Gewindeschneidvorrichtung für Werkzeugmaschinen mit in ihrer Drehrichtung reversierbarer Arbeitsspindel Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gewinde schneidvorrichtung für Werkzeugmaschinen, bei denen die Drehrichtung der Arbeitsspindel umkehrbar ist, mit einem beim Gewindeschneiden zwangläufig nachgezoge nen, das Werkzeug tragenden Schaft, dessen Drehung beim Gewindeschneiden gegenüber einem ihn lagernden Teil durch eine Kupplung verhindert ist, von welcher ein Kupplungsorgan mit einem Anschlag zusammenwir kenden Rollen zur Begrenzung des Nachzugweges des Schaftes versehen ist, und ein zweites im Sinne des Lösens der Kupplung federbelastetes Kupplungsorgan über Mitnehmerkugeln derart mit dem Schaft zusam menwirkt,
dass beim Kupplungseingriff der beiden Or gane zwischen Schaft und zweitem Organ axiales Spiel vorhanden ist, das bei gelöster Kupplung zwecks Ermög lichung eines reibungsfreien Leerlaufes des Schaftes zu folge der Federbelastung des zweiten Organs aufgeho ben ist, welche Kupplungsorgane auf einem eine Ver längerung des Schaftes bildenden Bolzen drehbar ange ordnet sind.
Bei bisher bekannten solchen Gewindeschneidvor richtungen ist am Schaft ein koaxialer Konusteil vor handen, dessen Mantelfläche als Lauffläche für feder belastete Kugeln dient, die bestrebt sind, den Schaft so zu verschieben, dass die Kugeln sich an der engsten Stelle des Konusteiles befinden. Diese Anordnung ar beitete nicht immer zufriedenstellend, da die Kugeln bei Verschmutzung nicht mehr zurückgleiten und zu Stör rungen Anlass geben können.
Gemäss der Erfindung ist dieser Übelstand dadurch vermieden, dass zwischen dem Endteil des Bolzens und dem ersterwähnten Kupplungsorgan eine Druckfeder angeordnet ist, welche in ganz zusammengedrücktem Zustand einen Anschlag für die Relativbewegung zwi schen Bolzen und ersterwähntem Kupplungsorgan bildet und bei der Rückwärtsbewegung das automatische Ein kuppeln der Kupplungsorgane bewirkt.
Bei einer bekannten solchen Vorrichtung ist fer ner der Schaft konisch ausgebildet, so dass nach erfolg ter Vorwärtsbewegung zwischen einem Lagerring und dem Schaft Spiel vorhanden ist, um bei Unrundlaufen des zu bearbeitenden Werkstückes ein Pendeln des Werkzeuges zu ermöglichen. Das Spiel zwischen Lager ring und Schaft hat jedoch den Nachteil, dass beim Be trieb Stahlspäne oder andere Verunreinigungen durch treten und Störungen veranlassen können.
Dieser Nachteil kann beim Erfindungsgegenstand vorteilhaft dadurch behoben werden, dass der Schaft eine zylindrische Umfangsfläche hat und ausser auf einer Lagerfläche des Gehäuses in einem Lagerring gelagert ist, der mittels eines Dichtungsringes in radialer Rich tung federnd nachgiebig im Gehäuse angeordnet ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt; es zeigt: Fig. 1 einen Schnitt nach der Linie I-I in Fig. 3 durch die Vorrichtung zu Beginn des Schneidvorganges, Fig.2 einen analogen Schnitt in Leerlaufstellung, Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie III-III in Fig. 2 und Fig. 4 und 5 vertikale Teilschnitte durch eine Ein zelheit der Vorrichtung zu Beginn bzw. am Ende des Schneidvorganges.
In der Zeichnung ist 1 ein trommelförmiges Ge häuse, dessen Hülsenansatz 1a zum Einspannen z. B. in den Reitstock einer Drehbank oder in den Spindel kopf einer Bohrmaschine bestimmt ist, bei denen die Drehrichtung der Arbeitsspindel umkehrbar ist. Der mit Aussengewinde versehene Trommelkörper des Gehäuses 1 trägt an seinem freien Stirnende eine überwurfmutter 2, die zum Festschrauben eines das Gehäuse 1 umhül lenden Schutzmantels 3 ihrerseits Aussengewinde auf weist. Zwischen der überwurfmutter 2 und dem freien Stirnende des Gehäuses 1 ist ein Lagerring 5 und ein Ring 4 aus gummielastischem Material festgehalten. In der Innenfläche des Lagerringes 5 ist die zylindrische Aussenfläche 6 eines hohlen Schaftes 7 gelagert.
Der vordere Endteil des Schaftes 7 besitzt eine sich nach aussen erweiternde konische Innenfläche 8, gegen welche ein entsprechend konisch ausgebildetes Spann- futter 9 mittels einer auf Aussengewinde des Schaftes 7 aufgeschraubten Überwurfmutter 10 gedrückt wird. Der Endteil des Schaftes 7 besitzt eine zylindrische Lagerfläche 11, die auf der zylindrischen Innenwand 12 des Gehäuses 1 axial verschiebbar und drehbar auf liegt. Am inneren Endteil des Schaftes 7 ist eine Schulter 14 vorhanden. Eine Feder 15 stützt sich einerends am Lagerring 5, anderends an der genannten Schulter 14 des Schaftes 7 ab. Im Schaft 7 ist von der Rückseite des letzteren her ein zum Schaft koaxialer Bolzen 16 mittels eines Gewindeteils 17 festgeschraubt und durch eine Stiftschraube 18 in dieser Lage gesichert.
Zwei in den Hohlraum des Schaftes 7 ragende Stifte 19 (nur einer gezeichnet) sind mit einer Quernut 20 eines im Schaft angeordneten Einsatzstückes 21 im Eingriff. In eine auf der vordern Stirnseite des Einsatzstückes 21 angebrachte Quernut 22 greift ein Vierkant 23 des im Spannfutter 9 eingeklemmten Schaftes 24 eines Ge- windeschneidwerkzeuges 25.
An der hintern Stirnfläche des Schaftes 7 sind auf einem Kreis angeordnete, kegelförmige Ausnehmungen 26 vorgesehen, die zusammen mit entsprechenden Aus- nehmungen 27 an der Stirnseite eines scheibenförmigen Kupplungsorgans 28 Käfige für Mitnehmerkugeln 29 bilden. Das Kupplungsorgan 28 ist anderseits mit kreis- sektorförmigen Klauen 30 versehen, die zum Zusam menwirken mit zwischen entsprechenden Klauen 31 angeordneten Ausnehmungen an der benachbarten Stirnseite eines anschliessenden weiteren Kupplungsor gans 32 bestimmt sind.
Der Bolzen 16, auf welchem die Organe 28 und 32 der Kupplung drehbar angeordnet sind, besitzt einen innerhalb der Klauen zwischen den beiden Kupplungsorganen angeordneten Bund 33, der einer am Organ 28 anliegenden Feder 34 als Abstüt zung dient. Anschliessend an den Bund 33 besitzt der Bolzen 16 zwei Axialnuten 36, mit welchen Kugeln 37 zusammenwirken, die in Radialbohrungen 38 des Kup- lungsorgans 32 gelagert sind. Die Kugeln 37 stehen un ter der Belastung von Federn 39, die in den Bohrungen 38 angeordnet sind und sich an Stiftschrauben 40 ab stützen.
Am Aussenumfang des Kupplungsorgans 32 sind mittels Schraubenbolzen 42 zwei Rollen 43 be festigt (in Fig. 1 und 2 nur eine sichtbar), die in Aus- nehmungen 44 des Gehäuses 1 axial beweglich und um die Schaftachse schwenkbar sind. Ein auf dem Aussen gewinde des Gehäuses 1 axial verstellbarer Stellring 45, dessen dem Kupplungsorgan 32 zugekehrte Stirnseite Ausnehmungen 46 aufweist, dient den Rollen 43 als Anschlag und seine Verstellbarkeit zur Einstellung der gewünschten Werkstück-Gewindelänge. Um den Stell ring 45 bezüglich seiner Axiallage für bestimmte zu schneidende Gewindelängen fixieren zu können, ist er mit Stellschrauben 47 versehen, die mit Längsnuten 48 im Gehäuse 1 (Fig. 4) in Eingriff gebracht werden kön nen.
Auf den freien zylindrischen Endteil des Bolzens 16 ist eine Mutter 49 aufgeschraubt und durch eine Kon- treschraube 50 gegen Lösen gesichert. Gegen die innere Stirnseite der Mutter 49 stützt sich eine Schrauben druckfeder 51 einerends ab, deren anderes Ende gegen einen Lagerring 52 anliegt, der mittels Kugeln 53 ge genüber dem Kupplungsorgan 32 drehbar abgestützt ist.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, liegen die Windungen der Druckfeder 51 in ganz zusammengedrücktem Zu stand aneinander an, so dass die Druckfeder 51 in die sem Zustand einen Anschlag für die Relativbewegung zwischen dem Bolzen 16 und dem Kupplungsorgan 32 bildet. Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist folgende: Vorausgesetzt sei, dass der Gehäuseansatz la im Reitstock einer mit verschiebbarem Spindelkopf versehe- nen Drehbank eingespannt und der Stellring 45 der Länge des zu schneidenden, rechtsgängigen Gewindes entsprechend auf dem Gehäuse 1 eingestellt und wie in Fig. 4 gezeigt, mittels der Stellschraube 47 in einer Nut 48 fixiert worden sei. Die Vorrichtung befinde sich in der in Fig. 1 gezeigten Lage.
Das Ingangsetzen der Drehbank erfolgt so, dass das in den Spindelkopf der letzteren eingespannte Werkstück sich links herum dreht. Das Werkstück wird durch Vorschieben des Spindel kopfes an die im Reitstück festgespannte Vorrichtung bzw. das Werkzeug 25 herangeführt und etwa während einer Umdrehung des Werkstückes gegen das Werk stück gedrückt, das heisst bis des Werkstück vom Werk zeug angeschnitten ist. Das Werkzeug 25 ist über den Schaft 7, die in Eingriffslage befindliche Kupplung 28, 32 und die am entsprechenden Rand der Ausnehmung 44 anschlagenden Rollen 43 durch das stillstehende Ge häuse 1 gegen Drehung gesichert. Der Schaft 7 ist in der Ausgangslage gemäss Fig. 1 durch die zusammen wirkenden Flächen 5a, 6 und 12, 11 an zwei Stellen geführt.
Wenn das Werkzeug 25 am Werkstück anfasst, versucht letzteres den Schaft 7 mitzudrehen und bewirkt dabei zufolge Keilwirkung der Kugeln 29 in den Käfigen 27, 26, dass das Kupplungsorgan 28 entgegen der Wir kung der Feder 34 vom benachbarten Stirnende des Schaftes 7 bis zu seinem Anschlag am Bund 33 wegge schoben und somit zwischen den Teilen 7 und 28 Spiel geschaffen wird. Während des Schneidvorganges werden das Werkzeug 25 und die mit ihm verbundenen Teile 7, 16 und 28, 32 entsprechend dem Sich-Einschrauben des Gewindebohrers in das Werkstück im Sinne des Pfeils P (Fig. 1) nach links gezogen, wobei die Rollen 43 dem entsprechenden Rand der Ausnehmungen 44 entlanggleiten (Fig. 4) bis zum Anschlagen an den Stell ring 45.
Beim Weiterdrehen des Werkstückes werden die Teile 7 und 16 und das Kupplungsorgan 28 weiter nach links gezogen, bis der Kupplungseingriff der Or gane 28, 32 gelöst ist. Das in der Folge zum Drehen freigegebene Kupplungsorgan 28 wird dabei durch die Feder 34 gegen das Stirnende des sich ebenfalls frei drehenden Schaftes 7 gedrückt, so dass nun die beiden Kupplungsorgane 28, 32 um das während des Schneid vorganges zwischen den Teilen 7 und 28 vorhandene Spiel a voneinander getrennt sind. Dies gewährleistet nach beendetem Schnitt einen reibungslosen, schlag freien Leerlauf des Werkzeuges und schliesst die Ge fahr eines unerwünschten, z. B. durch Erschütterungen bewirkten Eingreifens der Kupplung aus.
Durch die beim Auskuppeln der Teile 32, 28 erfolgte Verschiebung des Kolbens 16 um die gleiche Distanz (Fig. 2) wird die Feder 51 ganz zusammengedrückt und bildet in diesem Zustand einen Anschlag für die Relativbewegung zwi schen Bolzen 16 und Kupplungsorgan 32. Die eigent liche zu schneidende Gewindelänge bestimmt sich dem nach aus der Gesamtverschiebelänge des Werkzeuges 25 und ist um die Höhe der Kupplungsklauen und um den für das Andrücken des Werkzeuges bedingten Ver schiebungsweg grösser als die mittels des Stellringes 25 eingestellte Länge.
Zwecks Freigabe des fertig geschnittenen Werkstük- kes wird die Drehrichtung des Spindelkopfes der Dreh bank umgekehrt, so dass das Werkstück nun rechts- herum dreht und demzufolge auch der Schaft 7, das Kupplungsorgan 28 und der Bolzen 16. Wenn die Ku geln 37 im Verlaufe des Drehens des Bolzens 16 auf die Längsnuten 36 gelangen, bewirken sie ein kurzzei tiges Kuppeln der Teile 16, 32 und, da der Bolzen nun im Sinne des Pfeiles R (Fig.
5) rotiert, ein Mitdrehen des Kupplungsorgans 32, bis dessen Rollen 43 am gegen- überliegendenRand der Ausnehmungen 44 anschlagen. Sobald beim Weiterdrehen des Kupplungsorgans 28 die Klauen 30, 31 derart zueinander verdreht sind, dass ihr Ineinandereingreifen möglich ist, wird der Kolben 16 durch die Wirkung der Feder 51 zurückgeschoben, da nun den Rollen 43 und demzufolge dem Kupplungs organ 32 durch die Ausnehmungen 46 des Stellringes 45 eine weitere Bewegung nach links ermöglicht wird.
Die Grösse der Ausnehmungen 46 ist derart gewählt, dass durch die genannte Bewegung des Kupplungs organs 32 das letztere mit dem Organ 28 wieder gekup pelt wird. Zufolge dieser Anordnung wird ein automati sches, vollständiges Einkuppeln der Kupplungsorgane nach erfolgter Reversierung der Drehrichtung des Spin delkopfes der Drehbank ermöglicht. Ein weiteres Mit drehen des Werkzeuges 25 wird somit durch die im Ein griff befindliche Kupplung verhindert; das Werkzeug wird demzufolge ausser Eingriff mit dem Werkstück gebracht und zusammen mit den mit ihm gekuppelten Teilen entsprechend zurückgeschoben.
Bei vorgeschobenem Werkzeug 25 (Fig. 2) bildet die zusammengedrückte Feder 51 einen Anschlag und verhindert, dass das Kupplungsorgan 32 nach hinten verschoben wird.
Es ist noch zu bemerken, dass bei Unrundlaufen des zu bearbeitenden Werkstückes zufolge der elastisch nachgiebigen Lagerung des Lagerringes 5 mittels des elastischen Ringes 4 ein Pendeln des Werkzeuges er möglicht ist.
Durch entsprechende Verdrehung des Stellringes 45, das heisst derart, dass die Ausnehmungen 46 an die eine oder andere Längskante der Ausnehmungen 44 anschliessen, können rechts- oder linksgängige Gewinde geschnitten werden.
Durch Einsetzen eines Schaftes mit entsprechend ausgebildetem Vorderteil können auch Schneideisen für Bolzengewinde eingespannt werden.