkzeughalter
eine sich in seiner Längsrichtung erstreckende Schwalbenschwanznut 20, Fig. 5, die
auf einer Gleitbahn o gleitet. Diese hat zwei abwärts ragende senkrechte Zapfen
m bis m3, 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 L verbunden, deren Gesamtvolumen infolge entsprechender Phasenverschiebung
in der Aufundabbewegung der Zapfen m bis m3 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.
Die miteinander verbundenen Bohrungen sind mit Drucköl gefüllt, das den erstrebten
Gewichtsausgleich herbeiführt. 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. Im Betrieb erfährt der Schlitten i zunächst
einen der Zustellung der Stähle s1 und s3 dienenden Vorschub nach links, beispielsweise
auf hydraulischem Wege durch Drucköl oder Preßluft, die durch Leitung j, j1 (Fig.
r und a) 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 s1 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.