WERKZEUGMASCHINE ZUM SCHNEIDEN VON QUERRIPPEN AN EINEM ELEMENT RECHTECKIGEN QUERSCHNITTS FÜR WÄRMEAUSTAUSCHER

Abstract

 Die Werkzeugmaschine zum Schneiden von Querrippen an einem Element rechteckigen Querschnitts für Wärmeaustauscher besitzt zwei Werkzeugköpfe (5, 6), die auf einem Gestell (1) mit der Möglichkeit der synchronen Rotation installiert sind, wobei ihre Antriebe (15, 16) für die Hauptschnittbewegung mit einem gemeinsamen Elektromotor kinematisch verbunden sind. Das Schneidwerkzeug (7) ist an jedem Werkzeugkopf (5, 6) senkrecht zu seiner Achse (8, 9) befestigt; eine Steuereinrichtung (12) zur Steuerung der Arbeit der Werkzeugmaschine steht mit einem Antrieb (13, 14) für die Einstellbewegung jedes Werkzeugkopfes (5, 6) in Verbindung und enthält einen Nockenstößel (31), welcher mit der Möglichkeit der fortschreitenden Bewegung längs der Führungen (2, 3) und der Zusammenwirkung mit einem zu bearbeitenden Element (4) angeordnet und mit einem Antrieb (32) für die fortschreitende Bewegung des Elementes (4) kinematisch verbunden ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf Mittel zur spanenden Metallbearbeitung, insbesondere auf eine Werkzeugmaschine zum Schneiden von Querrippen an einem Element rechteckigen Querschnitts für Wärmeaustauscher.

[0002] Es ist eine Werkzeugmaschine zum Schneiden von Querrippen an einam Element rechteckigen Querschnitts für Wäremaustauscher bekannt (JP-A-49-37950), die eine mit einem Drehantrieb verbundene Planscheibe, auf welcher mit Hilfe eines gelenkigen Halters ein Schneidwerkzeug montiert ist, und einen Tisch enthält, der hin- und hergehende Bewegungen mit einem darauf aufgespannten Element ausführt, welches mit dem Schneidwerkzeug zusammenwirkt. Das Schneidwerkzeug und die Planscheibe sind so angeordnet, daß die Vorschubgeschwindigkeit des Schneidwerkzeuges in der Bewegungsrichtung des Tisches mit dem zu bearbeitenden Element größer als die in Bewegungsrichtung der letzteren ist. Die Erzeugung von Rippen auf der Oberfläche des zu bearbeitenden Elementes erfolgt durch Unterschneidung und Abbiegung dünner Metallschichten mittels des Schneidwerkzeuges. Die Rippen auf der Oberfläche des für Wäremaustauscher bestimmten rohrförmigen Elementes liegen in geradlinigen Reihen, die unter einem Winkel zur Achse des Elementes angeordnet sind.

[0003] Die geradlinige Form der Rippenreihen gestattet keine wesentliche Verwirbelung der Ströme des mit den Rippen zusammenwirkenden gekühlten Mediums, was die Erreichung hoher Wärmetauschparameter des Wärmeaustauschers im ganzen nicht gewährleistet. Die Rotationsachse der Planscheibe befindet sich in einer Ebene, die zur Ebene des Elementes parallel ist, weshalb die Rippen über die Breite des Elementes eine veränderliche Tiefe aufweisen. Zur Vermeidung eines Höhenunterschiedes der Rippen ist es erforderlich, den Durchmesser der Planscheibe bedeutend zu vergrößern, was die Rotationsgeschwindigkeit derselben begrenzt und eine hohe Leistung beim Schneiden nicht zuläßt.

[0004] Bekannt ist eine Werkzeugmaschine zum Schneiden von Querrippen an einem Element rechteckigen Querschnitts für Wärmeaustauscher (GB-A-2121327), die ein Gestell enthält, auf dem Führungen für ein zu bearbeitendes Element, ein Antrieb zur fortschreitenden Bewegung des zu bearbeitenden Elementes über die Führungen und zwei Werkzeugköpfe installiert sind, wobei die Werkzeugköpfe auf dem Gestell an verschiedenen Seiten der Führungen derart angeordent sind, daß die Achse eines jeden von ihnen einen Winkel mit der Verschiebungsrichtung des Elementes einschließt.

[0005] Jeder Werkzeugkopf besitzt ein Schneidwerkzeug sowie einen Antrieb zur Einstellbewegung und einen Antrieb zur Hauptschnittbewegung, der dem Schneidwerkzeug eine Hin- und Herbewegung während des Schneidens erteilt. Darüber hinaus besitzt die bekannte Werkzeugmaschine eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Arbeit der Werkzeugmaschine, die die Funktion des Antriebs zur fortschreitenden Bewegung regelt.

[0006] Die Rippen werden durch Abschneiden und Abbiegen dünner Metallschichten von den Wänden des Werkstücks mittels zweier Schneidwerkzeuge formiert. Hierbei liegen die Rippen auf der Oberfläche des Elementes des Wärmeaustauschers in geradlinigen Reihen. Jedoch gewährleistet die geradlinige Form der Rippenreihen keine intensive Verwirbelung der Ströme des gekühlten Mediums, das mit den Rippen zusammenwirkt, was es nicht gestattet, hohe Wärmetauschkennzahlen des Elementes für Wärmeaustauscher zu erreichen.

[0007] Der schrittweise Vorschub des zu bearbeitenden Elementes und die Hin- und Herbewegung der Schneidwerkzeuge gestatten es außerdem nicht, eine hohe Leistung des Prozesses beim Schneiden von Rippen zu erzielen.

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Werkzeugmaschine zum Schneiden von Querrippen an einem Element rechteckigen Querschnitts für Wärmeaustauscher zu schaffen, bei welcher die Schneidwerkzeuge eine Rotationsbewegung relativ zur fortschreitenden Bewegung des Werkstücks ausführen und an diesem Querrippen in Reihen krummliniger Form schneiden.

[0009] Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in der Werkzeugmaschine zum Schneiden von Querrippen an einem Element rechteckigen Querschnitts für Wäremaustauscher, enthaltend ein Gestell, auf dem Führungen für ein zu bearbeitendes Element, ein Antrieb zur fortschreitenden Bewegung des zu bearbeitenden Elementes über die Führungen und zwei Werkzeugköpfe installiert sind, von denen jeder ein Schneidwerkzeug, jeweils einen Antrieb zur Einstellbewegung und einen Antrieb zur Hauptschnittbewegung besitzt, wobei die Werkzeugköpfe auf dem Gestell an verschiedenen Seiten der Führungen so angeordnet sind, daß die Achse eines jeden von ihnen einen Winkel mit der Verschiebungsrichtung des Elementes einschließt, und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Arbeit der Werkzeugmaschine, erfindungsgemaß die Werkzeugköpfe mit der Möglichkeit einer synchronen Rotation angeordnet sind und ihre Antriebe zur Hauptschnittbewegung mit einem gemeinsamen Elektromotor kinematisch verbunden sind, wobei das Schneidwerkzeug an jedem Werkzeugkopf jeweils senkrecht zu seiner Achse befestigt ist, während die Steuereinrichtung zur Steuerung der Arbeit der Werkzeugmaschine mit den Antrieben zur Einstellbewegung der Werkzeugköpfe in Verbindung steht und einen Nockenstößel enthält, der mit der Möglichkeit der fortschreitenden Bewegung längs der Führungen und der Zusammenwirkung mit dem zu bearbeitenden Element angeordnet und mit dem Antrieb zur fortschreitenden Bewegung des Elementes kinematisch verbunden ist.

[0010] Somit bietet die Werkzeugmaschine zum Schneiden von Querrippen an einem Element rechteckgien Querschnitts für Wärmeaustauscher die Möglichkeit, am Element Querrippen zu erhalten, welche an ihm in krummlinigen Reihen liegen, wodurch die Wärmeübertragungseigenschaften des Elementes verbessert werden.

[0011] Außerdem steigert die vorstehend beschriebene Ausführung der Werkzeugmaschine die Leistung des Prozesses der Herstellung von Elementen für Wärmeaustauscher durch eine bedeutende Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit unter gleichzeitiger Formung von Rippen auf zwei entgegengesetzten Seiten des Werkstücks und durch Gewährleistung dessen kontinuierlichen Voschubs sowie durch Vereinfachung des automatischen Zyklus des Schneidens von Rippen.

[0012] Im folgenden wird die Erfindung an Beispielen ihrer konkreten Ausführung unter Bezugnahme auf Zeichnungen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine zum Schneiden von Querrippen an einem Element rechteckigen Querschnitts für Wärmeaustauscher in Gesamtanschicht;

Fig. 2 dto., Ansicht in Pfeilrichtung A von Fig. 1.

[0013] Eine Werkzeugmaschine zum Schneiden von Querrippen an einem Element rechteckigen Querschnitts für Wärmeaustauscher enthält ein Gestell 1 (Fig. 1), auf dem Führungen 2, 3 (Fig. 2) für ein zu bearbeitendes Element 4 installiert sind, wobei die Führung 2 feststehend angebracht ist, während die Führung 3 gegenüber der Führung 2 abgefedert ist. Außerdem sind auf dem Gestell 1 zwei Werkzeugköpfe 5, 6 montiert. An jedem Werkzeugkopf 5, 6 (Fig. 1) ist ein Schneidwerkzeug 7 senkrecht zu den Achsen 8, 9 des jeweiligen Werkzeugkopfes 5, 6 befestigt. Die Werkzeugköpfe 5, 6 sind in schwenkbaren Spindeln 10, 11 an verschiedenen Seiten der Führungen 2, 3 aufgenommen, so daß die Achsen 8, 9 eines jeden von ihnen einen Winkel mit der Verschiebungsrichtung des Elementes 4 einschließen, die durch einen Pfeil B in Fig. 1 angedeutet ist.

[0014] Darüber hinaus ist auf dem Gestell 1 eine Steuereinrichtung 12 zur Steuerung der Arbeit der Werkzeugmaschine installiert. Jeder Werkzeugkopf 5, 6 besitzt jeweils einen Antrieb 13, 14 für die Einstellbewegung und einen Antrieb 15, 16 für die Hauptschnittbewegung. Der Antrieb 15 (Fig. 2) für die Hauptschnittbewegung enthält Kegelräder 17, 18, 19 und einen Riementrieb 20, und der Antrieb 16 für die Hauptschnittbewegung dementsprechend Kegelräder 21, 22, 23 und einen Riementrieb 24. Die Werkzeugköpfe 5, 6 sind mit der Möglichkeit einer synchronen Rotation angeordnet, und ihre Antriebe 15, 16 für die Hauptschnittbewegung sind mit einem gemeinsamen Elektromotor 25 mittels Zahnrädern 26, 27, 28, 29 und eines Paars von Wechselrädern 30 kinematisch verbunden. Die Steuereinrichtung 12 (Fig. 1) zur Steuerung der Arbeit der Werkzeugmaschine enthält einen Nockenstößel 31, der mit dem zu bearbeitenden Element 4 zusammenwirkt und mit einem Antrieb 32 zur fortschreitenden Bewegung des zu bearbeitenden Elementes 4 mittels eines Zahnstangenverstärkers 33 kinematisch verbunden ist. Die Steuereinrichtung 12 zur Steuerung der Arbeit der Werkzeugmaschine steht auch mit den Antrieben 13, 14 für die Einstellbewegung der Werkzeugköpfe 5, 6 und mit dem Antrieb 32 für die fortschreitende Bewegung des zu bearbeitenden Elementes 4 in kinematischer Verbindung.

[0015] Die schwenkbaren Spindeln 10, 11 (Fig. 2) zusammen mit den Werkzeugköpfen 5, 6, den Riementrieben 20, 24 und den Kegelrädern 19, 23 sind mit der Möglichkeit einer fixierten Schwenkung um die Achsen der jeweiligen Kegelräder 18 und 22 zur Änderung des Neigungswinkels der Achsen 8, 9 jedes Werkzeugkopfes 5, 6 zur Bewegungrichtung B des zu bearbeitenden Elementes 4 angeordnet. Die Querrippen 34 (Fig. 1) schneidet man auf den Oberflächen des Elementes 4 mit einem Abstand, der durch das Verhältnis der Umlaufgeschwindigkeit der Werkzeugköpfe 5, 6 zur Geschwindigkeit der fortschreitenden Bewegung des Elementes 4 bestimmt wird.

[0016] Die Werkzeugmaschine zum Schneiden von Querrippen an einem Element rechteckigen Querschnitts für Wärmeaustauscher arbeitet folgenderweise.

[0017] Das zu bearbeitende Element 4 (Fig. 1, 2) setzt man zwischen den Führungen 2, 3 bis zum Anschlag gegen den Nockenstößel 31 ein, der zum Zeitpunkt des Einsetzens in die linke Endstellung zurückgeführt ist.

[0018] Es wird der gemeinsame Elektromotor 25 eingeschaltet, der über das Paar der Wechselräder 30, die Zahnräder 29, 28, 27, 26 den Werkzeugkopf 5 mittels der Kegelräder 17, 18, 19, des Riementriebes 20 und der schwenkbaren Spindel 10 sowie den Werkzeugkopf 6 mittels der Kegelräder 21, 22, 23, des Riementriebes 24 und der schwenkbaren Spindel 11 in Umdrehungen versetzt. Gleichzeitig wird der Antrieb 32 zur fortschreitenden Bewegung des zu bearbeitenden Elementes 4 eingeschaltet, welcher, indem er über den Zahnstangenverstärker 33 einwirkt, den Nockenstößel 31 in fortschreitende Bewegung setzt. Der Nockenstößel 31 wirkt auf die Steuereinrichtung 12 zur Steuerung der Arbeit der Werkzeugmaschine ein, die einen Befehl für das Einschalten der Antriebe 13 und 14 für die zur Einstellbewegung der jeweiligen Werkzeugköpfe 5 und 6 gibt. Die Werkzeugköpfe 5, 6 verschieben sich in axialer Richtung, bis sich die Schneidwerkzeuge 7 auf eine Schnittiefe in Bezug auf das zu bearbeitende Element 4 einstellen. Hierbei wirkt gleichzeitig der Nockenstößel 31 auf das zu bearbeitende Element 4 ein und bewegt dieses längs der Führungen 2, 3 in der durch Pfeil B angedeuteten Richtung, wobei zu gleicher Zeit auf dieses Element 4 die rotierenden Schneidwerkzeuge 7 einwirken, die gleichzeitig die Unterschneidung dünner Metallschichten von zwei entgegengesetzten Seiten des zu bearbeitenden Elementes 4 her und die Abbiegung derselben ausführen, indem sie die Querrippen 34 in Reihen krummliniger Form bilden. Das Schneiden der Querrippen 34 erfolgt auf einer vorgegebenen Länge des Elementes 4, die durch die Form des Nockenstößels 31 bestimmt wird. Nach dem Schneiden der Querrippen 34 auf der erforderlichen Länge des Elementes 4 führt die Steuereinrichtung 12 zur Steuerung der Arbeit der Werkzeugmaschine den Antrieben 13, 14 zur Einstellbewegung der jeweiligen Werkzeugköpfe 5, 6 ein Signal zu, welche die letzteren von dem Element 4 wegführen, und bei weiterer Bewegung des Nockenstößels 31 wird das Element 4 mit den geschnittenen Querrippen 34 aus der Bearbeitungszone entfernt.

[0019] Hiernach erteilt die Steuereinrichtung 12 zur Steuerung der Arbeit der Werkzeugmaschine einen Befehl für die Änderung der Bewegungsrichtung des Antriebs 32 zur fortschreitenden Bewegung, der den Nockenstößel 31 in die linke Endstellung zurückführt. Daraufhin nimmt man das Element 4 weg und setzt ein neues ein, und der Zyklus wiederholt sich.

[0020] Die drehbare Anordnung der Werkzeugköpfe 5, 6 und die Befestigung der Schneidwerkzeuge 7 an ihnen senkrecht zu ihren jeweiligen Achsen 8, 9 gewährleisten somit bei der geneigten Lage der Achsen 8, 9 zur Verschiebungsrichtung des Elementes 4 die Erzeugung von Reihen von Querrippen 34 krummliniger Form. Die krummlinige Form der Reihen der Querrippen 34 an den Elementen 4 verstärkt bei ihrem Einsatz in Wärmeaustauscheinrichtungen den Effekt der Verwirbelung des Stroms des Kühlmediums (des Heizmediums), das mit den Querrippen 34 zusammenwirkt, was die Wärmeaustauschparameter des Wärmeaustauschers im ganzen verbessert.

[0021] Das Schneiden der Querrippen 34 gleichzeitig auf zwei entgegengesetzten Seiten des Elementes 4 bei der Überlagerung der Rotationsbewegung der Schneidwerkzeuge 7 und der fortschreitenden Bewegung des Elementes 4 macht es möglich, die Geschwindigkeit beim Schneiden der Querrippen 34 zu erhöhen und folglich die Leistung der Werkzeugmaschine zu steigern.

[0022] Der in der Steuereinrichtung 12 zur Steuerung der Arbeit der Werkzeugmaschine vorhandene Nockenstößel 31, der mit dem zu bearbeitenden Element 4 zusammenwirkt und mit dem Antrieb 32 zur fortschreitenden Bewegung des Elementes 4 kinematisch verbunden ist, und die Verbindung der Steuereinrichtung 12 zur Steuerung der Arbeit der Werkzeugmaschine mit den Antrieben 13, 14 für die Einstellbewegung der Werkzeugköpfe 5, 6 gewährleisten eine einfache kinematische Kette des Antriebs 32 zur fortschreitenden Bewegung des Elementes 4 und vereinfachen die Automatisierung des Zyklus beim Schneiden der Rippen 34 auf der Oberfläche des Elementes 4 auf einer im voraus vorgegebenen Länge, die durch die Form des Nockenstößels 31 bestimmt wird.

[0023] Die Anordnung der Werkzeugköpfe 5, 6 mit der Möglichkeit der synchronen Rotation dank der kinematischen Verbindung ihrer Antriebe 15, 16 zur Hauptschnittbewegung mit dem gemeinsamen Elektromotor 25 gewährleistet beim gleichzeitigen Schneiden der Querrippen 34 auf zwei entgegengesetzten Seiten des Elementes 4 mittels der Schneidwerkzeuge 7 die Zentrierung des Elementes 4 zwischen den Schneidwerkzeugen 7, was die Festigkeit der Halterung der Querrippen 34 am Grundkörper des Elementes 4 erhöht, und stellt keine erhöhten Anforderungen an die Herstellungsgüte und die Installation der Führungen 2, 3 auf dem Gestell 1. Dies wiederum senkt den Preis einer Werkzeugmaschine zum Schneiden von Querrippen an einem Element rechteckigen Querschnitts für Wärmeaustauscher.

[0024] Die Erfindung kann zur Herstellung von hocheffektiven Elementen für Wärmeaustauscher angewandt werden, die in der elektrotechnischen, energetischen und elektronischen Industrie sowie im Kraftfahrzeug- und Traktorenbau, in der Kälte- und Heiztechnik eingesetzt werden.

Ansprüche

1. Werkzeugmaschine zum Schneiden von Querrippen an einem Element rechteckigen Querschnitts für Wärmeaustauscher, enthaltend ein Gestell (1), auf dem Führungen (2, 3) für ein zu bearbeitendes Element (4), ein Antrieb (32) zur fortschreitenden Bewegung des zu bearbeitenden Elementes (4) über die Führungen (2, 3), und zwei Werkzeugköpfe (5, 6) installiert sind, von denen jeder ein Schneidwerkzeug (7), jeweils einen Antrieb (13, 14) für die Einstellbewegung und einen Antrieb (15, 16) für die Hauptschnittbewegung besitzt, wobei die Werkzeugköpfe auf dem Gestell (1) an verschiedenen Seiten der Führungen (2, 3) so angeordnet sind, daß die Achse (8, 9) eines jeden von ihnen einen Winkel mit der Verschiebungsrichtung des Elementes (4) einschließt, und eine Steuereinrichtung (12) zur Steuerung der Arbeit der Werkzeugmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugköpfe (5, 6) mit der Möglichkeit einer synchronen Rotation angeordnet sind und ihre Antriebe (15, 16) für die Hauptschnittbewegung mit einem gemeinsamen Elektromotor (25) kinematsich verbunden sind, wobei das Schneidwerkzeug (7) an jedem Werkzeugkopf (5, 6) jeweils senkrecht zu seiner Achse (8, 9) befestigt ist, die Steuereinrichtung (12) zur Steuerung der Arbeit der Werkzeugmaschine mit den Antrieben (13, 14) zur Einstellbewegung der Werkzeugköpfe (5, 6) in Verbindung steht und einen Nockenstößel (31) enthält, der mit der Möglichkeit der fortschreitenden Bewegung längs der Führungen (2, 3) und der Zusammenwirkung mit dem zu bearbeitenden Element (4) angeordnet und mit dem Antrieb (32) für die fortschreitende Bewegung des Elementes (4) kinematisch verbunden ist.

Zeichnung