DE2204034A1

DE2204034A1 - Vorrichtung zur beidseitigen spanabhebenden bearbeitung scheibenartiger werkstuecke

Info

Publication number: DE2204034A1
Application number: DE2204034A
Authority: DE
Inventors: Hans Scharfen
Original assignee: Paul Forkardt GmbH and Co KG
Current assignee: Forkardt Deutschland GmbH
Priority date: 1972-01-28
Filing date: 1972-01-28
Publication date: 1973-08-09
Also published as: GB1357085A; US3823627A; DE2204034C3; FR2169347B3; FR2169347A1; DE2204034B2; IT973218B

Description

D-4000 DÜSSELDORF 1 PATENTANWÄLTE

Malkastenstraße 2 DIPL.-ING. ALEX STENGER

DIPL.-ING. WOLFRAM WATZKE

Unser Zeichen: ¹^ 72o ' _Datum. 27· Jan. 1972

Paul Porkardt Kommanditgesellschaft,4ooo Düsseldorf,Rosenstr.

44-46 '

Vorrichtung zur beidseitigen spanabhebenden Bearbeitung scheibenartiger Werkstücke.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur beidseitigen spanabhebenden Bearbeitung scheibenartiger,mittels eines Spannzeuges auf der Spindel einer Drehmaschine aufgespannter Werkstücke durch auf einem Werkzeugschlitten angeordnete Schneidwerkzeuge.

Bisher erfolgt die spanabhebende Fearbeitung scheibenartiger Werkstücke durch auf einem Werkzeugschlitten angeordnete Drehstähle, die vorzugsweise als Stahlhalter mit schnell auswechselbaren Schneidwerkzeugen ausgeführt sind. Um hohe Schnittgeschwindigkeiten zu erzielen, werden als Schneidwerkzeuge sogenannte Wendeplatten aus Keramik mit mehreren Schneiden verwendet. Trotz der hohen Schnittgeschwindigkeit derartiger Schneidwerkzeuge ist die Arbeitsleistung der hiermit bestückten Drehmaschinen begrenzt, da die Schneidwerkzeuge infolge ihrer verhältnismässig kurzen Standzeit häufig ausgewechselt werden müssen, wodurch sich Stillstandszeiten der Drehmaschine nicht verhindern lassen. Derartige Stillstandszeiten sind jedoch insbesondere bei Drehmaschinen, welche in Transferstrassen oder andere verkettete Maschinenanlagen eingeordnet sind, von großem Nachteil, da außer der Drehmaschine die gesamte Anlage für den Zeitraum des Wechsels der Schneidwerkzeuge stillgesetzt werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur beidseitigen spanabhebenden Bearbeitung scheibenartiger Werk-

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stücke der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die ein Ersetzen der verschlissenen Schneidkanten innerhalb der Stillstandszeiten des Bearbeitungstaktes der Drehmaschine,beispielsweise beim Werkstückwechsel, ermöglicht, so daß die insbesondere durch keramische Schneidwerkstoffe erzielbaren hohen Schnittgeschwindigkeiten ohne Verlust durch werkzeugbedingte Stillstandszeiten voll zur Geltung kommen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß auf dem Werkzeugschlitten zwei mit mehreren Schneideinsätzen versehene, scheibenförmige Werkzeugträger in der Art eines Messerkopfes angeordnet sind, die Jeweils auf der Kolbenstange eines in einem Gehäuse, verschiebbaren Kolbens lösbar befestigt, durch ein den Kolben antreibendes Schaltwerk schrittweise um den zwischen den einzelnen Schneideinsätzen vorhandenen Winkel schaltbar und nach einer Axialbewegung des Kolbens mittels einer Stirnverzahnung gegenüber dem Gehäuse festlegbar sind.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung mehrerer Schneideinsätze auf einen scheibenförmigen, von Schneideinsatz zu Schneideinsatz weiter^schaltbaren Werkzeugträger und durch die Verwendung eines derartigen Werkzeugträgers zur spanabhebenden Bearbeitung jeder Seite des beidseitig zu bearbeitenden Werkstückes wird die Möglichkeit geschaffen, trotz begrenzter Standzeiten der einzelnen Schneideinsätze ein Auswechseln der Werkzeugträger während einer gesamten, achtstündigen Arbeitsschicti zu vermeiden. Der Wechsel der jeweils zur Bearbeitung herangezogenen Schneideinsätze durch Weiterschalten des Werkzeugträgers erfolgt nach Ablauf einer vorgegebenen Standzeit, vorzugsweise mittels einer Zählwerksteuerung für die pro Schneideinsatz bearbeiteten Werkstücke. Zum Weiterschalten wird der auf der Kolbenstange des Kolbens befestigte Werkzeugträger, welcher während der Bearbeitung mittels einer Stirnverzahnung am Gehäuse des Kolbens festgelegt ist,durch eine Axialbewegung des Kolbens zur Weiterschaltung freigegeben. Das Weiterschalten erfolgt durch ein den Kolben antreibendes Schaltwerk, dessen Schaltschritte auf den zwischen den einzelnen Schneid-

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einsätzen vorhandenen Winkel abgestimmt ist. Nach vollzogenem Schaltvorgang wird der Kolben in seine Ausgangsstellung zurückbewegt, in der die Stirnverzahnung des Werkzeugträgers diesen unverdrehbar am Gehäuse festlegt.

Die voranstehend beschriebene Ausbildung der erfindungsgemässen Vorrichtung besitzt den Vorteil, daß auch während eines Schichtwechsels die mit verschlissenen Schneideinsätzen versehenen Werkzeugträger sehr schnell von dem Kolben abgenommen und durch neue Werkzeugträger ersetzt werden können. Die verschlissene Schneideinsätze tragenden Werkzeugträger werden anschljessend mit neuen Schneideinsätzen bestückt.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die beiden Werkzeugträger durch eine Kupplung, beispielsweise Kupplungsstifte, verdrehfest miteinander verbunden und durch nur ein Schaltwerk antreibbar, das auf den Kolben einwirkt, der auf der der Spindel abgewandten Seite des Werkstückes angeordnet ist. Auf diese Weise ergibt sich ein geringer Raumbedarf für die erfindungsgemäSe Vorrichtung, der nur auf der dem Spindelkasten abgewandten Seite über das Volumen des Werkzeugträgers und des Gehäuses hinausgeht. Die erfindungsgemäßa Vorrichtung stellt somit eine kompakte Bau» einheit dar, die sich gut auch in beschränkten Bearbeitungsräumen von Drehmaschinen unterbringen läßt.

Um einen geschlossenen Kraftfluß für die von der srfindungsgemässen Vorrichtung aufzunehmenden Schnittkräfte und äle erforderliche Starrheit gegen Aufbäumen der Vorrichtung su srzIelen,können die beiden Gehäuse durch eine Jochplatte miteinander verbunden sein. Die beiden Werkzeugträger sind darüber hinaus erfinäungsgemäß im spitzen Winkel zueinander angeordnet,se ύ&Β trotz geringer Abmessungen und kleiner Winkel zwischen den einzelnen Schneideinsätzen nur jeweils ein Schneideinsatz pro Werkzeugträger mit dem Werkstück in Berührung kommt, wenn die Vorrichtung mittels des Werkzeugschlittens in Vorschubrichtung bewegt wird» Die kasten-

förmige Ausbildung der Vorrichtung ermöglicht schließlich einen gezielten Abzug der bei der spanabhebenden Bearbeitung entstehenden

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Späne und des Staubes unmittelbar an der Entstehungsstelle.

Da die erfindungsgemäße Vorrichtung zur beidseitigen Bearbeitung scheibenartiger Werkstücke nicht nur für eine Schruppbearbeitung, sondern auch für Schlichtarbeiten verwendet werden kann, soll für eine weiterentwickelte Ausführungsform ein riefenfreier Rückzug der Schneideinsätze ermöglicht werden. Zu diesem Zweck sind die die Werkzeugträger lagernden Gehäuse gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung um eine senkrecht zur Drehachse der Werkzeugträger verlaufende Achse verschwenkbar auf dem Werkzeugschlitten gelagert.

Nach dem Vorschub der Werkzeugträger in der Normalstellung erfolgt bei einer schlichtenden Bearbeitung nach Beendigung des Vorschubes ein geringfügiges Verschwenken der beiden Gehäuse, so daß sich die gegenüberliegenden Schneideinsätze um Bruchteile von Millimetern voneinander entfernen. Bei dem nunmehr anschliessenden Rückzug der Schneideinsätze können keine Riefen im fertigbearbeiteten Werkstück entstehen. Bei einer bevorzugten Ausführung sind die beiden Gehäuse durch einen Schwenkkolben gegeneinander verschwenkbar, wobei der Schwenkwinkel durch in Bohrungen der Grundplatte bewegliche und gegen jeweils eine Stellschraube andrückbare Anschlagbolzen begrenzt ist, so daß sich nicht nur eine wiederholgenaue und einstellbare Entfernung zwischen den beiden "chneideinsätzen, sondern auch nur eine begrenzte Spreizbewegung ergibt.

Au Γ der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der erfindungs-' gemäßen Vorrichtung dargestellt, und zwar zeigt:

Fig. 1 eine Vorderansicht der Vorrichtung vor dem Beginn der Bearbeitung eines Werkstückes,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig.l nach vollzogenem Vorschub,

Fig. 3 ejne teilweise geschnittene Draufsicnt auf eine zweite, verschwenkbare Ausführungsform,

Fig. 4 eine Seitenansicht des bei der Ausführungsform nach Fig.3 verwendeten Schaltwerkes,

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Fig. 5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig.3 und

Fig. 6 eine weitere Seitenansicht, teilweise im Schnitt, zur Darstellung des Schwenkantriebes.

In den Figuren 1 und 2 ist außer der Vorrichtung zur beidseitigen spanabhebenden Bearbeitung scheibenartiger Werkstücke der besseren Übersicht wegen auch ein Spindelkasten 1 einer Drehmaschine angedeutet. Der Draufsicht nach Fig.2 ist außerdem der aus dem Spindelkasten 1 herausragende Teil einer Spindel 2 mit Spindelflansch 3 zu entnehmen, auf welchem ein Spanndorn 4 zur Aufnahme eines Werkstückes 5 befestigt ist. Bei dem dargestellten Werkstück 5 handelt es sich um eine Bremsscheibe für Kraft- ©.hr zeug-S ehe ibenbremsen.

Die Werkzeuge zur spanabhebenden Bearbeitung beider Seiten des Werkstückes 5 sind auf einem Werkzeugschlitten 6 angeordnet,der in Pfeilrichtung verschiebbar gelagert ist. Der Werkzeugschlitten

6 trägt zwei in der Art eines Messerkopfes ausgebildete,scheibenförmige Werkzeugträger 7, die jeweils mit mehreren Schneideinsätzen 7 a versehen sind. Bei dem auf der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispiel sind sechzehn Schneideinsätze 7a aus keramischem Schneidmaterial auswechselbar an Jedem Werkzeugträger

7 befestigt. Die Werkzeugträger 7 sind jeweils auf einer Kolbenstange 9a eines in einem Gehäuse 8 verschiebbar gelagerten Kolbens 9 lösbar befestigt. Die Ausbildung des Kolbens 9 innerhalb des Gehäuses 8 geht aus dem Teilschnitt in Fig.3 hervor,welcher außerdem zeigt, daß die zylindrische Bohrung für den Kolben 9 mittels eines Gehäusedeckels 8b verschlossen ist.

Um eine Festlegung der Werkzeugträger 7 am Gehäuse 8 während des Schneideinsatzes zu erzielen,sind die Werkzeugträger 7 und die Gehäuse 8'je_weii_{s m}jLt einer Stirnverzahnung 7b bzw« 8a versehen, die durch eine axiale Bewegung des Kolbens 9 miteinander in Eingriff bzw. außer Eingriff gebracht werden können. Um die auf den Werkzeugträgern 7 angeordneten Schneideinsätze 7a nacheinander zum Einsatz bringen zu können, ist der Kolben 9 drehbar im Gehäuse

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gelagert. Die Kolbenstange 9a kann schrittweise durch ein Schaltwerk Io gedreht werden. Das Schaltwerk Io ist in Fig.2 lediglich als Baueinheit dargestellt. In Fig. 1 ist schließlich zu erkennen, daß die beiden Gehäuse 8 auf einer Grundplatte 11 angeordnet und durch eine Jochplatte 12 miteinander verbunden sind, um einen geschlossenen Kraftfluß der von den Gehäusen 8 aufzunehmenden Schnittkräfte zu ermöglichen und ein Aufbäumen der die beiden Werkzeugträger 7 lagernden Gehäuse 8 zu verhindern. Der besseren Übersicht wegen ist die Jochplatte 12 lediglich in Fig.l eingezeichnet; sie wurde in Fig.2 weggelassen.

Das erste Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 zeigt,daß die beiden Werkzeugträger 7 im spitzen Winkel zueinander angeordnet sind, um trotz der engen Anordnung von Schneideinsätzen 7a Jeweils nur einen Schneideinsatz 7^a in Berührung mit dem Werkstück 5 zu bringen,wenn der Werkzeugschlitten 6 aus der Anfangsstellung nach Fig. 1 in die Endstellung nach Fig. 2 verschoben wird.

In den zeichnerischen Darstellungen des zweiten Ausführungsbeispieles nach den Figuren 3 bis 6 ist die Ausgestaltung des Schaltwerkes Io angedeutet. Dieses besteht aus einem auf der Kolbenstange 9^a befestigten Klinkenrad loa und einer Klinke lob,welche an einem Betätigungskolben loc befestigt ist, der in einem Zylinder» gehar.se Iod auf der Grundplatte 11 gelagert ist. Durch jeden Hub des Betätigungskolbens loc wird das Klinkenrad loa in Pfeilrichtung um einen Winkel weitergeschaltet, der dem Winkel zwischen den Schneideinsätzen 7a auf den Werkzeugträgern 7 entspricht.

Um bei beengten Arbeitsräumen insbesondere auf der dem Spindelflansch 3 zugewandten Seite des Werkstückes 5 mit geringstmöglichem Raumbedarf auszukommen, sind die beiden Werkzeugträger 7 miteinander durch eine Kupplung verdrehfest verbunden. Diese Kupplung besteht beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei Kupplungsstiften 13,die jeweils mit einem Ende fest in einem Werkzeugträger 7 angeordnet sind und mit ihrem anderen Ende in eine Bohrung des anderen Werkzeugträgers 7 eingreifer!,welche infolge

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ihres größeren Innendurchmessers die notwendige Bewegungsfreiheit trotz der Schrägstellung der beiden Werkzeugträger 7 zueinander ermöglicht. Eine exakte Fixierung der beiden Werkzeugträger 7 erfolgt durch die Stirnverzahnungen 7b und 8a, wenn die Werkzeugträger 7 durch die Kolben 9 am jeweiligen Gehäuse 8 festgelegt werden.

Um einen riefenfreien Rückzug der Werkzeugträger 7 zn ermöglichen, sind die Gehäuse 8 um eine senkrecht zur Drehachse der Werkzeugträger 7 verlaufende Achse verschwenkbar auf der Grundplatte 11.gelagert. Die Schwenkachse wird Jeweils durch zwei Schwenkbolzen 14 gebildet,die in der Grundplatte 11 bzw.Jochplatte 12 und im Gehäuse 8 gelagert sind. Eine Verbindung der Jochplatte 12 mit der Grundplatte 11 und ein Festspannen der dazwischenliegenden Gehäuse 8 erfolgt durch Spannschrauben 15*die Jedoch eine geringfügige Verschwenkung der Gehäuse 8 ermöglichen. Die Verschwenkbewegung wird durch einen Schwenkkolben 17 erzeugt, der gemäß Fig.6 innerhalb des Gehäuses des Schaltwerkes Io angeordnet ist. Die Kolbenstange 17a des Schwenkkolbens 17 verbindet die beiden Gehäuse 8 einseitig miteinander, so daß eine Betätigung des Schwenkkolbens 17 eine geringfügige Vergrösserung bzw.Verkleinerung des zwischen den Werkzeugträgern 7 gebildeten Winkels bewirkt. Um eine definierte Arbeitsstellung an schaffen,, sind die Gehäuse 8 mit Anschlagbolzen 16 versehen_swelehe innerhalb geringfügig größerer Bohrungen 11a in der· Grundplatte 11 beweglich sind. In der Arbeitsstellung lie-gen -lie Anschlagbolssn 16 an Stellschrauben 18 an,die in die Echr-'üngeri 11a Mneinreichen und durch eine Kontermutter 18a in usr gewünschten Stellung feststellbar sind.

Zur beidseitigen Bearbeitung des Werkstückes 5 wird die deckeise it ige Fläche des Schwenkkolfoens 17 beaufschlagt, so daß die Anschlagbolzen 16 fest gegen die Stellschrauben 18 gapreßt werden« Mit dieser Stellung der Werkzeugträger 7 wird der Werkzeugschlitten 6 gemäß Fig.3 an das Werkstück 5 herangefahren. Nach Beendigung des Vorschubes wird die stangenseitige Fläche des Schwenkkolbens

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beaufschlagt, wodurch sich die beiden in Einsatz befindlichen Schneideinsätze 7a geringfügig voneinander entfernen, so daß der Werkzeugschlitten 6 ohne Bildung von Riefen auf dem fertigbearbeiteten Werkstück 5 in seine Ausgangsstellung zurückgezogen werden kann.

Sobald die zulässige Standzeit der Schneideinsätze 7a erreicht ist,die beispielsweise nach der Bearbeitung von sechzig bis siebzig Werkstücken 5 liegt und mittels einer Zählwerksteuerung überwacht wird, werden die Kolben 9 betätigt, um die Stirnverzahnung 7b beider Werkzeugträger 7 außer Eingriff mit der Stirnverzahnung 8a der Gehäuse 8 zu bringen. Nunmehr erfolgt eine einmalige Betätigung des Schaltwerkes lo, so daß das nächste Paar von Schneideinsätzen 7a zum Einsatz kommt. Dieser Einsatz kann erfolgen, sobald die Werkzeugträger 7 mittels des Kolbens 9 am jeweiligen Gehäuse 8 wieder festgelegt sind. Durch die magazinartige Anordnung mehrerer Schneideinsätze 7a auf einem scheibenartigen Werkzeugträger 7 ist es nicht nur möglich, die verschlissenen Schneideinsätze 7a innerhalb der normalen Stillstandszeiten des Bearbeitungstaktes der Drehmaschine durch neue Schneideinsätze 7a zu ersetzen, sondern es wird darüber hinaus ein Werkzeug geschaffen, welches ohne Wechsel über den Verlauf einer normalen Achtstundenschicht in der Drehmaschine verbleiben kann. Bei Schichtwechsel kann ein einfaches Austauschen der mit verschlissenen Sc-hneideinsätzen 7a versehenen Werkzeugträger 7 erfolgen, indem diese von der Kolbenstange 9a gelöst und durch mit frischen Schneideinsätzen 7a bestückte Werkzeugträger 7 orsetzt werden.Die geschlossene Ausbildung der auf der Grundplatte 11 angeordneten und durch die Jochplatte 12 miteinander verbundenen Gehäuse 8 ergibt nicht nur die für eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit erforderliche Steifigkeit der Vorrichtung,sondern schafft darüber hinaus eine definierte öffnung zum Abführen der Späne und Absaugen des bei der Bearbeitung entstehenden Staubes.

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Claims

Patentansprüche-:

Vorrichtung zur beidseitigen spanabhebenden Bearbeitung scheibenartiger, mittels eines Spannzeuges auf der Spindel einer Drehmaschine aufgespannter Werkstücke durch auf einem Werkzeugschlitten angeordnete Schneidwerkzeuge, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Werkzeugschlitten (6) zwei mit mehreren Schneideinsätzen (7a) versehene, scheibenförmige Werkzeugträger (7) in der Art eines Messerkopfes angeordnet sind, die jeweils auf der Kolbenstange (9a) eines in einem Gehäuse (8) verschiebbaren Kolbens (9) lösbar befestigt, durch ein den Kolben (9) antreibendes Schaltwerk (lo) schrittweise um den zwischen den einzelnen Schneideinsätzen (7a) vorhandenen Winkel schaltbar und nach einer Axialbewegung des Kolbens (9) mittels einer Stirnverzahnung (7b) gegenüber dem Gehäuse (8) festlegbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkzeugträger (7) durch eine Kupplung (Kupplungsstifte 13) verdrehfest miteinander verbunden und durch ein Schaltwerk (lo) antreibbar sind, das auf den Kolben (9) einwirkt, der auf der der Spindel (2) abgewandten Seite des Werkstückes (5) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäuse (8) durch eine Jochplatte (12) miteinander verbunden sind.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkzeugträger (7) im spitzen Winkel zueinander angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die die Werkzeugträger (7) lagernden Gehäuse (8) um eine senkrecht zur Drehachse der Werkzeugträger (7) verlaufende Achse verschwenkbar auf dem Werkzeugschlitten (6) gelagert sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet, daß die

beiden Gehäuse (8) durch einen Schwenkkolben (17) gegeneinander verschwenkbar sind und daß der Schwenkwinkel durch in Bohrungen (lla) der Grundplatte (H) bewegliche und gegen jeweils eine οtelischraube (18) andrückbare Anschlagbolzen (16) begrenzt ist. w/br ■ , 309832/0121