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Verfahren zum Mehrkantdrehen und Einrichtung zur Durchführung des
Verfahrens Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Durchführung
des Verfahrens zum Mehrkantdrehen mittels eines in bezug auf das zu bearbeitende
Werkstück hin- und herbeweglichen federbelasteten Werkzeugträgers, der Teil eines
in getrieblicher Verbindung mit dem Spindelantrieb stehenden Kurvengetriebes ist.
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Ein solches als Nachformen bezeichnetes Mehrkantdrehen ist beispielsweise
im Juniheft der Zeitschrift für wirtschaftliche Fertigung" 59 (1964), Seite 256
(bis 261) beschri<-ben.
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Die Nachformgenauigkeit solcher Einrichtungen entspricht nicht den
Erwartungen. Es können nSmlich keine scharfkantigen Mehrkante, insbesondere Vier-
und Sechskante, gedreht werden, da infolge des dann sehr groß werdenden Freiwinkels
zwischen Werkzeugschneide und Werkstueck der Keilwinkel des Werkzeuges zu klein
wird, das Werkzeug also bricht. Ferner arbeiten solche Einrichtungen nicht wirtschaftlich.
Wie kinematische Untersuchungen zeigen, pringt die Geschwindigkeit des Werkzeugträgers
beim Umfahre. der Ecken des Mehrkantes vom Maximum in der einen Bewegur::s
richtung
in das Maximum in der entgegengesetzten Bewegungsrichtung. In den Umkehrpunkten
wird also die Beschleunigung theoretisch unendlich groß. Diese Einrichtungen müssen
also sehr starr ausgebildet werden, da erhebliche Stöße auftreten, arbeiten relativ
langsam und nutzen sich schnell ab, Es sind daher auch andere Verfahren zum Mehrkantdrehen,
insbesondere das Mehrkantdrehen durch rotierende Messerköpfe, bekannt geworden,
wie die oben genannte Literaturstelle zeigt. Hier drehen sich entweder das zu bearbeitende
Werkstück und der Messerkopf um ihre eigenen Achsen, oder der rotierende Messerkopf
umkreist das stillstehende Werkstück. Zwar können hier scharfkantige Mehrkante für
kleinere Abmessungen aus leicht zerspanbaren Werkstoffen hergestellt werden; die
Flächen solcher Mehrkante werden aber ballig. Diese Balligkeit verhindert die Herstellung
von Mehrkanten größerer Abmessungen, da hier die zulässigen Toleranzen weit überschritten
werden.
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Für das Mehrkantdrehen ist ferner aus der DRP 399 336 ein Schablonentupport
mit einem in waagerechter Ebene drehbeweglich gelagerten, stangenförmigen Werkzeugträger
bekannt geworden, der an seinem einen Ende ein Abtaststift und an seinem anderen
Ende das Drehwerkzeug trägt. Sein Drehpunkt ist im Support in bezug auf die Schablone
verschiebbar.
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Der Werkzeugträger ist durch am Support angebrachte, mit Filhrungsrollen
versehene Stangen gegen seitliche Verschiebung gesichert. Außerdem trägt der Support
ein mit dem Spindel antrieb in Verbindung stehendes Wechselgetriebe zum Antrieb
der sich drehenden Schablone.
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Da Werkstück und Schablone über das Wechselgetriebe mit
unterschiedlichen
Drehzahlen antreibbar sind, ist das Drehwerkzeug so steuerbar, daß eine Schnittfläche
am Werkstück jeweils übersprungen werden kann. Auf diese Weise werden die Jeweiligen
Ecken des Werkstückes scharfkantig. Infolge der rotationssymmetrischen Ausbildung
der Schablonen sind jedoch nur gleichmäßige Hin- und Herbewegungen des Drehwerkzeuges
erzielbar. Dies bedeutet, daß in einer einzigen Bearbeitungßstufe lediglich Mehrkante
mit kerader Kantenzahl herstellbar sind. Darüber hinaus muß aufgrund der konstruktiven
Ausbildung der Abtasteinrichtung der Drehpunkt des Werkzeugträgers in bezug au#f
die Schablone in den Bearbeitungsstufen in verschiedene Stellungen zueinander gebracht
werden. Dies efordert Zeit, vor allem aber ausgebildetes Personal, was die Fertigung
von Mehrkanten verteuert. Schließlich ist die konstruktive Ausbildung der Einrichtung
den heutigen Anforderungen in der Mengenfertigung nicht mehr gewachsen. Die für
die Führung des Werkzeugträgers vorgesehenen Stangen sind sperrig, und es können
die heute auftretenden Schnittkräfte auf diese Weise nicht mehr aufgenommen werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine neue Einrichtung
zum Mehrkantdrehen zu schaffen, die ohne ein Verstellen von Drehpunkten arbeitet
und aus wenigen, einfach zu fertigenden Teilen besteht und die insbesondere eine
höhere Arbeitsleistung ohne den Einsatz von Bedienungspersonal ermöglicht, also
für den Einsatz an Drehautomaten besonders geeignet ist.
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Ausgehend von einer Einrichtung zum Mehrkantdrehen der eingangs genannten
Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß spanabhebende und
nicht spanabhebende
Bewegungsabläufe auf dem Umfang der steuernden
Kurve in Abhängigkeit der Anzahl der Kanten des zu erzeugenden Mehrkants wechselweise
nacheinander angeordnet und in an sich bekannter Weise das Drehzahlverhältnis von
steuernder Kurve und Werkstück tragender Spindel so gewählt werden, daß bei jeder
Umdrehung des Werkstückes nach der Bearbeitung eine? seiner Flächen eine oder mehrere
seiner noch zu bearbeitenden Flächen vom Werkzeug erst beim zweiten oder dritten
Umlauf des Werkstückes bearbeitet werden.
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Auf diese Weise werden nach der Bearbeitung der ersten Fläche des
Mehrkantes eine oder mehrere der folgenden Flächen übersprungen und erst dann die
nachfolgende Fläche bearbeitet, so daß beispielsweise bei der Erzeugung eines Sechskantes
nach fünf Umdrehungen des Werkstückes alle Flächen des Seöhskantes zweimal bearbeitet
worden sind, und zwar in der Reihenfolge 1, 3, 6; 2, 5; 1, 4, 6; 3, 5 und 2, 4.
Die Drehzahl der steuernden Kurve ist hierbei 6/5 mal größer als die Drehzahl der
Drehspindel zu wählen. Durch das Überspringen der jeweils nachfolgenden Fläche können
scharfkantige Kanten und ebene Flächen erzeugt werden. Da ferner das Geschwindigkeitsdiagramm
der steuernden Kurve keine Sprünge enthält und die Steigungen nicht groß sind, treten
auch keine großen Kräfte auf, so daß stoßfrei und relativ schnell gearbeitet werden
kann.
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Auch ist nunmehr kein Bedienungspersonal mehr erforderlich, da alle
Bewegungsabläufe von der Kurve gesteuert werden, ein Verstellen des Drehpunktes
der Abtasteinrichtung entfällt also.
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Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist nach einem weiteren
Merkmal der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß die Kurvenscheibe
der Spanabhebung dienende und dem Außereingriffbringen des Werkzeuges dienende Teilstücke
aufweist, die wechselweise aneinandergereiht sind, und die Übersetzung des Getriebes
in Abhängigkeit der Kantenzahl des zu erzeugenden Mehrkants so gewählt ist, daß
bei Jeder Umdrehung des Werkstückes in an sich bekannter Weise eine oder mehrere
der zu bearbeitenden F1ächen vom Werkzeug-überspringbar sind.
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Die steuernde Kurve ist hierbei als Außenkurve ausgebildet und die
den Werkzeugträger belastende Feder eine maschinenfes#t sich abstützende Druckfeder,
die mit ihrem anderen Ende an einem Fortsatz des geradgeführten Werkaeugträgerg
angreift.
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Alles Nähere üb&r die Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden
Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, auf der ein Ausführungsbeispiel einer
Mehrkantdreheinrichtung sch#emat;tsc,h#dargestellt ist.
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Im einzelnen zeigen: Figur 1 eine Seitenansicht einer Neh,rkantdreheinrichtung
nach der Erfindung, wobei alle nicht zur Erfindung gehörenden Teile der zugehörigen
Drehmaschine weggelassen sind, Figur 2 ein Schema der Bewegungsvorgänge des Drehmeißels
bei der Erzeugung eines Sechskants, Figur 3 ein Schema der Bewegungsvorgänge des
Drehmeißels bei der Erzeugung eines Vierkants,
Figur 4 ein Schema
der Bewegungsvorgänge des Drehmeißels bei der Erzeugung eines Fünfkants, Figur 5
ein Schema der Bewegungsvorgänge des Drehmeißels bei der Erzeugung eines Siebenkants,
Figur 6 ein Schema der Bewegungsvorgänge des Drehmeißels bei der Erzeugung eines
Achtkants, und Figuren 7 a bis 7 d die Abwicklung der Kurve für die Erzeugung eines
Sechskants, die zugehörigen Weg-Drehwinkel, Geschwindigkeits-*und Beschleunigungsdiagramme
der Einrichtung nach Figur 1.
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Auf einem Werkzeugschlitten 10 (Figur 1) einer hier nicht näher dargestellten
Drehmaschine ist eine Geradführung 11 eines hin- und herbeweglichen ~Werkzeugträgers
12 befestigt, der einen Drehmeißel 13 hält. Der Werkzeugträger weist einen Fortsatz
15 auf, in dem eine Rolle 16 gelagert ist und der als Widerlager für eine Druckfeder
17 dient, die mit ihrem anderen Ende sich bei 18 maschinenfest abstützt.
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Über die Druckfeder 17 liegt die Rolle 16 und damit der Werkzeugträger
12 -an einer Kurvenscheibe 20 an, die auf einer Welle 21 verkeilt ist, welche über
ein hier nicht dargestelltes Getriebe mit dem ebenfalls nicht dargestellten Antrieb-der
Drehspindel der Drehmaschine in Wirkverbindung steht. Mit der Drehspindel ist über
ein an sich bekanntes Spannwerkzeug ein Werkstück 22 eingespannt, das im vorliegenden
Ausfilhrungsbeispiel mit einem Sechskant zu versehen ist.
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Um die in Figur" 2 näher dargestellten Bewegungsabläufe des Drehmeißels
erzielen zu können, sind auf dem Umfang der Kurvenscheibe 20 zwei der Spanabhebung
dienende und zwei dem Außereingriffbringen dienende Teilstücke 20 a bis 20 d'wechselweise
nacheinander angebracht (vgl. Fig.
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7 a). Die Übersetzung des nicht dargestellten Getriebes und damit
die Drehzahlen# ~ron Kurvenscheibe und Drehspindel sind so gewählt, daß die Drehzahl
der Kurvenscheibe = 6/5 der Drehzahl der Drehspindel beträgt.
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Hieraus ergibt sich, daß beim ersten Umlauf der Kurvenscheibe die
Flächen 1, 3 und 6, beim zweiten Umlauf die Flächen 2 und 5, beim dritten Umlauf
die Flächen 1, 4 und 6, beim vierten Umlauf die Flächen 3 und 5 und beim fünften
Umlauf -die ,Flächen 2 und 4 bearbeitet werden. Nach fünf Umdrehungen sind also
alle Flächen des Sechskantes je zweimal bearbeitet worden. Bei gleichmäßigem Vorschub
des Werkzeugschlittens in Längsrichtung, also in der Zeichenebene, verhalten sich
die Spandicken wie 2 : 3.
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Wie die Figuren 7 b bis 7 d zeigen; enthält das zugehörige Geschwindigkeitsdiagramm
v= dt keine Sprünge. Da auch die Steigungen relativ klein sind, können keine großen
Kräfte in der Einrichtung auftreten. Die Übergänge sind als Parabeln ausgebildet.
Damit wird die Kraft zur Umkehr der Geschwindigkeit am kleinsten gehalten, dies
zeigt auch d2r deutlich das Beschleunigungsdiagramm b =dt2.
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Die vorstehend beschriebene Mehrkantdreheinrichtung arbeitet also
stoßfrei und ermöglicht trotzdem scharfkantige und ebenflächige Mehrkante ohne Bedienungspersonal
schnell und wirtschaftlich herzustellen.
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In den Figuren 3 bis 6 sind die Bewegungsabläufe des Drehmeißels bei
der Erzeugung von Vier-, Fünf-, Sieben- und Achtkants im einzelnen dargestellt.
Da die Wirkungsweise der vorstehend erläuterten weitestgehend entspricht, ist auf
die einzelne Beschreibung dieser Vorgänge verzichtet.
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Der Vollständigkeit halber sei jedoch erwähnt, daß für die Erzeugung
von Vierkan"ten die Drehzahl der Kurvenscheibe 4/5 der Drehzahl der Drehspindel,
beim Fünfkant 5/4 oder 5/6 der Drehzahl der Drehspindel usw. beträgt.
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Anstelle der Außenkurve kann selbstverständlich auch eine Innenkurve
zur Steuerung des Drehmeißels Verwendung finden, wenn dies die Platzverhältnisse
an der Drehmaschine erfordern. Die beschriebene Einrichtung kann sowohl auf einfachen
Drehmaschinen als auch auf Drehautomaten zum Einsatz gelangen so sie besonders vorteilhaft
sind.
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Patentansprüche: