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Die dargestellte Erfindung bezieht
sich auf eine Hilfsvorrichtung für
die hochgenau zentrierte Werkstückaufnahme
in Verbindung mit einem Werkstückspindelstock
gemäss
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 in Schleif- oder Komplett-Bearbeitungsmaschinen,
insbesondere zur Innenbearbeitung von konzentrischen Bohrungen in
Präzisionsrundteilen wie
auch für
die kombinierte, hochgenaue, achsparallele Innen- und Aussenbearbeitung
in einer einzigen Spannung.
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Dieser neue Rotations-Setzstock gewährleistet,
dass auch beim Bearbeiten langer Werkstücke höchste Präzision bezüglich Rundheit, Rundlauf (Schlag),
Konzentrizität
und Achsenparallelität
sowohl für
die Innen wie Aussenbearbeitung erzielt wird.
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Handelsübliche Werkstückaufnahmen
wie Spannfutter (für
Fliegendaufnahme) eignen sich nur für kurze Teile und die gebräuchlichen
Setzstöcke sind
sehr aufwendig zum Einrichten und können für gewisse Anwendungen nicht
für die
kombinierte Innen-/Aussenbearbeitung eingesetzt werden.
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Mit einem rotierenden Spannring,
welcher in einem Hochpräzisionslager
im Zentrum des Rotations-Setzstocks eingebaut ist, und als Wechselteil entsprechend
der Werkstückdurchmesser
und -Formen gefertigt wird, werden die Werkstücke an einem Aussendurchmesser
(Fase, Kegel, Zylinder) in der Längsachse
des Maschinen-Werkstückspindelstockes
genau zentriert und zugleich axial gegen eine Maschinen-Werkstückspindelstock-Mitnahme
(Spitze, Spannfutter usw.) gespannt.
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Das Bearbeiten der Werkstückbohrung
erfolgt nun, indem ein Werkzeug (Innenschleifscheibe, Schneidwerkzeug,
Reibahle usw.) im Zentrum des mit dem Werkstück rotierenden Spannrings eingeführt wird.
Das Werkstück
wird von der Maschinen-Werkstückspindel
angetrieben.
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In der gleichen Werkstückspannung
kann nun auch sequentiell oder simultan eine Aussenbearbeitung am
Werkstück
mit einer oder mehreren Aussenschleifscheiben oder Schneidwerkzeugen
durchgeführt
werden.
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Mit diesem Spannsysstem ist kein
kompliziertes Mitnahme- und Ausrichtwerkzeug und auch kein aufwendiges
Lünettensitz-
oder Zentrum-Vorschleifen erforderlich, wie dies heute allgemein
bei ähnlichen
Hilfsvorrichtungen bekannt ist. Ohne diese Vorbearbeitungen würde ansonst
bei den letztgenannten Hilfsvorrichtungen ein Rundheitsfehler auf die
Innen- und Aussenbearbeitung übertragen
und zudem reibt das Werkstück
beim Rotieren auf einer feststehenden Innen- oder Aussenzentrierung,
was mit der neuen Erfindung nicht der Fall ist.
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An Steile des rotierenden Spannrings
kann auch eine Spitzenaufnahme eingesetzt werden, ohne die Maschine
mit einem Reitstock umzurüsten,
wie dies ansonst mit den bekannten Spannvorrichtungen erforderlich
ist.
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So ist es möglich, eine reine Aussenbearbeitung
von Wellenteilen mit dem Rotations-Setzstock in herkömmlicher
Weise auch zwischen Spitzen durchzuführen.
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Zum Erzeugen der axialen Spannkraft
für die Werkstückaufnahme
zwischen Rotations-Setzstock und Werkstückspindelstock, wie auch zum
schnellen Ein- und Ausspannen der Werkstücke, kann der Setzstock mit
einem Längsschlitten
manuell oder kraftbetätigt
bewegt werden. Für
die achsparallele Einstellung des Werkstückes ist eine Mikro-Querverstellung
im Setzstocksockel eingebaut.
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ZIEL DER ERFINDUNG
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Der Rotations-Setzstock ist so konzipiert, dass
er mit entsprechender Anpassung auf handelsüblichen Rundschleifmaschinen
oder Komplett-Bearbeitungsmaschinen aufgebaut werden kann.
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Ganz speziell bietet dieser Erfindung
eine höchste
Präzision
beim kombinierten Innen- und Aussenbearbeiten in einer Spannung
von langen Wellen-, Rohr- und Flanschförmigen Präzisionsteilen wie hochpräzise HSK
(Hohlschaftkegel)- und SK (Stellkegel)-Werkzeugaufnahmen, Dehnspannfutter, Bohr-,
Fräs- und
Reibwerkzeuge usw., letztere oft für Hochgeschwindigkeitsbearbeitungen
(HSC: High Speed Cutting) eingesetzt werden.
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Ohne höchste Präzision von der Innen- zur Aussenbearbeitung,
d.h. absoluter Konzentrizität
und Achsenparallelität, "drehen" die Wekzeuge in
den Fertigungsmaschinen nicht rund und es treten Schwingungen und
somit Toleranzfehler auf.
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Diese Erfindung gewährleistet
somit, dass durch das Erreichen der höchsten Fertigungsgenauigkeit
dann auch die für
den Gebrauch der Werkzeuge gestellten Qualitätsanforderungen ans Endprodukt
erfüllt
werden.
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Es ist auch Ziel und Zweck der Erfindung,
die Einricht- und Umrüstzeiten,
respektive Kosten, gegenüber
den herkömmlichen
Vorrichtungen zu reduzieren, wo komplizierte und aufwendige Spannvorrichtungen
eingesetzt werden.
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Dies wird nicht nur mit dem Rotations-Setzstock
beim kombinierten Innen-/Aussenbearbeiten erreicht, sondern auch
mit dem schnellen Umstellen zum klassischen Aussenbearbeiten zwischen
Spitzen, ohne dass auf einen Reitstock umgerüstet werden muss.
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SYSTEM UND VORTEILE DES
NEUEN ROTATIONS-SETZSTOCKS
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Bei bestehenden Präzisions-Setzstöcken rotiert
das Werkstück
in feststehenden Gleitbacken auf einem im voraus am Werkstück vorgeschliffenen, hochgenauen
Lünettensitz,
ansonst die erforderliche Genauigkeit beim nachfolgenden Innen-/Aussenbearbeiten
nicht erreicht wird. Dies hat einerseits den Nachteil, dass eine
teure Vorbearbeitung erforderlich ist und das Werkstück auf dem
Lünettensitz
reibt und oft unerwünschte "Gleitspuren" auftreten und andererseits
das Werkstück
mit dem Setzstock nicht axial fixiert ist. Andere Hilfsvorrichtungen
wie z.B. mit feststehenden Kegelring-Zentrierungen, welche in die Bohrung
des Werkstücks
gesteckt werden, haben den Nachteil, dass sie ebenfalls "reiben" und ein hochgenaues
Zentrum im voraus in die Bohrung vorgeschliffen werden muss. Sehr
kleine Bohrungen können
zudem mit diesem System wegen dem eingeschränkten Schleifscheibendurchlass
nicht bearbeitet werden und bei grossen Bohrungen besteht die Gefahr
des "Anfressens" am Werkstück.
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Der grosse Vorteil des Rotations-Setzstocks liegt
darin, dass ein rotierender Spannring zusammen mit dem Werkstück mitdreht
und dieses zugleich radial wie axial an einem zu wählenden
Aussendurchmesser zentriert und spannt, wobei der Spannring im Zentrum
eines Hochpräzisionslager
in der Werkstückspindelstockachse
mitdreht. Dadurch entsteht mit dieser Lösung keine "Reibung" (Friktion) zwischen Werkstück und Spannring
und auch keine Gefahr des "Anfressens" und es müssen keine
aufwendige Lünettensitze
oder hochgenaue Zentren vorgeschliffen werden.
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Der rotierende Spannring ist ein
Wechselteil und wird je nach Anwendungsfall mit einem Hohlkegel
oder einer zylindrischen Klemmung ausgebildet, so dass die Werkstückspannung
z.B. am Aussendurchmesser beim Werkstückende, oder auch auf einer
Kegel- oder Zylinderpartie des Werkstücks erfolgen kann.
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Auf Grund all dieser Vorteile sind
mit dem rotierenden Spannring bei der kombinierten Aussen-/Innenbearbeitung
in einer Spannung alle bearbeiteten Aussendurchmesser zur Bohrung
genau konzentrisch und achsparallel.
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Mit anderen Hilfsvorrichtungen wird
z.B. der Aussenkegel bei HSK-Werkzeugaufnahmen und die werkzeugseitige
Bohrung in 2 separaten Spannungen geschliffen, im Gegensatz zum
Rotations-Setzstock, wo beide Bearbeitungen in einer Spannung möglich sind,
was dann Toleranzfehler wie beim Umspannen ausschliesst.
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Der neue Rotations-Setzstock ersetzt
in vielen Fällen
sogar herkömmliche
Spannmittel wie Spannfutter (für
Werkstück-Fliegendaufnahmen),
Lünetten-Setzsöcke, Reitstöcke und
Spezialhilfsvorrichtungen.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die Efindung wird nun gemäss den beigefügten Zeichnungen
wie folgt beschrieben:
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1 ist
eine Schnitt-Darstellung des Rotations-Setzstocks mit rotierendem
Hohlkegel-Spannring 5' (Wechselteil)
inklusive Funktionsdarstelllung der Längsverstellung 2 in
z-Achse und Quer-Feinverstellung 3 in x-Achse.
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2 zeigt
das Detail einer rotierenden Spitzenaufnahme 6 im Rotations-Setzstock,
an Stelle des Spannrings 5', 5" oder 5"', für die klassische Aussenbearbeitung
zwischen Spitzen.
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3 ist
eine schematische Darstellung mit mehreren Spannringanwendungen
respektive Spannringkonzepten, z.B. auf dem Werkstückende, auf
einem Kegel und auf einem Zylinder des Werkstücks.
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4 stellt
einen Funktionsplan (Operationsplan) mit einem Präzisionswerkstück 11 dar
(z.B. HSK-Werkzeugaufnahme),
welches zwischen Rotations-Setzstock mit rotierendem Hohlkegel-Spannring 5' und Maschinen-Werkstückspindelstock 7 für die kombinierte
Innen-/Aussenbearbeitung in einer Universal-Rundschleifmaschine
eingespannt ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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In 4 ist
das kombinierte Innen-/Aussenschleifen mit einem eingespannten Präzisionswerkstück 11 (z.B.
HSK-Werkzeugaufnahme) bei Verwendung eines Rotations-Setzstocks
mit rotierendem Hohlkegel-Spannring 5' in einer Universal-Rundschleifmaschine
mit Werkstückspindelstock 7 dargestellt.
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Mit dem Rotations-Setzstock in Verbindung mit
dem angetriebenen Werkstückspindelstock 7 und einem
schwenkbaren Revolver- oder Universal-Schleifspindelstock von bekannten
Schleif- oder Komplett-Bearbeitungsmaschinen
ist es möglich,
mit der Aussenschleifscheibe 9 einen oder mehrere Aussensitze,
und in derselben Spannung auch die in der Werkstückspindelachse fluchtende Bohrung
mit der Innenschleifscheibe 10 genau konzentrisch zu bearbeiten.
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Die Mitnehmerspitze 8, welche
in der Praxis in mehreren Varianten angewendet wird, zentriert und
dreht das Werkstück 11 werkstückspindelstockseitig
und der rotierende Hohlkegel-Spannring 5' zentriert und spannt am anderen
Werkstückende
an der äusseren
Fase axial fluchtend gegen die Mitnehmerspitze 8, womit
der Spannring mit dem Werkstück mitdreht.
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Wie in 3 schematisch
dargestellt, gibt es mehrere mögliche
Spannring-Anwendungen wie z.B. mit einem Hohlkegel-Spannring 5' am Werkstückende,
einem Konus-Spannring 5" auf
einem Kegel und einem Klemm-Spannring 5"' auf
einem Zylinder des Werkstücks.
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Der Spannring 5', 5" oder 5"' rotiert zusammen mit dem Werkstück 11 ohne
an der Spannfläche zu "Reiben" genau im Zentrum
eines Hochpräzisionslagers 4,
wie dies im Schnitt 1 dargestellt
ist.
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Der Rotations-Setzstock drückt mit
der manuell oder kraftbetätigten
Längsverstellung 2, über den
Spannring 5', 5" oder 5"' (oder für das Schleifen zwischen
Spitzen über
die Spitzenaufnahme 6) das Werk- stück 11 in der z-Achse
gegen die Mitnehmerspitze 8.
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In 2 ist
die Variante mit einer Spitzenaufnahme 6 mit einer handelsüblichen
Spitze dargestellt.
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Die Längsverstellung 2 ist
auf einer Grundplatte 1 aufgebaut, welche entsprechend
Konstruktion des Maschinentisches 12 angepasst werden kann.
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Mit der Quer-Feinverstellung 3 wird
in der x-Achse die Parallelität
des Werkstückes
zur z-Achse einjustiert.