DE1906566C3

DE1906566C3 - Verfahren zum Bearbeiten von aus Stangenmaterial gewonnenen Werkstucken und Werkzeugmaschinen Anordnung zur Ausübung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1906566C3
Application number: DE19691906566
Authority: DE
Inventors: Hans 4801 Grossdornberg Lindemann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1969-02-10
Filing date: 1969-02-10
Publication date: 1973-12-06
Also published as: DE1906566B2; DE1906566A1

Description

Die Erfindung bezieht sich sowohl auf ein Verfahren zum Bearbeiten von aus Stangenmaterial gewonnenen Werkstücken, die nacheinander einer Mehrzahl von Bearbeitungsstationen zugeführt und dort bearbeitet werden, als auch auf eine Werkzeugmaschinen-Anordnung zur Ausübung des Verfahrens.

Um Werkstücke verhältnismäßig geringen Durchmessers und verhältnismäßig geringer Länge spanabhebend zu bearbeiten, werden Mehrspindel-Stangenautomaten eingesetzt, welche den verschiedenartigsten Aufbau haben (Finkeinburg, »Mehrspindel-Automaten«, Springer-Verlag, Berlin, Göttingen, Heidelberg. 1960). Bekannt ist auch. Fertigungsstraßen einzusetzen, bei denen das Werkstück auf einem Träger, Schlitten od. dgl. festgelegt an Arbeitsstationen vorbeigeführt wird (deutsche Auslegeschrift 1 099 306).

Das dem Mehrspindelstangen-Automaten zugeführte Stangenmaterial muß, da die Stange im Rege'-fall nach ihrem Einführen in den Automaten umläuft, verhältnismäßig kurz sein, um das Schlagen des freien Endes der Stange auf ein Minimum herabzusetzen. Auch muß das in Stangendrehautomaten mit hohen Geschwindigkeiten umlaufende Stangenmaterial vor seinem Einführen so vorbearbeitet sein, daß es schlagfrei umlaufen kann. Läuft nämlich das Werkstück nicht schlagfrei um. dann würde der Automat durch die Unwuchten des Werkstückes in Schwingungen mit dem für Werkzeug und Werkstück nachteiligen Folgen versetzt werden.

Da die Antriebsleistung eines Mehrspindel-Stangenautomaten entsprechend dem Bearbeitungsvorgang auszulegen ist, der die höchste Spanleistung erfordert, wird die Antriebsleistung während mehrerer Arbeitstakte nicht immer voll ausgenutzt. Wollte man aber die Antriebsleistung bekannter Automaten weiter erhöhen, dann wurden die Herstellungskosten dieser Automaten erheblich ansteigen, und es würden sich die vorerwähnten Nachteile noch stärker bemerkbar machen, beispielsweise insbesondere dann, wenn die für die einzelnen Bearbeitungsvorgänge aufzubringenden Leistungen erheblich schwanken.

In Fertigstraßen, in denen jedes Werkstück auf. einem besonderen Träger, Schlitten od. dgl. verspannt werden muß, um den einzelnen Arbeitsstationen zugeführt zu werden, können entweder alle

ίο Werkzeuge durch ein gemeinsames Antriebsorgan angetrieben werden, wozu eine Vielzahl von Kraftübertragungsorgane erforderlich wird, oder die Werkzeuge der einzelnen Bearbeitungsstationen können unabhängig voneinander angetrieben werden.

Während man sich früher bemühte, das jeweils zu bearbeitend Werkstück in einer Bearbeitungsstation fest stehen zu lassen, ist man heute dazu übergegangen, die Werkstücke in den Bearbeitungsstationen wie bei Mehrspindel-Stangenautomaten in Umlauf zu

so versetzen. Es ist aber bei diesen Fertigungsstraßen erforderlich, jedes einzelne Werkstück auf einem besonderen Träger zu verspannen und diesen Träger auf jeder Rearbeitungsstation ebenfalls zu verspannen.

Durch die französische Patentschrift 1 503 202 ist ein Verfahren bekannt, aus einer einen Gewinderohling bildenden Stange zusammenhängenae Schrauben mit Sechskantkopf und Spitze herzustellen, indem der Rotationsvorgang zum Fertigschneiden des Ge-

windcs vermittels einer Primär- und Sekundärschneidmittel aufweisenden Schneidkuppe unterbrochen und durch Zusammendrücken von Matrizen ein Sechskantschraubkopf angestaucht und nach Wiederinbetriehselzen des Rotationsvorganges der Fertigungsvorgang des eine Schraube enthaltenden Stangenabsatzes beendet wird. Es müssen also für die Schraubenherstellung Gewinderohlinge angeliefert werden, aus denen die mehrere Schrauben enthaltenden Stangen gefertigt werden können. Dabei haben

die Schrauben nur einen so geringen Durchmesser, daß der Querschnitt zwischen der Schraubenspitze und dem folgenden Sechskantkopf leicht durchtrennt werden kann. Sämtliche Bearbeitungsschritte einschließlich des Anstauchens des Sechskantkopfcs erfolgen in einer Vorrichtung, die nur für einen beschränkten Schraubendurchmesserbereich ausgelegt und mit RücksicM auf den anzustauchenden Kopf hinsichtlich der Größe des Schraubendurchmessers ebenfalls begrenzt ist. Eine derartige Vorrichtung ist

so aber nicht geeignet, für einen breiten FertigungsK reich umgerüstet zu werden.

Weiter ist durch die schweizerische Patentschrift 213 090 ein Verfahren und eine Vorrichtung bekannt, in drei parallel zueinander liegenden Breitmesserarbeitsstationen aus Stangenmaterial Doppelkopfbolzen herzustellen. In jeder Arbeitsstation wird durch umlaufende Breitmessergruppen in die während des Drehens still stehende Werkzeugstange die Werkstückumrißform des Doppelkopfbolzens eingeschnitten, worauf die noch aneinandersitzenden Formdrehieile durch die als Führung dienende hohle Arbeitsspindel der Werkzeuge hindurchgeführt und erst beim Austritt aus dieser Spindel abgetrennt werden. Bei dieser Fertigung handelt es sich um Massenartikel mit in einem Bearbeitungsvorgang herstellbaren kleinen Abmessungen, wobei der Leistungsbedarf so gering ist, daß zur Ausnutzung des Antriebes drei parallel arbeitende Bearbeitungsstationen vorgesehen

sind. Abgesehen von der als axiale Bildung dienen- let werden, denn sie laufen "^ ^h ^och spielt den koaxial verlaufenden Einführungshülse, durch messer begrenzende Fuhrungen ™™™, £_an_ die das Stangenmaterial zugeführt wird, und der höh- eine sonst bei rotierenden Mangenmaiur Jen Arbeitsspindel, durch die nach der Bearbeitungs- dene Unwucht eine RoIIe^ _Slaneenautomaten. station die noch aneinandersitzenden FormdrehteUe 5 Gegenüber ^.^^."Ρ'?,¹?',!^^ Leistung weitergeführt werden, erfolgt vermittels einer zwei- bei dem jede Spindel fur eine magnate ^ ^ teiligen Klemmvorrichtung nach jeder Bearbeitung ausgelegt sein muß und tu jeaes ^ ^ eines Formdrehteiles ein Freigeben und nach Vor- stimmte ^TT^X äaß Sr Arbeitsstation die rücken der Werkstoffstange mit den aneinanderhän- nische Fortschritt erzielt, ^?⁰.J="" _{Bereich er}forgenden Formdrehteilen ein erneutes Erfassen der « Leistung zugeordnet ist, die '" *^r _{fenden Werk}. Werkstoffstange für die Bearbeitung des nächsten derhch ist, und daß fur alle ourcn ^ Formdrehteiles. An ein Umrüsten größeren Ausma- stücke die Einspannung S^emem'^am -_ch ^e _{der we}itere ßes mit der Möglichkeit einer breiten Anwendung ist sem technischen Fortschritt erot net ^ beim Auslegen einer derartigen SpezialVorrichtung Vorteil einer größeren ^ ^anaf "J3 _Bearbci. zur Herstellung kleiner Massenartikel nicht gedacht. ₁₅ Leistungsabgabe in dem M^*. j_nncrhalb Für eine von vornherein in Betracht zu ziehende tungsstationen ausgelegten ^Berti'ⁿ;*^O"_{n einer so}i. Umrüstungsmöglichkeit ist von der Überlegung aus- des vorgesehenen Bereiches ein · ^ ^ zugehen, daß die Zahl gleicher Werkstücke, zu deren chen Anlage ohne *^ule.7* ^mSzahlen gleicher Herstellung eine verhältnismäßig hohe Verspanlei- nicht auf die Fertigung hohe »«c^anien _fc stung aufzubringen ist, wesentlich höher ist als im . oder sehr ähnlicher Werk*«^^^h™" ^ Ausallgemeinen angenommen wird. So werden beispiels- Eine ^^^^f^^lTch gekennzeichnet, weise Wellen zum Herstellen von Elektromotoren übung des Verfahrens ist dadurcn g _Jt und Drehfederstäben für Kraftwagen in recht erheb- daß an den Bearbeitung«. ^alt"^nu; ^_{n(J und in} liehen Mengen benötigt, so daß die diese Teile her- Werkzeugen angeordnet s nd die ~_n"^Ü _verfahr. stellenden Zulieferfirmen eine entsprechend hohe *₅ axialer Richtung und in ^rad'^aler *'™™J _Richtun. Zahl von Werkzeugmaschinen, Drehbänken od. dgl. bar und deren P^^^^SSSg. daß die benötigen, um den Bedarf befriedige zu können. gen festlegbar sind. Dabei 1f" ^ζ™^_η|'_{um e5nc} Aus den obenerwähnten Gründen lohnt es sich im einzelnen Wertougc^he S^a"f ^u™ *^J Stangenallgemeinen nicht, Mehrspindel-Stangeinutomaten Höh !welle laute«'deren Achse ρ ara ^ einzusetzen, weil deren Leistung im allgemeinen 30 achse verlauft, und P*™"^el ^{unü uut} nicht ausreicht, die erforderliche Zerspanungsie,- ^^«J^Sch. wenn feststeht, wclstung aufzubringen. u \v t t«rt 711 fertieen ist die Bearbeitungsma-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein chcs Werkstuck zu fertige:n isi. ui

Verfahren zum vorzugsweise spanabhebenden Verar- sch.nen so anzuordnen und -ua*™ ¹^_{n dfe einc} beiten vorzuschlagen, das bei jedem Produktions- 35 ^Amvcis"ⁿ^^rlull\'^St£_rweu" um die Längsachse

wechsel leicht umstellbar ist und mit dem es möglich Stunde bearbeitenden *'*«^uB^{e UI}™£ _umz*_laufcn

ist. verhältnismäßig hohe Zerspanungsleistungen zu der Stange um. w ahrcnd die Sunge ^nicn _idswcistf

erzielen bzw. große Spanmengen in kürzest mögli- braucht. so kann eine M*™'^nc _k ^ul^_{s vie} ^P _{rtc B}ear-

cher Zeit zu entfernen und außerdem die bisher er- *ur Bearbeitung e«.^<£*£ forderlichen Transportwege zu reduzieren sowie 40 beUungsmasch.ne angelrdnetsun ™.

Totzeiten möglichst auszuschalten, die durch Stillset- tung eines anderen We ^{k tuc}^4_d^_crdcn

zen eines Antriebes. Schalten auf Vorwärts- oder zweiten I ^Β™^^η^™™^\,"nd"in Hand einer

Rückwärtslauf. Andern der Antriebsdrehzahl od. dgl. Die Erfinduni;.^ "^^^^ eines herzu-

bisher in Kauf genommen werden mußten. schematischen Zeichnung "^nd J" ™"

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß 45 ^^^ζ^^^^Λ^^^^-

vorgeschlagen, daß das zu verarbeitende Stangenma- P ig 1 ^CI" ^^^^heitun - "on in F»g. 2 darge-

terial durch die in Längsrichtung der Stange hinter- maschinen, die der Bearbeitung g

einanderliegenden Bearbeitungsstationen hindurch- stellten Werkstucken ciuJ^nt"· anzuordnende

bewegt und das Abtrennen der bearbeiteten Werk- Fig. 2 eine '"/'"^.^!"Mniimeter

stück? von der Stange als letzter Bearbeitung 50 Wc. lern« *rer^^rom^rc^ste.lt wer-

durchgeführt wird. aoiicn vy_t. beispiels-

Durch die Erfindung wird der technische Fort- den. deren Lange, wie im ha^l oer r g ι

schritt erzielt, daß infolge der in Längsrichtung der weise ™&^η™™?\^™^£§] _und 100 mm

Slanie hintereinanderliegenden Bearbeitungsstatio- Durchmesser ^^~™ us einem Walz-

nen, auf denen nach und nach an den zusammenhän- I₅ scnwankt. η γ f'^nEenal von 100 bis

genden. sich fortbewegenden, aber nicht rotierenden ^η^^^^ΆτηΒΚήΛ-ϊνην

Werkstücken, die erst durch einen letzten Bearbe,- K 5 mm ^mes^str U. ^ ^ _auf ^

tungsgang abgetrennt werden, die einzelnen Bearbe.- urd z. fahrendfernes _Richtmaschine

tungsgänge kontinuierlich oder schnttwe.se durchge- L-nge x°n ™nd 7J⁰JJ¹J _{hinc cine} Antriebslei-

führt werden können, ein Verspannen durch mitlau- 60 gerichtet, wozu diese Kicnimasumn: ti uv i-»..*. .„.,...-. fende Verspannmittel möglich ist. wodurch die stung von etwa 20 PS benötigt. Richtmaschinen die-Länge der Stangen nicht begrenzt ist, sondern im Ge- ser Art stehen zur Verfugung. Erreicht der gerichtete genteil, um den kontinuierlichen Durchgang nicht zu Teil die dann folgende Werkzeugmaschine 3, dann unterbrechen, durch Anschweißen der folgenden wird in dieser ebenfalls in 12see ein Abdrehen auf Stange fortgesetzt werden kann. Die lediglich in 65 100mm Durchmesser bewirkt, wozu eine Leistung Längsrichtung fortbewegten, aber nicht rotierenden von etwa 250 PS erforderlich ist. In der Bewegungs-Stangen brauchen, wenn sie die Walzenstraße verlas- richtung der Stange 1 gesehen hinter der Werkzeugsen haben, lediglich gerichtet, aber nicht vorbearbei- maschine 3 ist eine Werkzeugmaschine 4 angeordnet.

die die Stange auf eine Länge von 304 mm auf den Durchmesser von 90 mm abdreht Hierzu ist eine Leistung von etwa 200 PS erforderlich. Abgedreht werden also zwei Enden zweier Werkstücke. Hieran anschließend werden in einer Maschine S die beiden Enden zweier Werkstücke prägepoliert, wozu entsprechend dem Durchmesser von 90 mm und der Länge von 304 mm 25 PS in der Zeit von 12 see erforderlich sind. Die Maschine 6 prägepoliert dann den Mittelteil der Welle mit dem Durchmesser von 100 mm auf eine Länge von praktisch 450 mm Länge, wozu, wird dies in 12 see bewirkt, 40PS erforderlich sind. Das Eindrehen der Nut 7 (Fig. 2) wird durch eine Maschine 8 bewirkt, deren Antriebsleistung beispielsweise 5 PS beträgt. Das Gewinde 9 wird durch eine Maschine 10 erzeugt, wozu eine Antriebsleistung von etwa 40 PS benötigt wird. Schließlich erfolgt in der Maschine 11 das Abstechen auch wieder in 12 see. die Antriebsleistung beträgt etwa 15 PS. Die Werkzeugmaschinen 3 bis 6, 8, 10 und 11 weisen also spanabhebende Werkzeuge auf, die mit in den Maschinen gelagerten, die Stange umfassenden Hohlwellen umlaufen. Für notwendige Hilfsantriebe ist dann auch noch eine Leistung von etwa 55 PS vorzusehen, so daß die Gesamtleistung der Werkzeugmaschinenanordnung etwa 650 PS beträgt, eine Leistung, die die Leistung bekannter Mehrspindel-Stangenautomaten weit übersteigt. Rechnet man, wie vorstehend angenommen, mit einer Bcarbeitungszeit in jeder Bearbeitungsstation von je 12 see und rechnet man dann noch 3 see Totzeit hinzu, so ist man in der Lage, alle 15 see das in F i g. 2 dargestellte Werkstück zu fertigen, d.h. praktisch, daß während eines 8-Stunden-Tagcs 1920 Werkstücke dieser Art hergestellt werden können.

Die Vorschübe der Werkzeuge in den einzelnen Werkzeugmaschinen sind natürlich entsprechend zu wählen. Beispielsweise arbeitet man in der Ma schinc 3 mit einem Vorschub von 400 mm pro Minute, in der· Werkzeugmaschine 4 mit 200 mm pro Minute Vorschub, während beim Gewindeschneiden beispielsweise mit 600 mm pro Minute gearbeitet werden kann. Selbstverständlich ist in den einzelnen Maschinen dafür zu sorgen, daß die umlaufenden Werkzeuge beim Spanabnehmen auch in axialer Richtung bewegt werden können, wenn dies, um die Taktzeit einzuhalten, notwendig ist.

ίο Um den recht erheblichen Unterschied aufzuzeigen, der zwischen dem Bearbeiten gemäß vorliegender Erfindung und dem Bearbeiten auf Mehrspindel-Stangenautomaten besteht, wird folgendes Beispiel zitiert. Soll im Falle der Fertigung eines Werk-Stückes nach F i g. 2 das Abdrehen vom Durchmesser 105 mm auf den Durchmesser von 100 mm auf einer Länge von 750 mm bewirkt werden und arbeitet man hier mit einem Vorschub von 4 m pro Minute, dann lassen sich bei einer gewählten Taktzeil von beispielsweise 12 see fünf dieser Werkstücke in der Minute hersteilen, wobei die Maschine 3, die das eben erwähnte Abdrehen bewirkt, mit einer Leistung von 250 PS versorgt werden muß. Läßt man diese Arbeit auf einem Mchrspindel-Automaten durchführen. der eine Antriebsleistung von 50PS aufweist, dann braucht man allein zu diesem Abdrehen eine Minute, wenn die gesamte Leistung des Automaten in den einen Spindclstrang gesteckt wird. Bei auf sechs Spindeln verteilter Leistung würde man dann sechs Minuten brauchen.

Man ist also nicht nur in der Lage, mit hohen Zcrspanungslcistungen zu arbeiten, man kann, da das Stangenmaterial nicht umläuft, praktisch das aus einem Walzwerk kommende Material unmittelbar anschließend verarbeiten, reduziert dadurch die Transportwege und löst damit ein in vielen Fabriken nicht immer einfach zu lösendes Problem in verhältnismäßig einfacher Weise.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüchfc:

1. Verfahren zum Bearbeiten von aus Stangenmaterial gewonnenen Werkstücken, die nacheinander einer Mehrzahl von Bearbeitungsstationen zugeführt und dort bearbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß das zu verarbeitende Stangenmaterial durch die in Längsrichtung der Stange hintereinanderliegenden Bearbeitungsstationen hindurchbewegt und das Abtrennen der bearbeiteten Werkstücke von der Stange als letzter Bearbeitungsgang durchgeführt wird.

2. Werkzeugmaschinen-Anordnung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Bearbeitungsstetionen Maschinen mit Werkzeugen angeordnet sind,

• die umlaufend und in axialer Richtung und in radialer Richtung verfahrbar sind, und deren Drehachsen in einer dieser Richtungen festlegbar sind.

3. Werkzeugmaschinen-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Werkzeugmaschinen (2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 11) die Stange umfassend um eine Hohlwelle umlaufen, deren Achse parallel zur Stangenachse verläuft, und parallel und/oder senkrecht zur Stangenachse verfahrbar sind.