DE102016001359A1

DE102016001359A1 - Method and device for machining journal crosses

Info

Publication number: DE102016001359A1
Application number: DE102016001359.1A
Authority: DE
Inventors: Oswald Prüm
Original assignee: EMAG Holding GmbH
Current assignee: EMAG Holding GmbH
Priority date: 2016-02-06
Filing date: 2016-02-06
Publication date: 2017-08-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Werkzeugmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken (11) mit einer Bohrung (17) und mit mindestens zwei rotationssymmetrischen Bereichen (24) mit Rotationsachsen (30), mit einer Werkzeugmaschine mit einem Maschinengestell (1) Maschinengestell (1), mit einer Werkstückspindel (7) mit einer Spindelachse (16) und einem Spannfutter (10), in welchem die Werkstücke (11) um eine Schwenkachse (21) schwenkbar aufgenommen werden, mit mindestens einem Werkzeug (13, 14, 15), mit folgenden Schritten: a) Aufnahme des Werkstücks (11) im Spannfutter (10), wobei eine der Rotationsachsen (30) konzentrisch zur Spindelachse (16) ausgerichtet wird, b) Bearbeiten des ersten rotationssymmetrischen Bereichs (24) mit mindestens einem Werkzeug (13, 14, 15), c) Schwenken des Werkstücks (11) um die Schwenkachse (21), so dass die Rotationsachse (30) des nachfolgenden rotationssymmetrischen Bereichs (24) konzentrisch zur Spindelachse (16) ausgerichtet wird, d) Bearbeiten des nachfolgenden rotationssymmetrischen Bereichs (24) mit mindestens einem Werkzeug (13, 14, 15), e) wiederholen der Schritte c) und d) bis alle rotationssymmetrischen Bereiche (24) bearbeitet sind und wobei das Werkstück (11) im Spannfutter (10) mit seiner Bohrung (17) selbsttätig konzentrisch zur Schwenkachse (21) ausgerichtet wird.The invention relates to a method and a machine tool for machining workpieces (11) having a bore (17) and having at least two rotationally symmetrical regions (24) with rotational axes (30), with a machine tool having a machine frame (1) machine frame (1), with a workpiece spindle (7) with a spindle axis (16) and a chuck (10), in which the workpieces (11) are pivotably received about a pivot axis (21), with at least one tool (13, 14, 15), with the following Steps: a) receiving the workpiece (11) in the chuck (10), one of the axes of rotation (30) concentric with the spindle axis (16), b) machining the first axis of rotation (24) with at least one tool (13, 14 , 15), c) pivoting the workpiece (11) about the pivot axis (21), so that the axis of rotation (30) of the subsequent rotationally symmetric area (24) is aligned concentrically with the spindle axis (16), d) machining e of the following rotationally symmetrical region (24) with at least one tool (13, 14, 15), e) repeating steps c) and d) until all rotationally symmetrical regions (24) are machined and wherein the workpiece (11) in the chuck (10 ) is aligned with its bore (17) automatically concentric with the pivot axis (21).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bearbeitung von Zapfenkreuzen oder ähnlichen Werkstücken mit rotationssymmetrischen Bereichen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige Werkstücke, beispielsweise Armaturen oder Gelenksterne für Kardangelenke weisen mehrere Zapfen auf, deren Mantelflächen zu bearbeiten sind. Aus der DE 1 816 978 U ist ein Spannfutter mit einer Schwenkvorrichtung bekannt. Zum Spannen des Werkstücks sind ein verschiebbarer Spannteller und ein schwenkbarer Schaltteller vorgesehen. Der Schaltteller ist in einer Backe angeordnet und kann über einen Schwenkkolben um vorbestimmte Winkel geschwenkt werden. Sowohl die Backe als auch der Schwenkkolben stehen über Hebel mit einem in der Rotationsachse des Spannfutters angeordneten Zuggestänge in Verbindung und werden von dort betätigt. Das präzise Ausrichten der Werkstücke mit ihrer Schwenkachse relativ zu den Spanntellern ist aufwändig und bei selbsttätiger Beladung nur mit eingeschränkter Genauigkeit möglich.The invention relates to a method and a device for machining journal crosses or similar workpieces with rotationally symmetrical areas according to the preamble of claim 1. Such workpieces, such as fittings or joint stars for universal joints have a plurality of pins, whose lateral surfaces are to be processed. From the DE 1 816 978 U a chuck with a pivoting device is known. For clamping the workpiece, a displaceable clamping plate and a pivotable indexing plate are provided. The indexing plate is arranged in a jaw and can be pivoted about a pivoting piston by predetermined angle. Both the jaw and the pivot piston are connected via levers with a arranged in the axis of rotation of the chuck drawbar in connection and are operated from there. The precise alignment of the workpieces with their pivot axis relative to the clamping plates is complex and possible with automatic loading only with limited accuracy.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Werkzeugmaschine anzugeben, womit Zapfenkreuze und ähnliche Werkstücke hochgenau gespannt und bearbeitet werden können.It is the object of the present invention to provide a method and a machine tool, with which journal crosses and similar workpieces can be clamped and processed with high precision.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren nach Patentanspruch 1 und einer Werkzeugmaschine nach Patentanspruch 5. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved by a method according to claim 1 and a machine tool according to claim 5. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.

Üblicherweise werden Zapfenkreuze zur Bearbeitung in einem Spannfutter aufgenommen und können um eine Schwenkachse, welche senkrecht zu einer Ebene durch die Längsachsen der Zapfen verläuft, geschwenkt werden. Zur Bearbeitung werden die Zapfen um ihre Längsachsen in Rotation versetzt. Nach Fertigstellung des ersten Zapfens wird das Werkstück zum nächsten zu bearbeitenden Zapfen weiter getaktet, bei Tripoden beispielsweise um 120°. Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung werden die Werkstücke in einer Bohrung auf einem Spreizelement aufgenommen und beim Spannen relativ zur Schwenkachse zentriert. Im Folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.Usually spiked crosses are accommodated for machining in a chuck and can be pivoted about a pivot axis, which runs perpendicular to a plane through the longitudinal axes of the pins. For machining, the pins are set in rotation about their longitudinal axes. After completion of the first pin, the workpiece is further clocked to the next pin to be machined, for tripods, for example, by 120 °. According to an advantageous aspect of the invention, the workpieces are received in a bore on a spreader and centered during clamping relative to the pivot axis. The invention will be explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment.

Es zeigenShow it

1 eine Werkzeugmaschine in schematischer Darstellung 1 a machine tool in a schematic representation

2 eine Spannvorrichtung ausschnittsweise vergrößert 2 a clamping device enlarged in sections

1 zeigt eine Werkzeugmaschine in schematischer Darstellung. Das Maschinengestell 1 ist als Säule mit vertikalen Wänden ausgeführt. An der Vorderwand 2 sind vertikale Z-Führungen 4 für den Vertikalschlitten 3 angeordnet. Der numerisch gesteuerte Antrieb für die Bewegungen in Z-Richtung erfolgt über den Motor 5 und die Kugelrollspindel 6. Der Vertikalschlitten 3 erstreckt sich mit den Führungsbahnen 8 seitlich über den Arbeitsraum hinaus. Somit kann die Werkstückspindel 7 vom Motor 5' über die Kugelrollspindel 6' am Vertikalschlitten 3 entlang der Führungsbahnen 8 aus dem Arbeitsraum heraus in eine Ladeposition 9 bewegt werden um Werkstücke 11 von einer Transportvorrichtung 12 aufzunehmen bzw. dort wieder abzulegen. In der Mitte der Vorderwand 2 sind ein erster und ein zweiter Schleifspindelstock 13, 14 und ein feststehendes Drehwerkzeug 15 angeordnet. Zur Bearbeitung werden die Werkstücke 11 von der Werkstückspindel 7 um die Spindelachse 16 in Rotation versetzt. Während der erste Schleifspindelstock 13 ortsfest an der Vorderwand 2 angeordnet ist, kann der zweite Schleifspindelstock 14 entlang horizontaler Führungen bewegt werden. Nach der Aufnahme eines Werkstücks in der Ladeposition 9 bewegt sich die Werkstückspindel 7 zum ersten Schleifspindelstock 13. Sodann bewegt sich der zweite Schleifspindelstock 14 zum Werkstück 11, so dass beide Schleifspindelstöcke 13, 14 gleichzeitig in Eingriff sind. Bei Werkstücken die nur wenig aus dem Spannfutter 10 herausragen, sind kegelige Schleifscheiben vorteilhaft, weil diese nahe an das Spannfutter herangeführt werden können, ohne die Spannbacke zu berühren. Alternativ können auch beide Schleifspindelstöcke 13, 14 ortsfest am Maschinengestell angeordnet sein. Sie werden nacheinander angefahren, so dass die Werkstücke 11 zuerst von dem einen Schleifspindelstock und anschließend von dem anderen bearbeitet werden. 1 shows a machine tool in a schematic representation. The machine frame 1 is designed as a column with vertical walls. On the front wall 2 are vertical Z-guides 4 for the vertical slide 3 arranged. The numerically controlled drive for the movements in the Z direction takes place via the motor 5 and the ball screw 6 , The vertical slide 3 extends with the guideways 8th laterally beyond the working area. Thus, the workpiece spindle 7 from the engine 5 ' over the ball screw 6 ' on the vertical slide 3 along the guideways 8th out of the workroom into a loading position 9 be moved around workpieces 11 from a transport device 12 to take up or drop there again. In the middle of the front wall 2 are a first and a second wheelhead 13 . 14 and a fixed turning tool 15 arranged. The workpieces are processed 11 from the workpiece spindle 7 around the spindle axis 16 set in rotation. While the first wheelhead 13 stationary on the front wall 2 is arranged, the second wheelhead 14 be moved along horizontal guides. After picking up a workpiece in the loading position 9 the workpiece spindle moves 7 to the first wheelhead 13 , Then the second wheelhead moves 14 to the workpiece 11 so that both wheelheads 13 . 14 engaged simultaneously. In the case of workpieces, only a little out of the chuck 10 stick out, tapered grinding wheels are advantageous because they can be brought close to the chuck without touching the jaw. Alternatively, both grinding wheel sticks 13 . 14 be arranged stationary on the machine frame. They are approached one after the other, so that the workpieces 11 first by one wheelhead and then by the other.

2 zeigt das Spannfutter 10 im Querschnitt. Als Werkstück 11 ist eine Tripode dargestellt. Diese weist drei rotationssymmetrische Bereiche 24 auf, deren Rotationsachsen 30 jeweils um 120° zueinander versetzt sind. Senkrecht zu einer Ebene durch die Rotationsachsen 30 ist eine Bohrung 17 angeordnet. Im unteren Teil des Spannfutters 10 ist eine Schwenkwelle 31 drehbar gelagert. Sie wird von einer Zahnstange 25 über ein Ritzel 26 in Drehung versetzt. Alternativ kann die Drehung auch mit einem Schaltwerk entsprechend der DE 1 092 276 A erzeugt werden. An dem dem Ritzel gegenüberliegenden Ende trägt die Schwenkwelle 31 einen Kegel 20 mit einem Spreizelement 18. Durch Verfahren der Werkstückspindel 7 werden die Werkstücke 11 mit ihrer Bohrung 17 auf das Spreizelement 18 aufgefädelt. Dabei wird eine der Rotationsachsen 30 konzentrisch zur Spindelachse 16 angeordnet. Die bewegliche Schwenkwelle 32 ist in einer Spannbacke 19 ebenfalls drehbar gelagert und kann zusammen mit dieser aus einer Offen- in eine Geschlossenstellung bewegt werden. Zu diesem Zweck wird die Spannbacke 19 von einem Zugrohr 27 über einen Winkelhebel 22 bewegt. Zum Spannen bewegt sich die Spannbacke 19 in die Geschlossenstellung und verschiebt dabei das Spreizelement 18 auf dem Kegel 20. Dadurch dehnt sich das Spreizelement 18 und zentriert das Werkstück 11 mit seiner Bohrung 17 exakt zur Schwenkachse 21. Während der Bearbeitung des rotationssymmetrischen Bereichs 24 rotiert das Werkstück 11 um die Spindelachse 16 bzw. Rotationsachse 30. Nach Fertigstellung des ersten rotationssymmetrischen Bereichs 24 wird das Werkstück 11 um die Schwenkachse 21 geschwenkt, bis die Rotationsachse 30 des nachfolgenden zu bearbeitenden rotationssymmetrischen Bereichs 24 konzentrisch zur Spindelachse 16 angeordnet ist. Vorteilhaft können die Zugstange 29 und das Zugrohr 27 durch die Werkstückspindel 6 hindurchgeführt werden. Dies erleichtert ferner eine Sicherheitsabfrage ob die Spannbacke 19 sich in der Geschlossenstellung befindet und/oder ob die Schwenkwelle 31 eine gewünschte Schwenkposition eingenommen hat. 2 shows the chuck 10 in cross section. As a workpiece 11 is a tripod shown. This has three rotationally symmetric areas 24 on, whose axes of rotation 30 each offset by 120 ° to each other. Perpendicular to a plane through the axes of rotation 30 is a hole 17 arranged. In the lower part of the chuck 10 is a pivot shaft 31 rotatably mounted. It is from a rack 25 over a pinion 26 set in rotation. Alternatively, the rotation with a derailleur according to the DE 1 092 276 A be generated. At the opposite end of the pinion carries the pivot shaft 31 a cone 20 with a spreading element 18 , By moving the workpiece spindle 7 become the workpieces 11 with her hole 17 on the spreader 18 threaded. This is one of the axes of rotation 30 concentric with the spindle axis 16 arranged. The movable pivot shaft 32 is in a jaw 19 also rotatably mounted and can be moved together with this from an open to a closed position. For this purpose, the jaw 19 from a draft tube 27 above an angle lever 22 emotional. For clamping, the jaw moves 19 in the closed position and displaces the expansion element 18 on the cone 20 , As a result, the expansion element expands 18 and centers the workpiece 11 with his hole 17 exactly to the pivot axis 21 , During machining of the rotationally symmetric area 24 rotates the workpiece 11 around the spindle axis 16 or rotation axis 30 , After completion of the first rotationally symmetric area 24 becomes the workpiece 11 around the pivot axis 21 pivoted until the axis of rotation 30 of the following rotationally symmetric area to be machined 24 concentric with the spindle axis 16 is arranged. Advantageously, the drawbar 29 and the draft tube 27 through the workpiece spindle 6 be passed. This also facilitates a safety query whether the jaw 19 is in the closed position and / or whether the pivot shaft 31 has taken a desired pivot position.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Maschinengestellmachine frame
22: Vorderwandfront wall
33: Vertikalschlittenvertical slide
44: Z-FührungenZ guide
5 5'5 5 ': Motorengine
6 6'6 6 ': KugelrollspindelBallscrew
77: WerkstückspindelWorkpiece spindle
88th: Führungsbahnguideway
99: Ladepositionloading position
1010: Spannfutterchuck
1111: Werkstückworkpiece
1212: Transportvorrichtungtransport device
1313: Erster SchleifspindelstockFirst wheelhead
1414: Zweiter SchleifspindelstockSecond wheelhead
1515: Drehwerkzeugturning tool
1616: Spindelachsespindle axis
1717: Bohrungdrilling
1818: Spreizelementspreader
1919: Spannbackejaw
2020: Kegelcone
2121: Schwenkachseswivel axis
2222: Winkelhebelbell crank
2323: Hebellever
2424: Rotationssymmetrischer BereichRotationally symmetric region
2525: Zahnstangerack
2626: Ritzelpinion
2727: Zugrohrdraw tube
2828: Schiebeteilsliding part
2929: Zugstangepull bar
3030: Rotationsachseaxis of rotation
3131: Schwenkwellepivot shaft
3232: Bewegliche SchwenkwelleMovable pivot shaft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 1816978 U [0001]
DE 1092276 A [0009]

Claims

Method for processing workpieces ( 11 ) with a bore ( 17 ) and with at least two rotationally symmetric regions ( 24 ) with rotation axes ( 30 ), with a machine tool with a machine frame ( 1 ), with a workpiece spindle ( 7 ) with a spindle axis ( 16 ) and a chuck ( 10 ), in which the workpieces ( 11 ) about a pivot axis ( 21 ) are pivotally received, with at least one tool ( 13 . 14 . 15 ), comprising the following steps: a) picking up the workpiece ( 11 ) in the chuck ( 10 ), wherein one of the axes of rotation ( 30 ) concentric with the spindle axis ( 16 ), b) processing the first rotationally symmetric region ( 24 ) with at least one tool ( 13 . 14 . 15 ), c) pivoting the workpiece ( 11 ) about the pivot axis ( 21 ), so that the axis of rotation ( 30 ) of the following rotationally symmetric region ( 24 ) concentric with the spindle axis ( 16 ), d) processing of the following rotationally symmetric region ( 24 ) with at least one tool ( 13 . 14 . 15 ), e) repeating steps c) and d) until all rotationally symmetric regions ( 24 ), characterized in that the workpiece ( 11 ) in the chuck ( 10 ) with its bore ( 17 ) automatically concentric with the pivot axis ( 21 ) is aligned.

Method according to claim 1, wherein the workpiece spindle ( 7 ) with respect to the machine frame ( 1 ) is movable in two mutually perpendicular directions, characterized in that the workpiece spindle ( 7 ) the workpieces ( 11 ) in step a) by moving in a direction perpendicular to the spindle axis ( 16 ) in the hole ( 17 ).

Method according to claim 2, wherein the chuck ( 10 ) a clamping jaw ( 19 ), which is movable from an open to a closed position, characterized in that the workpiece ( 11 ) with its bore ( 17 ) when moving the jaw ( 19 ) in the closed position relative to the pivot axis ( 21 ) is centered.

Method according to claim 3, characterized in that the pivoting of the workpiece ( 11 ) in step c) in the chuck ( 10 ) in the tensioned state with rotating workpiece spindle ( 7 ) he follows.

Machine tool for carrying out the method according to one of the claims 1 to 4, with a machine frame ( 1 ) with a workpiece spindle ( 7 ) with a chuck ( 10 ) and with at least one tool ( 13 . 14 . 15 ), whereby workpieces ( 11 ) with a bore ( 17 ) in the chuck ( 10 ) about a pivot axis ( 21 ) are pivotally received, characterized in that the workpieces ( 11 ) on a spreading element ( 18 Threaded and by widening of the expansion element ( 18 ) with the bore ( 17 ) relative to the pivot axis ( 21 ) are centered.

Machine tool according to claim 5 with a clamping jaw ( 19 ) in the chuck ( 10 ) is movable from an open to a closed position, characterized in that the expansion element ( 18 ) over the clamping jaw ( 19 ) is operable and that the workpiece ( 11 ) in the closed position with the bore ( 17 ) relative to the pivot axis ( 21 ) is centered.

Machine tool according to claim 6, wherein the workpiece ( 11 ) via a pivot shaft ( 31 ) is set in rotation, characterized in that both the pivot shaft ( 31 ) as well as the clamping jaw ( 19 ) via a draft tube ( 27 ) and / or a pull rod ( 29 ) are operable.