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Kopier-Fräs- oder Schleifmaschine, insbesondere für Luftschraubenblätter
Fräs- oder Schleifmaschinen zum Kopieren unregelmäißiger Formen an Werkstücken beispielsweise
durch eine Kombination mehrerer mechanischer Vorschubbewegungen, die auf einen gemeinsamen
Werkzeugträger einwirken oder durch eine Steuerung .des Fräs- oder Schleifschlittens
mit Hilfe von Schablonen, die der Form und Größe des zu bearbeitenden Werkstückes
genau entsprechen, oder schließlich durch das Abtasten einer kleinen Musterschablone
durch elektrisch gesteuerte Antriebselemente des oder der Werkzeugträger sind bekannt.
Weiterhin sind bereits Fräs- und Schleifmaschinen bekannt, die nach derartigen Verfahren
arbeiten und insbesondere zur Bearbeitung der gewölbten Oberflächen von Luftschraubenblättern
bestimmt sind, wobei die Blätter zwischen Spitzen auf Zug eingespannt werden und
sich um ihre Längsachse drehen. Bei dieser Bearbeitungsweise wird aber keine Rücksicht
genommen auf die Erhaltung der Schwerachse, die durch die Mitte des Flügelfußes
geht. Außerdem können in diesen Fällen jeweils nur ein Werkstück oder zwei beiderseits
der Schablone angeordnete Werkstücke bearbeitet werden, und zwar, weil die sichere
Unterstützung des Werkstückes fehlt, mit relativ schwacher Spanabnahme, da trotz
des Einspannens auf Zug durch das Auslösen von Spannungen nach der Bearbeitung leicht
Verformungen auftreten, die nachdem in mühevoller Kleinarbeit beseitigt werden müssen,
um die Schwerachse wiederherzustellen. Eine solche
Bearbeitungsweise
kann unter den heutigen Verhältnissen und im Hinblick auf die Vielzahl der im Flugbetrieb
benötigten Luftschrauben nicht mehr als ausreichend angesehen werden, da sie 5 einen
unverhältnismäßig großen Aufwand an Maschinen und Bedienungspersonal erfordert.
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Mit dem Gegenstand der Erfindung wird nun bezweckt, diese Mängel zu
beseitigen. Er stellt eine Kopier-Fräs- oder Schleifmaschine, insbesondere für Luftschraubenblätter
dar, die gekennzeichnet ist durch eine oder mehrere drehbare Werkstückaufnahmetrommeln,
auf denen eine Mehrzahl von Werkstücken gleichzeitig eingespannt und auf einer den
Werkzeugdruck aufnehmenden Unterlage so festgeklemmt werden, daß das Klemmorgan
(beispielsweise eine mitlaufende Rolle) unmittelbar unter oder über dem Werkstück
mitlaufend wirkt, sowie durch die Anordnung von Werkzeugsupporten in einem entlang
der oder den Werkstückaufnahmetrommeln verschiebbaren Schlitten, .die nach einer
achsparallel zu der oder den Werkstückaufnahmetrommeln drehbar angeordneten Kopierwalze
gesteuert werden.
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Die Aufspannung der Werkstücke in sich drehenden Aufnahmetrommeln
vermeidet zunächst die Drehung der Luftschraubenblätter um ihre eigene Längsachse.
Dies wiederum ermöglicht die Abstützung der Werkstücke durch kräftige starre, zwischen
Ober- und Unterteil der Aufspanntrommeln angeordnete Unterlagen, die im übrigen
so ausgebildet sind, daß sich die Luftschraubenblätter mit ihrer Unterseite diesen
Unterlagen genau anschmiegen. Infolgedessen kann die Zerspannungsfähigkeit neuzeitlicher
Hochleistungsfräser voll ausgenutzt werden, was auf den bisher bekannten Maschinen
in keiner Weise der Fall ist. Ein Zurückfedern oder Vibrieren der Werkstücke wird
ebenfalls wirkungsvoll unterbunden dadurch, daß unmittelbar über oder unter dem
Werkzeug unter der Einwirkung eines elastischen Mittels stehende Klemmrollen mitlaufen,
welche das Werkstück stets fest auf seine Unterlage drücken. Bei einer solchen Einspannung
der Luftschraubenblätter bleibt auch die Schwerachse erhalten, und Nacharbeiten
sind nicht mehr erforderlich. Ferner ermöglicht es die Bauart der Maschine, eine
Mehrzahl von Werkstücken einzuspannen und gleichzeitig zu bearbeiten, wodurch ebenfalls
viel Zeit gewönnen wird. Für ein schnelles Ein- und Ausspannen ist im übrigen dadurch
gesorgt, daß als Betätigungsmittel der Spann- und Klemmeinrichtungen Preßluft verwendet
wird. Es ist also offensichtlich, daß mit dem Gegenstand der Erfindung die Ausbringung
von Werkstücken der in Rede stehenden Art ganz erheblich gesteigert wird unter gleichzeitiger
Verbesserung der Formgenauigkeit.
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In den Zeichnungen ist eine zweckmäßige Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
als Beispiel dargestellt, und zwar zeigt . Abb. i die Vorderansicht der Maschine
in Richtung auf die Werkstückaufspanntrommeln mit eingespannten Werkstücken (Propellerblättern)
und einen Teil des Aufspannmechanismus, Abb. 2 eine Seitenansicht der Maschine mit
dem geschlossenen Unterteil, einer Werkstückaufspanntrommel mit eingespannten Werkstücken
und Klemmechanismus, einen der Ständer, an denen der Bettschlitten geführt wird,
sowie einen der in letzterem untergebrachten Frässupporte, Abb.3 eine Draufsicht
auf die Maschine nach Abb. 2, und zwar einmal die Ständerseite in der Schnittebene
III-III und die beiden Werkstückaufnahmetrommeln in der Schnittebene III a-III a
in Abb. 2, Abb. 4 schließlich den im wesentlichen in dem Maschinenunterteil angeordneten
Antriebsmechanismus für den Bettschlitten und die Werkstücktrommeln in der Schnittebene
IV-IV von Abb. 2.
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In sämtlichen Abbildungen bedeuten: io das Maschinenunterteil, iid;
11b die beiden Werkstückaufnahmetrommeln, 12a, 12b die beiden Führungsständer für
den Werkzeugschlitten 13, in dem, durch den Quersteg 14 verbunden, die beiden Werkzeugträger
i5a" 15b in waagerechter Ebene verschiebbar untergebracht sind. 16 ist das Maschinenoberteil,
durch welches Ständer und Werkstückaufnahmetrommeln zu einem starren Ganzen verbunden
werden.
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Eine Werkstückaufnahmetrommel setzt sich zusammen aus der eigentlichen
Grundplatte i i, bzw. Iib, einer mittleren Säule 17 (Abb. 3) und dem Oberteil 18,
in dem auch die Spannelemente für die Werkstücke, beispielsweise Preßluftzylinder,
untergebracht sind. Die Werkstücktrommeln sind bei 2o und 21 (Abb. i) drehbar gelagert.
Sie werden durch auf den unteren Enden der Säulen 17 angeordnete Zahnräder 22£,
22b in Drehung versetzt, und zwar durch den hinten am Maschinenuntergestell io angebrachten
Elektromotor 23 (Abb. 4). Dieser treibt über die Gelenkwelle 24, Schnecke 25, Schneckenrad
26 und Stirnräder 27 bis 32 beide Trommeln gleichförmig an. Um auch eine Drehung
von Hand zu ermöglichen, kann die Schnecke 25 bzw. die Welle 24 durch die Gewindespindel
33 und das Handrad 34 entkuppelt werden. Der Handantrieb geschieht durch das Handrad
35 (Abb. i und 4), die Welle 36 und einen Kettenantrieb 37, 38, 39 auf Welle 40
und von dort über Kegelräder 41, 42 und ein Zahnrad 43 auf das Stirnrad 32, welches
mit den Rädern 22d, 22b kämmt.
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Die Werkstücke 45 (Propellerblätter) werden mit ihrer Schaftbohrung
auf in den Unterteilen iid, iIb starr angeordnete Aufnahmezapfen 46 gesteckt und
oben durch Körnerspitzen 47 gehalten, die von senkrechten Preßluftzylindern 48 betätigt
werden. Zur Aufnahme des Schnittdruckes und des Druckes der mitlaufenden Klemmrollen,
deren Funktion anschließend erläutert wird, sind zwischen dem Ober-und Unterteil
der Werkstücktrommeln starr befestigte Auflagen 5o vorgesehen, die sich in ihrer
Form .der Unterseite der Werkstücke 45 genau anpassen. Damit die Propellerblätter
während des Bearbeitens (Fräsen öder-Schleifen) nicht abfedern, sind die schon erwähnten,
unterhalb des Werkzeuges mitlaufenden Klemmrollen 51 vorgesehen, die in Hebeln 52
gehalten werden, welche sich durch
Bolzen 53 in waagerechter Ebene
in Haltearmen 54 verschwenken lassen. Diese letzteren bilden einen Bestandteil der
eigentlichen Spannschlitten 55 (Abb. 3), die zusammen mit den beiden Werkzeugsupporten
15a, 15b bzw. dem Ständerschlitten 13 eine gleichmäßige Verschiebung nach unten
oder oben erfahren, während die Werkzeuge (Fräser oder Schleifscheiben) die Außenbearbeitung
an den sich mit den Spanntrommeln iia, iib drehenden Werkstücken vornehmen. Die
Vorschubbewegung wird den Schlitten 55 durch in den mittleren Säulen 17 gelagerte
Gewindespindeln 56 erteilt, die ihren Antrieb durch Kegelräder 57, 58 erhalten,
welche in den Vorschubantrieb des Bettschlittens 13 eingeschaltet sind. Das Anpressen
der Rollen 51 an die Oberseiten der Propellerblätter 45 erfolgt vorzugsweise durch
Preßluftzylinder 6o, die horizontal in den Oberteilen 18 der beiden Spanntrommeln
untergebracht sind und mittels einer Verzahnung an den Kolbenstangen 61 auf Ritzel
62 wirken, die am Kopfende von vier Mehrkeilwellen 63 angebracht sind, welche durch
Aufnahmebohrungen in den Armen 54 hindurchgehen und in den Unterteilen i ia, i ib
der Werkstücktrommeln drehbar gelagert sind. In entsprechenden horizontalen Aussparungen
der Spannschlittenarme 54, auf den Mehrkeilwellen 63 sitzend und durch diese schwenkbar,
sind außerdem kürze Hebel 64 angeordnet, die an ihrem freien Ende gabelförmige Öffnungen
haben, mit denen sie in die geschlitzten Enden der Klemmhebel 52 eingreifen
und über senkrecht .darin angebrachte Mitnehmerbolzen 65 fassen. Bei einer Drehung
der Mehrkeilwellen 63 durch die Preßluftzylinder 6o werden also durch diesen Mechanismus
die Klemmrollen 51 an die Oberseiten der Propellerblätter 45 angepreßt bzw. von
ihnen abgehoben.
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Die Preßluftbedienungsglieder sind, wie bereits erwähnt, in den Oberteilen
18 der Werkstückaufnahmetrommeln i i", i 1b untergebracht. Die Preßluftzufuhr zu
den Zylindern 48 bzw. 6o erfolgt durch ein zentrales Paßstück 66 (Abb. i), das drehbar
und luftdicht in dem Oberteil der Ständer 17 angeordnet ist. Für jede Trommel sind
drei Zuleitungen vorgesehen, und zwar eine mittlere 67 für die Zylinder 6o, die
durch den Steuerhahn 68 bedient wird, und zwei außermittig angebrachte Leitungen
69, 7o, die über Ringkanäle 71, 72 die Zylinder 48 paarweise mit Preßlhaft
versorgen und durch die Steuerhähne 73, 74 bedient werden. Der Steuerhahn 68 bedient
gleichzeitig die horizontalen Preßluftzylinder in dem Oberteil der links auf Abb.
i sichtbaren Werkstückaufnahmetrommel, während die Hähne 75, 76 die Preßluftzufuhr
zu den vertikal darin angeordneten Zylindern 48 steuern.
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Die Werkzeugsupporte 15" 15b sind, wie bereits erwähnt, in waagerechter
Ebene leicht verschiebbar in dem Ständerschlitten 13 angeordnet. Sie tragen vorn
um eine senkrechte Achse drehbar die Werkzeuge (Fräser) Boa, Bob, die vorzugsweise
durch Keilriemen 81" 84 von ebenfalls an den Supporten befestigten Elektromotoren
82" 82b angetrieben werden. Beide Supporte 15" i5b sind durch den Quersteg
14 verbunden, der sich in einer entsprechenden Aussparung in der Mitte des Bettschlittens
mit verschieben kann und an einem verstellbaren Einsatzstück 83 die Kopierrolle
84 trägt. Diese letztere kann zwecks Anstellung der Werkzeuge an die Werkstücke
mit dem Schieber 83 durch die in dem Quersteg 14 gelagerte Gewindespindel 85 in
waagerechter Ebene verschoben werden. Die Bedienung der Spindel 85 geschieht durch
das Handrad 86, die in dem Bettschlitten angeordnete Welle 87 und die Kegelräder
88, 89, in welch letzterem die Gewindespindel 85 verschieblich gelagert
ist.
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Die Steuerung der Werkzeugsupporte mittels der Kopierrolle 84 erfolgt
in Verbindung mit der senkrecht stehenden Kopierwalze go, die in dem Unter-und Oberteil
der Maschine drehbar gelagert ist; sie rotiert zusammen mit den Werkstückaufnahmetrommeln,
und zwar im Verhältnis 4 : i mit Rücksicht auf die vier Werkstücke, die in jeder
Trommel eingespannt sind. Die Form ist sowohl im Querschnitt als auch in der Höhe
so gehalten, daß beim Abrollen der Kopierwalze an der Kopierrolle 84 durch das Werkzeug
in jeder Bearbeitungsebene die für das Propellerblatt vorgeschriebene Wölbung erzielt
wird. Entsprechend der Höhe der Wölbung der Blätter weichen also die Supporte nach
hinten aus. Der Antrieb der Kopierwalze erfolgt durch das an ihrem unteren Ende
angeordnete Zahnrad 30 (Abb. 4), das seinen Antrieb von dem Elektromotor 23 erhält
und ihn gleichzeitig mit auf das viermal größere Stirnrad 3 i überträgt, das mit
den Antriebsrädern der Werkstücktrommeln, wie weiter oben schon beschrieben, in
kraftschlüssiger Verbindung steht.
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Um die Kopierrolle 84 stets in Anlage gegen die Kopierwalze. go zu
halten, besitzt der Quersteg 14 eine schwanzartige Verlängerung gi, in die ein Preßluftzylinder
92 eingebaut ist. Der Kolben 93 bzw. die Kolbenstange 94 wirken über ein starr an
letzterer angebrachtes Winkelstück 95 auf einen Schlitten 96, der
auf Rollen in dem Schwanzstück gi in waagerechter Ebene leicht verschieblich angeordnet
ist und vorn eine Druckrolle 97 trägt, die sich, wenn .durch ein besonderes Ventil
Preßluft hinter den Kolben 93 gelassen wird, gegen die Rückseite der Kopierwalze
go legt und dadurch den Quersteg 14 mit der Kopierrolle 84 stets gegen die Kopierwalze
go zieht. Der Preßluftdruck wird so eingestellt, daß die Druckrolle 97 bei
dem Vorüberwandern der Erhöhungen auf der Kopierwalze leicht ausweichen kann.
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Für die Senkrechtverschiebung des Ständerschlittens 13 mit den Werkzeugsupporten
und gleichzeitig für diejenige der Spannschlitten 55 ist der Elektromotor ioo vorgesehen,
der laut Abb.4 mittels der Lamellenkupplung ioi, der Welle 9g, Schnecke io2 und
Schneckenrad 103 die senkrechte Welle 104 antreibt. Von dieser geht der Kraftfluß
über die Stirnräder io5, io6 auf die Welle 107, von dort über die Zahnräder
i o8, iog auf die Welle i i o. Durch die Kegelräder 111, 11:2 wird der Antrieb
auf
die horizontale Gelenkwelle 113 weitergeleitet und von dieser über ein Schneckengetriebe
114, 115 auf die Verstellspindell 116. Diese ist an ihrem unteren Ende mit einem
Kegelrad 117 versehen, das mit einem entsprechenden Gegenrad i 18 auf Welle 119
kämmt. Durch diese letztere geht der Antrieb über Kegelräder 12o, 121 weiter zu
der zweiten Verstellspindel i22 und außerdem mittels der Kegelräder 123, 124 bzw.
125, 126 auf die Wellen 1z7 bzw. 128, welche auf die Kegelräder 58, 57 an den -unteren
Enden der Verstellspindeln 56 für die Spannschlitten 55 wirken. Um den Bettschlitten
und die Spannschlitten auch im Eilgang vorfahren zu können, ist auf der Welle 9g
an der linken Seite der Kuppelmuffe 13o, die durch einen Gelenkhebel 131 und beispielsweise
einen Pre#ßluftzylinder 132 betätigt werden kann, eine zweite Kupplung 133 vorgesehen,
die über eine Reihe von Stirnrädern die Welle 134 mit dem Kegelrad 135 treibt, das
mit dem Kegelrad 117 auf der Verstellspindel 116 im Eingriff steht. Um die Verschiebung
des Bettschlittens im Eilgang vornehmen zu können, muß die Schnecke 114 von dem
Schneckenrad 115 entkuppelt werden, was durch die Gelenkhebel 136, 137 geschieht,
wovon letzterer bei 138 aasgelenkt ist, während das Herausnehmen aus der gestreckten
Mittellage durch den Preßluftzylinder 14o erfolgt, der jeweils zusammen mit dem
Zylinder 132 betätigt wird.