DE2246222A1 - Gewindestrehlautomat - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE
DIPL-ING. JOACHIM K. ZENZ
DIPL-ING. FRIEDRICH G. HELBER

43 ESSEN-BREDENEY O 0 / C O O

ALFREDSTR. 388 - TEL. 47 28 87 ' C. & H D L L L

Andre Bechler Moutier / BB (Schweiz)

Gewindestrehlautomat

In der Praxis kommt es oft vor, dass an einem Werkstück zwei oder mehr Gewinde geschnitten werden müssen, die perfekt koaxial sein sollen. Diese Aufgabe kann nicht unter Verwendung von Gewindeschneidbohrern bzw, Gewindeschneidklupen gelöst werden. Bei Drehautomaten herrschen in der Arbeitszone, wo mehrere Werkzeuge in einem Bearbeitungazyklus zum Einsatz kommen müssen, um glatte (zylindrische, plane, konische oder profilierte) Flächen zu drehen, sehr enge Platzverhältnisse. Es ist deshalb praktisch ausgeschlossen, dort auf einem Querschlitten oder auf einem Kreuzschlitten mehr als einen Gewindestrehlapparat vorzusehen, dessen Werkzeug un~ ,ter Steuerung durch drehende Kurvenscheiben Längabewegungen in Richtung der Werkstückachse in Schneidhüben und Rücklaufhüben, sowie Querbewegungen für das Ein- und Ausfahren des Werkzeuges durchführt. Somit entfällt die Möglichkeit, zwei oder mehr Gewinde an dem Werkstück zu fertigen, ohne Umspannen desselben. Zudem muss berücksichtigt werden, dass es zum Betrieb jedes Gewindestrehlapparat es erforderlich ist, dass die Kurvenscheiben, namentlich jene zur Steuerung der Längsbewegungen, in einem bestimmten Dreh-

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zahlverhältnis zur Werkstückspindel anzutreiben sind, wozu das Vorhandensein einer entsprechenden ausgebildeten Antriebsverbindung erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gewindestrehlautomaten zu schaffen, der es ermöglicht an einem Werkstück ohne Umspannen desselben zwei oder mehrere Gewinde zu schneiden. Zudem wird ein platzsparender Aufbau angestrebt, mit einem verhältnismässig kleinen baulichen Aufwand, insbesondere Aufwand an Organen in der Antriebsverbindung zwischen der Werkstückspindel und den Steuerkurven des oder der Gewindestrehlapparate.

Bei einem Gewindestrehlautomaten mit einer Werkstückspindel soll diese Aufgabe dadurch gelöst werden, dass an einer Werkzeugtragscheibe, die um eine die Drehachse der Werkstückspindel im rechten Winkel schneidende geometrische Achse drehschaltbar ist, mindestens ein Gewindestrehlapparat befestigt ist, bei dem ein Strehlwerkzeugträger an einem Apparatengehäuse geführt ist zur Ausführung von Längsbewegungen in Radialrichtung der Werkzeugtragscheibe und von Querbewegungen in der Richtung der genannten geometrischen Achse, und bei dem eine im Apparatengehäuse gelagerte Welle ein Kurvenglied zur Steuerung der Längsbewegungen und ein Kurvenglied zur Steuerung der Querbewegungen trägt, dass ferner eine Antriebsverbindung zwischen dieser Welle des bzw. jedes Gewindestrehlapparates und der Werkstückspindel vorhanden ist, und dass eine motorisch angetriebene Einrichtung vorhanden ist zur Bewegung der Weik zeugtragscheibe in der Richtung ihrer geometrischen Achse.

Zum Stand der Technik sei auf die US-Patentschrift 3 435 498 verwiesen. Diese veranschaulicht und beschreibt eine Vielzweckwerkzeugmaschine, in der ein Werkstück während seiner fiinspannung in einem ersten Werkstückhalter eine erste Reihe von Bearbeitungen erfährt, nachher von einem zweiten Werkstückhaitor abgeholt und in den Arbeitsbereich von Werkzeugen gebracht wird, die von einem Sternrevolver getragen sind. Unter diesen Werkzeugen findet man

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einfache Bohrer, deren Drehantrieb mittels im Revolver untergebrachten getrieblichen Mitteln erfolgt. Man findet aber auch einen Halter für einen Gewindebohrer oder eine Gewindeschneidkluppe , mit Mitteln für den Drehantrieb und für den Längsvorschub im einen oder anderen Sinne. Hingegen fehlen in dieser Maschine gänzlich:

a) ein Gewindestrehlapparat, wie oben definiert,'

b) die motorisch angetriebene Einrichtung zur Bewegung des Revolvers in Richtung seiner Schaltachse, und

c) eine Antriebsverbindung zwischen einer (zum fehlenden Gewindestrehlapparat gehörenden) Welle und der Werkstückspindel,

Beiliegende Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar. Es zeigen: . .

Die Fig. 1, 2 und 3 einen Aufriss, einen Seitenriss bzw. eine Draufsicht des Gewindeschneideautomaten,

Fig. 4 einen Teilhorizontalschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 1, in welchem in grösserem Massstab Einzelheiten eines Gewindestrehlapparates und dessen Antriebsverbindung mit der Werkstückspindel veranschaulicht sind,

Fig. 5 einen Teilschnitt nach der Linie V-V der Fig. 4,

Fig. 6 einen Teilschnitt nach der Linie VI-VI der Fig. 1, in welchem im grösserem Massstab Einzelheiten des Antriebes einer Steuerwelle und einer Vorrichtung zum Fortschalten (Indexieren) einer Werkzeugtragscheibe veranschaulicht sind, und

Fig. 7 teilweise einen Seitenriss und teilweise einen Querschnitt zn Fig. 6.

Auf einem Macschinenbett 1 ist ein Spindelstock 2 angeordnet, in dom eine. Werkstückspindel 3 angeordnet ist; diese ist mit einem

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Spannfutter 4 ausgerüstet und wird von einem Elektromotor 5 mittels eines Riemengetriebes 6, 7» 8 angetrieben. Auf dem Bett 1 ist ein Längsschlitten 9 in einer zur Drehachse X der Werkstückspindel 5 parallelen Richtung verschiebbar geführt. Auf diesem Längsschlitten 9 ist ein Querschlitten 10 in einer zur vorgenannten Drehachse im rechten Winkel stehenden Richtung verschiebbar geführt. Dieser Querschlitten ist in seinem Oberteil als Lagerbock 10a ausgebildet, auf dessen nach vorn ragendem hohlzylindrischen Teil 10b (Fig. 4 und 7) eine Werkzeugtragscheibe 11 um eine Achse Y drehbar gelagert ist, welche die Drehachse der.Werkstückspindel 3 im rechten Winkel schneidet. Durch eine noch zu beschreibende Schaltvorrichtung kann die Werkzeugtragscheibe 11 um Schritte von beispieleweise 60 fortgeschaltet (indexiert) werden.

Auf der Vorderseite der Werkzeugtragscheibe 11 sind nun im ge- . zeigten Ausführungsbeispiel nebst Werkzeugträger wie 12, in denen je ein Drehmeissel 13 eingespannt ist, zwei Ctewindestrehlapparate 14 befestigt, die ein Gewindeschneidwerkzeug 15 bzw. 15a aufweisen. Durch Portschaltung der Werkzeugtragecheibe 11 können die einzelnen Werkzeuge in Arbeitsposition beim Werkstück A gebracht werden. Es versteht sich, dass z.B. auch ein mit einem Bohrer ausgerüsteter Werkzeugträger an der Tragscheibe 11 angebracht werden könnte und die Folge der nacheinander zum Einsatz gelangenden Werkzeuge nach Bedarf beliebig variiert werden kann.

Zur Steuerung der Bewegungen der Schlitten 9 und 10 samt der Tragscheibe 11 sind Kurvenglieder 16 bzw. 17 vorgesehen, die beide auf einer Steuerwelle 18 festsitzen und nur ganz schematisch angedeutet sind. Das Profil der Kurvenscheibe 16 wird durch einen am Bett 1 gelagerten Tasthebel 19 abgetastet, der auf eine längselnstellbar am Längsschiltten 9 befestigte Schiene 20 einwirkt; eine Feder 21 ist stets danach bestrebt, den Längsschlitten nach rechts (Fig. 1) zu verschieben. Das Kurvenglied 17 - eine Kurventrommel - wird von einem am Bett 1 gelagerten Tasthebel 22 abge-

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tastet, der auf die Hinterseite des QuerSchlittens 10 einwirkt; eine Feder 24 hat stets das Bestreben, diesen nach hinten zu ziehen*

Die Steuerwelle 18 ist in dem an der einen Stirnseite des Bettes 1 befestigten lagergestell la gelagert, das auch elektrische Mikroschalter 119 trägt, die zur Steuerung von Hilfsfunktionen dienen und durch Nocken 120 betätigt werden; gewisse solche Nocken sind im Umfang verstellbar an einer auf der Steuerwelle 18 festsitzenden Trommel 118, andere z.B. am.Körper der Kurventrommel 17 befestigt.

Der Antrieb der Steuerwelle 18 erfolgt durch den Motor 3 mittels eines Riemengetriebes, zu dem die Stufenscheiben 25, 26 und der Riemen 27 gehören,.ferner über eine Uebertragungswelle 28, 28a und ein Schneckengetriebe 29, 30. Zwischen die Abschnitte. 28, 28a der uebertragungswelle ist eine Klauenkupplung 31 eingesetzt, die mittels des Gestänges 32 von Hand ausgerückt werden kann, etwa beim Einrichten der Maschine, worauf der Wellenabschnitt 28a und damit die Steuerwelle 18 von Hand gedreht werden kann durch eine auf das Vierkantende aufgesteckte Kurbel.

Die Gewindestrehlapparate 14 weisen in der dargestellten Ausbildung je ein mittels Schraubbolzen 32 an der Tragscheibe 11 befestigtes Gehäuse 33 auf, an dessen Vorderseite eine in Radialrichtung der Tragscheibe 11 verlaufende Führungsbahn ausgebildet ist. In dieser ist der Schenkel 34a eines I-förmigen Gliedes 34 verschiebbar geführt, dessen anderer Schenkel 34b eine zur Achse der Tragscheibe 11 parallele Führungsbahn hat. In dieser ist ein Schlitten 35 geführt, an dem ein Halter 36 für das Gewindestrehlwerkzeug 15 (bzw. 15a) befestigt ist. Im Apparatengehäuse 33 ist eine Hilfswelle 37 gelagert, auf der eine Kurventrommel 38 mit Kurvennut 38a, eine Kurvenscheibe 39 mit Kurvennut 39a und ein Kegelzahnrad 40 festsitzen. Die Kurvennut 38a ist eine Längsvorschubkurve für das zugehörige Werkzeug 15 (bzw. 15a) und hat in der Abwicklung sägezahnförmigen Verlauf; sie wird durch einen am Schenkel 34a festsitzenden Bolzen 41 abgegriffen; die Kurvennut

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39a ist eine Abhebekurve tür dasselbe Werkzeug 15 (bzw. 15a) und setzt sich aus zwei konzentrischen Abschnitten und zwei Verbindungsabschnitten zusammen (Fig. 5); sie wird stets durch einen am Schlitten 35 festsitzenden Bolzen 42 abgegriffen.

' Die Welle 37 des (bzw. jedes) Gewindestrehlapparates 14 muss während jeder Arbeitsperiode dieses Apparates mit einer konstanten Geschwindigkeit drehen, die mit derjenigen der Werkstückspindel 3 in einem vorbestimmten, geeigneten Verhältnis steht. Deshalb ist eine entsprechende Antriebsverbindung vorgesehen, wie folgt. Die Werkstückspindel 3 treibt über ein Kegelradgetriebe 43, 44, eine Zwischenwelle 45 und ein Kegelradgetriebe 46, 47 eine Eingangsweile 4Θ in einem Wechselradgetriebe ani die Wechselräder desselben sind mit 49» 50 bezeichnet. Ueber eine Welle 51 und ein Zahnradpaar 52, 53 wird der Antrieb an eine teleskopische Gelenkwelle 54 weitergeleitet; innerhalb des zum . Querschlitten 10 gehörenden Lagergehäuses 10a wird der Antrieb über ein Kegelradgetriebe 55, 56 und eine ausrückbare Klauenkupplung 57 an eine zur Werkzeugtragscheibe 11 koaxiale und sie durchsetzende Uebertragungswelle 58, und schliesslich durch ein auf dem vorderen Ende dieser Welle sitzendes Kegelzahnrad 59 an das auf der Hilfswelle 37 festsitzende Kegelzahnrad 40 übertragen. Die Klauenkupplung 57 ist nur dann eingerückt wenn einer der Gewindestrehlapparate14 sich in Arbeitsposition befindet; dafür sorgt ein Elektromagnet 60, dessen Speisung über hiezu geeignete Elemente gesteuert ist, zu denen einer der Mikroschalter 120 gehört.

Pur die schrittweise Portschaltung der Werkzeugtragscheibe 11 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung vorgesehen, bei dem auf dem zum Querschlitten 10 gehörenden Lagergehäuse 10a ein Block mit Elektromotor 61 und Schneckenradgetriebe 62 aufgebaut ist. Ein Riemen 63 läuft über eine auf der Ausgangswelle dieses Blockes sitzende Riemenscheibe 64, über eine Umlenkscheibe "65 und in einer Rille eines abgesetzten Teiles der Tragscheibe 11. Die Umlenkscheibe 64 ist am einen Ende einer am Lagergehäuse 10a ge-

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lagerten Wippe 65 gelagert, deren anderer Arm einen Verriegelungszahn 66 trägt und mit einem Betätigungselektromagnet verbunden ist. Bei eingeschaltetem Motor 61 und angezogenem Elektromagnet 67 (beide gesteuert mittels eines der Nocken 120 und des zugehörigen Mikroschalters 119, also in Abhängigkeit von der Drehlage der Steuerwelle 18) ist der Riemen 63 durch die Scheibe 65 gespannt und der Verriegelungszahn 66 befindet sich in seiner unwirksamen Lage; demzufolge wird die Tragscheibe 11 gedreht. Gleich danach fällt der Elektromagnet wieder ab; der Verriegelungszahn 66 greift dann in einen der Rasteinschnitte · 67 ein, die in einer an der Tragscheibe 11 befestigten Rastenscheibe 69 vorhanden sind.

Im Betrieb führt die Steuerwelle 18 für einen kompletten Bearbeitungszyklus an einem Werkstück eine Undrehung aus. Sie steuert dabei den Elektromotor 61 und den Elektromagnet 67 für die Fortschaltung (das Indexieren) der Tragscheibe llj sowie den Elektromagneten 60 für das Ein- und Ausrücken der Klauenkupplung 57; ferner steuert sie mit ihren Kurvengliedern 16, 17 die Längs- waä die Querbewegungen der Tragscheibe 11 und somit der von dieser getragenen Werkzeuge.

Pur ein in Arbeitsposition befindliche^ Gewindestrehlwerkzeug oder 15a sind dabei die Querbewegungen nacheinander Schnellzustellung zum Werkstück, stetige Zustellung zum Vergrössern der · Spantiefe und Schnellrückstellung nach vollendetem Schneiden des Gewindes; der stetigen Zustellung zum Vergrössern der Spantiefe bzw. Eindringen in das Werkstück sind für ein solches Werkzeug oder 15a die Bewegungen überlagert, die durch die Kurven 38a, des Gewindestrehlapparates erzeugt werden und während mehreren Umdrehungen der Strehlapparatteile 37, 38, 39 wiederholt werden. Bei jeder solchen Umdrehung wird nacheinander

a) das Werkzeug durch die Kurve 39a rasch um die geringe Strecke a an das Werkstück herangebracht,

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b) bei Schnitteingriff am Werkstück durch die Längsvorschubkurve 38a parallel zur Werkstückachse verschoben;

c) durch die Abhebekurve 39a um den Betrag a vom Werkstück abgehoben,

d) durch einen stellen Abschnitt der Kurve 38a wieder rasch in die Ausgangslage zurückverschoben.

Es liegt dabei auf der Hand., dass die Ganghöhe xles erzeugten Gewindes durch die Steilheit des oben unter b) erwähnten Abschnittes der Längsvorschubkurve 38a und durch das Drehzahlverhältnis zwischen dem Kurvenglied 38 (somit der Hilfswelle 37) und der Werkstückspindel 3 bestimmt wird, somit durch Einsetzen eines anderen Wechselradpaares 49» 50 verändert werden kann. Dit durch das Kurvenglied 17 bewirkte Zustellung muss während der letzten (oder schon vorletzten) Umdrehung der Strehlapparateteile 37» 38, 39 gleich Null sein damit das erzeugte Gewinde perfekt zylindrisch wird.

Mit dem beschriebenen Gewindeschneidautoinaten können an einem Werkstück in einer einzigen Einspannung nebst gewöhnlichen Drehbearbeitungen auch zwei Gewinde, z.B. ein Innen- und Aussengewinde geschnitten werden, wobei der ganz Punktioneablauf vollautomatisch gesteuert ist.

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Claims (3)

1. PATENTANSPRUECHE

   ί 1.jGewindestrehlautomat mit einer Werkstückspindel, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Werkzeugtragscheibe (11), die um eine die Drehachse der Werkstückspindel (3) im rechten Winkel schneidende geometrische Achse (Y) drehschaltbar ist, mindestens ein Gewindestrehlapparat (14) befestigt ist, bei dem ein Strehlwerkzeugträger (35) an einem Apparatengehäuse (33) geführt ist zur Ausführung von Längsbewegungen in Radialrichtung der Werkzeugtragscheibe und von Querbewegungen in der Richtung der genannten geometrischen Achse (Y) und bei dem eine im Apparatengehäuse gelagerte Welle (37) ein Kurvenglied (38) zur Steuerung der Längsbewegungen und ein Kurvenglied (39) zur Steuerung der Querbewegungen trägt, dass ferner eine Antriebsverbindung zwischen dieser Welle des bzw. jedes Gewindestrehlapparates (14) und der Werkstückspindel (3) vorhanden ist, und dass eine motorisch angetriebene Einrichtung vorhanden ist.zur Bewegung der Werkzeugtragscheibe in der Richtung ihrer geometrischen Achse.
2. 2. Gewindestrehlautomat nach Anspruch 1, mit einem Bett, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugtragscheibe (11) auf einem Lagerbock (10a) drehbar, aber-axial unbeweglich gelagert ist, der zur motorisch angetriebenen Einrichtung gehört, in welcher dieser lagerbock auf einem Querschlitten (10) angebracht ist, dessen Bewegungen durch ein auf einer motorisch angetriebenen Steuerwelle (18) sitzendes Kurvenglied (17) gesteuert sind, und dass zur Antriebsverbindung zwischen der Werkstückspindel und der Welle (37) des bzw. jedes Gewindestrehlapparates (14) eine die Werkzeugtragscheibe (11) durchsetzende, zu ihr koaxial im Lagerbock (10a) gelagerte Uebertragungswelle (58), eine teleskopische Gelenkwelle (54) und ein auf dem Bett angebrachtes Wechselradgetriebe (49» 50) gehören.

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3. 3. Gewindeatrehlautoraat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Uebertragungswelle- (58) und der Gelenkwelle (54) eine ein- und ausrückbare Kupplungsvorrichtung (57) eingesetzt ist, wobei Mittel (60) vorgesehen sind, die bewirken, dass diese Kupplungsvorrichtung nur dann eingerückt ist wenn die Werkzeugtragscheibe eine Schaltlage einnimmt, in der sich der Gewindestrehlapparat bzw. einer der Gewindestrehlapparate in Arbeitsstellung befindet.

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