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Werkzeugmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine
mit einem durch eine mechanische Vorschubeinrichtung bewegten Längstisch und mit
einem durch eine hydraulische Nachformeinrichtung mit längs linearer Schablonenform
gesteuerten Querschlitten, wobei in die mechanische Längsvorschubeinrichtung ein
Differential-Rädergetriebe eingeschaltet ist, um die Längsvorschubgeschwindigkeit
in Abhängigkeit von der Schablonenform zu regulieren. Es sind schon solche Werkzeugmaschinen
mit hydraulischem Längs- und hydraulischem Quervorschub gebaut worden, wobei die
beiden Vorschübe in Abhängigkeit voneinander gebracht sind, um Absätze bis zu 9o°
zu kopieren, indem Mittel vorgesehen- sind, welche aus den Querbewegungen des Querschlittens
zusätzliche Längsbewegungen des Längsschlittens erzeugen, die zu den vom Antriebsaggregat
erzeugten Längsbewegungen hinzutreten. Solche Maschinen eignen sich jedoch nur für
eine begrenzte Maschinenlänge und Maschinengröße, und es sind bei ihnen keine Möglichkeiten
gezeigt, wie an fallenden und steigenden senkrechten Absätzen in einem Durchgang
ohne Maschinenumstellungen oder wie einfach durch Vorschubrichtungswechsel von der
entgegengesetzten Seite her kopiert werden kann.
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Gemäß derErfindung ist eineWerkzeugmaschine der erwähnten Art dadurch
gekennzeichnet, daß das Differential-Rädergetriebe mit einer Reguliereinheit verbunden
ist, welche durch die Stellung
eines Steuerschiebers der hydraulischen
Nachformeinrichtung gesteuert wird. Dadurch ist hier die Relativbewegung in Längsrichtung
unmittelbar von der Steuerschieberstellung abhängig gemacht, und es können bei Werkzeugmaschinen
von beliebigerLänge undGröße in einemDurchgang ohne Maschinenumstellungen Kurven
und Absätze nachgeformt werden, die in einem Winkelbereich von o bis i8o° liegen
und von der Vorschubrichtung unabhängig sind. Ferner ist ohne Änderung am Maschinenaufbau
durch einfaches Hinzufügen von Steuerteilen der Umbau von hydraulischen, mit Längsstufengetriebe
versehenen Kopiermaschinen, insbesondere größeren Fräsmaschinen, ermöglicht, welche
mit ihrer Kopiereinrichtung bisher nur bis etwa 45° und 6o° Steigungen arbeiten
können.
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Bei Nachformeinrichtungen .an Werkzeugmaschinen, welche ohne Servosteuerung
unmittelbar all der Schablone abtasten, ist es auch schon bekannt, die mechanische
Wirkung eines Differentialgetriebes zur Erzielung einer gleichmäßigen kombinierten
Vorschubbewegung in zwei zueinander senkrechten Richtungen zu verwenden. Abgesehen
davon, daß bei solchen Einrichtungen die Schablonen beim Arbeiten mit großen Kräften
einer zu starken Abnutzung ausgesetzt sind, wird gemäß der Erfindung das Differentialgetriebe
durch die Stellung der Steuerschieberkanten im Kopiertastkopf gesteuert. Es ist
ferner bei elektrisch gesteuerten Kopiereinrichtungen bekannt, ständig im Eingriff
stehende Regeltriebe und Überlagerungstriebe zwischen Fühler und Regeltriebe zu
verwenden. Gemäß der Erfindung handelt es sich jedoch um eine andere Art einer Kopiermaschine
mit einem durch eine mechanische Vorschubeinrichtung bewegten Längstisch und mit
einem durch eine hydraulische Nachformeinrichtung gesteuerten Ouerschlitten, wodurch
eine vereinfachte Bauweise ermöglicht ist.
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Eine weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine wird
dadurch erhalten, daß die Reguliereinheit durch einen Hilfssteuerschieber gesteuert
wird, welcher seinerseits durch den den Arbeitskolben für den Ouerschlitten steuernden
Hauptsteuerschieber gesteuert wird. Es wird dadurch eine leichte Einstellung der
einander zugeordneten Steuerkantenwege ermöglicht.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt.
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Fig. i zeigt in Ansicht und teilweisem Schnitt schematisch eine Langfräsmaschine;
Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch die Reguliereinheit und das Differentialgetriebe
in größerem Maßstab; Fig. 3 ist ein Querschnitt zu Fig. 2 ; Fig. 4 ist eine Seitenansicht
der Schablone, und Fig. 5 zeigt in Ansicht und teilweisem Schnitt schematisch das
zweite Beispiel einer Langfräsmaschine.
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Beim Beispiel nach Fig. i bis 4 ist auf dem Maschinenbett i in der
Führung 2 der Werkstücktisch 3 längs beweglich geführt. Ferner ist an Ständern 4
ein Frässpindelkasten 5 mit angekuppeltem Fräsdo,rn 6 und Führungsschlitten 7 senkrecht
bzw. quer zur V orschubrichtung des Tisches 3 geführt. Am Frässpindelkasten 5 ist
eine Kolbenstange 8 befestigt, die einen Kolben 9 trägt, welcher in einem Zylinder
io läuft. An diesen Zylinder io sind Zuleitungen i i, 12 voll einer Ölpumpe 13 und
Leitungen 14, 15 angeschlossen, in welche je ein Mengenreguliervelitil 16 eingesetzt
ist und welche zu einem Steuerzylinder 17 führen. Im Steuerzylinder 17 befindet
sich ein Steuerschieber 18, welcher eine schraubenlinienförmige Nut i9 aufweist,
in welche ein im Zylinder 17 befestigter Stift 2o eingreift, derart, daß der Steuerschieber
18 bei einer Verdrehung zwangläufig axial verschoben wird. Der Steuerschieber 18
trägt am rechten Ende einen Tastarm 21, an dem eine Tastrolle 22 gelagert ist, die
mit einer linearen, am Werkstücktisch 3 befestigten Kopierschablone 23 zusammenwirkt.
Im Steuerzylinder 17 befinden sich zwei all die Leitungen 14, 15 angeschlossene
Ringkanäle -24, 25, mit welchen Steuerkanten 26, 27 des Steuerschiebers 18
zusammenwirken, der ferner Bohrungen 28, 29 und eine Durchbohrung 30 für
den Rückfluß der Druckflüssigkeit besitzt. Vom Steuerzylinder 17 führt eine Rückleitung
31, die mit der Durchbohrung 30 in Verbindung steht, zu einem Behälter 32,
in dem ein Sumpf 33 gebildet und die Ölpumpe 13 angeordnet ist. Eine weitere Rückleitung
34 zum Behälter 32 ist an zwei Ringkanäle 35, 36 des Steuerzylinders 17 angeschlossen.
Mit diesen Ringkanälen 35, 36 wirken Steuerkanten 37, 38 des Steuerschiebers 18
zusammen, die eine Verbindung mit einem Ringkanal 39 besitzen, an den eine Zuleitung
4o angeschlossen ist. In diese Zuleitung 40 ist ein Regelventil 41 eingebaut, und
sie steht mit einer Reguliereinheit 42 in Verbindung, welche im vorliegenden Fall
als Zahnradölpumpe ausgebildet ist. Eine Leitung 43 verbindet den Sumpf 33 mit der
Ölpumpe 42. Die Ölpumpe 42 besitzt Pumpenräder 44, 45 und eine Achse 46, auf welche
ein Sonnenrad 47 eines Planetenrad-Differentialgetriebes aufgekeilt ist. Das Sonnenrad
47 steht im Eingriff mit zwei Planetenrädern 48, die in bezug auf die Achse des
Sonnenrades 47 einander diametral gegenüberstehen und sich im Eingriff mit zwei
weiteren Planetenrädern 49 befinden. Alle vier Planetenräder 48, 49 sind mittels
Kugellagern beiderends in einem Planetenradträger 50 drehbar gelagert. Ferner stehen
die .beiden Planetenräder 49 mit einem Sonnenrad 5, im Eingriff, das auf
einer Welle52 festsitzt. Auf dem Planetenradträger 50 ist ein Stirnzahnrad
53 aufgekeilt, das im Eingriff mit einem Stirnzahnrad 54 steht, welches auf der
Welle 55 eines Antriebsmotors 56 sitzt. Auf der Welle 52 ist ein Stirnzahnrad 57
aufgekeilt, das im Eingriff mit einem Stirnzahnrad 58 steht, welches über ein Wechselgetriebe
59 und Kegelräder 6o den Tischvorschubantrieb 61 antreibt.
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Die Wirkungsweise der in Fig. i bis 4. beschriebenen Werkzeugmaschine
ist wie folgt: Der Kolben 9, welcher den Frässpindelkasten 5 mit Fräsdorn 6 in senkrechter
Richtung bzw. quer zur Längsbewegung des Tisches 3 verschiebt, wird
durch
den Steuerschieber 18 gesteuert. Wenn durch Zusammenwirken der Tastrolle 22 mit
der Schablone 23 der Tastarm 2i verdreht wird, so wird der Steuerschieber i8 mitgedreht
und infolge des Eingreifens des Stiftes 2o in die schraubenlinienförmige Nut i9
spielfrei axial verschoben. Infolge der Verschiebung der Steuerkanten 26, 27 des
Schiebers 18 kann Druckflüssigkeit aus einer der Leitungen 14., 15 durch eine der
Bohrungen 28, 29, die Durchbohrung 30 und die Leitung 31 abfließen, So daß
der Kolben 9 auf einer Seite entlastet wird und den Frässpindelkasten 5 in der.Höhe
verstellt. Der Steuerzylinder 17 ist mit dem Frässpindelkasten 5 durch ein Gestänge
62 mechanisch verbunden, wodurch die notwendige Rückführung erreicht wird.
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Bei derVerschiebung des Steuerschiebers 18 werden ferner dessen Steuerkanten
37, 38 verschoben. In der in Fig. i gezeigten Ausgangslage des Schiebers i 8 bzw.
dieser Steuerkanten 37, 38 ist der Durchlaß von Druckflüssigkeit aus der Leitung
4.o bzw. dem Ringkanal 39 zu den Ringkanälen 35, 36 und der Rückleitung 34 abgesperrt.
Es kann daher ]:eine Druckflüssigkeit durch die Leitung .4o fließen, und die Pumpe
-.2 kann sich nicht drehen. Die Welle .I6 steht still, so daß die von der Welle
55 des Motors 56 über das Zahnrad 5.4 auf den Planetenradträger 50 übertragene
Drehbewegung durch den Eingriff der Planetenräder ,48, ,49 miteinander und mit den
Sonnenrädern 47, 51 auf die Welle 52 übertragen wird. wobei die Planetenräder 4.8
um das Sonnenrad .l7 rotieren. Von der Welle 52 aus erhält der Schlitten 3 über
die Zahnräder 57, 58, <las Wechselgetriebe 59, die Kegelräder 6o und den Schlittenantrieb
61 Vorschubantrieb und bewegt sich mit maximaler Geschwindigkeit.
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Wird der Steuerschieber 18 aus der gezeigten Ausgangslage etwas verschoben,
so wird der erwähnte Durchlaß zwischen den Leitungen .4o und 34 an einer der Steuerkanten
37, 38 geöffnet, so daß nun Druckflüssigkeit durch die Leitung 4o fließen und die
Pumpe 4.2 sich drehen kann. Die von der Welle 5 5 des Motors 56 über das Zahnrad
5d auf den Planetenradträger 50 übertragene Drehbewegung wird nun teilweise
auf die Welle .I6 der Pumpe d.2 und teilweise über die Welle 52 auf den Tischantrieb
61 übertragen, so daß sich der Tisch 3 mit geringer Geschwindigkeit bewegt, wobei
diese Geschwindigkeit davon abhängt, wie viel Flüssigheit die Pumpe .I2 durch das
Ventil .I1 und den Durchlaß im Steuerschieber i8 fördern kann. Wenn die Steuerkanten
37, 38 so weit geöffnet sind, daß die Pumpe 42 drucklos fördern kann, so wird über
das Differentialgetriebe nur noch die Pumpe angetrieben, und die Tischv orschubgeschwindigkeit
wird Null, d. h., der Tisch 3 steht still, und die Planetenräder 49 drehen sich
um das nun feststehende Rad 51. Dies ist der Fall, wenn z. B. ein senkrechter Absatz
am Werktisch gefräst werden soll. Dadurch können bei einer solchen Maschine Kurven
von beliebiger Steilheit nachgeformt wer--' den, und zwar auch bei solchen Maschinen,
deren Größe und Eigenschaften die Anwendung eines hydraulischen Längsvorschubantriebes
nicht gestatten.
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Beim Beispiel nach Fig. 5 sind am Zylinder io Zuleitungen 63 und 64
von einem Hauptsteuerzylinde-r 65 hier kommend angeschlossen. Die Zuleitung 66 verbindet
die Ölpumpe 67 mit dem Steuerzylinder 65. Die Abzweigleitung 68 verbindet über das
Mengenventil 69 die Zuleitung 66 mit dem Öltank 70. Im Hauptsteuerzylinder 65 befindet
sich ein Steuerschieber 71, welcher eine schraubenlinienförmige Nut. 19 aufweist,
in welche ein im Zylinder 65 befestigter Stift 2o eingreift, derart, daß der Steuerschieber
71 bei einer Verdrehung zwangläufig axial verschoben wird. Der Steuerschieber 71
trägt am rechten Ende einen Tastarm 21, an dem eine Tastrolle 22 gelagert ist, die
mit einer linearen, am Werkstücktisch 3 befestigten Kopierschablone 23 zusammenwirkt.
Im Steuerzylinder 65 befinden sich zwei an die Leitungen 63, 6.4 angeschlossene
Ringkanäle 72, 73, mit welchen Steuerkanten 74., 75, 76, 77 des Steuerschiebers
71 zusammenwirken, der ferner Bohrungen 78, 79 und eine Durchbohrung 8o für den
Rückfluß der Druckflüssigkeit besitzt. Vom Steuerzylinder 65 führt eine Rückleitung
81, die mit der Durchbohrung 8o in Verbindung steht, zu einem Behälter 70, in dem
ein Sumpf 82 gebildet und die Ölpumpe 67 angeordnet ist. Zuleitung 98 mit den beiden
Abzweigungen 99 und ioo bringen das Öl von der Ölpumpe 67 zum Steuerzylinder 65.
Mit den Ringkanälen 83 und 84 des Steuerzylinders 65 wirken die Steuerkanten
85 und 86 zusammen, die eine Verbindung mit dem Ringkanal 87 besitzen, an
den eine Leitung 88 angeschlossen ist und welche zu einem Hilfssteuerzylinder 89
führt. Die Steuerkante 9o des Steuerschiebers 9i wirkt mit einem Ringkanal 92 im
Steuerzylinder 89 zusammen und läßt das Öl in eine Rückleitung 93 und damit zum
Behälter 70 zurückfließen.
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Eine Zuleitung 94 verbindet den Sumpf 82 mit der Reguliereinheit 4.2,
welche gleich, wie beim Beispiel nach Fig. i bis 4. ausgebildet ist.
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Die Wirkungsweise der in Fig. 5 beschriebenen Werkzeugmaschine ist
wie folgt: Der Kolben 9, welcher den Frässpindelkasten 5 mit Fräsdorn 5 in senkrechter
Richtung bzw. quer zur Längsbewegung des Tisches 3 verschiebt, wird durch den Hauptsteuerschieber
71 gesteuert. Wenn durch Zusammenwirken der Tastrolle 22 mit der Schablone 23 der
Tastarm 21 verdreht wird, so wird der Steuerschieber 71 mitgedreht und infolge des
Eingreifens des Stiftes 20 in die schraubenlinienförmige Nut i9 spielfrei axial
verschoben. Infolge der Verschiebung der Steuerkanten 7d., 75, 76, 77 des
Hauptsteuerschiebers 71 kann Druckflüssigkeit aus einer der Leitungen 63, 64. durch
eines der Löcher 78, 79, die Durchbohrung 8o und die Leitung 81 abfließen, so daß
der Kolben 9 auf einer Seite entlastet wird und den Frässpindelkasten 5 in der Höhe
verstellt. Der Steuerzylinder 65 ist mit dem Frässpindelkasten 5 durch ein Gestänge
62 mechanisch verbunden, wodurch die notwendige Rückführung erreicht wird. Bei der
Verschiebung
des Hauptsteuerschiebers 71 werden ferner dessen Steuerkanten
85, 86 verschoben. In der in Fig.5 gezeigten Ausgangslage des Schiebers 71 bzw.
dieser Steuerkanten 85, 86 ist der Durchlaß von Druckflüssigkeit aus der Leitung
98 bzw. dem Ringkanal 83, 84 zum Ringkanal 87 und Zuleitung 88 zum zweiten
Steuerzylinder 89 abgesperrt. Es kann daher keine Druckflüssigkeit durch
die Leitung 88 fließen, und demzufolge erhält der Hilfssteuerschieber gi auch keine
axiale Verschiebung. Dies bewirkt ferner, daß Steuerkante 95 geschlossen
bleibt und den öldurchfluß von Ringkanal 96
in die Rückleitung 93 sperrt,
so daß sich die Pumpe 42 nicht drehen kann. Die Welle 46 (Fig. 2 bis 4) steht still,
so daß die von der Welle 55 des Motors 56 über das Zahnrad 54 auf den Planetenradträger
50 übertragene Drehbewegung durch den Eingriff der Planetenräder 48, 49 miteinander
und mit den Sonnenrädern 47, 51 auf die Welle 52 übertragen wird, wobei die Planetenräder
48 um das Sonnenrad 47 rotieren. Von der Welle 52 aus erhält der Schlitten 3 über
die Zahnräder 57, 58, das Wechselgetriebe 59; die Kegelräder 6o und den Schlittenantrieb
61 Vorschubantrieb und bewegt sich mit maximaler Geschwindigkeit. Wird der Hauptsteuerschieber
71 aus der gezeigten Ausgangslage etwas verschoben, so wird der erwähnte Durchlaß
zwischen den Leitungen 98 und 88 an einer der Steuerkanten 85, 86 geöffnet,
so daß nun Druckflüssigkeit durch die Leitung 88 fließen und vor den Hilfssteuerschieber
gi gelangen kann. Dadurch wird der Hilfssteuerschieber gi je nach durchfließender
Ölmenge um einen bestimmten Betrag axial entgegen der Druckfederkraft
97 verschoben, so daß Steuerkante 95 sich öffnet und Druckflüssigkeit
durch die Leitung ioi treten und die Pumpe 42 sich drehen kann. Die von der Welle
55 des Motors 56 über das Zahnrad 54 auf den Planetenradträger 50 übertragene
Drehbewegung wird nun teilweise auf die Welle 46 der Pumpe 42 und teilweise über
die Welle 52 auf den Tischantrieb 61 übertragen, so daß sich der Tisch 3 mit geringerer
Geschwindigkeit dreht, wobei diese Geschwindigkeit davon abhängt, wieviel Flüssigkeit
die Pumpe 42 durch den Durchlaß im Steuerschieber gi fördern kann. Wenn die Steuerkante
95 so weit geöffnet ist, daß die Pumpe 42 drucklos fördern kann, so wird
über das Differentialgetriebe nur noch die Pumpe angetrieben, und die Tischvorschubgeschwindigkeit
wird Null, d. h., der Tisch 3 steht still, und die Planetenräder 49 drehen sich
um das nun feststehende Rad 51. Dies ist der Fall, wenn z. B. ein senkrechter Absatz
am Werktisch gefräst werden soll. Dadurch können bei einer solchen Maschine Kurven
von beliebiger Steilheit nachgeformt werden, und zwar auch bei solchen Maschinen,
deren Größe und Eigenschaften die Anwendung eines hydraulischen Längsvorschubantriebes
nicht gestatten. Die Steuerkanten 85, 86 dienen in diesem Fall nur zur Vorsteuerung
des zur Reguliereinheit 42 zugeordneten Steuerschiebers gi. Diese Anordnung gestattet
eine leichte Einstellung der einander zugeordneten Steuerkantemwege. Die beschriebene
Steuerung kann statt bei Langfräsmaschinen auch bei Kopierdrehbänken, Kopierhobelmaschinen,
Kopierschleifmaschinen usw. angewendet werden.
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Die beschriebene hydraulische Kopiereinrichtung ist, wie die Erfahrung
gezeigt hat, besonders auch für schwere Maschinen geeignet. Gegenüber elektrischen
Kopiereinrichtungen haben hydraulische Einrichtungen den Vorteil, daß ihre Störungsanfälligkeit
bedeutend herabgesetzt ist. Die Störungskontrolle wird einfacher und kann ohne hochqualifizierbe
Elektrospezialisten durchgeführt werden.