Verfahren zum Rundfräsen von profilierten Rotationskörpern, insbesondere von Eisenbahnradkränzen, und Rundfräsmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens. Profilierte Rotationskörper, wie z. B. Ei senbahnradkränze oder Walzwerkwalzen, wer den heutzutage auf Drehbänken hergestellt, welche mit relativ kleinen Schnittgeschwin digkeiten und grossen Schnittkräften arbeiten und welche deshalb relativ grosse Maschinen mit grossen erforderlichen Arbeitsleistungen sind. Die vorliegende Erfindung betrifft nun ein Verfahren und eine Maschine zum Rund fräsen derartiger Rotationskörper.
Das erfin dungsgemässe Verfahren ist dadurch gekenn zeichnet, dass mindestens ein rotierender Mes serkopf verwendet wird, an welchem minde stens ein Satz mit einer Mehrzahl von zusam men das zu fräsende Profil mindestens zum Teil ergebenden, drehstahlförmigen Hart metallmessern befestigt ist und der direkt über ein auf seinem Umfang angeordnetes Kraftübertragungselement von einem zugehö rigen, auf einer Motorwelle montierten Kraft übertragungselement angetrieben wird, wobei der Messerkopf als Schwungmasse wirkt, um für die Hartmetallmesser unzulässige, von elastischen Verformungen zwischen Antrieb und Werkzeug herrührende Schwingungen auszuschalten.
Die erfindungsgemässe Rundfräsmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens ist ge kennzeichnet durch mindestens einen als Schwungmasse ausgebildeten Messerkopf, wel cher an seinen beiden Stirnseiten in je einem Lager geführt ist und auf seinem Umfang ein Kraftübertragungselement aufweist, das mit einem zugehörigen, auf einer Motorwelle montierten Kraftübertragungselement in An triebsverbindung steht, wobei der Messerkopf mit mindestens einem Satz mit einer Mehr zahl von zusammen das zu fräsende Profil mindestens zum Teil bildenden drehstahlför- migen Hartmetallmessern versehen ist, das Ganze derart, dass im Betrieb keine für die Hartmetallmesser unzulässige Schwingungen bewirkenden elastischen Verformungen zwi schen Antrieb und Werkzeug auftreten kön- nen.
Die beiliegende Zeichnung betrifft ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Rundfräsmaschine, an Hand der im folgen den auch das Verfahren nach der Erfindung beispielsweise erläutert ist.
Das Beispiel ist eine zum Rundfräsen eines Eisenbahnradkranzes eingerichtete Ma schine.
Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch den Messerkopf.
Fig. 2 zeigt einen Teil eines Querschnittes durch den Messerkopf, Fig. 3 einen Detailgrundriss zu Fig. ?. Fig. 4 bis 10 zeigen die einzelnen Messer eines Satzes je in einer teilweisen Seiten ansicht und in Vorderansicht.
Fig. 7.1 zeigt schematisch den Antrieb des Werkstückes für den Drehvorschub, und in den Fig.l2 und 13 sind Einzelheiten dieses Antriebes schematisch dargestellt. Der Messerkopf a, der als Schwungmasse ausgebildet ist, ist an seinen beiden Stirnsei ten in je einem Kegelrollenlager b geführt. Durch die Verwendung von solchen Lagern wird die Anordnung eines oder zweier Axial- la.ger umgangen, wobei der Messerkopf trotz dem ohne fühlbares Axialspiel gelagert wer den kann. Es könnten aber auch andere La ger, z. B.
Kugellager oder Gleitlager, verwen det werden, wobei dann unter Umständen zu sätzliche Axiallager vorgesehen werden müs sen. Der Messerkopf weist auf seinem Um fang für die Antriebs-Kraftübertragung einen aüfgepressten und durch Schrauben gesicher ten Schneckenradkranz c auf. Dieser steht mit der Schnecke d in Eingriff, die mit der Welle e eines nicht dargestellten Elektro motors gekuppelt ist. Der Messerkopf ist mit zwei Sätzen von je dreizehn drehstahlförmi- gen Hartmetallmessern ausgerüstet.
Die Mes ser jedes Satzes sind so über das herzustel lende Radkranzprofil verteilt angeordnet, dass sie das ganze Profil fräsen und infolgedessen in axialer Richtung des Rades kein Vorschub notwendig ist. Der Messerkopf könnte auch zum Einsatz zweier zusätzlicher Messer seit lich der erwähnten Messersätze ausgebildet sein für die Bearbeitung der an das Profil anschliessenden Seitenflächen des Radkranzes.
Es wäre auch möglich, mindestens einen Satz mit zwei Hartmetallstählen für das Bearbei ten dieser Seitenflächen in einem zweiten gleichartigen, an der gegenüberliegenden Seite des Rades angeordneten Messerkopf vor zusehen. Ferner kann die Anordnung so ge troffen werden, dass statt nur ein Messerkopf a, mehrere in der vorstehend beschriebenen Weise gelagerte und angetriebene Messer köpfe vorgesehen sind, die zum Beispiel gleichmässig über dem Umfang des Radkran zes verteilt sind.
Jeder dieser Messerköpfe kann dabei einen oder mehrere Sätze von je weils entweder bloss einen Teil des zu fräsen den Profils oder das ganze Profil ergebenden Messern aufweisen. Beispielsweise können zwei bezüglich des zu fräsenden Rades dia metral gegenüberliegende Messerköpfe vor gesehen werden, wovon der eine Messerkopf die Messer 1 bis 8, welche die Lauffläche des Radkranzes fräsen, der andere Messerkopf die Messer 9 bis 13 aufweist, welche den Spurkranz fräsen.
Da der die Messer tragende Teil des Messerkopfes a selbst die Funktion einer Schwungmasse ausübt und die Frässpindel bildet und aus einem Stück gefertigt ist, und der Antrieb direkt auf ihn wirkt, können im Betrieb zwischen dem Antrieb, das heisst dem Schneckentrieb und dem Werkzeug, keine ela stischen Verformungen auftreten, welche für die Hartmetallmesser ungünstig sind. Diese Ausschaltung von elastischen Verformungen zwischen dem Antrieb und dem Werkzeug ist äusserst wichtig, da sonst der Messerkopf Schwingungen ausführen würde, die rasch zum Bruch der Hartmetallmesser führen kön nen.
Solche elastischen Verformungen können bei allen Einschnürungen des Materials in Wellen, welche an einer Stelle ein Fräswerk- zeug tragen und an einer entfernten Stelle auf irgendeine Art angetrieben werden, auf treten. Diese Verformungsmöglichkeiten ge statten der Welle, Torsionsschwingungen aus zuführen, die durch das Auftreffen der ein zelnen Schneidekanten der Messer des Fräs werkzeuges verursacht werden. Die am Werk zeug dabei auftretenden Schläge führen dann meistens zum Bruch von Hartmetallmessern.
Durch die Vereinigung des die Messer tra genden Teils des Messerkopfes mit der Fräs- spindel und die Ausbildung als ein Stück ist. ein Maximum an Starrheit erreicht.
Die Anordnung der Stähle am Umfang des Messerkopfes ist, was die Zeichnung nicht zeigt, so getroffen, dass beim Fräsen immer nur ein Stahl mit dem Werkstück im Ein griff ist. Wären beispielsweise zeitweilig zwei Stähle im Eingriff, so hätte das folgenden Nachteil: Jedes Auftreten eines Stahls auf das Werkstück sowie jedes Austreten eines Stahls aus dem Werkstück kommt in seiner Wirkung einem Schlag auf den Messerkopf gleich, welcher sich auf ein anderes, im Ein griff mit dem Werkstück befindliches Hart metallmesser auswirkt und eine vorzeitige Zerstörung der Schneide (Ausbröckeln) be- wirken kann. Die Standhaltigkeit der Messer würde dadurch beeinträchtigt.
Eine weitere Massnahme, die getroffen ist., um einer vorzeitigen Zerstörung der Schneiden entgegenzuwirken, ist aus den Fig. 11 bis 13 ersichtlich. Der zu bearbeitende Radkranz Ih ist an einer nicht gezeichneten Planscheibe befestigt, welche für die Drehvorschubbewe gung des Werkstückes in Drehung versetzt wird. An der Planscheibe ist. dazu direkt ein Schneckenrad r befestigt, in welches zwei ein ander diametral gegenüberliegende Schneeken s und t eingreifen, welche in nicht. gezeichne ter Weise jede für sich angetrieben werden.
In Fig. 11 ist bruchstückweise das Werk stück w, welches durch den mit den Messern bestückten Messerkopf a bearbeitet, wird, er sichtlich. Die Drehsinne sind durch Pfeile beispielsweise angegeben. Die beiden Schnek- ken s und t wirken auf folgende Weise: Die Schnecke s ist zum Beispiel die Antriebs schnecke, welche das Schneckenrad r und da mit das Werkstück in angegebener Drehrich tung vorwärtsbewegt.
Wäre keine weitere Schnecke vorhanden, so könnte das Schnek- kenrad r und damit das Werkstück nach dein Austreten eines Stahls aus dein Werkstück uni das Spiel zwischen der Schnecke s und dein Schneckenkenrad r nach vorn federn. Der darauffolgende Eingriff des nächsten Stahls in (las Werkstück würde sofort wieder bewir ken, dass das Schneckenrad r und die Schnecke s auf die in Fig. 13 dargestellte Art ineinan dergreifen. Es könnten also im Werkstück Erschütterungen auftreten, die für die Hart- inetallniesser schädlich sind.
Uni derartige Erscheinungen zu verhüten, ist die zweite Schnecke t vorgesehen, die dauernd auf die in Fig. 19 dargestellte Weise mit dein Schneckenrad in Eingriff ist. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, verhindert sie ein Vorwärtsfedern des Werkstückes um das Spiel zwischen der Schnecke s und dem Schneckenrad r, nachdem ein Stahl aus dem Eingriff mit dein Werkstück ausgetreten ist.
Die Schnecke t wirkt also als Anschlag für das Schneckenrad, um ein Vibrieren des Schneckenrades und damit des Werkstückes zu vermeiden, der im Antriebssinn des Schneckenrades sieh fortbewegt und somit eine Voreilung des Werkstückes gegenüber der Antriebsgeschwindigkeit der Schnecke s verhindert., die dadurch in dauernd kraft schlüssigem Eingriff mit dem Schneckenrad gemäss Fig. 13 dasselbe in der Pfeilrichtung vorwärtstreibt. Die Schnecke t wird mit der für das Werkstück gewünschten Tourenzahl angetrie ben. Damit nun gleichzeitig die Antriebs schnecke s stets im Eingriff gemäss Fig.13 mit dem Schneckenrad r bleibt, muss ihr An trieb etwas rascher erfolgen als derjenige der Schnecke t.
Da jedoch die Drehzahl der Schnecke s durch die Drehzahl des Schnek- kenrades r gegeben ist, muss sie mit ihrem Antrieb über ein Schlupf zulassendes Zwi schenglied verbunden sein, derart, dass sie langsamer drehen kann als ihr Antrieb. Das Schlupf zulassende Zwischenglied kann eine Rutschkupplung oder ein hydraulisches Ge triebe sein. Solche Vorrichtungen können aber auch umgangen werden, indem der not wendige Schlupf durch elektrodynamische Vorgänge hervorgebracht wird, wobei dann beide Schnecken starr mit zugehörigen Elek tromotoren gekuppelt sein können.
Es ist. ersichtlich, dass beim Antriebs- nieehanism.us gemäss Fig.11 bis 13 das die Drehvorschubbewegung ausführende Schnek- kenrad zwischen den beiden Schneeken ver spannt ist., wodurch Erschütterungen des Werkstückes infolge des In-und-ausser-Ein griff-Gelangens der Stähle verhütet. werden.
Die gleiche Wirkung ist auch erreichbar, wenn an Stelle des beschriebenen Schnecken antriebes ein Stirnradantrieb mit Ritzeln tritt. Eine ähnliche Wirkung kann in verein fachter Form auch durch Anordnung einer Reibungsbremse an Stelle der Anschlag schneeke oder -ritze] erzielt werden, die einen dauernden kraftschlüssigen Eingriff des an treibenden Kraftübertragungselementes mit dem mit der Planscheibe verbundenen bewirkt.
Unter Verwendung der dargestellten Rund fräsmaschine werden beim Rundfräsen eines Eisenbahnradkranzes zum Beispiel folgende Daten angewendet:
EMI0004.0000
Für die Vorschubdrehbewegung des Eisen bahnrades genügt eine Leistung von etwa 4 PS. Diese Bewegung erfolgt mechanisch "vollständig unabhängig von der Rotation des Messerkopfes.
Es ist keine künstliche Kühlung der Stähle notwendig, und es werden absolut blanke Laufflächen erzielt.- Das Radkranzpro fil ist im Prinzip nach einer Umdrehung fer tig gefräst.
Vergleichsweise kann erwähnt werden, dass beim heutigen Stand der Technik auf modernen Radkranzdrehbänken eine Leistung bis etwa 100 Ps notwendig ist und die Dreh zeit für ein Rad von 800 mm 0 etwa 6 bis 7 Minuten beträgt. Der Hauptvorteil der be schriebenen Konstruktion besteht aber darin, dass relativ hohe Schnittgeschwindigkeiten, wie beispielsweise angegeben, angewendet wer den können. Solche Werte waren bis heute bei der Herstellung von Radkränzen nicht üblich. Durch die Anwendung von hohen Schnittgeschwindigkeiten und damit von hohen Drehzahlen sinken die Drehmomente auf einen Bruchteil der bei Radkranzdreh bänken bisher üblichen Werte.
Aus -den Fig.1 und 2 ist ersichtlich, wie die einzelnen Stähle eines Satzes über die Profilbreite des Eisenbahnradkranzes und wie die Stähle beider Sätze über den Umfang des Messerkopfes verteilt sind. Die Stähle je des Satzes sind von 1 bis 13 numeriert. Die Einstellung jedes Stahls auf die dem Werk stückprofil entsprechende Länge erfolgt durch eine Kopfschraube f, die in eine Boh rung im der Schneidkante gegenüberliegen den Ende des Stahls eingeschraubt ist und in einer nicht gezeichneten Lehre auf die be treffende Länge des Stahls eingestellt und durch eine Kontermutter g gesichert wird. Diese Einstellung kann zum Beispiel in der Werkzeugmacherei erfolgen.
Der Stahl wird dann ohne weitere Einstellung in die eigens für ihn vorgesehene radiale Öffnung im die Messer tragenden Teil des Messerkopfes ein geschoben. Die eingesetzten Stähle 1 bis 12 stehen mit dem Kopf ihrer Schraube f gegen eine in einer axialen Bohrung h im die Mes ser tragenden Teil des Messerkopfes befind liche Hülse i an, der Stahl 13 findet seinen Anschlag im die Messer tragenden Teil selbst. Der Stahl wird sodann durch einen Keil k in seiner radialen Öffnung festgeklemmt. Der Keil k wird durch eine in den Messerkopf greifende Schraube l gegen ein Herausglei ten gesichert. Wie in Fig.1 ersichtlich, ist die Hülse i durch eine Stellschraube m in der Bohrung h befestigt.
Durch diese Anordnung wird erreicht, dass der Nachschliff und die nachherige Län geneinstellung am einzelnen Messer ausserhalb des Messerkopfes und nicht am gesamten Mes serkopf erfolgt. Der Vorteil besteht, somit darin, dass nur schadhafte Messer ausgebaut, zu werden brauchen und nicht der ganze :Messerkopf, und dass nur einfache Schleifein richtungen wie für den Nachschliff von Dreh stählen erforderlich sind.
Die beiden Kegelrollenlager b sind auf einem Support n abgestützt, welcher zusam men mit einem Deckel v ein öldichtes Gehäuse für den Schneckentrieb c-d bildet. Zur Ein stellung des axialen Lagerspiels des Messer kopfes ist ein mit einem Aussengewinde ver sehener Ring p vorgesehen, welcher in ein entsprechendes Muttergewinde im Schnecken triebgehäuse eingeschraubt ist. Der Ring weist Löcher zum Einsetzen von Schlüsseln auf. Beide Lager sind gegen aussen durch Deckel c1 abgeschlossen.
Die Schmierung des Schneckengetriebes erfolgt zweckmässig so, dass Öl von oben auf die Schnecke gespritzt wird. Das Öl sammelt sieh dabei unten im Support und kann von da wieder abgesaugt werden. Die auf der Zeichnung dargestellte und beschriebene Rundfräsmaschine ist zweckmässig für den besonderen Verwendungszweck, das heisst zum Fräsen von Eisenbahnradkränzen dimensio niert. Dadurch, dass sie kein Universalwerk zeug darstellt., ist es auch möglich, die für den speziellen Fall bestmögliche Anordnung zu treffen.