Die Erfindung betrifft eine Gewindeschneidvorrichtung mit einer drehbar in einem Halter gelagerten Werkzeugspindel, die an ihrem vorderen Ende ein Spannglied trägt und an ihrem hinteren Ende über eine Antriebsvorrichtung über je eine Kupplung mit zwei Drehgeschwindigkeiten antreibbar ist.
Für die Herstellung von Innen- oder Aussengewinden auf Drehautomaten sind eine ganze Anzahl von Konstruktionen bekannt. Bei einer derselben wird ein Gewindewerkzeug mittels eines Werkzeughalters in einer Werkzeugaufnahmebohrung im Revolverkopf befestigt. Der Revolverkopf und damit auch das Gewindewerkzeug wird nun mit dem Vorschub entsprechend der Gewindesteigung in das Werkstück eingedrückt. Ist die gewünschte Gewindetiefe erreicht, so wird mit Hilfe eines Steuernockens auf der Steuerwelle ein Drehrich tuagswechsel der Arbeitsspindel durchgeführt. Das Gewindewerkzeug kann dann von dem geschnittenen Gewinde wieder ablaufen.
Bei einer anderen bekannten, etwas abgewandelten Konstruktion wird der Rücklauf des Gewindewerkzeuges nicht über einen Steuernocken auf der Steuerwelle ausgelöst, sondern es wird der Auszugweg des Werkzeugträgers dazu benutzt, einen Steuerschalter zu betätigen, von dem aus dann die Drehrichtungsänderung der Arbeitsspindel eingeleitet wird.
Anstatt nun den Rücklauf des Gewindewerkzeuges durch einen Drehrichtungswechsel der Arbeitsspindel vorzunehmen, kann der Werkzeugträger selbst bei einer anderen bekannten Konstruktion in eine andere Drehrichtung umgeschaltet werden. Auch hier wird der Auszugweg des Werkzeugträgers zum Betätigen eines Steuerschalters benutzt, über den dann die entsprechende Kupplung für den Drehrichtungswechsel im Antrieb für das Gewindewerkzeug geschaltet wird.
Ferner sind auch überlaufende Halter bekannt, bei welchen nach Erreichen der gewünschten Gewindelänge der Werkzeugträger bei einer bestimmten Auszuglänge freigegeben wird und somit samt dem Gewindewerkzeug mit dem Werkstück frei umlaufen kann. Beim Drehrichtungswechsel der Arbeitsspindel, der beispielsweise über einen Steuernokken ausgelöst werden kann, wird der Werkzeugträger wieder gesperrt, und das Gewindewerkzeug kann dann von dem geschnittenen Gewinde ablaufen.
Bei allen vorerwähnten Vorrichtungen sind ausserhalb der eigentlichen Gewindeschneidvorrichtung noch weitere Glieder, beispielsweise Schaltglieder oder Kupplungen, erforderlich. um die entsprechenden Drehbewegungen des Werkzeuges in die Wege zu leiten. Es ist also erforderlich, bei der Werkzeugmaschine selbst entsprechende Massnahmen zu treffen, um diese für das Gewindeschneiden auszubilden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Gewindeschneidvorrichtung zu schaffen, bei der die erforderlichen Umschaltglieder und Antriebe in der Gewindeschneidvorrichtung selbst vorhanden sind. so dass also bei der zugehörigen Werkzeugmaschine keine besonderen Massnahmen für das Gewindeschneiden getroffen werden müssen.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs erwähnten Gewindeschneidvorrichtung gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass ein Antriebsglied vorgesehen ist, das im Halter gelagert ist und ein erstes Zahnrad trägt, das mit einem zweiten Zahnrad einer im Halter gelagerten Vorgelegewelle kämmt, die ein drittes Zahnrad trägt, das mit einem vierten Zahnrad kämmt, das auf der Werkzeugspindel drehbar angeordnet ist, und dass die Werkzeugspindel axial aus einer hinteren Stellung in eine vordere Stellung verschiebbar ist, in denen die Werkzeugspindel mit dem ersten bzw. dem vierten Zahnrad über je eine Kupplung gekuppelt ist wobei die Zahnräder so gewählt sind, dass das vierte Zahnrad gegenüber dem ersten Zahnrad ins langsame übersetzt ist.
Durch die Anordnung der Vorgelegewelle und der Zahnräder einschliesslich der Kupplungen geschieht nun das Umschalten und der Antrieb der Werkzeugspindel unmittelbar in der Vorrichtung. Der Vorgang ist dabei so, dass bei einer sich mit konstanter Drehgeschwindigkeit drehenden Arbeitsspindel das Gewinde durch Überholen geschnitten wird. Bei Erreichen einer bestimmten Gewindetiefe hört dann der Vorschub der Gewindeschneidvorrichtung auf, worauf dann die eine Kupplung gelöst und beim Rückwärtshub der Gewindeschneidvorrichtung die andere Kupplung eingeschaltet wird, so dass dann die Werkzeugspindel mit einer kleineren Drehgeschwindigkeit als die Arbeitsspindel läuft. Hierdurch wird das Gewindewerkzeug vom Gewinde abgezogen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Werkzeugspindel ein Kupplungsmittelteil hat, das mit einem mit dem ersten Zahnrad fest verbundenen hinteren Kupplungsglied bzw. mit einem mit dem vierten Zahnrad fest verbundenen vorderen Kupplungsglied kuppelbar ist.
Zwar wäre es möglich, allein durch den Vorgang des Anschneidens an einem Werkstück die hintere Kupplung zu betätigen, doch ist es zweckmässig, wenn eine Rückzugfeder vorgesehen ist, um die Werkzeugspindel in die hintere Stellung zu bewegen.
Eine günstige Konstruktion ergibt sich, wenn das Antriebsglied eine Antriebshülse hat und die Werkzeugspindel am hinteren Ende einen in der Antriebshülse angeordneten Schaft hat, auf dem die Rückzugsfeder angeordnet ist, die sich gegen das Schaftende und die Antriebshülse abstützt.
Eine vorteilhafte Bauart ergibt sich, wenn das Kupplungsmittelteil mit der Werkzeugspindel durch einen Mitnahmebolzen drehfest verbunden ist. Im Zusammenhang mit dieser Anordnung des Kupplungsmittelteils ist es günstig, wenn der Mitnahmebolzen mit Spiel ein Loch der Werkzeugspindel durchgreift und in der Werkzeugspindel eine Anpressfeder angeordnet ist, um den Mitnahmebolzen in Achsrichtung dem Vorderende zu zu bewegen. Hierdurch wird erreicht, dass beim Auskuppeln der hinteren Kupplungen die Kupplungszähne derselben nicht aneinander ratschen, sondern völlig freikommen. Damit kann dann das Kupplungsmittelteil so lange fi-ei und ohne Ratschen zwischen den beiden Kupplungen laufen, bis der Rückwärtsvorschub der ganzen Gewindeschneidvorrichtung eingeleitet wird.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch die Gewindeschneidvorrichtung gemäss der Erfindung,
Fig. 2 eine Vorderansicht gemäss Fig. 1,
Fig. 3 einen Teilschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1,
Fig. 4 einen Teilschnitt entsprechend Fig. 3, jedoch bei gelöster hinterer Kupplung und gekuppelter vorderer Kupplung,
Fig. 5 und 6 schematische Darstellungen zur Erläuterung der Antriebsanordnung innerhalb der Gewindeschneidvorrichtung.
In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 ist ein Gehäuse als Ganzes mit 10 bezeichnet, das einen Gehäusehauptteil 12 und einen Gehäuseansatz 14 hat. In dem letzteren ist eine Antriebshülse 16 durch ein Radiallager 18 gelagert und wird über ein äusseres Kegelrad 20 angetrieben, wobei noch zwischen dem Kegelrad und der Stirnfläche des Gehäuseansatzes 14 eine Anpassscheibe 22 angeordnet ist.
Mit der Antriebshülse 16 ist ein erstes Zahnrad 24 fest verbunden. Zwischen diesem Zahnrad und dem Gehäusehauptteil ist ferner noch ein Axiallager 26 angeordnet. Das erste Zahnrad 24 trägt ein Kupplungsglied 28 und kämmt mit einem zweiten Zahnrad 30, das auf einer Vorgelegewelle 32 befestigt ist. Diese ist bei 34 und im Gehäusedeckel 36 des Gehäusehauptteils 12 gelagert und trägt ferner ein drittes Zahn rad 38, das mit einem vierten Zahnrad 40 kämmt. Dieses letztere Zahnrad trägt ein Kupplungsglied 42 und hat ferner einen Flansch 44, der mit einer Lagerbuchse 46 fest verbunden wird.
In dieser Lagerbuchse ist eine Werkzeugspindel 48 mit ihrer Verschiebehülse 50 gelagert. Diese Werkzeugspindel 48 hat ferner am hinteren Ende einen Schaft 51, der in einer Führungsbuchse 53 gelagert ist, die in der Antriebshülse 16 befestigt ist.
Die Werkzeugspindel 48 trägt an ihrem Vorderende eine Spannzange, die als Ganzes mit 52 bezeichnet ist. Sie hat ferner ein Kupplungsteil 54 mit einem hinteren Kupplungsglied 56 und einem vorderen Kupplungsglied 58. Diese wirken mit den Kupplungsgliedern 28 und 42 zusammen, so dass nun eine hintere Kupplung 28, 56 und eine vordere Kupplung 42, 58 gebildet ist. Das Kupplungsmittelteil 54 ist mit Hilfe eines Mitnahmebolzens 60 auf der Werkzeugspindel 48 befestigt.
Dabei durchdringt der Mitnahmebolzen 60 ein Loch 62 der Verschiebehülse 50 mit Spiel und eine Anpressfeder 64 versucht, den Mitnahmebolzen ständig gemäss Fig. 1 nach links zu drücken. Diese Stellung ist in Fig. 4 dargestellt.
Auf dem Schaft 51 ist ferner eine Rückzugfeder 66 angeordnet, die sich gegen einen Anschlagring 68 am Ende des Schaftes 51 und gegen einen Anschlagring 69 und damit indirekt gegen die Führungsbuchse 53 abstützt.
Im folgenden soll nun auf die Wirkungsweise der Gewindeschneidvorrichtung des näheren eingegangen werden.
Es wird angenommen, dass die Gewindeschneidvorrichtung auf einem Teil einer Werkzeugmaschine, beispielsweise im Revolverkopf derselben, angeordnet ist und das Kegelrad 20 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit angetrieben wird. Ferner läuft das mit einem Gewinde zu versehende Werkstück mit einer bestimmten Geschwindigkeit um. Wird nun die Gewindeschneidvorrichtung als Ganzes vorgeschoben und gemäss Fig. 1 nach links bewegt, so ist die ganze Vorrichtung in der nach Fig. 1 gezeichneten Stellung, in der also die hintere Kupplung 28, 56 gekuppelt und die vordere Kupplung 42, 58 gelöst ist. Damit wird die Werkzeugspindel 48 mit der Geschwindigkeit des Kegelrades 20 angetrieben. Diese Geschwindigkeit ist so gewählt, dass sie die Drehzahl der Arbeitsspindel überschreitet, so dass nun durch Überholen ein Gewinde in dem betreffenden Werkstück geschnitten wird.
Gleichzeitig bewegt sich die Gewindeschneidvorrichtung mit einem vorbestimmten Vorschub von rechts nach links gemäss Fig. 1. Kurz vor Erreichen der gewünschten Gewindetiefe wird dieser Vorschub abgeschaltet, jedoch der Antrieb des Kegdrades 20 beibehalten. Damit zieht sich die Werkzeugspindel 48 selbst nach vorne und schneidet dabei ein weiteres kurzes Gewindestück entsprechend der Kupplungstiefe der hinteren Kupplung 28, 56. Dieses zusätzliche Schneiden hört nach Lösen dieser Kupplung sofort auf, und es dreht sich nun die Werkzeugspindel 48 weiter mit der Geschwindigkeit der Arbeitsspindel bzw. des Werkstückes, wobei beide Kupplungen gelöst sind.
Bei geschlossener hinterer Kupplung 28, 56 und Drehmomentübertragung liegt der Mitnahmebolzen 60 auf der Verschiebehülse 50 gemäss Fig. 3 in Umfangsrichtung an. Um nun ein Ratschen bei Lösen der Kupplung zu verhindern, ist die bereits erwähnte Anpressfeder 64 vorgesehen, die nach Lösen der hinteren Kupplung 28, 56 den Mitnahmebolzen 60 in die Stellung nach Fig. 4 drückt, in der dann die Kupplungsglieder ausser Berührung sind.
Wird nun ein Rückwärtshub der gesamten Gewinde schneidvorrichtung eingeleitet, so bewegt sich das Gehäuse und die zugehörigen Teile nach Fig. 1 von links nach rechts.
Dabei gleitet das ganze Gehäuse und damit auch der Gehäu sehauptteil 12 über die Werkzeugspindel 48 und damit über deren Verschiebehülse 50, so dass dann die vordere Kupplung nach einem kurzen Rückweg geschlossen wird. Nunmehr erhält die Werkzeugspindel 48 ihren Antrieb über die Vorgelegewelle 32 und damit über die ersten, zweiten, dritten und vierten Zahnräder. Dieser Antrieb ist derart, dass die Drehzahl der Werkzeugspindel 48 kleiner ist als die Drehzahl der Arbeitsspindel und damit des Werkstückes, so dass entsprechend dem Rückwärtsvorschub das Gewindeschneidwerkzeug aus dem Gewinde herausgezogen wird.
In den Fig. 5 und 6 sind die beiden Stellungen des Kupplungsmittelteils 54 dargestellt. In Fig. 5 ist die hintere Kupplung geschlossen, und es wird durch Überholung der Drehzahl der Arbeitsspindel und damit des Werkstückes ein Gewinde geschnitten. In Fig. 6 ist die vordere Kupplung geschlossen, so dass die Drehzahl der Gewindespindel kleiner als die der Arbeitsspindel und damit des Werkstückes ist, worauf das Gewindeschneidwerkzeug aus dem Werkstück herausgezogen wird.
The invention relates to a thread cutting device with a tool spindle rotatably mounted in a holder, which carries a clamping member at its front end and can be driven at its rear end via a drive device via a coupling each with two rotational speeds.
A number of designs are known for the production of internal or external threads on automatic lathes. In one of these, a threading tool is fastened by means of a tool holder in a tool receiving bore in the turret head. The turret head and thus also the threading tool are now pressed into the workpiece with the feed according to the thread pitch. Once the desired thread depth has been reached, a control cam on the control shaft is used to change the direction of rotation of the work spindle. The threading tool can then run off the cut thread again.
In another known, somewhat modified construction, the return of the threading tool is not triggered by a control cam on the control shaft, but the pull-out path of the tool carrier is used to operate a control switch, from which the change in the direction of rotation of the work spindle is initiated.
Instead of reversing the threading tool by changing the direction of rotation of the work spindle, the tool carrier can be switched to another direction of rotation even in another known construction. Here, too, the pull-out path of the tool carrier is used to operate a control switch, via which the corresponding coupling for changing the direction of rotation in the drive for the threading tool is switched.
Furthermore, overflowing holders are known in which, after reaching the desired thread length, the tool carrier is released at a certain extension length and can thus rotate freely with the workpiece together with the threading tool. When changing the direction of rotation of the work spindle, which can be triggered, for example, via a control cam, the tool carrier is locked again and the threading tool can then run off the cut thread.
In all of the devices mentioned above, further links, for example switching elements or clutches, are required outside the actual thread cutting device. to initiate the corresponding rotary movements of the tool. It is therefore necessary to take appropriate measures on the machine tool itself in order to design it for thread cutting.
The invention is now based on the object of creating a thread cutting device in which the required switching elements and drives are present in the thread cutting device itself. so that no special measures have to be taken for thread cutting in the associated machine tool.
This object is achieved in the above-mentioned thread cutting device according to the invention in that a drive member is provided which is mounted in the holder and carries a first gear which meshes with a second gear of a countershaft mounted in the holder, which carries a third gear which meshes with a fourth gear, which is rotatably arranged on the tool spindle, and that the tool spindle is axially displaceable from a rear position to a front position in which the tool spindle is coupled to the first or fourth gear via a coupling each Gears are chosen so that the fourth gear is geared towards the first gear to slow.
Due to the arrangement of the countershaft and the gears including the clutches, the switching and the drive of the tool spindle takes place directly in the device. The process is such that with a work spindle rotating at a constant speed, the thread is cut by overtaking. When a certain thread depth is reached, the advance of the thread cutting device stops, whereupon one clutch is released and the other clutch is switched on when the thread cutting device moves backward, so that the tool spindle then runs at a lower rotational speed than the work spindle. This pulls the threading tool off the thread.
It is advantageous if the tool spindle has a central coupling part which can be coupled to a rear coupling member firmly connected to the first gear or to a front coupling member firmly connected to the fourth gear.
Although it would be possible to actuate the rear coupling simply by cutting a workpiece, it is useful if a return spring is provided to move the tool spindle into the rear position.
A favorable construction results when the drive member has a drive sleeve and the tool spindle at the rear end has a shaft arranged in the drive sleeve on which the return spring is arranged, which is supported against the shaft end and the drive sleeve.
An advantageous design is obtained when the central coupling part is non-rotatably connected to the tool spindle by a driving pin. In connection with this arrangement of the central coupling part, it is advantageous if the driving pin reaches through a hole in the tool spindle with play and a pressure spring is arranged in the tool spindle in order to move the driving pin in the axial direction towards the front end. This ensures that when the rear clutches are disengaged, the clutch teeth of the same do not ratchet against one another, but are completely released. The central coupling part can then run between the two couplings without ratcheting until the backward feed of the entire thread cutting device is initiated.
Further advantages of the invention emerge from the following description in conjunction with the drawing, which contains an exemplary embodiment of the invention. In the drawing show:
1 shows an axial section through the thread cutting device according to the invention,
FIG. 2 is a front view according to FIG. 1,
3 shows a partial section along line 3-3 of FIG. 1,
4 shows a partial section corresponding to FIG. 3, but with the rear coupling released and the front coupling coupled,
FIGS. 5 and 6 are schematic representations for explaining the drive arrangement within the thread cutting device.
In the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 4, a housing is designated as a whole by 10, which has a housing main part 12 and a housing extension 14. In the latter, a drive sleeve 16 is supported by a radial bearing 18 and is driven via an outer bevel gear 20, an adapter disk 22 also being arranged between the bevel gear and the end face of the housing attachment 14.
A first gear 24 is firmly connected to the drive sleeve 16. An axial bearing 26 is also arranged between this gear and the main housing part. The first gear 24 carries a coupling member 28 and meshes with a second gear 30 which is fastened on a countershaft 32. This is stored at 34 and in the housing cover 36 of the main housing part 12 and also carries a third gear wheel 38 which meshes with a fourth gear 40. This latter gear wheel carries a coupling member 42 and also has a flange 44 which is firmly connected to a bearing bush 46.
A tool spindle 48 with its sliding sleeve 50 is mounted in this bearing bush. This tool spindle 48 also has at the rear end a shaft 51 which is mounted in a guide bush 53 which is fastened in the drive sleeve 16.
The tool spindle 48 carries a collet at its front end, which is designated as a whole with 52. It also has a coupling part 54 with a rear coupling member 56 and a front coupling member 58. These interact with the coupling members 28 and 42 so that a rear coupling 28, 56 and a front coupling 42, 58 are now formed. The central coupling part 54 is fastened to the tool spindle 48 with the aid of a driving pin 60.
The driving pin 60 penetrates a hole 62 of the sliding sleeve 50 with play and a pressure spring 64 tries to constantly push the driving pin to the left as shown in FIG. This position is shown in FIG.
A return spring 66 is also arranged on the shaft 51 and is supported against a stop ring 68 at the end of the shaft 51 and against a stop ring 69 and thus indirectly against the guide bushing 53.
In the following, the mode of operation of the thread cutting device will now be discussed in more detail.
It is assumed that the thread cutting device is arranged on a part of a machine tool, for example in the turret head thereof, and the bevel gear 20 is driven at a predetermined speed. Furthermore, the workpiece to be provided with a thread rotates at a certain speed. If the thread cutting device is now advanced as a whole and moved to the left according to FIG. 1, the entire device is in the position shown in FIG. 1, in which the rear coupling 28, 56 is coupled and the front coupling 42, 58 is released. The tool spindle 48 is thus driven at the speed of the bevel gear 20. This speed is selected so that it exceeds the speed of the work spindle, so that a thread is now cut in the workpiece in question by overtaking.
At the same time, the thread cutting device moves with a predetermined feed from right to left according to FIG. 1. Shortly before the desired thread depth is reached, this feed is switched off, but the drive of the keg gear 20 is maintained. Thus, the tool spindle 48 pulls itself forward and cuts another short thread piece corresponding to the coupling depth of the rear coupling 28, 56. This additional cutting stops immediately after releasing this coupling, and the tool spindle 48 continues to rotate at the speed of Work spindle or the workpiece, both clutches being released.
When the rear clutch 28, 56 is closed and the torque is transmitted, the driving pin 60 rests on the sliding sleeve 50 according to FIG. 3 in the circumferential direction. In order to prevent ratcheting when the clutch is released, the aforementioned pressure spring 64 is provided which, after releasing the rear clutch 28, 56, presses the drive pin 60 into the position shown in FIG. 4, in which the clutch members are then out of contact.
If a backward stroke of the entire thread cutting device is initiated, the housing and the associated parts of FIG. 1 move from left to right.
The entire housing and thus also the main housing part 12 slides over the tool spindle 48 and thus over its sliding sleeve 50, so that the front clutch is then closed after a short return path. The tool spindle 48 now receives its drive via the countershaft 32 and thus via the first, second, third and fourth gears. This drive is such that the speed of the tool spindle 48 is lower than the speed of the work spindle and thus of the workpiece, so that the thread cutting tool is pulled out of the thread in accordance with the backward feed.
In FIGS. 5 and 6, the two positions of the central coupling part 54 are shown. In Fig. 5 the rear clutch is closed, and a thread is cut by overhauling the speed of the work spindle and thus of the workpiece. In FIG. 6 the front clutch is closed so that the speed of the threaded spindle is lower than that of the work spindle and thus of the workpiece, whereupon the thread cutting tool is pulled out of the workpiece.