DE1921514C3

DE1921514C3 - Werkzeugmaschine zum Einfräsen mehrerer Längsnuten

Info

Publication number: DE1921514C3
Application number: DE1921514A
Authority: DE
Inventors: Karl 5600 Wuppertal Lieser
Original assignee: Wera Werk Hermann Werner GmbH and Co KG
Current assignee: Wera Werk Hermann Werner GmbH and Co KG
Priority date: 1969-04-26
Filing date: 1969-04-26
Publication date: 1981-02-05
Also published as: SE382768B; CH498679A; DE1921514B2; US3715956A; DE1921514A1; GB1287993A

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zum Einfräsen mehrerer Längsnuten in die Kegelspitze eines Kreuzschlitz-Schraubendreher-Werkstückes oder ähnlich gestalteter Werkstücke vom freien Ende her unter axialer Relativ-Bewegung zwischen Werkstück und Fräser.

Es ist bekannt, die Nuten in der Kegelspitze eines Schraubendreherschaftes mittels eines Profilfräsers einzuarbeiten. Das Profil des Fräsers bestimmt die Querschnittsform der Nut. Hierbei benutzt man eine Werkzeugmaschine, bei welcher das Werkstück in einem Spannfutter gehalten ist und der sich drehende Fräser in Längsrichtung des eingespannten Werkstükkes in dieses eintritt, wobei das mit mehreren Nuten auszubildende Werkstück nach Fertigstellung je einer Nut schrittweise um einen Nutenteilungswinkel gedreht wird. Es ist ein mehrfacher Vort.-hub und Rückgang notwendig, so daß die Fertigungszeit ungünstig groß ist. Die Fräser sind sehr teuer.insbesor-dere wenn sie aus hochleistungsfähigem Material bestehen. Zur Erhöhung der Wirtschaftlichkeit ist es dabei auch schon bekannt geworden, gleichzeitig mit zwei einander gegenüberliegenden Profilfräsern zu arbeiten (US-PS 33 01 135). Dies halbiert die Anzahl der Drehbewegungen des Werkstückes um den Nutenteilungswinkel. Die Hitzebelastung des Werkstückes ist dafür um so größer. Will man formgleiche Nuten in Serie erzeugen, müssen die Fräser ebenso oft gewechselt werden, weil auch dort deren Profil genau dasjenige der Nut bestimmen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Maschine so auszubilden, daß eine in erheblichem Maße verringerte Fertigungszeit erreicht wird, welche bei automatischer Steuerung des Arbeitsganges insbesondere auch noch den Vorteil einer besseren Genauigkeit der Bearbeitung gewährleistet.

Zum Herstellen von Überstromkanälen auf der Mantelfläche eines Ventilkolbens ist es bekannt, einen als Einzahn-Schlagmesser ausgebildeten Fräser zu verwenden, der radial zur Mantelfläche des in konstantem Drehzahlverhältnis zum Fräser angetriebenen Ventilkolbens eintaucht und so bei jeweils einer vollen Umdrehung des Ventilkolbens einen Teil aller gleichzeitig auf dem Umfang erzeugter Überstromkanäle ausfräst (GB-PS 1101 555). Zufolge der radialen Zustellung und der beiden Drehbewegungen von Fräser und Vcntilkolben lassen sich keine Kanäle in achsgerader Erstreckung erzeugen. Die Kanäle weichen vielmehr zwingend um denjenigen Betrag vom achsparallelen Verlauf ab, um welchen sich der Ventilkolben während der Eintauchzeit des Fräsers dreht. Im übrigen entspricht der Querschnitt der erzeugten Kanäle dem Querschnittsprofil des Fräsers. Dieser schneidet stets

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mit seinen beiden Flanken, Seine Abnutzung ist groß und muß auch stets beobachtet bleiben, will man genau gleiche Querschnittsformen der Kanäle über längere Zeit gewährleisten. Alle erwähnten Gegebenheiten machen eine diesbezügliche Werkzeugmaschine deshalb ungeeignet zur Bearbeitung gattungsgemäüer Werkstücke.

Gelöst ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch, daß bei einer gattungsgemäßen Maschine der als Einzahn-Schlagmesser ausgebildete, in das kontinuierlich angetriebene Werkstück eintauchende Fräser in konstantem Drehzahlverhältnis zum Werkstückumlauf angetrieben ist.

Zufolge dieser Ausgestaltung ist erreicht, daß die entsprechenden Nuten als auch deren Teilungsabstand in höchstem Maße genau und schnell eingearbeitet werden. Die Maschine arbeitet mit großen Standzeiten für den Fräser und mit geringen Antriebsleistungen und äußerst geringer Hitzebelastung des Werkstückes. Es kann sogar auf eine Kühlflüssigkeit verzichtet werden. Sehr entscheidend für diese einzelnen Faktoren ist die Tatsache, daß sich zufolge überlagerung der beiden Drehbewegungen von Schlagmesser-Fräser und Werkstück einerseits und axialer Relativbewegung dieser beiden Teile zueinander andererseits ein Selbst-Freischneiden des Schlagmesserfräsers ergibt, d. h. daß der Querschnitt der erzeugten Nut größer ist als das Querschnittsprofil des Fräsers. Außerdem ist das Bearbeiten der zumeist aus hochlegierten Stählen bestehenden Werkstücke durch den Schlagmesser-Fräser günstiger, mm kann die Spanabnahme trotz geringer Energieaufnahme vergrößern und bezüglich des Fräsers auch erhebliche Werkzeugkosten sparen. Die Bauform der Werkzeugmaschine ist wenig aufwendig, der Betrieb ist äußerst zuverlässig und störungsfrei, so daß eine einfache Automatisierung der Arbeitsvorgänge leicht durchführbar ist. '

Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt. Es zeigt

Abb. 1 in einer schaubildlichen Vorderansicht eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine,

Abb.2 in größerem Maßstabe eine schaubildliche Stirnansicht hierzu,

Abb.3 einen Vertikal-Längsschnitt der Werkzeugmaschine in der Ebene des Spannfutters,

Abb.4 einen horizontalen Höhenschnitt in der Mittelebene des das Spannfutter tragenden Supportes;

A b b. 5 in schematischer Darstellung als Erläuterung zum Fräsarbeitsgang den Anschnitt des Werkstückes,

A b b. 6 eine Ergänzungsskizze zu F i g. 5

A b b. 7 eine schematische Stirnansicht des Werkstükkes bei Schlagmessereingriff.

A b b. 8 zeigt den Messerkopf in Längsansicht,

A b b. 9 eine rückwärtige Ansicht hierzu und

A b b. 10 eine Draufsicht.

Die Werkzeugmaschine besteht aus dem Kastenfuß 1, in welchen das später noch erläuterte Regelgetriebe »RG« enthalten ist, und welches auf der Tischfläche 2 den ein Spannfutter 4 aufweisenden Support 3 längsvorschieblich geführt trägt. Am vorderen Ende des Tisches ist der das Schlagmesser 5 tragende Messerkopf 6 drehbar gelagert. Letzterer ist von einer Zentrierspitze 7 abgestützt, die in der ortsfesten Pinole 8 gehalten wird.

Das Werkstück 9, an dessen Kegelspitze für die bekannten Kreuzschlitz-Schraubendreher geeignete Nuten eingearbeitet werden, ist im Spannfutter 4 eingespannt gehalten.

Eine durchsichtige, auf Schienen 10 verschiebliche Schutzhaube 11 dient zur Abdeckung der Arbeitsstelle gegen abfliegende Späne.

Der das Spannfutter 4 aufweisende Support 3 ist auf dem Tisch 2 hin- und herverschiebbar. Das Spannfutter 4 ist kontinuierlich drehend angetrieben. Ebenso ist der Messerkopf 6 über die Fräserwolle 12 kontinuierlich drehend angetrieben, und zwar zwangsläufig über das im Kastenfuß 1 enthaltene Getriebe »RG«. Die Getriebehauptwelle 13 trägt zu diesem Zweck ein i<> Kegelrad 14, welches in dem Kegelrad 15 auf der Fräserwelle 12 kämmt.

Die Getriebehauptwelle 13 steht über ein Stirnradpaar 16 in fester Verbindung mit der Vorgelegewelle 17 eines schaltbaren Regelgetriebes, dessen Stufenräder 18 ι '> mittels eines Schieberadpaares 19 der Nebenwelle 20 in Eingriff stehen. Weitere Stufenzahnräder dienen zur Erzielung einer größeren Anzahl von Übersetzungen.

Auf der Abtriebswelle 20', welche parallel mit der Nebenwelle 20 verläuft und von letzterer angetrieben ?< > wird, sind Riemenscheiben 21, 22 befestigt, die mittels Ketten 23 bzw. 24 oder Zahnkei'lriemen eine Antriebsverbindung zum Spannfutter 4 und zum Support 3 herstellen.

Die mit einem Schaft ausgebildete Büchse 4' des y> Spannfutters 4 ist im Support 3 drehbar gelagert (siehe Abb.3) und trägt ein Zahnrad 25, welches (siehe A b b. 4) mit einem Zahnrad 26 kämmt, das auf der Antriebswelle 27 sitzt. Die Antriebswelle ist teleskopisch ausziehbar und kardanisch gelenkig ausgebildet. J" Sie trägt an ihrem freien Ende ein Kettenrad 28, auf welchem die Kette 23 läuft und einen Drehantrieb übermittelt.

Die Backen des in Form einer Spannzange ausgestalteten Spannfutters 4 besitzen einen verlängerten J5 Muffenansatz 29, der mit Gewinde versehen ist und in welchem eine Steuerstange 30 eingeschraubt ist. Zwischen einem von letzterer getragenen Federteller 31 und dem .Schaftende der Büchse 4' sitzt ein unter Vorspannung stehender Tellerfedersatz 32. Dieser bewirkt durcn seine Druckkraft das Spannen der Spanfutterbacken durch Hereinziehen der Kegelflächen derselben in die Büchse 4'.

In axialer Anordnung zum Spannfutter 4 ist ein Hydraulikzylinder 33 vorgesehen, dessen Kolbenstange -»ϊ auf ein zweifaches Kniehebelpaar 34 einwirkt, dessen Jochstück 35 gegen die Steuerstange 30 stößt. Bei der Betätigung des Zylinders 33 werden durch die Druckkraft die Spannfutteibacken durch Herausdrükken aus der Büchse 4' gelöst.

Der das Spannfutter 4 tragende Support 3 ist in einer Prismenführung 36 auf der oberen Platte 2' des Kastenfußes 1 verschiebbar gelagert. Ein Zapfenende 37 des Supportes 3 greift in einen Stößel 38 ein, dessen Rolle gegen eine Kurvenscheibe 39 tritt. Diese vermittelt durch ihre Drehung den Vorschub des Spannfutters bzw. des darin eingespannten Werkstükkes während der Bearbeitung durch das Schlagmesser. Die Kurvenscheibe 39 ist auf einer Welle 40 angebracht, die in der Platte 2' gelagert ist und ein Schneckenrad 41 ^h0 trägt, welches in die Schnecke auf der Welle 42 eingreift. Die Welle 42 besitzt eine Riemenscheibe 43, auf welcher der Zahnkeilriemen 24 läuft und den Antrieb der Kurvenscheibe 39 bewirkt.

Das Schlagmesser 5 ist (vgl. auch Abb.8 bis 10) in *>5 einem Messerkopf 6 angeordnet; letzterer ist durch seinen Flansch 44 mit der Fräserwelle 12 fest verbindbar. Eine genaue Zentrierung des Messerkopfes

■»» 6 erfolgt durch einen in die Fräserwelle passend eintretenden Zentrierzapfen 45 und eine am oberen Stirnende engebrachte Körnerbohrung 46, in die die Körnerspitze 7 der Pinole 8 eintritt. Letztere wird von einer kräftigen, ortsfesten Haltesäule 47 getragen.

Das Schlagmesser 5 besteht aus einem Schnellstahlplättchen mit einer Schneide 5' von im wesentlichen dreiecktörmigen Querschnittsprofil (siehe Abb. 7). Dieses Profil ist entsprechend des gewünschten Nutenprofils bemessen, wobei berücksichtigt ist, daß vom Hintritt bis zürn Aushub der Schneide eine Drehung des Werkstückes erfolgt, das Profil also schmaler sein muß als der volle Nutenquerschnitt. Zur Einstellung, Justierung und Nachstellung ist das Schlagmesser durch einen Stützzahn 48 hinterfüttert, welcher durch Stellschraube 49a die erforderliche Verstellung ermöglicht. Es ist von Spannschrauben fixiert.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Werkzeugmaschine zum Einarbeiten der Längsnuten im Bereich der Kegelspitze eines Werkstückes wird c -iiand der A b b. 5 bis 7 wie folgt erläutert:

Bei geöffneter Schutzhaube 11 (Abb. 1) wird der Werkstückwechsel vorgenommen. Das Werkstück 9 besteht aus einem Bolzen oder Schaft, der in der Aufnahm°höhlung der Spannfutterbacken 4 formschlüssig eingesteckt bzw. herausgezogen werden kann. Eine zweckmäßig vorgesehene automatische Programmschaltung führt die Maschinensteuerung aus; zur Einleitung derselben ist die Schutzhaube zu schließen und ein Startschalter zu betätigen. Hierbei wird das gemeinsame Regelgetriebe »RC« in Lauf gesetzt. Die Fräserwelle 12 wird mit einer Drehzahl »n« angetrieben. Gleichzeitig wird das Spannfutter 4 zugespannt und über das Kettentriebwerk 21, 23, 28 und die Antriebswelle 27 nebst Zahnradübertragung 25, 26 in eine kontinuierliche Drehung »tf« versetzt, die zur Fräserwelle 12 synchron jedoch in einer der gewünschten Nutenzahl entsprechenden Übersetzung (im djrgestellten Beispiel 1 :4) steht.

Durch die Kurvenscheibe 39 wird ebenfalls im Gleichlauf, durch das Riemengetriebe 22, 24 angetrieben, der Support 3 in Richtung gegen den Messerkopf 6 gefahren, und zwar so weit, daß das Einarbeiten der Nuten in das Werkstück 50 erfolgt

Wie in A b b. 5, 6 und 7 schematisch veranschaulicht, taucht bei der in dieser Weise bewirkten Bearbeitung die Schneide 5' des Schlagmesser« 5 auf der Kegelfläche des Werkstückes 50 ein und vertieft den Anschnitt mit fortschreitendem Vorschub, wobei die Werkslückdrehung während des Messereingriffes etwa den aus A b b. 7 ersichtlichen Querschnitt der Nut 51 erzeugt.

Durch die kontinuierliche und im Verhältnis stehende synchron·; Drehung des Werkstückes 50 wird bei jeder Drehung in Drehrichtung aufeinanderfolgend jede der vier beispielsweise vorgesehenen Nuten Sl an- und eingeschnitten. Wie A b b. 5 zeigt, schneidet zunächst die Schneidenspitze des dreieckförmigen Schlagmessers 5 auf der Kegebnantelfläche ein und taucht tiefer, solange der Vorschub in Pfeilrichtung »x« erfolgt. Dies ermöglicht günstige Spannbildung und ein Freischnei= den des Messers, so daß höchste Schnittgeschvintiigkeiten anwendbar sind.

Die in A bb. 6 eingezeichneten, gestrichelten Kurven der Nut deuten die Frweiterung des Nuteneinschnittes im Bereich der Kegelspitze beim Vorschub während des Einarbeitens an. Es ist aus dieser Abbildung etwa die Fertigform der Nut an einem vierfach genutzten

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Kreuzschlitz-Schraubendreher ersichtlich. Die zwischen schlitz-Schraubendrehers können auch ähnlich

den Nuten verbleibenden Kreuzrippen bilden in Form te Werkstücke für andere Zwecke, zum

und Stellung exakt übereinstimmende Mitnehmer, die einsteckbare Hinsäize füi ratschenartige Schra

bekanntlich genau in die Schlitze des Schraubenkopf-; her, gegebenenfalls auch mit größerer Nuten?

eintreten müssen. -, 12) gefertigt werden. Auch kann die Länge d'

Anstelle des dargestellten Schaftendes eines Kreuz- variiert werden; ebenso die Kegelspitze.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Palentanspruch:

Werkzeugmaschine zum Einfräsen mehrerer Längsnuten in die Kegelspitze eines Kreuzschlitz-Schraubendreher-Werkstückes oder ähnlich gestalter Werkstücke vom freien Ende her unter axialer Relativ-Bewegung zwischen Werkstück und Fräser, dadurch gekennzeichnet, daß der als Einzahn-Schlagmesser (5) ausgebildete, in das kontinuierlich angetriebene Werkstück (9) eintauchende Fräser in konstantem Drehzahlverhältnis zum Werkstückumlauf angetrieben ist.