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Vorrichtung zum Einstechdrehen von Freistichen auf einer Drehmaschine
und Verfahren zum Einstechdrehen mit dieser Vorrichtung Die Erfindung betrifft eine
Vorrichtung zum Einstechdrehen von Freistichen beispielsweise gemäß den Formen B,
D, F gemäß DIN 509 an Drehteilen auf einer Drehmaschine mittels eine eine Verschubbewegung
ausführenden, in einem Stahlhalter befestigten Drehstahles, sowie ein Verfahren
zum Einstechdrehen mittels dieser Vorrichtung. Insbesondere dienen die Vorrichtung
und das Verfahren zum Einstechdrehen von Freistiohen in tiefen Eindrehungen von
Drehteilen, vorzugsweise von zwei Freistichen in der gleichen Eindrehung des Drehteiles.
Ein solches Drehteil kann beispielsweise eine Kurbelwelle sein, bei der an beiden
Seiten der Lagerfläche ein Freistich eingedreht werden muß.
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Die Vorschubbewegung erfolgt bei Drehmaschinen in einer Ebene, in
der die Drehachse liegt bzw. zumindest in einer dieser Ebene eng bellachb.lrten
und zu dieser parallihen Ebene.
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Die Zustellung erfolgt dabei in der gleichen Ebene. Zum Einstechdrehen
von Freistichen in tiefen Eindrehungen ist es dabei erforderlich,den Stahl zunächst
senkrecht'zur Drehachse in die Eindrehung einzuführen, bis die Schneidfläche des
Stahls die Nähe des Grundes der Einstechung erreicht hat, sodann muß der Stahl in
einer zweiten Bewegung schräg zur 0 Drehachse, beispielsweise unter einem Winkel
von 45 zur Drehachse, weiter zugestellt werden, bis er die zu bearbeitende Stelle
erreicht hat und dann in zumindest annähernd der gleichen Richtung i Vorschub weiterbewegt
werden. Diese Vorgänge erfordern viel Zeit und viel Aufwand insbesondere bezüglich
der Steuerung des Bewegungsablaufes. Bei Drehteilen, die in großen Stückzahlen bearbeitet
werden müssen und deshalb auf automatisch gesteuerten Drehmaschinen bearbeitet werden,
erfordert das Einbringen der Freistiche in derartigen tiefen Eindrehungen in der
beschriebenen bisher bekannten Art einen unverhäflnismäßig hohen Anteil an der Gesamtarbeitszeit,
Dabei kann jeweils immer nur ein Freistich erzeugt werden, weil komplizierte Stahlhalter-Konstruktionen
mit verschiebbaren Stählen, mit denen zwei Freistiche gleichzeitig erzeugt werden
könnten, nicht ausgeführt werden können, weil derartige Stahlhalter nicht hinreichend
starr wären.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen,
die trotz relativ einfachem Aufbaues und hinreichender Starrheit erlaubt, das Einstichdrehen
insbesondere in tiefen Eindrehungen wesentlich schneller durchzuführen.
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Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung der Stahlhalter gekröpft und
um eine zur Drehachse zumindest annähernd senkrechte Achse verschwenkbar gelagert,
wobei die Vorschubbewegung des Stahl es durch Verschwenken um diese Achse bewirkt
wird. Die Schwenkachse ist vorzugsweise senkrecht zur Drehachse, sie braucht diese
ab-er nicht genau schneiden, soner kann etwas höher oder tiefer liegen als diese
und braucht uuch
nicht genau senkrecht zu dieser sein, weil es nur
darauf ankouiiiit, daß durch Verschwenken um diese Achse der Stahl eine Bewegung
ausführt, die für den Vorschub geeignet ist.
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Durch diese Ausgestaltung gemäß der Erfindung ist es möglich,durch
eine einfache Schwenkbewegung den Stahl von der Ruhelage aus in die Arbeitslage
zu bringen und den Vorschub auszuführen. Ebenso kann der Stahl nach vollendetem
Arbeitsgang durch Zurückschwenken sehr schnell in die Ausgangslage zurückgeschwenkt
werden, in der das Drehteil frei wird.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht in einfacher Weise
eine besonders zweckmäßige Weiterausgestaltung, die ein gleichzeitiges Einstechdrehen
von zwei Freistichen insbesondere an beiden Seiten ein und derselben Eindrehung
ermöglichst, Zu diesem Zweck ist der Stahlhalter U-förmig derart, daß beide Schenkel
des nU je eine Kröpfung des Stahlhalters bilden und wobei an beiden Enden des U-förmigen
Teiles je ein Stahl angeordnet ist, wobei ferner die gedachte Schwenkachse zumindest
annähernd in der Mitte zwischen den beiden Stahlhaltern liegt. Durch Schwenken des
Stahlhalters um die Schwenkachse kommen dann beide Stähle zumindest annähernd gleichzeitig
mit dem Werkstück in Berührung und beenden gleichzeitig den Einstichvorgang.
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Ist der Stahlhalter in der beschriebenen Weise nur um die Schwenkachse
verschwenkbar, so setzt dies voraus, daß einerseits der Stahlhalter das Einlegen
des zu bearbeitenden Werkstückes in die Drehmaschine und entsprechend das Herausnehmen
des fertig bearbeitenden Drehteiles aus der Maschine nicht behindert und darüber
hinaus auch in seiner Ruhelage das Arbeiten anderer Staliltialter, beispielsweise
zum Herstellen der Eindrehung an sich, nicht behindert. Für den Fall, daß der Stahlhalter
gemäß der Erfindung in der Lage,
in der er mit dem Verschwenken
beginnt, das Einlegen oder Heraus nehmen des Werkstückes aus der maschine oder das
Arbeiten anderer Stähle behindert, ist gemäß einem weiteren wesentlichen Schritt
der Erfindung vorgesehen, daß der Stahlhalter zusätzlich in Richtung der Schwenkachse
verschiebbar gelagert ist und daß ein Anschlag für die Verschiebebewegung in Richtung
der Schwenkachse vorgesehen ist, bei dessen Erreichen die Ebene, in der sich der
Stahl bzw. die Stähle bei der Verschwenkbewegung bewegen, zumindest annähernd in
der Drehachse des Drehteiles liegt, weil ja in dieser Ebene die Vorschubbewegung
erfolgen muß. Diese Verschiebbarkeit ermöglicht, den StahlJialter entweder in die
Arbeitsposition zu bringen oder soweit zurückzuziehen, wie dies erforderlich ist,
um andere Stahlhalter nicht bei der Arbeit zu behindern und das Einlegen und Herausnehmen
des Werkstückes aus der Drehmaschine nicht zu behindern.
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Für die Geschwindigkeit dieser Verschiebebewegung sind dabei weder
durch die Geschwindigkeit der Vorschubbewegung noch durch die Steuerung Grenzen
gesetzt. Die Geschwindigkeit ist vielmehr lediglich durch die konstruktiv überhaupt
mögliche höchste Verschiebegeschwindigkeit begrenzt, so daß ein sehr schnelles Arbeiten
erzielt werden kann. Der Stahlhalter kann somit sehr schnell in Arbeitsposition
gebracht werden und sodann durch Verschwenken um die Schwenkachse der Freistich
bzw. sogar zwei Freistiche hergestellt werden, so daß insgesamt zum Einstichdrehen
einschließlich des in Arbeitsstellung bringen des Stahls bzw. der Stähle nur eine
sehr geringe Zeit erforderlich ist.
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Anstelle der geradlinigen Verschiebung in Richtung der Schwenkachse
kann selbstverständlich auch eine Verschwenkung der Schwenkachse um eine andere,
seitlich versetzt senkrecht zur Schwenkachse verlaufende Achse vorgesehen sein,
sofern nur der Abstand der beiden Schwenkachsen voneinander hinreichend groß und
damit
die Krümmung des Zustellweges hinreichend klein ist um unterstellen zu können, daß
der Stahlhalter an allen zu bearbeitenden Drehteilen, bei denen die Tiefe und Breite
der Eindrehungen bekannt ist, an diesen Drehteilen frei geht oder der Stahlhalter
kann auf zwei parallelen Kurbeln gelagert sein.
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In Weiterausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß für die Verschiebebewegung
und ftir die Verschwenkbewegung des Stahlhalters je eine gesonderte Antriebseinrichtung
mit ihr zugeordneten Steuerorganen vorgesehen ist; z.B. kann für die Verschiebebewegung
ein hydraulischer Zylinder vorgesehen sein, wobei der Stahlhalter mit der Kolbenstange
verbunden ist und der Kolben mit der Kolbenstange um ihre Längsachse im Zylinder
verdrehbar angeordnet ist, wobei mit der Kolbenstange ein Hebel verbunden ist, an
dem ein weiterer Kolben angreift, durch den die Verschwenkbewegung bewirkt wird.
Da ein einzelner Kolben eine einseitige Kraft auf die Kolbenstange ausüben würde,die
zu elastischen Verformungen führen kann, kann stattdessen auch ein Antrieb vorgesehen
sein, der auf die Kolben stange ein reines Drehmoment überträgt, beispielsweise
ein hydrostatischer Schwenkflügeltrieb. Wesentlich ist, daß für die Vorschubbewegung
ein Anschlag vorgesehen ist1 der die Vorschubbewegung und damit den Einstechvorgang
begrenzt, Dieser Anschlag muß verstellbar sein, damit das Ende des Arbeitsvorganges
dem jeweiligen Drehteil angepaßt werden kann und muß hinreichend genau einstellbar
sein und genau wirken,um eine hinreichende Genauigkeit der Tiefe der Freistiche
zu erzielen.
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In Weiterausgestaltung der Erfindung ist weiterhin vorgesehen, daX
für das Steuerorgan für die Antriebseinrichtung für die Verschwenkbewegung eine
Verriegelung vorgesehen ist, die von
dem Steuerorgan für die Antriebseinrichtung
der Verschiebebewegung abhängig ist oder vom Erreichen des Anschlages für die Verschiebebewegung
ausgesteuert wird, so daß die Vorschubverschwenkbewegung nur dann eingeleitet werden
kann, wenn der Stahlhalter die Position erreicht hat, in der die Stähle in der Ebene
liegen, in der die Drehachse liegt.
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In der Zeichnung sind ein Stahlhalter gemäß der Erfindung und zwei
Ausführungsbeispiele der Gesamtvorrichtung dargestellt.
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Figur i zeigt eine Seitenansicht des Stahlhalters mit dem Werkstück,
an dem zwei Freistiche einzustechen sind.
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Figur 2 zeigt eine Draufsicht gemäß Figur i.
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Figur 3 zeigt eine Vorderansicht zu Figur 1.
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Figur 4 zeigt die gleiche Vorderansicht gemäß Figur i, wobei jedoch
der Stahlhalter in Arbeitsstellung verschwenkt ist.
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Figur 5 zeigt einen Schnitt durch eine Vorrichtung, bei der der Stahlhalter
sich gegenüber dem Schwenkantrieb bewegt.
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Figuren 6 und 7 zeigen eine Vorrichtung, bei der der Antrieb für die
Versohwenkbewegung sich mit dem Stahlhalter bewegt.
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Das zu bearbeitende Werkstück besteht aus zwei Wellenteilen 1 und
2, zwei Scheiben 3 und 4 und einer zwischen diesen Scheiben 3 und 4 in einer tiefen
Eindrehung liegenden Lagerfläche 5
Der Stahlhalter 6 ist U-förmig,
wobei an dem einen Schenkel des Stahlhalters 6 ein Stahl 7 und an dem anderen Schenkel
des Stahlhalters 6 ein Stahl 8 befestigt ist. Der Stahlhalter 6 ist an einer Schwenkwelle
9 befestigt, um deren Schwenkachse er mittels einer in den Figuren i bis 4 nicht
dargestellten Antriebseinrichtung verschwenkt werden kann und zwar zwecks Arbeitsvorschub
im Sinne des Pfeiles 10 verschwenkt werden kann, während das Werkstück 1 bis 5 sich
im Sinne des Pfeiles il dreht.
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In Figur 3 ist die Ruhestellung des Stahlhalters 6 dargestellt.
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Bei der Verschwenkung um die Achse der Schwenkwelle 9 im Sinne des
Pfeiles 10 bewegen sich die Stähle 7 und 8 auf einem Kreisbogen, der durch die Gesamtheit
des gestrichelten Kreises 12 angedeutet ist. Dabei kommen die Stähle 7 und 8 mit
dem Werkstück in Berührung derart, daß der Stahl 7 den Freistich 13 und der Stahl
8 den Freistich 14 dreht (Figur 4). Nach Beendigung des Einstechdrehens schwenkt
der Stahlhalter wieder in die in Figur 3 gezeigte Ausgangslage zurück.
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Bei der in Figur 5 dargestellten Ausgestaltungsform ist der Stahlhalter
6 mit den Stählen 7 und 8 fest mit der Schwenkwelle 15 verbunden, die über Wälzlager
16 und 17 in einen Schiebeteil 18 gelagert ist, welches in einer Bohrung 19 des
Gehäuses 20 längs verschiebbar ist. Die Passfeder 21 gleitet spielfrei in der Nute
22 des Schiebeteils 18 und verhindert, daß diese sich drehen kann. über eine Hohlstange
23 ist der Kolben 24 fest mit dem Gehäuse 20 verbunden, das über eine Schwalbenschwanzführung
25 mit dem in der Zeichnung nicht mehr dargestellten Bett der nicht mehr dargestellten
Drehmaschine verbunden ist. In dem Zylinderteil 26 des Schiebeteiles 18 sind zwei
Zylinderräume 27 und 28 gebildet, wobei der Zylinderraum 27
über
einen Kanal 29 mit einer Leitung 30 in Verbindung steht und der Zylinderraum 28
über einen Kanal 31 mit der Leitung 32 in Verbindung steht. Die Schwenkwelle 15
ist mit einer Verlängerung 33 versehen, die an ihrem Ende eine Keilwelle 34 trägt.
Das Rad 35 ist über zwei Wälzlager 36 im Gehäuse 20 gelagert und weist eine Innenverzahnung
auf, die mit den Keilnuten der Keilwelle 34 in Eingriff steht. Ein Teil des Umfanges
des Rades 35 ist mit einer Schrägverzahnung 37 versehen.
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In der Gehäusebohrung 38 ist eine Stange 39 längs verschiebbar gelagert
und durch eine Passfeder 40, die in die Nut 41 der Stange 39 eingreift, gegen Verdrehung
gesichert. Die Stange 39 weist eine Schrägverzahnung 42 auf, die in die Schrägverzahnung
37 eingreift (beispielsweise 10 Zähne mit 80 Schrägungswinkel). Die Stange 39 ist
mit der Kolbenstange 43 verbunden, die an dem Kolben 44 befestigt ist, der in einem
Zylinder verschiebbar ist, dessen Arbeitsraum 45 mit der Leitung 46 verbunden ist
und dessen Arbeitsraum 47 mit der Leitung 48 verbunden ist. Der einstellbare Anschlag
49 begrenzt den Verschiebeweg der Stange 39 nach in der Zeichnung links.
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Die Leitung 48 steht über einen Stromregler 50 -mit dem 4/2Wege-Magnetventil
51 in Verbindung, welches andererseits an die Leitung 52, die zu einer in der Zeichnung
nicht mehr dargestellten Pumpe führt, und an die Leitung 53, die zu einem drucklosen
Speicherbehälter führt, angeschlossen ist. Die Leitung 46 ist über die Gegendruckdrossel
54 ebenfalls an das Magnetventil 51 angeschlossen.
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Die Leitung 30 steht über einen Stromregler 55 mit einem 4/2Wege-Magnetventil
56 in Verbindung, an das andererseits die Lettung 32 über eine Gegendruckdrossel
57 angeschlossen ist #.#und an das andererseits wiederum die beiden Leitungen 52
und 53 a##geschlo#sen sind.
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Die Wirkungsweise ist folgende: Die in der Zeichnung dargestellte
Lage ist die Ruhelage der Vorrichtung. Zur Inbetriebnahme wird zunächst der Druckraum
27 mit Druck beaufschlagt, dadurch verschiebt sich das Schiebeteil 18 nach in der
Zeichnung rechts, bis der Kolben 24 am linken Ende des Arbeitsraumes 28 zum Anliegen
kommt. In dieser Lage hat sich die Schwenkwelle 15 mit dem Stahlhalter soweit nach
in der Zeichnung rechts verschoben, daß die Drehachse des in Figur 5 nicht mehr
dargestellten zu bearbeitenden Werkstücks in der Ebene liegt, die durch die Stähle
7 und 8 geht, d.h. daß der Stahlhalter 6 soweit verschoben ist, daß die genannte
Ebene bis zur Drehachse des Werkstücks verschoben ist. Nunmehr wird der Arbeitsraum
47 mit Druck beaufschlagt, so daß sich die Stange 39 nach in der Zeichnung links
verschiebt und dabei infolge der Schrägverzahnung das Zahnrad 35 verdreht, welches
über die Keilwelle 34 die Schwenkwelle 15 und damit den Stahlhalter 6 mit verschwenkt
und zwar solange verschwenkt, bis die Stange 39 an den Anschlag 49 zur Anliegen
kommt. Dann ist genau die gewünschte Einstichtiefe des Freistiches erreicht.
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Danach wird zunächst der Druckraum 45 mit Druck beaufschlagt, so daß
die Stange 39 wieder in die in der Zeichnung dargestellte Lage zurückfährt und danach
der Arbeitsraum 28 mit Druck beaufschlagt, so daß die Schwenkwelle 15 wieder in
die in der Zeichnung dargestellte Lage zurüokfährt.
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Bei der in den Figuren 6 und 7 dargestellten Einrichtung ist der Stahlhalter
6 mit der Schwenkwelle 60 verbunden, die über die Lager 61 und 62 in einem Schiebeteil
63 gelagert ist, welches in einer Bohrung des Gehäuses 64 längs verschiebbar gelagert
ist. Die Passieder 65 greift dabei in die Nute 66 des Schiebeteils 63 ein und verhindert
ein Verdrehen desselben.
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Das Schiebeteil 63 trägt an seinem in der Zeichnung linken Ende ein
Gehäuse 67, welches mit seinem Bodenteil 69 mit einer Kolbenstange 68 in Verbindung
steht, die mit dem Kolben 70 verbunden ist, der in einem in Gehäuse 64 angeordneten
Zylinder verschiebbar ist, dessen einer Arbeitsraum 71 über den Kanal 72 it der
Leitung 73 in Verbindung steht und dessen anderer Arbeitsraum 74 mit einer Leitung
75 in Verbindung steht. Die Leitung 73 ist über einen Stromregler 76 an ein Magnetventil
77 angeschlossen und die Leitung 75 ist über eine Gegendruckdrossel 78 ebenfalls
an das Magnetventil 77 angeschlossen, an das einerseits eine Leitung 79 angeschlossen
ist, die zu einer in der Zeichnung nicht mehr dargestellten Pumpe führt, und andererseits
eine drucklose Ablaufleitung 80 angeschlossen ist.
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Die Schwenkwelle 60 ist drehfest mit einem Zahnrad 81 verbunden, dessen
Verzahnung mit der Verzahnung 82 eines Druckstempels 83 und mit der Verzahnung 84
eines Druckstempels 85 kämmt. Der Druckstempel 83 ist i einem Zylinder verschiebbar,
dessen Arbeitsraum 86 über eine Leitung 87 und eine Gegenstromdrossel 88 mit einem
Magnetventil 89 in Verbindung steht, das andererseits wiederum an die Leitungen
79 und 80 angeschlossen ist. Der Verschiebeweg des Druckstexpels 83 nach in der
Zeichnung oben ist durch einen einstellbaren Anschlag 90 begrenzt. Der Druckstempel
85 ist in einem Zylinder verschiebbar, dessen arbeitsraue 91 über eine Leitung 92
und den Stromregler 93 an das Magnetventil 89 angeschlossen ist In Figur 6 ist die
Ruhelage der Einrichtung dargestel#t. Wird der Arbeitsraum 74 mit Druck beaufschlagt,
verschiebt sich der Kolben 70 nach in der Zeichnung rechts und verschiebt damit
das Schiebeteil 63 und damit auch die Schwenkwelle 60 und
damit
auch den Stahlhalter 6 nach in der Zeichnung rechts, bis der Kolben 70 gegen den
Anschlag 94 zum Anliegen kommt und damit gleichzeitig auch die Ebene, die durch
die Stähle 7 und 8 geht, die Lage erreicht hat, in der die Drehachse des zu bearbeitenden,
in Figur 6 nicht dargestellten Werkstücks in dieser Ebene liegt. Nunmehr wird der
Arbeitsraum 91 mit Druck beaufschlagt, so daß sich der Druckstempel 85 nach in der
Zeichnung unten verschiebt und damit das Zahnrad 81 verdreht und damit auch die
Schwenkwelle 60 und damit den Stahlhalter 6 um die Längsachse der Schwenkwelle 60
verdreht (Figur 7).
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Da aus dem Arbeitsraux 86 das Arbeitsmedius nur durch die Gegendruckdrossel
88 gedrossel abfließen kann, steht auch im Arbeitsraum 86 Druck an, so daß das Zahnrad
81 zwischen den Verzahnungen 82 und 84 spielfrei eingespannt bleibt. Die Verschwenkung
des Zahnrades 81 und damit des Stahlhalters 6 erfolgt, bis der Druckstempel 83 gegen
den Anschlag 90 zum Anliegen kommt. Damit ist das Einstechdrehen beendet.
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Nunmehr wird zunächst das Magnetventil 89 umgeschaltet und dadurch
in den Arbeitsraum 86 gefördert und aus dem Arbeitsraum 91 verdrängt und damit der
Stahlhalter 6 wieder zurückgeschwenkt.
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Wenn der Stahlhalter 6 seine Ausgangslage erreicht hat, wird der Arbeitsraum
71 mit Druck beaufschlagt und damit das Schiebeteil 63 mit der Schwenkwelle 60 und
dem Stahlhalter 6 nach in der Zeichnung links in die in Figur 6 dargestellte Ruhelage
verschoben.
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Der Stahlhalter 6 kann mit der Schwenkwelle 15 bzw. 60 lösbar verbunden
sein, so daß mit ein und derselben Schwenkwelle 15 bzw. 60 wahlweise verschiedene
Stahlhalter 6 unterschiedlicher Öffnungsweite verbunden werden können. Diese Austauschbarkeit
der Stahlhalter hat den Vorteil, daß der Stahlhalter leicht verschiedenen Werkstücken
unterschiedlichen Durchmessers angepasst werden kann.
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Patentansprüche