DE2128618A1

DE2128618A1 - Schwenkfutter zur bearbeitung von werkstuecken unter mehreren sich kreuzenden achsen

Info

Publication number: DE2128618A1
Application number: DE2128618A
Authority: DE
Inventors: Hans Scharfen
Original assignee: Paul Forkardt GmbH and Co KG
Current assignee: Forkardt Deutschland GmbH
Priority date: 1971-06-09
Filing date: 1971-06-09
Publication date: 1973-01-04
Also published as: DE2128618C3; IT955755B; DE2128618B2; FR2141276A5; US3790181A; JPS5246382B1

Description

D-4000 DÜSSELDORF 1 PATENTANWÄLTE

Malkastenstraße2 DIPL.-ING. ALEX STENGER

2128618 DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

Unser Zeidien: 12 2^)4 Datum: - 7, Jufll 197t

Paul ForLardt Kommanditgesellschaft, 4 Düsseldorf Io,

Rosenstrasse 44-46

Schwenkfutter zur Bearbeitung von Werkstücken unter mehreren sich kreuzenden Achsen

Die Erfindung betrifft ein Schwenkfutter zur Bearbeitung von Werkstücken unter mehreren sich kreuzenden Achsen,beispielsweise von Armaturengehäusen, mit einem Spannwerk und einem Schwenkwerk, die jeweils mit einer drehbaren Spannbacke versehen sind, welche sich fluchtend gegenüberliegen, wobei die Spannbacke des Spannwerkes zum Spannen und Lösen axial verschiebbar und die Spannbacke des Schwenkwerkes mit eingespanntem Werkstück darch eine Schwenkwelle drehbar und in bestimmten Stellungen verriegelbar ist.

Bei einem bekannten Schwenkfutter der voranstehend beschriebenen Art besteht das Schwenkwerk aus mehreren um einen Teil des Schwenkwinkels versetzten, hydraulischen Druckzylindern, deren mit Stößeln versehene Kolben nacheinander auf einen an der Schwenkwelle ausgebildeten Mehrkant wirken. Die Druckzylinder bewirken auf diese Weise nicht nur ein Verschwenken der* drehbaren Spannbacken und des eingespannten Werkstückes, sondern gleichzeitig eine Verriegelung derselberi.

Obwohl sich die bekannten Schwenkfutter für Werkstücke mit kleineren Abmessungen ausgezeichnet bewährt haben, sind sie für die Bearbeitung größerer Werkstücke mit Abmessungen über looo mm nicht geeignet. Würde man bei einem Schwenkfutter für derartig große Werkstücke dessen Einzelteile im gleichen Verhältnis vergrößern, so würde dieses Putter untragbar groß. Andererseits ließe sich in einem Futterkörper, der fü"· die erforderlichen Spann- und Stützkräfte stark genug ist, ein Schwenkwerk der beschriebenen Bauart nur mit so kleinen Abmessungen unterbringen, daß der Durchmesser der Schwenkwelle, der Radius des Ilehrkantes und die an diesem angreifenden Kräfte der Stößel nicht ausreichten,das von der auf der Schwenkwelle sitzenden Spannbacke getragene Werkstück so steif,insbesondere so drehsteif, mit dem Futterkürper zu verriegeln,wie für eine schwingungsfreie Bearbeitung an

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seinem äußeren Ende nötig ist. Die bei der Bearbeitung von Werkstücken mit großen Abmessungen auftretenden Schnittkräfte ergeben wegen ihres langen Hebelarmes derart große Verdrehmomente, daß die unmittelbar an der Schwenkwelle angreifenden Stößel auch bei Vergrößerung der Anlagefläche wegen ihres geringen Hebelarmes nicht in ::--»r Lage sind, eine elastische Verformung des Systems aus Spannbacke und Werkstück zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schwenkfutter der eingangs genannten Art zur Bearbeitung von Werkstücken unter mehreren sich kreuzenden Achsen zu schaffen, das eine sichere und schwingungsfreie Verriegelung der Spannbacken bewirkt und auch für Werkstücke mit großen Abmessungen geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Schwenkfutter vorgeschlagen, bei dem die Spannbacke des Schwenkwerkes durch Pormschluß unmittelbar am Körper des Schwenkwerkes verriegelbar und zusammen mit der Schwenkwelle derart axial verschiebbar gelagert ist, daß die Verriegelung unter Überwindung der Andrückkraft des Spannkolbens des Spannwerkes durch axiale Verschiebung beider Spannbacken auslösbar ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Formschluß durch zwei Stirnverzahnungen bewirkt, von denen eine an der Spannbacke und die andere am Körper des Schwenkwerkes angeordnet ist.

Das erfindungsgemäße Schwenkfutter ergibt durch das formschlüssige Ineinandergreifen der Spannbacke und des Körpers des Schwenkwerkes eine sichere und schwingungsfreie Verriegelung, die auch beim Bearbeiten von Werkstücken mit großen Abmessungen Bearbeitungsungenauigkeiten verhindert. Da die Verriegelung durch den gleichen hydraulischen Druck bewirkt wird, der auch die Andrückkraft des Spannkolbens des Spannwerkes erzeugt, ist sichergestellt, daß die Verriegelung während der Arbeitsoperation

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nicht aufgehoben werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Verwendung von Stirnverzahnungen zur Bewirkung des Formschlusses ergibt sich der Vorteil, daß die Schwenkbewegung entsprechend der Zähnezahl der vorzugsweise als Hirthverzahnung ausgeführten Stirnverzahnung sehr fein unterteilt werden kann, wobei es außerdem möglich ist, die Zähnezahl der Verzahnung den erforderlichen Teilungswinkeln des Werkstückes entsprechend zu wählen und auch im Dauerbetrieb die verschiedenen Arbeitsstellungen mit großer Genauigkeit einzuhalten.

Um die Schwenkbewegung bzw. die VerriegelungsStellungen den jeweils zu bearbeitenden Werkstücken anpassen zu können, wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, außer den Spannbacken auch die Stirnverzahnung am Schwenkkörper auswechselbar auszuführen.

Bei einer Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Schwenkfutters ist die Schwenkwelle durch einen fortlaufenden Drehantrieb antreibbar, beispielsweise durch einen Hydraulikmotor über ein Schneckenradgetriebe. Bei einer besonderen Ausführung ist das Zahnrad des Getriebes unmittelbar auf der Schwenkwelle undrehbar, jedoch axial gleitbar gelagert, um die zur Entriegelung erforderliche Axialbewegung ausführen zu können.

Mit der Erfindung wird schließlich vorgeschlagen, auf der Schwenkwelle einen Hydraulikkolben zu befestigen, dessen Verschiebekraft größer ist als die auf die Spannbacke des Spannwerkes vorzugsweise durch einen hydraulischen Spannkolben ausgeübte Spannkraft. Die unterschiedlichen Kräfte können hierbei durch unterschiedlich große Drücke oder aber dadurch erzielt werden, daß die Kolbenfläche des Hydraulikkolbens auf der Schwenkwelle größer ist als die des hydraulischen Spannkolbens, so daß dieselbe Druckquelle zum Spannen des Werkstückes und zum Entriegeln des Formschlusses verwendet werden kann.

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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Schwenkfutters in einem Längsschnitt dargestellt.

Das Schwenkfutter besitzt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen aus verschiedenen Teilen zusammengeschweißten Futterkörper 1, der topfartig ausgebildet ist und mit der Spindel einer nicht dargestellten Drehmaschine verbunden wird. Die Drehachse des Futterkörpers 1 ist mit X-X bezeichnet. Am Futterkörper 1 sind sich gegenüberliegend ein Spannwerk 2 und ein Schwenkwerk 3 befestigt.

Im Gehäuse des Spannwerkes 2 ist ein Spannkolben 5 axial verschiebbar geführt. Das Spannwerkgehäuse J4 ist durch zwei Gehäusedeckel 6 und 7 verschlossen, durch die der Spannkolben 5 abgedichtet herausgeführt ist. Am inneren Ende des Spannkolbens 5 ist eine Spannbacke 8 drehbar befestigt, die wiederum zur Aufnahme einer Formbacke 8a dient. Diese Formbacke 8a wird entsprechend dem jeweils zu bearbeitenden Werkstück ausgebildet und demantsprechend auswechselbar an der Spannbacke 8 befestigt. In der Zeichnung ist das Werkstück als Ventilgehäuse dargestellt.

Die zur Einspannung des Werkstückes 2o dienende zweite Spannbacke 9 ist an einer Schwenkwelle Io befestigt, die axial verschiebbar und drehbar durch zwei Lagerschilde 12 und 13 im Schwenkwerkgehäuse 2& gelagert ist.

Um eine Axialverschiebung der die Spannbacke 9 tragenden Schwenkwelle Io zu erreichen, ist auf dieser ein Hydraulikkolben 15 befestigt. Die Drehbewegung der Schwenkwelle Io wird beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch ein Zahnrad 16 auf die Schwenk welle Io übertragen, das von einem nicht dargestellten Drehantrieb, beispielsweise einem Hydraulikmotor, mittels eines ebenfalls nicht, gezeichneten Getriebes angetrieben wird. Das Zahnrad 16 ist auf der Schwenkwelle Io befestigt. Bei der oben angedeuteten besonderen Ausführung mit unmittelbar auf der Schwenkwelle gelagertem Zahnrad wird dieses durch Lagerringe gegen

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axiale Verschiebung im Schwenkwerkgehause gehalten^ mit der Schwenkwelle Io ist dann das Zahnrad 16 durch eine Axialverzahnung verbunden, so daß diese beiden Teile in Drehrichtung formschlüssig miteinander verbunden sind, wogegen eine Axialverschiebung der Schwenkwelle Io gegenüber dem Zahnrad 16 möglich ist, wenn der Kolben 15 entsprechend beaufschlagt wird.

Zwischen Zahnrad 16 und Kolben 15 ist im Schwenkwerksgehäuse ein Zwischendeckel 17 druckdicht befestigt, durch den die Schwenkwelle Io abgedichtet hindurchgeführt ist. Dadurch trennt der Kolben 15 zwei Zylinderkammern voneinander, die unabhängig unter Druck gesetzt bzw. entlüftet werden können.

Um das zu bearbeitende Werkstück in der jeweiligen Stellung mit großer Wiederholgenauigkeit drehsteif und schwingungsfrei am Futterkörper 1 verriegeln zu können, ist die Spannbacke 9 des Schwenkwerkes 3 auf ihrer dem Schwenkwerkgehäuse Jd zugewandten Seite mit einer Stirnverzahnung $p versehen. Diese Stirnverzahnung 9a wirkt mit einer Stirnverzahnung 12a zusammen, die am Lagerschild 12 des Schwenkwerkgehäuses 2*£ ausgebildet ist. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel des Schwenkfutters sind beide Stirnverzahnungen 9a und 12a als Hirthverzahnungen ausgebildet, die aufgrund ihrer feinen Unterteilung eine Verriegelung in einer Vielzahl von Stellungen ermöglicht. Zur Verriegelung wird die Schwenkwelle Io mit der Spannbacke 9 durch Beaufschlagung der Kolbenfläche 15b in die gezeichnete Stellung gezogen. Dadurch wird die Stirnverzahnung 9b fest in die Stirnverzahnung 12a gedrückt und sowohl eine genaue Lagesicherung als auch eine steife Abstützung der Backe 9 nach allen Richtungen erzeugt.

Vor dem Einspannen eines Werkstückes 2o ist die Spannbacke 9 in der soeben beschriebenen und gewidmeten Stellung festgehalten, die Spannbacke 8 jedoch zurückgezogen. Das Werkstück wird dann auf die Formbacke 9a gelegt und der Spannkolben 5 auf seiner Kolbenfläche 5a mit Druckmittel beaufschlagt, so daß sich die Spannbacke 8 auf das Werkstück 2o zu bewegt und dieses kraft- und formschlüssig festhält. Die Bearbeitung des

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Werkstückes kann in der eingespannten Stellung vorgenommen werden.

Wenn nunmehr das Werkstück, beispielsweise ein Armaturengehäuse, unter einer sich mit der bisherigen Achse kreuzenden Achse weiterbearbeitet werden soll, ist ein Verschwenken des Werkstückes um die Schwenkachse Y-Y erforderlich. Zu diesem Zweck muß die formschlüssige Verriegelung zwischen der Spannbacke 9 und dem Lagerschild 12 entriegelt werden. Die vorher belastete innere Fläche 15b des Kolbens 15 wird vom Druckmittel entlastet und stattdessen die äußere Kolbenfläche 15a mit Druckmittel beaufschlagt. Da beim dargestellten Ausführungsbeispiel die Kolbenfläche 15a des Hydraulikkolbens 15 größer als die Kolbenfläche 5a des Spannkolbens 5 ist, werden bei Aufrechterhaltung der auf das Werkstück wirkenden Einspannkraft die beiden Spannbacken 8 und 9 zusammen mit dem eingespannten Werkstück 2o in Richtung auf das Spannwerk 2 verschoben, so daß die beiden Stirnverzahnungen 9a und 12a außer Eingriff gelangen. Bei der auf Seite 4 beschriebenen besonderen Ausführung gleitet die Schwenkwelle Io innerhalb des Zahnrades 16.

Nunmehr wird über den nicht dargestellten Drehantrieb das Zahnrad 16 um den gewünschten Drehwinkel verdreht, wobei das Werkstück 2o in die gewünschte zweite Bearbeitungslage gebracht wird. Wenn nunmehr der auf die Kolbenfiäche 15a des Hydraulikkolbens ausgeübte Druck abgeschaltet und die Kolbenfläche 15b wieder unter Druck gesetzt wird, bewegt sich die Spannbacke 9 wieder in die gezeichnete Stellung zurück. Dabei bewirkt der weiterhin unter Druck stehende Spannkolben 5* daß auch die Spannbacke 8 zusammen mit dem Werkstück wieder zurückgeschoben wird. Durch die Stirnverzahnungen 9a und 12a findet hierbei gleichzeitig eine Verriegelung der Spannbacke 9 in der neuen Bearbeitungsstellung statt; diese Verriegelung wird über das Werkstück auch auf die Spannbacke 8 des Spannwerkes 2 übertragen, so daß das eingespannte Werkstück nunmehr weiterbearbeitet werden kann,

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Durch die feine Unterteilung der Stirnverzahnungen 9^a und 12a ist es nicht nur möglich, die Werkstücke unter sich mit großen Winkeln kreuzenden Achsen zu bearbeiten, beispielsweise unter Achsen die sich mit 9o° oder sogar l8o° kreuzen, sondern es sind auch Kreuzungswinkel kleinerer Gradzahlen entsprechend der Feinheit der Stirnverzahnung möglich. Mit dem voranstehend beschriebenen Schwenkfutter können beispielsweise auch die Sitzflächen von Keilschiebern in einer Einspannung mit den Zu- und Abflüssen des Keilschiebergehäuses bearbeitet werden, wobei diese Sitzflächen gegenüber der Keilschieberachse einen Winkel zwischen 4 bis 6° besitzen.

Die beschriebene Art der Verriegelung und Entriegelung für die Spannbacke 9 zeichnet sich nicht nur durch Einfachheit, Genauigkeit und große Steifigkeit aus, sondern gewährleistet darüberhinaus auf einfachste Weise, daß die für das Festspannen des Werkstückes benutzte Spannkraft z.B. zwischen Schruppen und Schlichten beliebig herabgesetzt werden kann und davon unabhängig während des Schwenkens mit Sicherheit unverändert bleibt.

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Claims

Patentansprüche :

Schwenkfutter zur Bearbeitung von Werkstücken unter mehreren sich kreuzenden Achsen,, beispielsweise von Armaturengehäusen, mit einem Spannwerk und einem Schwenkwerk, die jeweils mit einer drehbaren Spannbacke versehen sind, welche sich fluchtend gegenüberliegen, wobei die Spannbacke des Spannwerkes zum Spannen und Lösen axial verschiebbar und die Spannbacke des Schwenkwerkes mit eingespanntem Werkstück durch eine Schwenkwelle drehbar und in bestimmten Stellungen verriegelbar ist j

dadurch gekennzeichnet, daß die Spannbacke (9) des Schwenkwerkes (3) durch Formschluß unmittelbar am Körper des Schwenkwerkes (3) verriegelbar und zusammen mit der Schwenkwelle (lo) derart axial verschiebbar gelagert ist, daß die Verriegelung unter Überwindung der Andrückkraft des Spannwerkes (2) durch axiale Verschiebung beider Spannbacken (8) und (9) auslösbar ist.
2. Schwenkfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pormschluß durch zwei Stirnverzahnungen (9a, 12a) bewirkt ist, von denen eine an der Spannbacke (9) und die andere am Körper des Schwenkwerkes (3) angeordnet ist.
3. Schwenkfutter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnverzahnung (12a) am Körper des Schwenkwerkes (3) auswechselbar ist.
4. Schwenkfutter nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkwelle (lo) durch einen fortlaufenden Drehantrieb antreibbar ist.
5. Schwenkfutter nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehantrieb aus einem Hydraulikmotor und einem Getriebe besteht.

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6. Schwenkfutter nach den Ansprüchen 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet , daß das Zahnrad (16) des Getriebes unmittelbar auf der Schwenkwelle (lo) gelagert und mit dieser drehfest, aber axial gleitbar verbunden ist.
7· Schwenkfutter nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Schwenkwelle (lo) ein Hydraulikkolben (15) befestigt ist, dessen Verschiebekraft größer ist als die auf die Spannbacke (8) des Spannwerkes (2) vorzugsweise durch einen hydraulischen Spannkolben (5) ausgeübte Spannkraft.
8. Schwenkfutter nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenfläche (15a) des auf der Schwenkwelle (lo) befestigten Hydraulikkolbens (15) größer als die Kolbenfläche (5a) des Spannkolbens (5) ist.