Kopierwerkzeugmaschine. Gegenstand vorliegender Erfindung be trifft eine Kopierwerkzeugmaschine, z. B. zum Fräsen, Bohren und dergleichen, mit einem Antriebsmechanismus zur Erzeugung einer relativen Pendelbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug und mit einer Gleitkupplung zur Begrenzung des Aus schlages der relativen Pendelbewegung, un abhängig von dem Ausschlag der Antriebs bewegung.
Durch vorliegende Erfindung wird die Vereinfachung des Ausschneidens komplexer und unregelmässiger Formen ermöglicht.
Dies wird bei der Kopierwerkzeug maschine gemäss der Erfindung dadurch er reicht, dass erfindungsgemäss die Gleitkupp- lung als Reibungskupplung ausgebildet ist, deren Antriebsteil mit einem konstanten Ausschlag, der mindestens so gross ist wie der grösste in Frage kommende Ausschlag der relativen Pendelbewegung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug, bewegt wird und deren getriebener Teil sowohl die rela tive Pendelbewegung zwischen Werkstück und Werkzeug herbeiführt, als auch ein Musterstück gegenüber einem- Anschlag be wegt,
welch letzterer den Ausschlag der re lativen Pendelbewegung zwischen dem Werk stück und dem Werkzeug in Übereinstim mung mit der Form einer Leitöffnung des Musterstückes unabhängig vom Ausschlag des Antriebsteils der Reibungskupplung be grenzt.
Nebst der Pendelbewegung zwischen dem Werkstück und dem Werkzeug kann noch eine langsame kontinuierliche Relativ bewegung in einer weiteren Richtung mit tels eines Schaltschraubenantriebes in be kannter Weise bewirkt werden. Es können dabei ausserdem Mittel, z. B. in. Form eines Nockenantriebes zur automatischen Steue rung des Winkels zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück in Übereinstimmung mit der Bewegung des Schaltschraubenantriebes vorgesehen sein.
Dies empfiehlt sich ins besondere bei der Verwendung der Kopier maschine zum Einschneiden der Schlitze in Steuerschieberzylinder, da hierdurch ermög licht wird, den richtigen Winkel zwischen der Wandung eines Schlitzes und dem Zy linderradius automatisch zu erhalten, wie im nachstehenden näher beschrieben.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes ist in der Zeichnung dargestellt. Fig. 1 und 2 zeigen eine" Stirnansicht und eine Seitenansicht, letztere im Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, einer Maschine zum Einfräsen der Schlitze in den Steuerzylinder eines Verbrennungsmotors mit Schiebersteue- rung;
Fig. 3 zeigt einen senkrechten Schnitt nach Linie 3-3 in Fig: 2; Fig. 4 zeigt eine Ansicht mit teilweisem Schnitt der Maschine mit geänderter Ein stellung des Fräskopfes, und, Fig. 5 eine Ansicht des Fräskopfes und der Leitkurve zur Beeinflussung des Win kels des Fräsers zum Werkstück.
Die gleichen Teile sind in den verschie denen Figuren der Zeichnung mit gleichen Überweisungszahlen bezeichnet.
Die dargestellte Maschine weist einen in nachstehend beschriebener Weise im Längs sinn verschiebbaren Aufspannrahmen 10 für das Werkstück, sowie einen drehbaren Werk- stückeinspannkopf 11 auf, in welchem der zu bearbeitende Zylinder 12 mittels Stiften 13 gehalten ist. Der Einspannkopf 11 hat einen Flansch 40, mit welchem, er auf einem Ku gellager 22 gelagert ist, welches auf eine feste Büchse 31 aufgesetzt ist.
Das andere Ende des Zylinders 12 ist mittels einer End- scheibe 14 in zwei durch ein Lager 15 ge trennten Teilen gelagert. Die Endscheibe 14 ist am Zylinder mittels einer Schraube 43 gehalten, welche in ein Querstück 44 ein geschraubt ist, das an Konsolen 45 des Rah mens 10 festgeschraubt ist.
Der Zylinder 12 ist von jener Art, wie sie bei luftgekühlten Radialzylinder-Flug- zeugmotoren mit Schiebersteuerung verwen- det werden, und die Teile 16 und 17 sind zum Einschneiden der Kühlrippen bestimmt. In den zwischen den Kühlrippen liegenden Teil 18 müssen Schlitze eingeschnitten wer den, die nachher mit gleichgeformten Schlit zen in einer Schieberhülse zusammenarbeiten müssen, welche zwischen dem Zylinder und dem innern Kolben hin und her bewegt und gedreht wird.
Auf der dargestellten Maschine werden diese Schlitze des Zylinders erst von dessen Innenseite und dann von dessen Aussenseite her geschnitten. Dabei greift der Fräser zuerst, wie in Fig. 1 bis 3 gezeigt, von innen und dann, wie in Fig. 4 gezeigt, von aussen an.
Ein am Arm 20 sitzender Fräskopf 19 ragt in Fig. 1 bis 3 im Längs sinn in den Zylinder hinein und eine im Innern des Armes 20 gelagerte zentrale Welle treibt mittels eines Winkelradgetrie- bes bekannter Art den Fräser 21 (Fig. 3), welcher senkrecht zum Arm 20 aus dem Fräskopf 19 herausragt.
Am drehbaren Einspannkopf 11 ist mit tels Schrauben 63 und Passbolzen 64 ein das Musterstück bildender Musterring 23 be festigt, welcher Leitöffnungen 24 aufweist, deren Form mit jener der in den Zylinder 12 einzuschneidenden Schlitze übereinstimmt. Die Schrauben 63 liegen an der äussern Lauf bahn des Lagers 22 an und diese Beanspru chung wird durch eine am Flansch 40 be festigte Ringplatte 68 aufgenommen. Mit dem Musterring 23 wirkt ein Anschlag 25 zusammen, der in einer Nabe 26 am Ende eines Stützarmes 27 befestigt ist.
Der Stütz arm 27 bleibt während des Arbeitsvorganges fest, sitzt jedoch an einem Schlitten 28, so dass seine Stellung mittels eines Bolzens 29 eingestellt und gesichert werden kann; der Schlitten 28 läuft auf einem Führungsbett 65 (Fig. 4).
Wie auf der linken Seite der Fig. 2 dar gestellt, hat der Aufspannrahmen 10 eine Nabe 30, in welcher die das Kugellager 22 tragende Büchse 31 gelagert ist. Ausserdem ist unter Vermittlung eines Rollenlagers 33 eine Hülse 32 darin gelagert. Die Hülse 32 hat an ihrem äussern Ende einen Flansch, an welchem eine sektorförmige Stütze 34 mittels Bolzen 35 befestigt ist. Am innern Ende der Hülse 32 ist ein aufgeschraubter Ring 36 befestigt.
Die Stütze 34 hat eine innere Nut, in welche ein gebogener Metallstreifen 37 ein gepasst ist, an dessen Innenfläche ein Rei- bungsbelagstreifen 38 befestigt ist. Der Strei fen 37 ist mittels Bolzen in der Stütze 34 geführt und kann mittels Stellschrauben 39 ein ärtsgeschraubt werden, um den Rei- bungsbelagstreifen 38 in Berührung mit dem Flansch 40 zu bringen, welcher, wie oben beschrieben, am Einspannkopf 11 befestigt ist.
Die Stütze 34 und der Flansch 40 bil den auf diese Weise die beiden Teile einer Reibungskupplung, und zwar die Stütze den Antriebsteil und der Flansch 40 den getrie benen Teil.
Wie in Fig. 1 und 3 dargestellt, hat die Stütze 34 eine vorragende Nabe, an welcher eine Verbindungsstange 41 angelenkt ist, welche in nachstehend beschriebener Weise mittels einer Kurbel, wie aus Fig. 4 ersicht lich, hin- und herbewegt wird, so dass die Stütze 34 um die Drehase des Zylinders 16 hin und her geschwenkt wird.
Beim Betrieb der Maschine wird zuerst der Zylinder 12 in der aus Fig. 2 ersicht lichen Lage eingespannt. Vor dem Fräsen wird zuerst ein Loch 45 in die Zylinderwand in einer solchen Lage gebohrt, dass es inner halb des Umrisses einer der zu schneidenden Schlitze liegt. Durch dieses Loch wird er möglicht, den Fräser 21 in die in Fig. 3 dar gestellte Lage einzuführen.
Wenn nun die Maschine in Bewegung gesetzt wird, bewegt sich der Rahmen 10 des Arbeitsstückträgers kontinuierlich in einer zur Achse des Zylinders 12 parallelen Rich tung nach links oder rechts, indem er durch eine nicht gezeichnete Spindel mit Mutter angetrieben wird. Ausserdem wird die Stütze 34 mittels des hin- und hergehenden Lenkers 41 verschwenkt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich; ist der Ausschlag des drehbaren Einspann kopfes 11 und damit des Werkstückes 12 durch die Umfangsausdehnung der Öffnung 24 begrenzt, in welche der ortsfeste Anschlag 25 hineinragt; anderseits ist der Ausschlag der Stütze 34 konstant, und zwar wird der selbe durch den Ausschlag des Lenkers 41 be stimmt.
Infolgedessen geht die Bewegung des drehbaren Einspannkopfes 11 weiter, bis der Anschlag 25 an die "V#7andung der Öff nung im Musterring 23 anstösst. Die Bewe gung des Einspannkopfes 11 wird dann auf gehalten und die Stütze 34 vollendet ihre Schwenkbewegung, wobei der Reibungs- belagstreifen 38 auf dem Flansch 40 gleitet.
Beim Beginn des Rückkehrhubes der Stütze 34 wird auf den Einspannkopf 11 eine Rück bewegung ausgeübt, welche sich fortsetzt, bis der Anschlag 25 durch die Drehung des Mu- sterrringes an die andere Seite der Öffnung 24, in welche er hineinragt, anstösst. Es ent steht also eine relative Pendelbewegung zw sehen Werkstück und Werkzeug.
Während der durch den Eingriff des An schlages 25 in die Öffnung 24 zugelassenen Schwenkbewegung der Stütze 34 dreht sich natürlich der Zylinder 12 ebenfalls gegen über dem Fräser 21, so dass der letztere das Loch 45 in Umfangsrichtung in einem Aus masse verbreitert, welches durch den zugelas senen Schwenkausschlag des Zylinders be stimmt wird. Es ergibt sich hieraus, dass die Umfangsdimension des erweiterten Loches 45 jederzeit von der entsprechenden Um fangsdimension der betreffenden Öffnung 24 abhängt.
Die Öffnungen 24 sind so aus gebildet, dass sich die richtige Form und Grösse der in die Zylinderwandung einzu schneidenden Schlitze ergibt, wobei natür lich die Öffnungen 24 normalerweise nicht die gleiche Grösse und Form wie die zu schneidenden Schlitze haben, da ihre genaue Form von dem Verhältnis des Fräserdurch- messers zum Durchmesser des Kopierbolzens 25 abhängt.
Infolge der Längsbewegung des Ein spannrahmens 10 für das Werkstück kann der Anschlag 25 die ganze Öffnung 24 durchlaufen, bis er das Ende derselben in achsialer Richtung erreicht hat. Alsdann tritt ein automatischer Mechanismus bekann- ter Konstruktion oder eine Handsteuerungs- vorrichtung in Wirkung, um die Längsbewe gung des Werkstückträgers aufzuheben;
die Längsbewegung kann dann umgekehrt wer den, so dass das andere Ende der Öffnung 24 in achsialer Richtung durchlaufen wird. Das Loch 45 könnte aber auch am einen achsia.- len Ende des Schlitzes gebohrt sein.
Der Reibungsbelagstreifen 38 muss so fest am Flansch 40 anliegen, dass sich der für den Fräser 21 erforderliche Gegendruck ergibt, aber ein Gleiten eintreten kann, wenn der Anschlag 25 an der Wandung der Off nung 24 anstösst. Der Anpressungsdruck des Reibungsbelagstreifens 38 auf den Kranz 40 kann mittels der Schrauben 39 eingestellt werden.
Zum Schneiden von aussen ist der Fräsen wie in Fig. 4 dargestellt, angeordnet. Der Werkstückträger 10 ist auf einer Seite an geordnet, so dass der Fräskopf 19 ausserhalb des Zylinders sitzt. Die Verbindungsstange 41 ist mit einer Kurbel 50 verbunden, wel che durch ein Stirnradgetriebe 51, 52 an getrieben wird. Das Zahnrad 52 wird von der Maschinenwelle über ein ausziehbares Gestänge und Universalgelenke angetrieben, um die Bewegung des Werkstückträgers zu zulassen.
Das Stirnradgetriebe 51, 52 und die Kurbel 50 sind in einem Gehäuse 53 ein geschlossen, welches mittels einer Stütze 54 im Maschinengestell 10 gelagert ist.
Bei Verbrennungsmotoren mit Schieber steuerung hängt die Gestalt des Querschnit tes der Schlitze (Fig. 4) von bestimmten Verhältnissen ab. Um zum Beispiel ein scharfes Schliessen des Schiebers zu errei chen, ist die Wandung des Schlitzes schief zum Zylinderradius, auf welchem die innere Kante des Schlitzes liegt, geneigt.
Diese Neigung kann mittels eines entsprechend ge stalteten Fräsers erzielt werden, um jedoch den Neigungsgrad in Übereinstimmung mit der Längslage des Zylinders zu ändern, ist am Fräskopf eine Stütze 57 festgeschraubt. welche eine Rolle 56 trägt, die an einer Leit- kurve 58 aufläuft. Die Form der Leitkurve ist am besten aus Fig. 5 ersichtlich.
Der Fräskopf 19 wird durch eine Zugfeder 59, welche einerseits an einem Arm 60 des Fräs- kopfes und anderseits an einem Lenker 61, der an dem den Anschlagsbolzen 25 tragen den Rahmen 2 7 aasgelenkt ist, verankert ist, in einer solchen Richtung angedrückt, dass die Rolle 56 stets an die Leitkurve 58 an liegend gehalten wird.
Die genaue Anordnung der Rolle 56, der Leitkurve 58 und des Armes 60 ist aus Fig. 5 ersichtlich und es ist klar, dass die genaue Form der Leitkurve 58 von der spe ziellen Querschnittsform abhängt, welche die Wandung des auszuschneidenden Schlitzes erhalten soll. Wenn in der Darstellung nach Fig. 4 und 5 der Zylinder nach links (Fig. 5) bewegt wird, fällt die Rolle 56 abwärts und der Fräskopf bewegt sich in dem Uhrzeiger sinne entgegengesetzter Richtung, wie in Fig. 4 dargestellt.
Das rückwärtige Ende des Fräsarmes 20 ist in einem nicht dar gestellten Halslager gelagert, welches die oben beschriebene Schwenkbewegung des Fräskopfes zulässt.
Zur Beendigung des Vorganges des Schlitzschneidens wird der äussere Teil des Schlitzes auf grössere Abmessungen einge schnitten, wie in Fig. 4 dargestellt. Dieser erweiterte Teil 66 dient zum Anschluss einer Gaseinlass- oder -auslassleitung an den Zylin der des Verbrennungsmotors.
Die beschriebene Kopierwerkzeugmaschine ist eine einfache Einrichtung zum. Fräsen komplexer oder unregelmässiger Formen. Der Ausschlag des Werkstückträgers und damit des Werkstückes ist unabhängig vom Aus schlag der Verbindungsstange 41 und hängt lediglich von der Form der Öffnung im Musterstück ab. Anstatt das Werkstück zu bewegen und das Werkzeug ortsfest zu hal ten, könnte diese Anordnung natürlich auch umgekehrt sein, das heisst das Werkzeug könnte gegenüber dem Werkstück bewegt und verschwenkt werden;
hierbei würde der Werkzeughalter den Musterring tragen und der Ausschlag des Werkzeughalters würde in gleicher Weise gesteuert wie der des Zy linders bei der dargestellten Maschine. - Es ist klar, dass die Anwendung der Er findung nicht speziell auf das Einschneiden von Schlitzen in Zylinder oder Steuerschie ber beschränkt ist, sondern dieselbe kann auch zum Einschneiden der Schlitze in die Schieberbüchsen von Schiebermaschinen, zum Schneiden von Nockenprofilen oder von komplexen und unregelmässigen Formen im allgemeinen verwendet werden.
Wenn es sich darum handelt, Formen zu schneiden, welche nicht zylindrisch, sondern eben sind, so muss die Relativbewegung zwi schen dem Werkzeug und dem Werkstück eine hin und her gehende geradlinige Bewe gung anstatt einer Schwenkbewegung sein. In diesem Falle muss das Musterstück als Platte anstatt als Ring ausgebildet sein, und die Gleitkupplung muss einen ebenen Rei bungsbelag anstatt eines gebogenen Belages erhalten.
Anstatt der beschriebenen Gleitkupplung könnte auch eine Reibungskupplung verwen det werden, bei welcher ebene Ringe inein- andergreifen, etwa wie bei den bekannten Lamellenkupplungen.