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Werkzeugträger mit Rollenabstützung Die Erfindung bezieht sich auf
einen Werkzeugträger mit Rollenabstützung. Eine derartige Vorrichtung stützt das
sich drehende Werkstück bei der spangebenden Bearbeitung in unmittelbarer Nähe des
Schneidwerkzeugs. Sie enthält im wesentlichen einen Gehäuseblock mit einer Einrichtung,
z.B.
einem zylindrischen Schaft, zum Befestigen beispielsweise am Revolverkopf oder Reitstock
einer Drehbank oder einer ähnlichen Werkzeugmaschine, in Umfangsrichtung in gegenseitigem
Abstand angeordnete Rollen zum Abstützen des Werkstücks während der Bearbeitung
und Einrichtungen zum Halten des Schneidwerkzeugs in einer Arbeitsstellung gegenüber
den Rollen. Die Rollen, von denen gewöhnlich zwei vorhanden sind, sind mit ihren
Achsen parallel zu der des Werkstücks angeordnet. Der radiale Abstand der Rollenachsen
zur Achse des Gehäuseblocks is; verstellbar, so daß Werkstücke von verschiedenem
Außendurchmesser Aufnahme finden können.
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Die Erfindung richtet sich insbesondere auf einen Werkzeugträger mit
Rollenabstützung, bei welchem die eigentliche Werkzeughalterung einen mit seinem
Fußteil auf einem am Gehäuseblock geformten, axial daran hervorstehenden Sockel
befestigbaren Werkzeughalter aufweist, welcher aufrecht auf dem Sockel steht und
eine Halterung für ein in Richtung auf die Rollen hervorstehendes Werkzeug bildet.
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Der Werkzeughalter ist mittels einen in Axialrichtung verlaufenden
Schlitz durchsetzender Halteeinrichtungen auf dem Sockel festsetzbar, so daß seine
Stellung gegenüber dem Gehäuseblock axial verstellbar ist. Das Werkzeug sitzt vorzugsweise
in einer über die Länge des Werkzeughalters verstellbar darin geführten Werkzeugaufnahme.
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Werkzeugträger der genannten Art arbeiteten zwar bei Handvorschub
oder geringen Schnittiefen zufriedenstellend, bei maschinellem Vorschub oder großen
Schnittiefen kam es Jedoch zu Verschiebungen des Werkzeughalters aus seiner Arbeitsstellung
auf dem Sockel, wobei Beschädigungen am Werkzeug und/oder an der Maschine auftraten.
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Zur Vermeidung derartiger Störungen könnte man den Fuß des Werkzeughalters
etwa mittels zweier den Schlitz durchsetzender Spannschrauben auf dem Sockel festziehen.
Bei Erhaltung der gleichen Verstell-Länge müßte dann jedoch der Schlitz verlänger4:
werden, was wiederum eine entsprechende Verlängerung des Sockels oder, falls der
Schlitz in diesem gebildet ist, des Fußteils des Werkzeughalters5 in Axialrichtung
weg vom Gehäuseblock erfordern würde. Eine solche Vergrößerung der axialen Gesamtlänge
der Vorrichtung wäre jedoch unerwünscht, da dadurch ihr Gleichgewicht gestört wäre,
was die Neigung zum Entstehen von Schwingungen bei der spanabhebenden Bearbeitung
verstärken würde.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man in dem Sockel bzw.
im Fußteil des Werkzeughalters einen zweiten,
parallel zum ersten
verlaufenden Schlitz bildet und eine zweite Klemmschraube durch diesen Schlitz hindurchführt.
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Dadurch würde jedoch ebenfalls das Gleichgewicht der Vorrichtung gestört
und die allenfalls vorhandene Neigung zu Schwingungen bei der Bearbeitung verstärkt
werden.
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Gemäß der Erfindung ist das Problem dadurch gelöst, daß der Werkzeughalter
einen Arm aufweist, welcher sich über den Gehäuseblock erstreckt und mittels einer
Klemmeinrichtung in jeder beliebigen Arbeitsstellung des Werkzeughalters gegenüber
dem Sockel am Gehäuseblock feststellbar ist.
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In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, daß
der Arm eine dem Gehäuseblock zugewandte ebene Fläche aufweist und daß der Gehäuseblock
in dem vom Arm überdeckten Bereich eine ebene Plattform für die Anlage der ebenen
Fläche des Arms hat.
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Die Einrichtungen zum Feststellen des Arms am Gehäuses block sind
vorzugsweise aus einem im Arm gebildeten, parallel zu dem ersten Schlitz verlaufenden
zweiten Schlitz und einer durch den zweiten Schlitz hindurchführbaren, am Gehäuseblock
in Eingriff bringbaren Klemmeinrichtung gebildet.
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Ber erste Schlitz ist vorzugsweise in dem zur Befestigung des Fußteils
des Werkzeughalters vorgesehenen Sokkel, gegebenenfalls Jedoch auch im Fußteil des
Werkzeug halters gebildet.
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Da sich die sich aus der zusätzlichen Befestigung ergebende Zunahme
der Masse zunächst dem Gehäuseblock konzentriert, wird allenfalls eine äußerst geringe
Störung des Gleichgewichts hervorgerufen. Die SchnelligkeitX mit der der Werkzeughalter
sich verstellen l§ßtn ist dabei kaum verringert und die gedrängte Gesam?-bauweise
der Vorrichtung bleibt praktisch voll erhalten.
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Dadurch, daß man die Stelle, an der der Arm sich über den Gehäuseblock
erstreckt, in einer von der des Sockel$ , auf welchem das Fußteil des Werkzeughalters
befestigbar ist2 verschiedenen Höhe anordnet, läßt sich eine Verbesserung nicht
nur hinsichtlich der Verankerung des t##erkzeughalters5 sondern auch hinsichtlich
seiner Drehfestigkeit erzielen.
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Vorzugsweise liegt die Höhe, in der der Arm sich über den Gehäuseblock
erstreckt, in bezug auf die Höhe, in der das Fußteil des Werkzeughalters auf dem
Sockel befestigbar ist, Jenseits der am Werkzeughalter sitzenden -Aufnahme für das
Werkzeug.
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Die bisher beschriebene Anordnung ermöglicht ein schnelles Einstellen
eines Im Werkzeughalter sitzenden Werkzeugs in Axialrichtung des Werkstücks und
eine feste Verankerung des Werkzeughalters in jeder beliebigen Stellung. Gewöhnlich
ist es jedoch auch wünschenswert, das Werkzeug in zwei zueinander sowie zur Achse
des Werkstückes senkrechten Richtungen verstellen zu können.
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Für eine solche Einstellmöglichkeit enthält der Werkzeugträger vorzugsweise
eine im Werkzeughalter auf den diesen tragenden Sockel zu und von diesem weg gleitend
bewegliche Werkzeugaufnahme mit einer Gewindenut und eine im Werkzeughalter frei
um ihre Achse drehbare Stellschraube, welche sich mit der Gewindenut der Werkzeugaufnahme
in Eingriff befindet und durch Verdrehen eine Verschiebung der Werkzeugaufnahme
entlang dem Werkzeughalter ermöglicht. Zur Schaffung der anderen Einstellmöglichkeit
kann das Werkzeug in der Werkzeugaufnahme in einer sowohl zur Bewegungsrichtung
der Werkzeugaufnahme im Werkzeughalter als auch zur Verstellrichtung des Werkzeughalters
auf dem Sockel bzw. auf der Plattform senkrechten Richtung einstellbar angeordnet
sein.
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Für gewisse Zwecke, z.B. zum Messen der Schnittiefe oder zum Entfernen
von feinen Spänen, ist es häufig notwendig, das Werkzeug im Laufe der Bearbeitung
kurzzeitig vom
Werkstück abzuheben. Die Verwendung der Stellschraube
zu diesem Zweck ist äußerst umständlich2 und sofern nicht eine genaue Einstellskala
vorhanden ist, ist es nachher sehr schwierig, das Werkzeug wieder genau in die vorherige
Stellung einzustellen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Einrichtung
vorgesehen, welche ein schnelles Abheben des Werkzeugs und das erneute Einstellen
desselben ohne aufwendige Meßeinrichtungen ermöglicht Gemäß dieser Ausführung ist
eine Verriegelungseinrichtung vorhanden, in deren einer Stellung die Stellschraube
in ihrer Axialstellung gegenüber dem Werkzeughalter verriegelbar, dabei Jedoch drehbar
Ist, und in deren zweiter Stellung die Stellschraube in Bezug auf den Werkseughal
ter axial beweglich ist. Die VerriegelungseinPlchtung ist vorzugsweise aus einer
Nut in der Stellschraube und einem schwenkbar auf der Oberseite des Werkzeughalters
gelagerten, in einer Verriegelungsstellung mit der Nut in Eingriff befindlichen
Verriegelungsteil gebildet.
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Bei einer solchen Anordnung läßt sich das Werkzeug schnell und mühelos
vom Werkstück abheben, indem man die Verriegelung löst und die Stellschraube hochzieht.
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Aufgrund der sicheren und stabilen Verankerung des Werkzeughalters
am Gehäuseblock und auf dem Sockel ist
die genaue Rückführung des
Werkzeugs in seine Arbeitsstellung dadurch erzielbar, daß man die Stellschraube
einfach wieder zurückgleiten läßt, bis man die Verriegelungseinrichtung wieder in
Eingriff bringen kann.
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Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der
Zeichnung beschrieben. Darin zeigt: Fig. 1 eine Schrägansicht des erfindungsgemäßen
Werkzeugträgers und Fig. 2 eine Ansicht des Werkzeughalters in senkrechtem Schnitt
entlang der Linie A-A in Fig. 1.
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Der Werkzeugträger hat eine Rollenstütze mit einem Gehäuse 2, an dessen
Rückseite ein Schaft 4 zum Befestigen der Vorrichtung am Revolverkopf oder Reitstock
einer Drehbank oder einer anderen Werkzeugmaschine angesetzt ist.
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Der Schaft 4 ist vorzugsweise durchbohrt, um bei der Bearbeitung längerer
Werkstücke das Jeweils bearbeitete Teil des Werkstücks hindurchführen zu können.
An der Vorderseite des Gehäuses sind ein Paar Rollen 6, 8 und ein Werkzeughalter
10 mit einem Spannfutter 12 und einem darin eingespannten Schneidwerkzeug 14 angeordnet.
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Die Rollen 6, 8 sitzen an einem Gleitstück 16 bzw. 18.
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Diese sind gleitend in radialen Nuten 20 in der Vorder seite des Gehäuses
2 geführt und mittels Halteplatten 22 darin gesichert. Die Gleitstücke 16, 18 sind
mittels (nicht gezeigter) Stelleinrichtungen synchron miteinander radial verstellbar.
Vorzugsweise hat jedes Gleitstück eine Zahnleiste, welche sich in Eingriff mit einem
Ritzel im Inneren des Gehäuses 2 befindet. Die Ritzel sind gemeinsam in Eingriff
mit einem Sonnenrad, dessen Antrieb über eine Schnecke erfolgt. Dazu ist die Schnecke
etwa mittels eines Imbusschlüssels über eine Welle 24 verdrehbar.
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Während die Welle der Rolle 6 fest in ihrem Gleitstück 16 eingesetzt
ist, ist die der Rolle 8 in Gleitpassung in einem Schlitz 26 des Gleitstücks 18
geführt. Das Gleitstück 18 weist ferner eine in seiner Längsrichtung verlaufende
Gewindbohrung für die Aufnahme einer Stellschraube 28 auf. Eine (nicht gezeigte)
auf der Schraube 28 sitzende Schraubenfeder befindet sich mit ihrem in~ neren Ende
in Anlage an der Welle der-Rolle 8. Die Rolle 8 ist auf einer Nabe 3o gelagert,
welche sich im Uhrzeigersinn verdrehen läßt, um die Welle in jeder beliebigen Stellung
entlang dem Schlitz 26 zu arretieren.
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Diese Anordnung, deren Wirkungsweise nachstehend im einzelnen erläutert
ist, ermöglicht einen automatischen Ausgleich von zwischen dem Werkzeugkopf und
dem Reitstock der Werkzeugmaschine etwa vorhandener Exzentrizitat. Sie weist ferner
den Vorteil großer Einfachheit, robustheit und kompakter Bauweise auf.
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Der Werkzeughalter lo sitzt auf einem Sockel 32, welcher gegenüber
den Rollen 8, 6 axial am Gehäuse 2 hervorsteht.
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Der Werkzeughalter lo ist mittels einer einen Schlitz 36 im Sockel
32 durchsetzenden und in eine Gewindebohrung im Fußteil des Halters lo geschraubten
Schraube 34 am Sockel befestigt.
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Gemäß der Erfindung steht am Werkzeugilalter 10 ein von einem Schlitz
40 durchsetzter Arm 38 hervor, welcher sich über eine am Gehäuse 2 gebildete Befestigungsplattform
42 erstreckt. Zum Befestigen des Arms 38 an der Plattform 42, welche in einer anderen
Höhe verläuft als der Sockel 32, dient eine den Schlitz 40 durchsetzende Schraube
44. Zur sicheren Befestigung des Werkzeughalters unter Belastung ist der Sockel
32 an seiner Oberseite geriffelt.
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Im Werkzeughalter 10 ist eine senkrechte Gleitführung 46 mit einer
sich über eine Seitenwand derselben erstreckenden, ausgerundeten Längsnut gebildet.
Die Werkzeugaufnahme
12 ist in Gleitpassung in der Führung 46 eingesetzt.
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Sie hat eine ausgerundete Längsnut, welche derjenigen in der Gleitführung
46 derart zugeordnet ist, daß eine Stellschraube 48 dazwischen Aufnahme findet.
Der Kopf der Stellschraube 48 steht durch eine glatte Bohrung an der Oberseite des
Werkzeughalters hervor. Die Nut in der Werkzeugaufnahme weist ein dem der Schraube
48 entsprechendes Halbgewinde auf, so daß sich die Werkzeugaufnahme 12 durch Verdrehen
der Schraube 48 in der Gleitführung in senkrechter Richtung genau einrichten läßt.
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Das Werkzeug 14 sitzt in einem quadratischen Durchlaß der Werkzeugaufnahme
12 und ist mittels einer Klemmschraube So darin gesichert. Das rückwärtige Ende
der Werkzeugaufnahme 12 ist mit einem Gewinde für die Aufnahme einer Feststellmutter
52 zum Feststellen des Futters am Werkzeughalter 10 versehen. Eine am Boden der
Feststellmutter 52 vorgesehene Gewindebohrung dient der Aufnahme einer Stellschraube
54 zum Einstellen des Werkzeugs in seiner Längsrichtung gegenüber dem Werkzeughalter.
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Die senkrechte Stellschraube 48 hat eine umlaufende Ringnut 56, deren
untere Wand glatt mit der Oberseite des Werkzeughalters lo verläuft. Ein schwenkbar
an der
Oberseite des Werkzeughalters angeordneter Hakenriegel 58
läßt sich mit der Ringnut 56 in und außer Verriegelungseingriff bringen. In der
Eingriffstellung hält er die Stellschraube 48 senkrecht unverrückbar im Werkzeughalter
fest, wobei das Verdrehen der Schraube jedoch möglich ist.
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Im Gebrauch wird der rollengestützte Werkzeugträger an einer Drehbank
oder einer entsprechenden Maschine angebracht, indem man den Schaft 4 in den Revolverkopf
oder Reitstock einführt und darin festspannt. Nach Lösen der Nabe 30 der Rolle 8
und Zurückdrehen der Schraube 28 zum Freigeben der Verschiebung der Welle der Rolle
8 entlang dem Schlitz 26 im Gleitstück 18 werden die Rollen durch Verdrehen der
Welle 24 radial eingestellt, bis die untere Rolle 6 am Werkstück in Anlage kommt.
Dann wird die Nabe 30 der oberen Rolle 8 angezogen, um deren Welle festzustellen,
worauf die Schraube 28 bis in Anlage an der Welle eingedreht wird, um ein Verschieben
radial auswärts unter Belastung zu verhindern. Dadurch wird jegliche gegebenenfalls
zwischen dem Reitstock und dem Werkzeugkopf der Maschine vorhandene Exzentrizität
automatisch ausgeglichen.
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Das Werkzeug 14 wird in die Aufnahme 12 eingesetzt und der Werkzeughalter
mit der darin sitzenden Aufnahme in
der gewünschten Stellung auf
dem Sockel ausgerichtet und durch Anziehen der Feststellschrauben 34 und 44 gesichert.
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Nach Lösen bzw. Zurückdrehen der Klemmschraube 50 und der Feststellmutter
52 und Verschwenken des Hakenriegeis 58 außer Eingriff mit der Ringnut 56 wird das
Schneidwerkzeug 14 durch Verdrehen der Stellschraube 54 in Längsrichtung in seine
Arbeitsstellung gegenüber dem Werkstück eingestellt und anschließend durch Festziehen
der Klemmschraube 50 gesichert. Daraufhin hebt man die Werkzeugaufnahme 12 durch
Hochziehen der Stellschraube 48 an und läßt sie dann wieder zurückgleiten, bis das
Werkzeug mit dem Werkstück in Eingriff kommt. Dann wird die Stellschraube 48 solange
gedreht, bis sich der Hakenriegel 58 in Eingriff mit der Ringnut 56 bringen läßt.
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Nachdem der Hakenriegel 58 mit der Nut 56 in Eingriff gebracht ist,
wird das Werkzeug schließlich durch Festziehen der Feststellmutter 52 in der Arbeitsstellung
gesichert.
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Die Erfindung ermöglicht somit ein äußerst genaues Einstellen von
Schneidwerkzeugen für die Bearbeitung von Werkstücken mit sehr kleinen Toleranzen.
Unzulässige Verschiebungen des Werkzeugs durch die Belastung etwa bei maschinellem
Vorschub oder großer Schnittiefe sind im
wesentlichen ausgeschlossen.
Aus der Genauigkeit und Sicherheit der Einstellung ergibt sich der zusätzliche Vorteil,
daß man das Werkzeug im Laufe eines Bearbeitungsvorgangs aus seiner Arbeitsstellung
lösen und ausheben kann, um es für $ichtprüfung, Reinigung oder Maßkontrolle zugänglich
zu machen. Anschließend läßt sich das Werkzeug dann schnell genau in die ursprüngliche
Stellung zurückführen. Dazu wird lediglich der Hakenriegel 5b außer Eingriff mit
der Nut 56 geschwenkt und die Stellschraube 48 zunächst hochgezogen. Anschließend
läßt man die Stellschraube wieder in den Werkzeughalter zurückgleiten, bis sich
ihre Ringnut wieder in der richtigen Stellung für den Eingriff des Hakenriegels
befindet.