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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft Drehmaschinen, insbesondere Drehmaschinen mit Spannfuttern mit einer Durchgangsöffnung zur Nutzung mit Hohlspindeln. Die Erfindung betrifft weiterhin Maßnahmen zum Vorsehen eines definierten Anschlags für in das Spannfutter eingesetzte Werkstücke.
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Technischer Hintergrund
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Allgemein dienen Drehmaschinen zur Bearbeitung von Werkstücken mit rotationssymmetrischen Oberflächen. Die Werkstücke werden dazu im Spannfutter gespannt und um die Rotationsachse angetrieben. Eine Bearbeitung der Werkstückoberfläche erfolgt über ein Drehwerkzeug, welches axial verfahren und radial zustellt werden kann. Die Zustellung erfolgt schrittweise unter Materialabtrag, bis ein Fertigmaß erreicht wird.
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Moderne Drehmaschinen weisen Spannfutter mit einer Durchgangsöffnung auf, die über eine Hohlspindel angetrieben werden. Derartige Spannfutter haben den Vorteil, dass Werkstücke nahezu beliebiger Länge eingespannt werden können.
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Bei der Fertigung einer Mehrzahl gleichartiger Werkstücke insbesondere in Kleinserien ist es erforderlich, dass diese in reproduzierbarer Weise im Spannfutter geklemmt werden können. Zum Spannen des Rohmaterials, mit einer vorbestimmten Länge, werden Anschlagsvorrichtungen eingesetzt. Bekannte Anschlagsvorrichtungen sind jedoch aufwendig einzustellen, was insbesondere bei Kleinserien hohe Rüstzeiten bei der Einstellung der Anschlagsvorrichtung auf verschiedene Werkstücke generiert.
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Weitere bekannte Anschlagsvorrichtungen werden im Hohlspindelrohr geklemmt. Bei hydraulischen Spannfuttern erfährt das Hohlspindelrohr beim Klemmen des Werkstücks jedoch eine leichte axiale Bewegung, welche die Anschlagposition verändert. Folglich sind diese Vorrichtungen bei hydraulischen Spannfuttern, wie sie häufig in CNC-Drehmaschinen eingesetzt werden, nicht verwendbar.
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Die Druckschrift
DE 25 37 852 A1 offenbart eine Vorrichtung, um Profilmaterialstangen in Drehmaschinen einzuführen, wobei die Profilmaterialstange durch eine Spannhülse gehalten wird, die durch eine Lagerung mit einer Vorschubstange verbunden ist. Die Vorschubstange dient zum Vorschieben der Profilmaterialstange bis zu einem Fixpunkt in eine Spindel einer Drehmaschine durch einen Vorschubkettentrieb an einem Stangenlademagazin.
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Aus der Druckschrift
GB 2 157 987 A ist eine druckbetätigte Stangenzuführungsvorrichtung bekannt, die im wesentlichen aus einem einen Zylinder bildenden Rohr mit einem offenen Ende, in das eine Stange aus Vorratsmaterial eingeführt werden kann, und einem Kolben besteht. Der Kolben ist gleitend in dem Rohr angebracht und so beschaffen, dass er Vorrat in dem Rohr aus dem Rohr ausstößt, wobei der Kolben aus einer hinteren Buchse, die von dem offenen Ende des Rohres entfernt ist und von der sich eine Schubstange in Richtung des offenen Endes des Rohres erstreckt, und einer vorderen Buchse besteht, die die Schubstange gleitend umgibt. Weiterhin ist eine Einrichtung zum Einleiten eines unter Druck stehenden Fluids in den Zylinder an oder in der Nähe des dem offenen Ende gegenüberliegenden Endes vorgesehen, wobei das vordere Ende der Kolbenstange einen drehbar angebrachten Sitz aufweist, der zur Aufnahme des Endes eines Stangenmaterials geeignet ist.
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Die Druckschrift
DE 296 03 498 U1 offenbart eine Anschlageinrichtung für eine Werkzeugmaschine, gegen die ein zu bearbeitendes Werkstück für ein Werkzeug positionierbar ist, wobei der Anschlag zur Positionierung des Werkstücks aus verstellbaren Mitteln besteht, wobei die Mittel, gegen die sich das Werkstück zur Positionierung anlegt, aus dem Arbeitsbereich herausziehbar ist.
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Die Druckschrift
DE 10 2020 120 958 A1 offenbart eine Spannvorrichtung für ein Werkstück, mit einer Pinole zur Ausübung einer Spannkraft auf das Werkstück, die verschiebbar geführt und über ein Federelement abgestützt ist, einer selbsthemmenden Vorschubeinrichtung für die Pinole, einem elektrischen Motor zum Antrieb der Vorschubeinrichtung, einer elektrische Messeinrichtung zur laufenden Erfassung des Istwertes des Einfederwegs des Federelements, und einer Steuerung, die bei Erreichen eines Sollwerts einer Spannkraft den Motor anhält.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Anschlagsvorrichtung für eine Drehmaschine vorzusehen, die ein effizientes Anpassen an Werkstückanforderungen bei Kleinserien ermöglicht und in einfacher Weise für verschiedene Drehmaschinen-Typen eingesetzt werden kann.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch die Anschlagsvorrichtung für eine Drehmaschine gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Drehmaschinensystem gemäß dem nebengenordneten Anspruch 7 gelöst.
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Weitere Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Gemäß einem ersten Aspekt ist eine Anschlagsvorrichtung für eine Drehmaschine vorgesehen, umfassend:
- - ein längliches Anschlagselement zum Bereitstellen eines Anschlags für ein Werkstück;
- - eine Führung zum Halten eines Endes des länglichen Anschlagselements, das sich in einer Richtung erstreckt, wobei die Führung ausgebildet ist, um das Anschlagselement entlang der Richtung zu verschieben,
wobei das längliche Anschlagselement eine längliche Anschlagsstange aufweist, die über ein Drehlager mit einem drehbeweglich angeordneten länglichen Anschlagsabschnitt verbunden ist, der sich weg von dem Schlitten in der Richtung erstreckt und dessen Rotationsachse parallel zu der Richtung ist.
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Weiterhin ist ein zylindrisches Verschließelement, insbesondere in Form einer Dichtscheibe, an dem Anschlagsabschnitt vorgesehen, das einen gegenüber des Anschlagsabschnitts vergrößerten Außendurchmesser aufweist, wobei insbesondere an einer Mantelfläche des Verschließelements mindestens ein Dichtungsring angeordnet ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Drehmaschinensystem vorgesehen, umfassend:
- - eine Drehmaschine mit durchgängiger Hohlspindel und einem daran angeordneten Spannfutter mit geöffneter Durchgangsbohrung, die um eine axiale Richtung antreibbar sind; und
- - die obige Anschlagsvorrichtung, wobei die Anschlagsvorrichtung positionsfest so bezüglich der Drehmaschine angeordnet ist, dass die Rotationsachse des drehbeweglich angeordneten Anschlagselements identisch ist zu der axialen Richtung der Hohlspindel und dass das Anschlagselement in ein dem Spannfutter gegenüberliegendes axiales Ende der Hohlspindel hineinragt.
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Bei der Fertigung einer Mehrzahl gleichartiger Werkstücke mittels einer Drehmaschine ist es notwendig, den Rohling mit einer definierten Länge in das Spannfutter einzusetzen und zu klemmen. Die definierte Länge muss dabei für alle zu fertigenden, gleichartigen Werkstücke identisch sein und darf sich beim Spannvorgang nicht verändern.
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Die obige Anschlagsvorrichtung stellt einen einfachen Anschlag für ein Werkstück in einer Drehmaschine dar, der sich schnell verstellen lässt und sich dadurch besonders für die Herstellung von Kleinserien eignet. Weiterhin ermöglicht die obige Anschlagsvorrichtung eine von einer Spannfuttermechanik der Drehmaschine unabhängige Positionierung des Anschlags, womit eine Positionsänderung durch den Spannvorgang vermieden wird.
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Dazu sieht die obige Anschlagsvorrichtung eine Führung vor, die z.B. einen in axialer Richtung einer Hohlspindel bzw. eines Spannfutters beweglicher Führungsschlitten aufweisen kann. Der Führungsschlitten trägt ein Anschlagselement, das mit einem dem Führungsschlitten gegenüberliegenden freien Ende verschieblich durch ein rückseitiges Ende einer Hohlspindel bzw. des Spannfutters konzentrisch in die Hohlspindel hineinragen und darin durch Bewegen der Führung bzw. des Führungsschlittens verschoben werden kann. Somit kann das Anschlagselement beliebig entlang des Führungsschlittens stufenlos verschoben und ggfs. anschließend durch eine Fixiereinrichtung, insbesondere in Form eines Klemmelements, an der Führung in einer festgelegten Position festgelegt werden.
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Das Anschlagselement kann eine Anschlagsstange aufweisen, die fest, insbesondere an einem ihrer Enden, mit dem Führungsschlitten verbunden ist, und kann an einem dem Führungsschlitten abgewandten Ende mit einem Anschlagsabschnitt, insbesondere in Form eines Anschlagsbolzens, versehen sein. Ein entsprechendes von der Anschlagsstange abgewandtes Ende des Anschlagsabschnitts kann so den Anschlag für ein vorderseitig eingeschicktes Werkstück (seitens des Spannfutters) bilden. Durch die externe Fixierung der Führung bzw. des Führungsschlittens findet beim Verklemmen des eingesetzten Werkstücks durch das Spannfutter keine axiale Bewegung des Anschlagselements statt.
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Das Anschlagselement kann an ihrem der Antriebsspindel bzw. dem Spannfutter zugewandten Ende den Anschlagsabschnitt aufweisen, der bezüglich der Anschlagsstange drehbeweglich mit einem Drehlager gelagert ist und somit konzentrisch in axialer Richtung rotieren kann. Dadurch kann sich der Anschlag mit dem Werkstück drehen und es wird Abrieb am Werkstück vermieden.
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Das zylindrische Verschließelement kann im Bereich der gelagerten Verbindung zwischen der Anschlagsstange und dem Anschlagsabschnitt verbreitert ausgebildet sein und im Wesentlichen einen konzentrischen Durchmesser aufweisen, der einem Innendurchmesser der Hohlspindel entspricht.
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Die Mantelfläche des Verschließelements kann an den Innendurchmesser der Hohlspindel angepasst sein. Zusätzlich kann die Hohlspindel über einen oder mehrere eingesetzte Dichtelemente (z.B. O-Ringe) abgedichtet sein, die an der Mantelfläche angeordnet sind. Dies ermöglicht eine axiale Verschiebung im Inneren der Hohlspindel, zur Einstellung der gewünschten Position, und lässt zugleich eine relative Bewegung beim Spannen zu. Zusätzlich wird die Hohlspindel dadurch rückseitig abgedichtet, wodurch bei der Bearbeitung kein Kühlschmierstoff aus der Maschine austreten kann.
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In Verlängerung zum Verschließelement und somit ebenfalls konzentrisch zur Hohlspindelachse kann der Anschlagsabschnitt lösbar angebracht sein. Die lösbare Verbindung ermöglicht einen schnellen Wechsel des Anschlagabschnitts, welcher in unterschiedlichen Längen, Durchmessern und Formen ausgeführt sein kann. Durch seine Verbindung zum Verschließelement rotiert der Anschlagsabschnitt in gleicher Weise wie die Hohlspindel und das eingespannte Werkstück, wodurch Abrieb am Werkstück vermieden wird.
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Im Gebrauch wird die Anschlagsvorrichtung rückseitig einer Drehmaschine installiert und positionsfest entweder mit der Aufstellfläche oder der Drehmaschine verbunden. Die Anordnung der Anschlagsvorrichtung erfolgt so, dass eine Achse des Anschlagselements, insbesondere die Rotationsachse des Anschlagsabschnitts, mit der Rotationsachse der Hohlspindel und des Spannfutters identisch ist.
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Die Positionierung der Anschlagvorrichtung erfolgt unabhängig von der Drehmaschine und ihrer Spannfuttermechanik. Die axiale Bewegung des Spannfutters bzw. der Hohlspindel während des Spannvorgang hat somit keinen Einfluss auf die eingestellte, axiale Position des Anschlags.
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Es kann eine Abstützeinrichtung, z.B. in Form eines Rollenblocks mit schräg angeordneten Laufrollen, vorgesehen sein, um die Anschlagsstange an einem von der Führung des Anschlagselements beabstandeten Abschnitt zu stützen. Diese dient dazu, eine Führung des Anschlagselements entlang der axialen Richtung zu verbessern. Die Abstützeinrichtung ermöglicht das Führen der Anschlagsstange bzw. des Anschlagselements und reduziert eine radiale Bewegung des abstehenden Endes des Anschlagselements bzw. des Anschlagsabschnitts. Die Anschlagsstange liegt im möglichen Verschiebebereich auf der Abstützeinrichtung auf, so dass die Anschlagsstange auf dem Führungsschlitten und der Abstützeinrichtung in axialer Richtung gehalten wird, insbesondere nach dem Austritt des Verschließelements aus der Hohlspindel. Somit dient die Abstützeinrichtung auch zum Stützen des Anschlagselements nach dem Austritt des Verschließelements aus der Hohlspindel.
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Figurenliste
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Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine seitliche Querschnittsdarstellung einer Drehmaschine mit montierter Anschlagsvorrichtung;
- 2 eine Detaildarstellung der Halterung der Anschlagsstange an dem Führungsschlitten;
- 3 eine Darstellung der Abstützeinrichtung für das Anschlagselement; und
- 4 eine perspektivische Darstellung der Anschlagsvorrichtung.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden wird der Aufbau und die Nutzung einer beispielhaften Anschlagsvorrichtung ausführlicher beschrieben. Die Anschlagsvorrichtung kann für Drehmaschinen verwendet werden, die Hohlspindeln und Spannfutter mit Durchgangsöffnungen aufweisen, wobei das dem Spannfutter abgewandte Ende der Hohlspindel von außen zugänglich ist. Die Anschlagsvorrichtung dient dazu, in schneller und sicherer Weise einen Anschlag für ein zu bearbeitendes Werkstück in der Drehmaschine einzustellen bzw. zu verstellen, um eine effiziente Fertigung von Kleinserien von Werkstücken zu ermöglichen.
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1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung der Seitenansicht einer Drehmaschine 1 mit einer an der Rückseite angeordneten Anschlagsvorrichtung 2, welche für die Einstellung einer Einsetztiefe eines Werkstücks 3 in die Drehmaschine 1 vorgesehen ist. 2 und 3 zeigen Detailansichten einer Halterung und einer Abstützeinrichtung. 4 zeigt eine perspektivische detailliertere Darstellung der Anschlagsvorrichtung 2.
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Die Drehmaschine 1 weist eine über Drehlager gelagerte Hohlspindel 13 auf, die über eine Antriebsanordnung 12 um eine axiale Richtung A rotiert werden kann. An einem dem Arbeitsraum 15 zugewandten ersten Ende 132 der Hohlspindel 13 ist ein Spannfutter 14 vorgesehen, das manuell oder hydraulisch betätigt werden kann. Zur Bearbeitung wird das Werkstück 3 im Spannfutter 14 geklemmt, wobei ein Teil des Werkstücks 3 dabei in die Hohlspindel 13 ragen kann.
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Für die Bearbeitung wird das Werkstück 3 mithilfe der Antriebsanordnung 12 rotiert. Der gewünschten Materialabtrag wird dabei durch das schrittweise Zustellen des Werkzeugs 4 erzielt. Um eine Überhitzung des Werkstücks 3 sowie des Werkzeugs 4 währendes Bearbeitungsprozesses zu verhindern kann Kühlschmierstoff zugeführt werden.
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Die Hohlspindel 13 und die Antriebsanordnung 12 sind in einem Gehäuse 11 der Drehmaschine 1 angeordnet. Das erste Ende 132 der Hohlspindel 13 ragt dabei mit dem Spannfutter 14 in den Arbeitsraum 15 während das zweite Ende 131 der Hohlspindel 13 von der Rückseite der Drehmaschine 1 zugänglich ist.
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Hier ist eine Anschlagsvorrichtung 2 angeordnet, die fest mit dem Gehäuse 14 der Drehmaschine 1 mit einer Aufstellfläche F verbunden ist. Die Fixierung wie auch die Höheneinstellung der Anschlagsvorrichtung 2 erfolgt mit Hilfe einer Unterkonstruktion 21. Auf der Unterkonstruktion 21 ist eine Führungsschiene 22 befestigt und so ausgerichtet, dass eine verschiebbare Einstelleinheit koaxial zur Achse A ist und in axialer Richtung A der Hohlspindel 13 verfahren werden kann. Die Einstelleinheit 23 umfasst einen Führungsschlitten 231, eine Fixiereinrichtung 232, ein Anschlagselement, das eine Anschlagsstange 233, ein Drehlager 234, ein Verschließelement 235, einen Dichtungsring 236 und einen Anschlagsabschnitt 237 (z.B. als Anschlagsbolzen).
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Die Führungsschiene 22 kann ein Profil aufweisen, das durch ein entsprechendes Gleitprofil des Führungsschlittens 231 hintergriffen werden kann, so dass der Führungsschlitten 231 der Einstelleinheit 23 formschlüssig mit der Führungsschiene 22 verbunden ist und somit nur in axialer Richtung beweglich ist.
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Von dem Führungsschlitten 231 steht in axialer Richtung das Anschlagselement ab. Das Anschlagselement weist die fest mit dem Führungsschlitten 231 verbundene Anschlagsstange 233 auf, die zusätzlich zum Führungsschlitten 231 über eine Abstützeinrichtung 24 z.B. in Form eines Rollenblocks gehalten ist.
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Die Abstützeinrichtung 24 kann sich am Ende 212 der Unterkonstruktion 21 befinden und zwei V-förmig angeordnete Laufrollen 241 umfassen. Nach dem Austritt der Einstelleinheit 23 aus der Hohlspindel 13 stützen die Laufrollen 241 das freischwebende Ende des Anschlagselement und ermöglichen zugleich eine axiale Verschiebung der Anschlagsstange 233 bei möglichst geringem Widerstand. Die Abstützeinrichtung 24 ist somit ausgebildet, um die Anschlagseinrichtung gegen ein Auslenken aus der axialen Richtung zu stützen, insbesondere während Rüstzeiten oder der Montage.
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Die Anschlagsstange 233 ist an ihrem der Drehmaschine 1 zugewandten Ende (dem Schlitten gegenüberliegendem Ende) mit einem oder mehreren Drehlager 234 versehen, an das sich axial der Anschlagsabschnitt 237, z.B. in Form eines Anschlagsbolzens, anschließt. Der Anschlagsabschnitt 237 ist durch die Positionierung der Anschlagsvorrichtung 1 so angeordnet, dass dessen axiale Richtung identisch ist zur axialen Richtung der Hohlspindel 11 in der Drehmaschine 1.
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Durch Verschieben des Führungsschlittens 23 kann der Anschlagsabschnitt 237 in axialer Richtung verschoben werden, so dass das dem Spannfutter 13 zugewandte Ende des Anschlagsabschnitts 237 an einer beliebigen Position innerhalb der Hohlspindel 13 angeordnet werden kann, um so einen Anschlag zu bilden. Ein in das Spannfutter 14 eingesetztes Werkstück 3 kann dann auf die vom Anschlag definierte Länge eingesetzt werden.
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Um die gewünschte Position des Anschlagbolzens in der Hohlspindel 13 zu garantieren, ist der Führungsschlitten 231 über eine Fixierungseinrichtung, wie z.B. einem Klemmelement 232, an der Führungsschiene gegen ein Verschieben in axialer Richtung fixierbar. Auch die leichte axiale Bewegung, die beim Klemmen des Werkstücks 3 im Spannfutter 14 entsteht, hat damit keinen Einfluss auf die Position des Anschlagsabschnitts 237.
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Optional kann eine weitere Fixierung der Einstelleinheit 23 mit dem Anschlagselement über einen z.B. im Führungsschlitten 231 fixierten Rastbolzen 251 abgebildet werden. Der Rastbolzen 251 muss beim Verschieben des Führungsschlittens 231 angehoben werden und kann anschließend in ein vordefinierte Rastbohrung der Fixierleiste 252 gesteckt werden.
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Die Anschlagsstange 233 ist fest mit dem Führungsschlitten 231 verbunden und an ihrem der Drehmaschine 1 zugewandten Ende (dem Führungsschlitten gegenüberliegendem Ende) mit einem oder mehreren Drehlagern 234 (Radiallager) versehen. Das Drehlager 234 oder der Anschlagsabschnitt 237 kann radial von einem Verschließelement 235, ggfs. z.B. mit einem oder mehreren Dichtelementen, mit einem vergrößerten Durchmesser, der im Wesentlichen dem Innendurchmesser der Hohlspindel 11 entspricht, umschlossen sein und eine Rotation des Verschließelement 235 um die axiale Richtung ermöglichen. Die Drehachse des Verschließelements 235 ist dabei identisch zur Hohlspindelachse.
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Zudem können an der Mantelfläche des Verschließelements 235 ein oder mehrere Dichtringe 236 als Dichtelemente angeordnet sein, um den Innenraum der Hohlspindel 11 dicht zu verschließen. Dadurch wird eine relative Bewegung der Hohlspindel 13 zu dem Anschlagsabschnitt 237 ermöglicht und zugleich eine Abdichtung der Hohlspindel 13 realisiert. Dies dient dazu, dass etwaig verwendeter Kühlschmierstoff, der in den Innenraum der Hohlspindel 13 gelangt, nicht an dem rückseitigen Ende der Hohlspindel 13 aus der Drehmaschine 1 oder in das Gehäuse 11 der Drehmaschine 1 fließt.
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An der Dichtscheibe 235 ist axial in Richtung des Spannfutters 14 der Anschlagsabschnitt 237 lösbar angebracht. Dieser kann in verschiedenen Längen, Durchmessern und Formen ausgeführt werden und ist je nach Anforderung einfach tauschbar.
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Die Führungsschiene 22 wie auch alle Elemente der Einstelleinheit 23 können koaxial zur axialen Richtung A der Hohlspindel 13 in der Drehmaschine 1 angeordnet sein. Dies kann durch eine Justierung der Anschlagvorrichtung mittels Laser erreicht werden. Hierzu wird der Laser anstelle der Welle im Führungsschlitten 231 befestigt und anschließend mehrmals axial verfahren. Der Laserpunkt sollte dabei immer auf den gleichen Punkt des Reitstocks zielen. Optional kann eine weitere Ausrichtung mittels Uhr an der starren Welle erfolgen.
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Zum Schutz der Führungsschiene 22, der Einstelleinheit 23 sowie der Abstützeinrichtung 24 kann eine Abdeckung 26 vorgesehen sein. Über ein Scharnier an der Rückseite der Unterkonstruktion 21 befestigt kann die Abdeckung 26 jederzeit unkompliziert geöffnet und geschlossen werden.
