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Vorrichtung zum Zentrieren von Drehkörpern auf Aufnahmedornen Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zentrieren von Drehkörpern, beispielsweise
Zahnrädern, auf Aufnahmedornen, auf denen die Drehkörper zum Bearbeiten oder Prüfen
festgespannt werden. Die mit dem Erfindungsgegenstand zu lösende Aufgabe wird darin
gesehen, mit einfachen baulichen Mitteln ein genaues Zentrieren des Drehkörpers
auf dem Aufnahmedorn zu ermöglichen, ferner dessen Wirksamkeit auf Drehkörper mit
größeren Bohrungstoleranzen auszudehnen.
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Es sind Aufnahmedorne bekannt, deren den Drehkörper aufnehmender Schaft
hohl ausgebildet ist und einen Innenkonus aufweist, wobei die verbleibende Wand
des Schaftes verhältnismäßig dünn ist. In der Bohrung des Schaftes ist ein mit entsprechendem
Außenkonus versehener Bolzen angeordnet, der durch eine Spannvorrichtung in den
Innenkonus hineingezogen werden kann. Hierbei wird die dünne Wand des Schaftes gedehnt
und dadurch der Drehkörper zentrisch auf dem Schaft festgehalten. Derartige Aufnahmedorne,
sind relativ teuer, da einmal hohe Gütegrade in der Bearbeitung erforderlich sind,
zum anderen der dehnbare Schaft aus hochwertigem Stahl hergestellt sein muß. Ferner
ist nachteilig, daß mit dem dehnbaren Schaft nur kleine Bohrungstoleranzen bis etwa
'ho mm überbrückt werden können, d. h. ein Drehkörper mit größer tolerierter Bohrung
kann auf dem Aufnahmedorn nicht mehr festgehalten werden. Außerdem verliert der
Schaft beim Ausdehnen durch den Innenkonus seine zylindrische Form und wird leicht
kegelförmig.
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Bekannt sind weiterhin Spanndorne, bei denen das Spannen des auf den
Dorn aufgesteckten Werkstückes durch elastische Ringe erfolgt, die in axialer Richtung
zusammengepreßt werden, wodurch sich eine Ausweitung der Ringe in radialer Richtung
und damit ein Festspannen des Werkstückes ergibt. Das Werkstück sitzt erst in gespanntem
Zustand zentrisch auf dem Dorn. In diesem Zustand ist es aber auch in axialer Richtung
festgespannt, so daß es sich auf dem Dorn nicht drehen läßt. Dies bedeutet, daß
das Zentrieren des Werkstückes zugleich auch ein Festspannen desselben voraussetzt.
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Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß
in den Spielraum zwischen Aufnahmedorn und Bohrung des Drehkörpers durch im Aufnahmedorn
vorgesehene, vorteilhaft gleichmäßig auf dessen Umfang verteilte Längsnuten, Rinnen,
Kanäle od. dgl. Druckluft geleitet wird, die den Drehkörper zentrisch vom Aufnahmedorn
abhebt und von der ein Teil durch im Aufnahmedorn vorgesehene Nuten, Rinnen, Kanäle
od. dgl. noch während des axialen Festspannens des Drehkörpers nach außen abströmt.
Auf diese Weise wird der Aufnahmedorn einfacher, da der Innenkonus des Schaftes
und der den Schaft dehnende Außenkonus, die einen verhältnismäßig hohen Bearbeitungsgütegrad
erforderlich machen, fortfallen können. Außerdem braucht der Schaft nicht mehr dehnbar
zu sein, so daß für seine Herstellung eine gängige Stahlsorte verwendet werden kann.
Auf dem neuen Aufnahmedorn können Drehkörper mit bis zu 31lo mm Bohrungstoleranz
zentriert werden, da das Festspannen des Drehkörpers axial erfolgt und nicht mehr
von der Dehnfähigkeit des Schaftes abhängig ist. Hinzu kommt, daß sich das Werkstück
in zentriertem Zustand noch auf dem Dorn drehen läßt bzw. auf Rundlauf geprüft werden
kann. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß der Bearbeitungsausschuß durch
das exakte Zentrieren des Werkstückes weitgehend herabgesetzt werden kann, weil
alle Werkstücke mit Hilfe der Preßluftzentrierung exakt die gleiche Stellung auf
dem Aufnahmedorn erhalten.
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Der Erfindungsgegenstand ist für Spanneinrichtungen mit vertikal stehendem
oder horizontal liegendem Dorn in gleich vorteilhafter Weise verwendbar. Es ist
möglich, mit einem üblicherweise vorhandenen Druck von z. B. 5 bis 6 atü leichte
Werkstücke, wie z. B. Zahnräder, wie sie im Fahrzeugbau verwendet werden, auf einem
waagerechten Dorn zu zentrieren und zu spannen, während man zum Spannen größerer
und damit schwererer Werkstücke einen entsprechend höheren Spanndruck verwendet.
Bei höherem Druck der Luft läßt sich auch bei schwereren Werkstücken ein waagerecht
liegender Spanndorn verwenden. Ebenso läßt sich der Erfindungsgegenstand auch für
das
Spannen von Drehkörpern, z. B. für die Bearbeitung an Drehbänken mit gleichem Erfolg
anwenden. So können z. B. Zahnräder im Dreibackenfutter vorgedreht und später auf
einem Dorn, der an den Stirnflächen spannt, fertigbearbeitet werden. Das Zentrieren
der Zahnräder auf dem Dorn geschieht mit Hilfe des Erfindungsgegenstandes. Auch
läßt sich der Erfindungsgegenstand z. B. bei Kegelräderstoßmaschinen anwenden, indem
die Kegelräder in der Bohrung aufgenommen und an der Stirnseite gespannt werden,
wobei das Zentrieren der Kegelräder auf dem Aufnahmedorn gleichfalls mit Hilfe des
Erfindungsgegenstandes geschieht.
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Gemäß der Erfindung weist der Aufnahmedorn zum Zuführen der Druckluft
wenigstens eine Leitung auf, die in eine Ringnut des Aufnahmedornes mündet, von
der aus Längsnuten wegführen, die über die Länge des Drehkörpers reichen und durch
radial verlaufende Nuten mit der Außenluft in Verbindung stehen. Diese Konstruktion
ist einfach und mit geringem baulichem Aufwand durchführbar. In manchen Fällen,
z. B. wenn der Aufnahmedorn ein volles Querschnittsprofil hat, d. h. nicht von einem
Befestiaunasbolzen axial durchdrungen wird, kann der Aufnahmedorn zum Zuführen der
Druckluft auch mit einer axial verlaufenden Bohrung versehen sein, von der aus Radialbohrungen
zu den Längsnuten des Aufnahmedornes führen. Vorteilhaft weist die Ansehlagfläche
für den Drehkörper und die an die freie Stirnseite des Drehkörpers anliegende Fläche
des Aufnahmedornes radial verlaufende, vorteilhaft gleichmäßig auf die Flächen verteilte
Nuten auf, durch die Druckluft von dem Spielraum zwischen Aufnahmedorn und Drehkörper
nach außen abströmen kann.
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Zweckmäßig ist die Widerlagerfläche des Drehkörpers an einer Scheibe
vorgesehen, die auf den Aufnahmedorn unmittelbar vor einem Bund desselben im Bereich
der Ringnut aufgeschrumpft ist und eine radiale Bohrung zum Zuführen der Druckluft
in die Ringnut aufweist. Hierbei kann die radiale Bohrung der Schrumpfscheibe mit
einem Innenkonus versehen sein, zum Aufnehmen eines mit dem entsprechenden Außenkonus
versehenen Ventilmundstückes eines Preßluftschlauches. Beim Zuführen der Druckluft
durch eine axiale Bohrung kann der Konus zum Aufnehmen des Ventilmundstückes eines
Preßluftschlauches an einer Stirnseite des Aufnahmedornes vorgesehen sein.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht. Es zeigt Fig. 1 einen mit der erfindungsgemäß ausgebildeten Zentriervorrichtung
versehenen Aufnahmedorn für Drehkörper in teilweise im Schnitt dargestelltem Aufriß,
wobei die strichpunktierten Linien einen Drehkörper andeuten, Fig. 2 einen Schnitt
entlang der Linie 1-I der Fig. 1 und Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie II-11 der
Fig. 1. In der Zeichnung bedeutet 1 die Haltevorrichtung, beispielsweise einer Werkzeugmaschine,
in die ein das Werkstück in Form eines Drehkörpers 2 festhaltender Aufnahmedorn
mit seinem Ende 3 bis zum Bund 4 eingeführt ist. Der Aufnahmedorn hat eine axiale
Bohrung 5, die von einem zur Halterungsvorrichtung 1 gehörenden Bolzen 6 durchdrungen
ist, der über das Ende des als Tragschaft 7 des Drehkörpers 2 dienenden Teiles des
Aufnahmedornes hinausragt und an seinem vorstehenden Ende ein Gewinde 8 zum Aufdrehen
einer Gewindemutter 9 aufweist. Mittels der Mutter 9 kann unter Zwischenfügen von
Scheiben 10 und 11 der Drehkörper 2 gegen den Bund 4 gedrückt, d. h. auf dem Aufnahmedorn
festgespannt werden, wobei gleichzeitig der Aufnahmedorn in seiner Haltevorrichtung
1 fest verankert wird.
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Der Schaft 7 des Aufnahmedornes ist mit gleichmäßig über seinen Umfang
verteilten Längsnuten 12 versehen, die, von einer Ringnut 13 ausgehend, bis unter
die Scheibe 11 reichen. Im Bereich der Ringnut 13, unmittelbar neben dem Bund 4
ist auf den Schaft 7 eine Scheibe 14 aufgeschrumpft, die eine radiale Bohrung 15
aufweist.
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Die Bohrung 15 ist konisch ausgebildet, so daß das mit entsprechendem
Gegenkonus 16 versehene Ventilmundstück 17 eines Preßluftschlauches 18 dichtend
eingesteckt werden kann. Ferner hat die aufgeschrumpfte Scheibe 14 an ihrer freien
Stirnfläche 19 radial verlaufende, gleichmäßig auf die Fläche verteilte Nuten 20,
und zwar zweckmäßig in der gleichen Anzahl, wie im Schaft 7 Längsnuten
12 vorgesehen sind.
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Die Scheibe 11 ist drehfest, jedoch axial verschiebbar auf dem Ende
des Schaftes 7 angeordnet. Hierzu weist die Scheibe 11 eine radiale Bohrung 21 auf,
in die ein Stift 22 eingepreßt ist, dessen inneres Ende in eine kurze Längsnut 23
des Schaftes 7 eingreift. Außerdem sind in der Innenfläche 24 der Scheibe
11 ähnliche radial verlaufende Nuten 25 angeordnet, wie sie die Fläche 19 der aufgeschrumpften
Scheibe 14 aufweist.
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Die Handhabung und Wirkungsweise eines die neue Zentriervorrichtung
aufweisenden Aufnahmedornes ist folgendermaßen: Der Drehkörper 2 wird nach Abdrehen
der Mutter 9 und nach Entfernen der Scheiben 10 und 11 auf den Schaft 7 aufgesteckt,
derart, daß er an der Fläche 19 der Schrumpfscheibe 14 anliegt. Alsdann setzt man
die Scheiben 10 und 11 wieder auf und dreht die Mutter 9 so weit in das Gewinde
8 des Bolzens 5 hinein, daß der Drehkörper 2 auf dem Schaft gerade noch leicht verdreht
werden kann. Zur Zentrierung des Drehkörpers 2 auf dem Schaft 7 ergreift man mit
einer Hand den Preßluftschlauch 18 und führt das Ventilmundstück 17 in die Bohrung
15 der Schrumpfscheibe 14 dichtend ein. Nach Öffnen des Ventils am Ventilmundstück
17 durch Niederdrücken des Ventilhebels 26 strömt Druckluft durch die Bohrung 15
in die Ringnut 13 und in die Längsnuten 12, d. h. in den Spielraum zwischen Aufnahmedorn
und Drehkörperbohrung 27. Hierbei kann Luft durch Radialnuten 20 der Schrumpfscheibe
14 und durch die Radialnuten 25 der Scheibe 11 nach außen entweichen. Durch die
Druckluft wird inzwischen der Bohrung 27 des Drehkörpers 2 und dem Schaft
7 des Aufnahmedornes ein Druckluftpolster gebildet, das den Drehkörper 2 zentrisch
von dem Schaft 6 abhebt. Nun zieht man unter ständigem Einlassen von Druckluft die
Mutter 9 mit der anderen Hand fest, so daß der Drehkörper 2 auf den Schaft
7 zwischen der Schrumpfscheibe 14 und der Scheibe 11 festgespannt wird. Hierbei
strömt fortwährend Druckluft durch die Radialnuten 20 und 25 ab, so daß keine Druckunterschiede
im Spielraum zwischen Drehkörperbohrung und Schaft 7 auftreten, die ein Verschieben
des Drehkörpers 2 aus seiner zentrischen Lage zur Folge haben könnten. Durch das
Festspannen selbst ändert sich die Lage des Drehkörpers
nicht mehr,
da die Scheibe 11 wohl axial verschiebbar auf dem Schaft 7 lagert, aber durch Anziehen
der Mutter 9 nicht mitgedreht werden kann. Ist die Mutter 9 festgezogen, dann wird
der Preßluftschlauch entfernt.
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Die Anzahl, Ausbildung und Anordnung der im Schaft 7 vorgesehenen,
die Preßluft führenden Längsnuten 12 ist von der jeweiligen Ausbildung des Profils
der Drehkörperbohrung abhängig, und zwar sind so viele Längsnuten 12 vorzusehen
bzw. ihre Anordnung und Ausbildung ist so zu treffen, daß die gleichmäßige Verteilung
der Druckluft auf den Bohrungsumfang des Drehkörpers 2 gewährleistet ist.
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Die Erfindung ist auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel
nicht beschränkt, sondern umfaßt weitere Ausführungsmöglichkeiten; so können beispielsweise
die Längsnuten 12 und die Radialnuten 20 bzw. 25 auch andere Querschnittsprofile
aufweisen, als im Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Ferner kann man die Längsnuten
1.2 auch schraubengangartig im Schaft 7 des Aufnahmedornes anordnen.