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Zapfenfräsmaschine Die Erfindung betrifft eine Zapfenfräsmaschine
zum Herstellen von flachen Zapfen mit abgerundeten Kurzseiten mit einem umlaufenden
Werkzeug.
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Es sind bereits Zapfenfräsmaschinen dieser Art bekannt, deren Welle
einstellbar in einem Lager angeordnet ist, das jeweils um einen Winkel von 180°
geschwenkt werden kann, so daß sich die Welle in einem Kreisbogen mit einstellbarem
Radius parallel zu sich selbst bewegen kann, und mit einem als Schlitten ausgeführten
Werkstückträger, der gegenüber dem Gestell der Maschine in seiner Ebene und quer
zur Werkzeugwelle über eine von zwei einstellbaren Endanschlägen begrenzte Strecke
hin- und herbewegbar ist.
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Mit den bekannten Maschinen dieser Art kann immer nur ein einziges
Werkstück bearbeitet werden, das erst entfernt werden muß, bevor ein zweites Werkstück
in Bearbeitung genommen werden kann. Die Werkstücke werden von einer Seite her der
eigentlichen Bearbeitungsstelle zugeführt.
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Durch die Erfindung soll die Leistungsfähigkeit einer solchen Zapfenfräsmaschine
vergrößert werden. Es wäre naheliegend, hierzu bei den bekannten Zapfenfräsmaschinen
die Möglichkeit zu schaffen, die Werkstücke abwechselnd von der einen und der anderen
Seite zuzuführen, um während der Auswechslung eines Arbeitsstückes das andere bearbeiten
zu lassen. Dies hat aber den Nachteil, daß das Umschwenken des Werkzeuges um einen
Winkel von 180° während der Bearbeitung des einen Werkstückes in einer der Schwenkung
bei der Bearbeitung des nächsten Werkstückes entgegengesetzten Richtung erfolgen
muß. Dies ergibt eine Komplikation des Antriebs des Werkzeugs und verhindert einen
störungsfreien Lauf und eine einfache Bedienung der Maschine.
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Die Erfindung geht einen anderen Weg und ermöglicht eine Leistungsvergrößerung
pro Zeiteinheit ohne jede Komplikation des Getriebes dadurch, daß zur Bearbeitung
zweier Werkstücke in einem Arbeitsgang der Abstand der Endanschläge größer ist als
die doppelte Breite des größten herzustellenden Zapfens und daß mindestens zwei
weitere einstellbare, gesteuerte Zwischenanschläge vorgesehen sind, die in ihrer
Arbeitsstellung in der Bahn des Schlittens liegen und ihn während seiner Bewegung
in der einen Richtung an zwei Stellen zwischen den Endanschlägen anhalten, jedoch
während der Bewegung in der entgegengesetzten Richtung durch Umschalten aus der
Bahn des Schlittens zurückgezogen und infolgedessen unwirksam sind. Hierbei macht
der Schlitten in der einen Richtung eine aus drei Teilen bestehende Bewegung, während
in der anderen Richtung der volle Weg hintereinander zurückgelegt wird.
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Es ist vorteilhaft, den Schlitten durch einen in einem Zylinder verschiebbaren
Kolben anzutreiben, dessen Steuerung ihm am Ende jeder Schwenkbewegung des Werkzeugs
vor der Umkehr der Schlittenbewegung für eine kurze Zeit Druckluft in der bisherigen
Bewegungsrichtung zuführt, um eine Verzögerung in der Umkehr zu erzielen. Dadurch
wird der Nocken des Schlittens für einen Augenblick von dem Zwischenanschlag frei,
bevor die weitere Bearbeitung anfängt, was der störungsfreien Arbeit der Maschine
zugute kommt.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen als ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
einer Zapfenfräsmaschine dargestellt.
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Fig. 1 ist eine Vorderansicht der Maschine; Fig. 2 zeigt eine Einzelheit
von Fig. 1; Fig. 3 ist ein Schema der pneumatischen Steuerung der Maschine;
Fig.
4 gibt eine Übersicht der verschiedenen Bearbeitungsstufen der Werkstücke.
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Wie Fig. 1 zeigt, besteht die Zapfenfräsmaschine aus einem Gestell
1, mit einem Bett 2, auf dem sich ein Schlitten 3 hin- und herbewegt. In dem Gestell
befindet sich drehbar ein scheibenförmiges Lager 4, in dem eine Welle 5 drehbar
und radial verstellbar gelagert ist, so daß sie von dem Mittelpunkt der Scheibe
4 aus radial nach außen bewegt und in jeder gewünschten Lage festgestellt werden
kann. Auf dieser Welle ist ein Werkzeug 6, z. B. ein zylindrischer Mantelfräser,
befestigt.
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Auf dem Schlitten 3 sind zwei verstellbare Leisten 7 angeordnet, mit
deren Hilfe die Arbeitsstücke schnell und leicht an die gewünschte Stelle gebracht
werden können.
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Zum Festspannen der Werkstücke während der Arbeit ist an die beiden
Enden des Schlittens an je einem Träger 10 ein pneumatisch betriebener Druckzylinder
8 mit einem Anpreßkörper 9 vorgesehen. Der Einfachheit wegen ist in Fig. 1 die Festspannvorrichtung
nur an der rechten Seite des Schlittens gezeichnet.
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Das Lager 4 und die Welle 5 des Fräsers 6 werden von je einem besonderen
Motor angetrieben, und zwar die Welle 5 ununterbrochen und das Lager 4 absatzweise,
wobei sich das Lager jeweils um einen Winkel von 180° dreht und darauf stillsteht.
Dieser Antrieb ist in den Zeichnungen nicht dargestellt.
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Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist konzentrisch zu dem Lager 4 eine Scheibe
11 vorgesehen, die am Umfang eine mit je einer links und rechts angeordneten Klinke
13 bzw. 14 zusammenarbeitende Nut 12 aufweist. Es ist immer
nur eine Klinke gleichzeitig in Tätigkeit. Bei jeder Teildrehung wird die Scheibe
11 und damit auch das Lager 4 um einen Winkel von 180° bewegt, es muß also für jede
folgende Drehung die Sperre gelöst werden. Zu diesem Zweck können die Klinken mechanisch
oder magnetisch gehoben werden. Am äußeren Umfang der Scheibe 11 befinden sich ferner
zwei im Durchmesser gegenüberliegende Nocken 15, die mit einem Schalter 16 zusammenarbeiten.
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Fig. 3 zeigt das Schema des pneumatischen Bedienungssystems des Bewegungskreislaufes
der Maschine. Der in dieser Figur teilweise dargestellte Schlitten 3 wird von der
Kolbenstange 17 des in einem Zylinder 19 hin- und hergehenden Kolbens 18 getrieben.
Der Schlitten ist mit einem Nocken 20 versehen, der mit den Endanschlägen 21 und
22 und mit den Zwischenanschlägen 23 und 24 in Berührung kommen kann. Dem Druckluftzylinder
19 wird über einen Schieber 25 Druckluft zugeführt. Von diesem Schieber führt
eine Leitung 26 (Fig. 3) nach der linken Seite des Zylinders 19 für den Rückhub
des Schlittens 3, und eine Leitung 27 nach der rechten Seite des Zylinders 19 für
die Bewegung des Kolbens 18 nach links, d. h. für die Vorwärtsbewegung des Schlittens
3. An diese Leitung 27 ist eine Hilfsleitung 28 angeschlossen, die zu den zwei Zwischenanschlägen
23 und 24 führt, die mit je einem Zylinder versehen sind. Wenn diesen Zylindern
Druckluft zugeführt wird, werden die Zwischenanschläge in die Bahn des Nockens 20
gebracht. Während des Rückhubes des Schlittens 3 steht die Leitung 27 und
damit auch die Leitung 28
mit der Außenluft in Verbindung, und die Zwischenanschläge
23 und 24 sind infolge Federdruckes aus der Bahn des Nockens 20 herausbewegt. In
dem pneumatischen System sind ferner drei Absperrventile 29 bis 31 vorgesehen.
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Die Arbeitsweise der Maschine ist folgende: Es sei angenommen, daß
der Schlitten die oben in Fig. 4 angedeutete Bewegung beendet hat und sich in der
in den Fig. 1 und 3 gezeigten äußersten rechten Lage befindet und das erste Werkstück
bearbeitet wird. Beim Erreichen dieser Lage wird von dem Nocken 20 mechanisch oder
elektrisch ein Impuls gegeben, durch den die sich in Tätigkeit befindende Klinke
13 mechanisch, magnetisch oder pneumatisch angehoben wird. Die Klinke sendet beim
Erreichen der angehobenen Lage einen mechanischen oder elektrischen Impuls nach
dem Antriebsmotor des Lagers 4, durch den letzteres zusammen mit der Scheibe 11
in Bewegung gesetzt wird. Unmittelbar vor dem Ende der Winkeldrehung um 180° (Lage
2) bedient einer der Nocken 15 den Schalter 16, wodurch ein Impuls nach dem magnetisch
gesteuerten Absperrventil 29 gesandt wird. Sobald die Lage 2 erreicht ist, hält
die Klinke 14 die weitere Drehbewegung des Lagers 4 an. Auch die Klinke 13 fällt
wieder in die Nut 12 ein, und der Antrieb wird abgeschaltet. Jetzt führt das Absperrventil
29 Druckluft aus einem kleinen Behälter 32, der während des vorhergehenden Arbeitsganges
mit Druckluft gefüllt wurde, über eine Leitung 34 nach den Absperrventilen 25 und
30. Der Schieberkörper des Absperrventils 25 erhält einen Druck nach rechts, der
jedoch keine Wirkung hat, weil der Schieberkörper zu dieser Zeit in der rechten
Endlage steht. Es besteht jetzt eine Verbindung zwischen der mit einem Pfeil
33 bezeichneten Zuleitung für Druckluft und der Leitung 26. Die Leitung 27
ist weiter mit der Außenluft verbunden.
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Die Druckluft in der Leitung 34 drückt außerdem den Schieberkörper
des Absperrventils 30 nach links, wodurch eine Verbindung zwischen der in diesem
Augenblick mit Druckluft gefüllten Leitung 26 und einer nach dem Absperrventil
31 führenden Leitung 35 hergestellt wird. Das letztgenannte Ventil ist ein
sogenanntes Zeitverzögerungsventil, das die Druckluft nach etwa 0,5 Sekunden nach
der rechten Seite des Absperrventils 25 weiterführt, wodurch dessen Schieberkörper
nach links bewegt wird. Diese Verschiebung wird dadurch ermöglicht, daß der Durchmesser
des rechten Endes des Schieberkörpers größer ist als derjenige des linken Endes.
Ferner ist das Volumen des Behälters 32 beschränkt, so daß der Druck in der Leitung
34 niedriger sein wird als der Druck in der Leitung 33. Das Absperrventil 29 ist
inzwischen durch Federdruck wieder in. seine normale Lage gekommen, wobei der Behälter
32 wieder mit Druckluft gefüllt wird. Die Druckluft aus der Leitung 33 kann jetzt
über die Leitung 27 nach der rechten Seite des Kolbens 18 und über die Leitung 28
nach den Anschlägen 23 und 24 strömen, welche dadurch mit einer kleinen Verzögerung
in die Bahn des Nockens 20 gedrückt werden. Die an der linken Seite des Kolbens
18 eingeschlossene Luft kann über die Leitung 26 und das Absperrventil 25 nach der
Außenluft entweichen. Der Schlitten 3 bewegt sich nunmehr nach links aus der Lage
2 in die Lage 3 (Fig. 4).
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In der Lage 3 angekommen, trifft der Nocken 20 des Schlittens 3 den
nach außen gedrückten ersten Zwischenanschlag 23. Demzufolge wird ein Impuls nach
der Klinke 14 gesandt, die dadurch gehoben wird. In dieser ausgerückten Lage setzt
die Klinke
wiederum den Antrieb des Lagers 4 in Tätigkeit,
wodurch der Fräser 6 aufs neue über einen Kreisbogen von 180° verschwenkt wird.
Hierdurch gelangt die Maschine in die Lage 4 (Fig. 4), wobei die Klinke 13 die Scheibe
11 anhält, die Klinke 14 wieder in die Nut 12 einfällt und der Antrieb der Scheibe
stillgelegt wird. Kurz vor dem Erreichen dieser Lage bedient einer der Nocken 15
den Schalter 16, wodurch ein Impuls nach dem magnetisch gesteuerten Ab-
sperrventil
29 gesandt wird. Letzteres führt Druckluft aus dem Behälter 32 über die Leitung
34 zu den Absperrventilen 25 und 30. Der Schieberkörper des Absperrventils 25 bewegt
sich nach rechts, wodurch die Zufuhr von Druckluft zu der Leitung 27 unterbrochen
und eine Verbindung zwischen der Zuleitung 33 und der Leitung 26 hergestellt
wird. Die Leitung 27 kommt mit der Außenluft in Verbindung, wodurch die Zwischenanschläge
23 und 24 aus der Bahn des Nockens 20 zurückgezogen werden. Die an der rechten Seite
des Kolbens 18 in dem Zylinder 19 eingeschlossene Luft kann über das Drosselventil
36
langsam entweichen, und der Schlitten 3 bewegt sich langsam zurück. Die
Druckluft in der Leitung 34 hat aber auch den Schieberkörper 30 nach links bewegt,
wodurch eine Verbindung zwischen Leitung 26 und Leitung 35 hergestellt wird. Die
Druckluft aus der Leitung 26 strömt jetzt über das Zeitverzögerungsventil31 nach
etwa einer halben Sekunde nach der rechten Seite des Absperrventils 25, wodurch
dessen Schieberkörper sich wieder nach links verschiebt. Der Schlitten hat sich
während dieser Zeit um eine geringe Strecke zurückbewegt, wodurch die Berührung
des Nockens 20 mit dem Zwischenanschlag 23 aufgehoben wurde und dieser
Anschlag sich infolge des Federdruckes aus der Bahn des Nockens 20 zurückziehen
kann. Die Druckluft aus der Leitung 33 strömt nunmehr nach der Leitung 27, während
die Leitung 26 wieder mit der Außenluft in Verbindung gesetzt ist. Der Schlitten
kann sich jetzt aus der Lage 4 in die Lage 5 bewegen. Dabei geht der Nocken
20 an dem Zwischenanschlag 23 vorbei, weil dieser infolge der Anwesenheit
eines nur in einer Richtung wirksamen Drosselabsperrventils 37 von der Druckluft
in der Leitung 28 erst nach einiger Verzögerung in die wirksame Lage gedrückt
wird. Das erste Werkstück ist nunmehr fertig, das zweite kommt in die Bearbeitungszone,
während das erste Werkstück diese Zone verläßt.
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Wenn der Nocken 20 mit dem zweiten Zwischenanschlag 24 (Lage
5) in Berührung kommt, wiederholt sich der beschriebene Kreislauf bezüglich des
ersten Zwischenanschlags 23. Die Maschine kommt dabei aus der Lage 5 in die Lage
6, wobei das zweite Werkstück bearbeitet wird, worauf der Schlitten sich weiterbewegt,
bis der Nocken 20 auf den Endanschlag 22 auftrifft (Lage 7). Bei dieser Berührung
wird ein Impuls nach der jetzt im Eingriff stehenden Klinke 14 gesandt. Diese wird
ausgehoben und setzt den Antrieb des Lagers 4 in Tätigkeit, wodurch der Fräser 6
um 180° geschwenkt wird und die Maschine in die Lage 8 kommt. Während des Zeitraumes
zwischen der Lage 5 und der Lage 8 kann das erste Werkstück ausgewechselt werden.
Der Endanschlag 22 führt bei Berührung durch den Nocken 20 Druckluft nach dem Absperrventil
30, wodurch dessen Schieberkörper nach rechts gedrückt wird. Die Bedienung
des Schalters 16 durch den Nocken 15 beim Erreichen der Lage 8 hat wiederum das
Absperrventil 29 in Tätigkeit gesetzt, wodurch der Schieberkörper des Absperrventils
25 nach rechts geschoben wird. Der Schieberkörper des Absperrventils 30 verbleibt
in der rechten Lage, so daß die Leitung 26 nicht mit der Leitung 35 in Verbindung
kommt. Zufolge der Verbindung zwischen der Zuleitung 33 und der Leitung 26 wird
der Kolben 18 nach rechts bewegt, und der Schlitten 3 legt einen Rückhub zurück.
Weil die Leitungen 27 und 28 mit der Außenluft in Verbindung stehen, befinden sich
die Zwischenanschläge in der zurückgezogenen Lage. Das Drosselabsperrventil 36 trägt
dafür Sorge, daß der Rücklauf des Schlittens nicht zu schnell vor sich geht. Während
des ersten Teiles dieses Rücklaufes wird das zweite Werkstück fertiggestellt, während
das an die Stelle des ersten Werkstückes gebrachte neue Werkstück am Ende des Rücklaufes
einer ersten Bearbeitung unterworfen wird. Dabei kommt der Schlitten aufs neue in
die Lage 1, und der Nocken 20 trifft auf den Endanschlag 21, worauf sich der ganze
Kreislauf wiederholt. Während des Zeitraumes zwischen der Lage 1 und der Lage 4
kann das zweite Werkstück ausgewechselt werden.
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Das Festspannen des Werkstückes erfolgt mittels des Andrückkörpers
9. Dazu wird dem rechten Zylinder 8 Druckluft zugeführt, wenn die Maschine die Lage
4 erreicht, während dieser Zylinder beim Erreichen der Lage 1 entlüftet wird. Für
den (nicht dargestellten) Zylinder 8 an der linken Seite des Schlittens erfolgt
dies bei der Lage 8 bzw. der Lage 5 der Maschine.
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Die über das Schutzbegehren hinausgehenden Teile der Beschreibung
und Zeichnungen dienen nur der Erläuterung und sind nicht Gegenstand der Erfindung.