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Ausbohrmaschine für Turbinengehäuse od. dgl.
Die Bearbeitung der Innenumrisse bei Turbinengehäusen, Kompressorgehäusen und ähnlich gestalteten Bauteilen des Maschinenbaues erfolgt meist auf Sondermaschinen unter Verwendung einer mit entsprechenden Werkzeugen bestückten Bohrstange. Hiebei steht das Werkstück neben dem Getriebekasten der Maschine. Die auf der Hauptspindel des Getriebes angeordnete Planscheibe überträgt das erforderliche Drehmoment auf die an die Planscheibe angeflanschte Bohrstange. Diese ragt durch die Lagerbohrungen in das Gehäuseinnere, wo neben Hilfslagerungen für die Bohrstange sogenannte Bohrköpfe, Flügelsupporte oder ähnliche Werkzeugträger auf der Bohrstange angebracht sind.
Die Vorschubbewegung in Richtung der Bohrachse verschiebt zumeist den auf einem Bett angeordneten Getriebekasten mit der angeflanschten Bohrstange, während das Werkstück auf einer Spannplatte befestigt ruht. Es sind aber auch Ausführungen bekannt, bei denen umgekehrt verfahren wird, d. h. das Werkstück ist auf einem sich in Bohrrichtung bewegenden Tisch gespannt, während der Getriebekasten stillsteht und die Bohrstange nur die Drehbewegung ausführt. Als weiter bekannte Abänderung sei noch die Verwendung von Bohrstangen mit axial wanderndem Werkzeugträger erwähnt. Hiebei führen weder der Getriebekasten mit Bohrstange noch das Werkstück eine Axialbewegung in Bohrrichtung aus, hier verschiebt sich lediglich der Bohrkopf auf der sich drehenden Bohrstange.
Aller Ausführungen gemeinsam ist die Bohrstange. Diese stellt nun ein Maschinenelement von sehr hohem Schlankheitsgrad mit hiedurch bedingter Anfälligkeit für Schwingungen dar. Der bestimmende Durchmesser für die Bohrstange ist durch die Lagerbohrung des zu bearbeitenden Werkstückes gegeben. Da die zu bearbeitenden Durchmesser ein Vielfaches des Bohrstangendurchmessers betragen, ist die zu erreichende Spanleistung äusserst gering, zumal, wenn wegen der Bohrstangendurchbiegung durch die Werkzeugträger auch diese nur schwach dimensioniert werden können. Die Verwendung von Hartmetallwerkzeugen ist nach den gemachten Erfahrungen kaum möglich.
Die heute vielfach zur Verwendung kommenden warmfesten Werkstoffe, vorzugsweise für Turbinengehäuse, mit ihrem hohen Anteil an Nickel-, Chrom- und andern Legierungsbestandteilen verlangen aber geradezu die Verwendung von Hartmetallen, wenn eine einigermassen wirtschaftliche Bearbeitung erfolgen soll. Dies setzt nun voraus, dass man auf die Bohrstange als werkzeugtragendes und drehkraftübertragendes Element verzichtet.
Man hat nun bereits versucht, unter Verwendung eines normalen Ständer-Bohrwerkes bessere Ergebnisse zu erzielen. Zu diesem Zweck hat man an der Stirnseite des Spindelstockes einen Winkelbock an- gebaut, der einen rechtwinklig zur Bohrspindel liegenden rotierenden Plansupport trägt. Dieser wird von der Bohrspindel bzw. Frässpindel angetrieben. Von einer an der Spindelstock-Stirnseite liegenden Zapfwelle wird über Winkeltrieb die Vorschubbewegung des Planschiebers eingeleitet. Diese Lösung hat aber den Nachteil, dass bei der beträchtlichen Ausladung, die der Winkelbock nun einmal haben muss, Verklemmungen am Spindelstock auftreten, die die Arbeitsgenauigkeit und die Oberflächengüte beeinflussen.
Desgleichen muss, wenn in entgegengesetzter Richtung gearbeitet werden soll (dies ist für den Arbeitsbereich der Winkelbockbreite stets der Fall), der Winkelbock oder das Werkstück um 1800 verdreht umgespannt werden. Beides ist nicht nur zeitraubend, sondern führt auch zu weiteren Ungenauigkeiten.
Um hier Abhilfe zu schaffen, wird gemäss der Erfindung vorgeschlagen, den Support an beiden Arbeitsseiten mit je zwei gegeneinander verschieb lichen Planschiebern auszustatten, von denen immer nur eine Seite, d. h. also immer nur ein Paar Planschieber arbeitet.
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Der Durchmesser des Supportes entspricht hiebei dem kleinsten Gehäuse-Innendurchmesser. Zwischen den den rotierenden Support tragenden Lagern sind zwei Zahnkränze angeordnet, von denen einer fest mit dem Supportkörper verbunden ist und den Umlauf des Supportes vornimmt. Der andere Zahnkranz ist drehbar auf dem Supportkörper eingebaut und mit einer dem Antrieb dienenden Aussen- und einer dem Abtrieb zugeordneten Innenverzahnung für den Antrieb der Planschieber versehen. Mittels einer einfachen Schaltstange od dgl. können wechselseitig Kupplungen des Vorschubtriebwerkes ein-bzw. ausgeschaltet werden, so dass immer nur ein Schieberpaar arbeitet.
Die beiden Zahnkränze des rotierenden Supportes werden durch je zwei gegeneinander verspannte Ritzel angetrieben.
Das gesamte Vorschubtriebwerk ist zwischen dem Zahnkranz und den Planschiebern innerhalb der Lagerbohrung angeordnet, so dass man den grösstmöglichen Baudurchmesser mit der geringstmöglichen Baubreite erreicht. Hiedurch ist es auch möglich, relativ kurze Werkstücke zu bearbeiten.
Die Anordnung der gesamten Baugruppe kann je nach dem Maschinenaufbau verschieden erfolgen, u. zw. richtet sie sich nach Art und Umfang der zu bearbeitenden Werkstücke. Im Regelfall kann angenommen werden, dass die Werkstücke in der Gebrauchslage oder in einer um 1800 verdrehten Lage während der Bearbeitung aufgespannt sind. Hiedurch ergeben sich dann verschiedene Bauweisen für die Maschine. So kann der umlaufende Support an einem Bock gelagert sein, der auf dem Getriebekasten eines Bettschlittens angeordnet ist. Hiebei können neben dem Bett Grundplatten für Spannböcke angeordnet werden, die zum Befestigen des über dem umlaufenden Support angebrachten Werkstückes dienen.
Bei einer andern Ausführung der Maschine sind auf einer Grundplatte zwei Ständer mit einem Querbalken für den Querbalkenschieber, der den Spindelstock und den Bock des umlaufenden Supportes trägt und mehrere Spannböcke für das unter dem Support angebrachte Werkstück angeordnet.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele von Maschinen gemäss der Erfindung dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 die Vorderansicht einer Ausführungsform, Fig. 2 deren Seitenansicht, Fig. 3 einen Querschnitt einer abgeänderten Ausführungsform, Fig. 4 ein Übersichtschema des Support- und Planschieberantriebes, Fig. 5 einen Teil des Antriebes im vergrösserten Massstab, Fig. 6 einen Querschnitt durch den Support.
Bei der Bauweise nach Fig. 1 und 2 wird das Werkstück l, z. B. ein Turbinengehäuse, auf Spannböcke 2 über den rotierenden Support 3 mit den Planschiebern 4 gespannt. Der Support 3 erhält auf jeder Stirnseite zwei gegenläufige Planschieber 4. Dieser rotierende Support ist in einem Bock 5 gelagert, der auswechselbar auf einem Bettschlitten 6 befestigt ist, der seinerseits auf dem Bett 7 verschoben wird.
Die Antriebsmotore 8 und 9, von denen der letztere für den Eilgang vorgesehen ist, leiten über das im Getriebekasten 10 eingebaute Triebwerk die Bewegung für die Planschieber 4 als auch für den Bettschlitten 6 ein. Im Unterteil des Bockes 5 liegen die verspannte Antriebsverzweigung für den spielarmen Antrieb des Supportes 3 und der Planschieber 4 und das nicht dargestellte Umlaufrädergetriebe für Überlagerung der Hauptbewegung auf die Vorschubbewegung.
Der Deckel des Getriebekastens 10 kann, wenn erwünscht, mit einer Kopiereinrichtung 11 ausgestattet werden. Die beiden Schieber 12 und 13 (Fig. 1 und 2) dieser Kopiereinrichtung laufen in entsprechenden Bewegungen zu dem Bettschlitten 6 bzw. zu den Planschiebern 4. Der Antrieb der Kopierschieber wird direkt aus dem Getriebekasten 10 von den entsprechenden Vorschubgetrieben abgeleitet. Der Fühler 14 tastet hiebei das Profil der Schablone 15 ab und steuert die Kupplung der entsprechenden Vorschubrichtung.
Rechts und links des Bockes 5 sind auf den Benschlitten 6 Plattformen zur Beobachtung der Werkzeuge vorgesehen. Auch können hier durch Anordnung von Durchbrüchen die anfallenden Späne durch das Bett 7 in Spänesammler abgeführt werden. Zweckmässigerweise werden die Grundplatten 16 und das Bett 7 zu einem Gestell verbunden. Durch das auf die Spannböcke 2 gespannte Werkstück l bildet sich dann ein Portal, das eine einwandfreie Bearbeitung erlaubt. Eine Höheneinstellung des Werkstückes 1 kann im Bedarfsfall durch eine druckmessdosenartig arbeitende Vorrichtung, die an den Auflagestellen a der Spannböcke 2 eingebaut werden kann, oder durch ähnliche Einrichtungen in an sich bekannter Weise erfolgen.
Soll das Werkstück unterhalb des Supportes gespannt werden, so ergibt sich ein Maschinenaufbau gemäss Fig. 3. Hier ist das Werkstück 1 auf vier Spannböcken 2 verspannt. Diese sind auf einer Grundplatte 16a befestigt. Auf dieser Grundplatte befinden sich auch zwei Ständer 17, die den Querbalken 18 tragen. Auf diesem ist der Querbalkenschieber 19 angeordnet. Dieser trägt den Vorschubgetriebekasten 20 und auf seiner senkrechten Führungsbahn 21 den Spindelstock 22. Letzterer hat einen hängenden, bockar-
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flanscht, der sowohl über ein verspanntes Getriebe die Drehbewegung des Supportes 3 als auch die Vorschubbewegung der Planschieber 4 und des Querbalkenschiebers 19 hervorruft. Im Spindelstock 22 befindet sich ausserdem das Umlaufrädergetriebe zur Überlagerung der Hauptbewegung.
Ein Motor mit dem im Kasten 20 befindlichen Getriebe leitet die Eilbewegung auf den Querbalkenschieber 19. Selbstverständlich kann auch bei einer Maschinenausführung nach Fig. 3 eine Kopiereinrichtung vorgesehen werden.
Der Aufbau des Supportes ergibt sich aus den Fig. 4-6. In Fig. 4 ist der Supportkörper 3 auf beiden.
Seiten mit je zwei Planschiebern 4 versehen, von denen in Fig. 4 jeweils ein Schieber 4a bzw. 4c auf jeder Seite dargestellt ist. Mit Hilfe der Wälzlager 23 und 24 ist der Supportkörper 3 in den Lagerstellen des Bockes 5 gehalten. Der Supportkörper 3 ist mit einem Aussenzahnkranz 25 versehen, in den zwei Zahnräder 26 und 27 eingreifen. Diese Zahnräder stehen in Verbindung mit Zahnrädern 28 und 29. Das Zahnrad 28 ist über eine Welle 30 mit einem Ritzel 31 verbunden, das Zahnrad 29 über eine Welle 32 mit einem Ritzel 33. Die beiden Ritzel 31 und 33 kämmen mit einem Zahnrad 34, das mit der Antriebswelle 35 verbunden ist. Die beiden Ritzel 31 und 33 sind gegeneinander verspannt, um eine Spielfreiheit des Antriebes zu erreichen. Diese wird dadurch bewirkt, dass das Ritzel 33 in der durch den Pfeil 36 angegebenen Richtung verschoben wird, bis ein Widerstand auftritt.
Es wird dann das Ritzel befestigt. Durch die vorgesehene Schrägverzahnung und die Passfeder 37 wird die Spielfreiheit erreicht.
Der Antrieb der Planschieber 4a - 4d erfolgt durch eine Welle 38, die ein Zahnrad 39 trägt. Mit diesem Zahnrad kämmen die Ritzel 40 und 41, die in gleicher Weise verspannt sind wie die Ritzel 31 und 33.
Von dem Ritzel 40 wird über die Welle 42 und die Zahnräder 43 und 44 ein lose auf dem Supportkörper 3 gelagertes Zahnrad 45 angetrieben ebenso von dem Ritzel41 über die Zahnräder 51 und 52. Dieses Zahnrad 45 trägt eine Innenverzahnung und treibt über die Zahnräder 46 und 47 ein Kegelradgetriebe 48 an.
Dieses Kegelradgetriebe ist verbunden mit einer zweiteiligen Schnecke 49, die in Eingriff steht mit einer Zahnstange 50, die sich am Planschieber 4c bzw. 4d befindet. Von dem Zahnrad 45 über die Zahnräder 53 und 54 erfolgt der Antrieb des Kegelradgetriebes 55 und damit der Antrieb der Zahnstange 56 für den Planschieber 4a bzw. 4b.
Das Ritzel 41 treibt ebenfalls über zwei Zahnräder 51 und 52 das mit einer Innenverzahnung versehene Zahnrad 45 an. Über die Zahnräder 53 und 54 erfolgt der Antrieb des Kegelradgetriebes 55 und damit der Antrieb der Zahnstange 56 für den Planschieber 4a bzw. 4b.
Die Einrichtung ist so vorgesehen, dass nur die Planschieber einer Seite des Supportes arbeiten können. Es sind daher in dem Antrieb noch Kupplungen vorgesehen, die zur Vereinfachung in Fig. 4 weggelassen sind.
Die Anordnung dieser Kupplung erkennt man aus Fig. 5, wo die Kupplung fur die rechts gelegenen Planschieber 4a und 4b gezeichnet ist. Der Supportkörper ist aus den beiden Teilen 3a und 3b zusammen- gesetzt, wobei jeder Teil jeweils zwei Wellen für die gegenläufigen Planschieber 4a - 4d trägt. Die auf der rechten Seite dargestellten Planschieber 4a und 4b werden von den Wellen 57 und 58 angetrieben.
Diese Wellen 57 und 58 sind mit der Welle 59 über Stirnräder verbunden. Die Welle 59 wird über ein Kegelradgetriebe 55 angetrieben, das seinerseits über Stirnrad 54 betätigt wird. Das Stirnrad 54 wird durch die Kupplung 60 mit der Welle, auf der es sitzt, gekuppelt oder gelöst. Zur Bedienung dieser Kupplung dient eine Stange 61, die an beiden Enden aus dem Supportkörper herausragt und an jeder Seite mit einem Bedienungshebel 62 bzw. 63 versehen ist. Die Stange 61 ist mit einem Segment 64 versehen, das im Eingriff steht mit einem weiteren Segment 65 für einen Bolzen 66, der gemäss Fig. 6 mit zwei Schwenkarmen 67 und 68 für beide Kupplungen ausgerüstet ist. Durch Betätigen der Stange 61 wird die Kupplung der einen oder der andern Seite des Supportes eingeschaltet.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Ausbohrmaschine für Turbinengehäuse od dgl. mit rotierendem Support, dadurch gekennzeichnet, dass der Support (3) an beiden Arbeitsseiten mit je zwei gegeneinander verschieblichen Planschiebern (4) ausgestattet ist, von denen immer nur eine Seite, d. h. also immer nur ein Paar arbeitet.