DE2338276A1

DE2338276A1 - Schneidwerkzeug zum herausarbeiten einer kreisbogenfoermigen nut

Info

Publication number: DE2338276A1
Application number: DE19732338276
Authority: DE
Inventors: Ernst Jakob Hunkeler
Original assignee: Gleason Works
Current assignee: Gleason Works
Priority date: 1972-07-31
Filing date: 1973-07-27
Publication date: 1974-02-21
Also published as: AU5704473A; DE2338276C2; BR7305633D0; JPS4952382A; JPS5726885B2; CA984592A; GB1373570A; FR2194533B1; US3778178A; IT988844B; AU465371B2; FR2194533A1

Description

THE GLEASON WORKS
ROCHESTER, NEW YORK 14603 1000 UNIVERSITY AVENUE V. St. A.

Schneidwerkzeug zum Herausarbeiten einer kreisbogenförmigen Nut

(Zusatz zu Patent/SS^2 253 4A7)

geändert jurch

Haupt isTt ein Schneidwerkzeug geschützt,

das zum Herausarbeiten einer kreisbogenförmigen, am Anfang und am Ende durch je eine Bohrung begrenzten Nut dient. Dieses Schneidwerkzeug ist um eine Drehachse antreibbar und weist einen Grundkörper auf, der einen axial über seine Stirnfläche vorspringenden und axial an ihm beweglich geführten Schneidenhalter trägt, der unter einer nach vorn gerichteten elastischen Kraft steht und in Achsenrichtung durch geneigte Steuerflächen von Nocken verschiebbar ist, die je zwei solcher Steuerflächen aufweisen. Dieses Schneidwerkzeug ist als Messerkopf mit einem Kranz von Schneidenhaltern ausgebildet, die den gleichen Winkelabstand haben. Ferner ist die auf jeden Schneidenhalter wirkende nach vorn gerichtete Kraft durch je eine Kolben-Zylinder-Einheit ausübbar, und der Winkelabstand der Schneidenhalter ist auf den Abstand der geneigten Steuerflächen derart abgestimmt, daß

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während des Eintauchens und während des Herausziehens eines jeden Schneidenhalters ein benachbarter Schneidenhalter in der entgegengesetzten Richtung verstellt wird. Die Druckseiten der Kolben—Zylinder—Einheiten stehen miteinander in Verbindung.

geändert

>ieses Zusatz^- nun dafür Schutz, daß die

hydraulische Kammer jeder der Kolben-Zylinder-Einheiten einen am Grundkörper befestigten Anschlag enthält, der von einem mit dem Kolben beweglichen Anschlag getroffen wird und mit diesem einen hydraulischen Stoßdämpfer bildet, der den Schneidenhalter an seinem unteren Hubende abbremst.

Durch diese Ausgestaltung wird die Aufgabe gelöst, einen jeden Schneidenhalter am Ende seines Hubes in Richtung des Eintauchens stoßfrei zu dämpfen, so daß Erschütterungen und Geräusch auf ein Mindestmaß verringert werden. Vorzugsweise ist jeder der Schneidenhalter mit einer Anschlageinriehtung versehen, die ihn stillsetzt, wenn er bei seinem Vorschnellen in die Schneidstellung die Grenzlage erreicht. Diese Anschlageinriehtung besteht vorzugsweise aus einem in der Zylinderkammer enthaltenen Anschlagglied mit einer Bohrung, durch die hindurch sich das als Tauchkolben ausgebildete Ende des Schneidenhalters in die Zylinderkammer hineinerstreckt. An seinem Ende trägt der Tauchkolben einen Kopf, der sich an das Anschlagglied anlegen kann. Dieser Kopf und das Anschlagglied wirken dämpfend, wenn der Kopf beim Vorschnellen des Schneidenhalters auf das Anschlagglied trifft, sobald der Schneidenhalter seine Grenzstellung erreicht. Dabei wirkt die hydraulische Flüssigkeit dämpfend, die in der Zylinderkammer auf den Schneidenhalter drückt, um ihn in die Schnittstellung vorschnellen zu lassen. Dank dieser Anordnung wird diese Vorschnellbewegung unmittelbar vor Erreichen der Grenzstellung gedämpft. Dadurch wird ein Stoß vermieden, mit dem anderenfalls der Schneidenhalter in seiner Grenzstellung plötzlich stillgesetzt würde. Daher entsteht die Wirkung, daß Schwingungen und Geräusch

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beim Betrieb des Schneidwerkzeugs auf ein Mindestmaß verringert werden.

Auch führt die erfindungsgemäße Ausgestaltung zu einer längeren Lebensdauer und zu einer höheren Betriebssicherheit bei einer hohen Betriebsgeschwindigkeit und steigert die Genauigkeit beim Herausarbeiten der kreisbogenförmigen Nut am Werkstück.

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In den Zeichnungen, in denen ein bevorzugtes Ausführungs— beispiel der Erfindung dargestellt ist, zeigen

Fig. 1 einen Aufriß einer mit dem Schneidwerkzeug nach der Erfindung ausgerüsteten Werkzeugmaschine,

Fig. 2 einen Grundriß dieser Maschine,

Fig. 3 einen teilweise in einem lotrechten Schnitt ausgeführten Aufriß des Messerkopfes,

Figo 4 eine schaubildliche Ansicht eines Schneidenhalters des Messerkopfes in seiner Lage zu einem strichpunktiert dargestellten Nocken,

Fig. 5 den in Fig. 3 rechts unten dargestellten Bereich der Schnittansicht in größerem Maßstabe,

Fig. 6 die Seitenansicht des in Fig. 5 im Schnitt gezeigten Schneidenhalters,

Fig. 7 einen Teil des Schneidenhalterkranzes im Grundriß betrachtet,

Fig. 8 den in Fig. 5 gezeigten Schneidenhalter von unten betrachtet, und

Fig. 9 eine Abwicklung des Schneidenhalterkranzes und der mit den Nocken versehenen Schubkurvenbahn sowie ein im Schnitt dargestelltes, von den Schneiden bearbeitetes Werkstück.

Die in Fig. 1 gezeigte Werkzeugmaschine dient dem Zweck, beiderseits durch Bohrungen begrenzte kreisbogenförmige Nuten in die ebene Fläche des Drehkolbens eines Wankelmotors einzuschneiden. Auf dem Bett Io der Maschine sind der Werkzeughalter und der Werkstückhalter 14 in Gleitbahnen 16 und 18 verstellbar angeordnet. Der Werkzeughalter 12 trägt ein Spindel— Stockgehäuse 20, in welchem eine Messerkopfspindel 22 um ihre Achse 2k drehbar und längs dieser Achse verschiebbar gelagert isto Der Drehantrieb erfolgt durch einen Motor 26. Die Längsverschiebung dient dem Vorschub des Messerkopfes.

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Der Werkstückhalter 14 trägt einen Drehtisch 28, auf dem das Werkstück 30, nämlich der dreieckige Drehkolben eines Wankelmotors, festgespannt ist· Die Maschine ist jedoch auch zur Bearbeitung anderer Werkstücke geeignet, die mit kreisbogenförinigen Nuten zu versehen sind.

Auf dem unteren Ende der Spindel 22 ist das Schneidwerkzeug in Gestalt eines Messerkopfes 32 mit einem.Kranz von Schneiden— haltern 48, Fig. 3, festgeschraubt oder sonstwie befestigt. Beim Vorschub des Messerkopfes, kommen die Schneidenhalter zum Schnitt am Werkstück 30, dessen Fläche rechtwinklig zur Spindelachse 24 verläuft. Der axialen Verschiebung der Spindel dient eiii einlaufender Nocken 40, dessen Welle im Spindelstockgehäuse 20 gelagert ist, sich quer zur Spindelachse 24 erstreckt uncl durch einen Vorschubantrieb drehbar ist«, Die Spindel 22 wird durch eine Feder kraftschlüssig in Anlage an einem Hebel %h gehalten_f der auf dem einen Εη*ψ ei^e i& G₁. '^v*t??*l steckgehäuse 20 parallel zur Achse des Nockens 40 gelagerten Welle 36 befestigt ist und mit seinem anderen Ende eins Nockens olle 3& trügt, die auf dem Umfang des Nockens 40 läuft· Dieser ist so gestaltet und wird so angetrieben, daß er die Messerkopfspindel in ihrer Aehsenriehtvmg auf das Werkstück 30 zu langsam vorschiebt, am unteren Kältende die Spindel verweilen läßt, damit die Nut am Werkstück in voller Tiefe herausgearbeitet wird, und dann die Spindel im Eillauf so weit zurückzieht, daß die Messer des Messerkopfes vom Werkstück freikommen. Der Drehtisch 28 wird dann um 120° gedreht, worauf sich Vorschub und Rückzug der Spindel wiederholen«, Nach einer weiteren Drehung des Drehtisches 28 wird dann die dritte Nut am Werkstück 30 herausgeschnitten, worauf die Bearbeiteng des Werkstücks beendet ist,

Wie Fig. 3 zeigt, ist auf öer unteren Stirnfläche der Spindel 22 der aus verschiedenen Teilen zusammengesetzte Grund— körper 32, bei 42 angeschraubt, der den Kranz von Schneidenhalter!! 48 trägt. Diese sind im Grundkörper 32 einzeln parallel zur

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Spindelachse 24 auf und ab verschiebbar geführt und tragen je einen Hobelstahl 44. Ihre Auf- und Abbewegung wird durch einen Schubkurvenring 46 bewirkt, der den Grundkörper 32 umgibt und dessen Vorschub und Rückzug mitmacht, aber nicht mit ihm umläuft. Am Umlauf ist er dadurch gehindert, daß er eine achsparallele Nut 47 hat, in der eine am Spindelstockgehäuse 20 gelagerte Rolle 45 läuft. Der Schubkurvenring h6 hat eine Schubkurvenfläche 50 mit Nocken, deren geneigte Steuerflächen die Auf— und Abbewegung der Schneidenhalter 48 steuern«

Der Schneidenhalter hat die Gestalt eines aufrechten Stößels. Durch seine Abwärtsbewegung bringt er den an seinem unteren Ende festgeklemmten Hobelstahl 44 in die richtige Schneidstellung gegenüber dem Werkstück, wenn er hydraulisch herabgedrückt wird. Er zieht den Hobelstahl zurück, wenn er durch einen der Nocken der Schubkurvenfläche 50, Fig. 4, wieder angehoben wird.

Wie Fig. 5 zeigt, ist das obere Ende eines jeden Schneidenhalters 48 als zylindrischer Kolben ausgebildet, der in eine im Grundkörper 32 vorgesehene Zylinderkammer 5h hineinragt. Die untere Hälfte des Schneidenhalters 48 ist als eine rechteckige Stange ausgestaltet, die in einer achsparallelen Führung des Grundkörpers 32 durch Wälzlager 56 geführt ist, deren Wälzkörper durch Käfige gehalten sind und auf den Laufflächen 58 und 60 des Sehne, denhalters laufen. Die Führung ist am Grundkörper 32 in radialer Richtung verstellbar. Zu diesem Zweck ist eine ihrer Führungs— flächen von einer auswechselbaren Beilage 64 und die andere von einer im Grundkörper 32 in radialer Richtung geführten und vei>'3iiiebbarfc>ü "intte gebildet, auf die Federteller 62 drücken, iiie sich ihrerseits e»a Grundkörper 32 abstützen. Durch Auswechseln der Beilagen 64 Iwn man daher den radialen Abstand eines jeden Hobelstahls 44 \n der Spindelachse 24 sehr genau einstellen« Oberhalb der Wäi akb" rp erführung i**t der Schneidenhalxer 48 zur Aufnahme einer Nockenrolle 52 ausgespart, deren Lager-

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zapfen 66 In einer Querbohrung des Schneidenkalters 48 aitzt. Die Nockenrolle 52 läuft auf der mit den Nocken besetzten Schubkurvenfläche 50 und befindet sieh dicht an der Längsachse des Schneidenhalters 48. Auf diese Art wird verhindert, daß die Nockenrolle auf den Schneidenhalter unerwünschte Kippkräfte ausübt.

Die hydraulischen Kammern 5^ der Kolben-Zylinder-Einheiten, die der Hin— und Herbewegung der Schneidenhalter 48 dienen, kommunizieren miteinander und sind zu diesem Zweck entweder durch Kanäle verbunden oder bilden zusammen eine gemeinsame Ringnut im Grundkörper 32. Auf der oberen Stirnfläche des kolbenförmigen oberen Endes des Schneidenhalters 48 ist durch eine Schraube 70 eine Ringscheibe 68 befestigt, die durch den auf ihre Oberseite wirkenden hydraulischen Druck herab auf eine Anschlagplatte 72 gedrückt wird, die den Kolben umgibt und sich mit einem Dichtungsring 76 auf der unteren Stirnwand der Zylin— derkammer 54 abstützt. Diese Anschlagplatte 72 begrenzt den Abwärtshui) des Stößelhalters 48 in der in Fig. 5 gezeigten Lage, in der sich die Nockenrolle 5ß dicht über der Schubkurvenfläche 50 befindet. Auf die Nockenrolle 52 üben daher nur die auf der Schubkurvenfläche 50 befindlichen Nocken 104, 110, Fig. 9, mit ihren Steuerflächen iO6, 108, 112, 114 einen Druck aus, solange der Schneidenhalter 48 entgegen der hydraulischen Kraft zurückgezogen wird, wobei sich die Ringscheibe 68 vn der Anschlagplatte 72 abhebt. Diese dient auch dazu, die Zylinderkammer 54 unten abzudichten. In der Bohrung der Anschlagplatte ist der Kolben mit soviel Spiel geführt, daß genug Flüssigkeit hindurchsickern kann, um die Nockenrolle 52 und das Wälzlager zu schmieren.

Venn die Nockenrolle 52 jeweils auf einer Nockenschräg— fläche i°8 oder 114 herabrollt und sich der in Fig. 1 gezeigten unteren Anschlagstellung nähert, dann muß die Ringscheibe zwischen ihr und der Anschlagplatte 72 das dort befindliche

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hydraulische Strömungsmittel, z.B. Öl, fortquetschen. Dadurch wird der Aufprall gedämpft, mit dem die Ringscheibe 68 auf die Anschlagplatte 72 trifft. Das führt zu einer erheblichen Schwingungs- und Geräus chdämpf ung_e Die Berührungsfläche zwischen der Ringscheibe 68 und der Anschlagscheibe 72 darf nicht zu groß bemessen werden«, Denn sonst sucht die Ringscheibe an der Anschlagscheibe festzukleben, wenn sie durch die Nockenschräg— fläche 108 oder 114 angehoben wird, wodurch diese Schrägfläche und die Nockenrolle unerwünscht belastet wurden. Die Berührungsfläche muß daher gerade nur so groß bemessen sein, daß der Schneidenhalter in der richtigen Höhenlage zum Stillstand kommt.

Wie der Hobelstahl 44 am Schneidenhalter 48 befestigt ist, lassen die Figuren 51 6 und 8 erkennen:

Der Hobelstahl ist zwischen der ebenen Planke 80 des Schneidenhalters und einem im Grundriß U-förmig gestalteten Halter 82 festgeklemmt, der das untere Ende des Schneiden— halters auf drei Seiten umgibt und zwischen seinen Schenkeln eine Klemmplatte 84 trägt, die sich über die vierte Seite des Schneidenhalters erstreckt und mit Flanschen 86 in Nuten der beiden Arme des Halters 82 geführt ist. Diese Klemmplatte 84 trägt eine Klemmschraube 88, die sich am Schneidenhalter abstützt und den Halter 82 gegen den Schaft des Hobelstahls 44 preßt» Die Nuten 86 können so profiliert sein, daß beim Festziehen der Schraube 88 die Arme des Halters 82 auf einander zu gezogen werden.

Damit beim Ein- und Ausbau des HobelStahls 44 die Paßflächen zwischen diesem, dem Halter 82 und dem unteren Ende des Schneidenhalters 48 sauber bleiben, münden an den Paßflächen Zweigkanäle 92 und 93 eines Längskanals 90, der in dem Schneidenhalter 48 vorgesehen ist, an seinem unteren Ende durch eine Schraube 9i verschlossen ist und irgendwie mit Druckluft ge-

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speist wird·

Die beschriebene Ausgestaltung des Schneidwerkzeugs gewährleistet eine sehr genaue Passung der Hobelstähle· So be- ■ trägt die Fehlergrenze für deren radiale Stellung 0,005 mm und für deren Einstellung in Vorschubrichtung O_f125 nun_o Um die Montage zu erleichtern, können der U-förmige Halter 82, seine Klemmplatte 84 und der Schneidenhalter 48 mit einer federnden Rastung versehen sein. Der Hobelstahl 44 kann auf einer Flanke durch Läppen oder Honen hinterschliffen sein. Man kann auch dadurch erreichen, daß er sich freisenneidet, daß man die Fläche 80 des Schneiden— halters etwas schräg anordnet, so daß auch die Spanfläche eines jeden HobelStahls entsprechend schräg zu stehen kommt.

Wie Flg. 9 zeigt, wird das hydraulische Druckmittel durch eine Pumpe 102 von einem Vorratsbehälter 100 aus dem Verbindungskanal der Zylinderkammern 54a bis 54f zugeführt* Beim Umlauf des Messerkopfes 32 in Pteilrichtung rollen die Nockenrollen 52 auf den Nocken 104 und 110 ab. Erreicht die Nockenrolle die Schrägfläche 106 des Nockens 104, so läuft sie auf dieser aufwärts und kurz danach auf der Steuerfläche 108 herab, wodurch sie den Hobelstahl 44 in die Schnittstellung bringt, wie bei 44e dargestellt. Hat der Hobelstahl dann die bogenförmige Nut durchlaufen, dann wird sein Schneidenhalter durch die Steuerfläche 112 des Nockens 110 wieder angehoben, um kurz danach wieder unter Steuerung durch die Steuerfläche 114 herabzugehen· Jedesmal, wenn eine Nockenrolle 52 an einer der Steuerflächen 108 und 114 herabläuft, wird der betreffende Stahlhalter plötzlich bis auf seine tiefste Stellung abgesenkt. Kommt eine Nockenrolle 52 an einer der Steuerflächen 106, 112 an, dann wird der betreffende Stahlhalter angehoben und dadurch aus seiner Schnittstellung zurückgezogen. Die beiden Nocken 104 und 110 sind so besessen, daß der Hub des Stahlhalters etwas größer ist als die Tiefe der herauszuarbeitenden bogenförmigen Nut. Auch sind die Neigungen der schrägen Steuerflächen der Nocken so groß be-

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messen, daß jeder Hobelstahl seinen Abwärtshut) bis zur Schneidstellung beendet, bevor er die Grenzbohrung ii6 oder 118 des Werkstücks 30 durchlaufen hat. Beim Umlauf des Messerkopfes schnellen daher die einzelnen Messer in die Bohrung 116 herab, beginnen dann ihren Schnitt am Werkstück 30 und schnellen dann in der Bohrung 118 wieder aufwärts in die zurückgezogene Lage. Die Steuerfläche 112 des Nockens 110 braucht nicht «o steil ausgeführt zu sein wie die Steuerfläche 108 des Nockens 104· Denn das Anheben des Hobelstahls 44 bei Ankunft am Ende* der Nut kann bereits erfolgen, sobald der Hobelstahl mit seiner Vorderkante in die Bohrung 118 eintritt, so daß der ganze Durchmesser dieser Bohrung 118 für den Rückzug zur Verfügung steht. Der Abwärtshub des in die Bohrung 116 herab«chnellenden Hobelstahls 44 darf aber erst beginnen, wenn der Hobelstahl mit seiner Hinterkante über die Kante der Bohrung hinweggelaufen ist. Er muß daher den ganzen Hub ausführen, während er in der Pfeilrichtung einen Weg zurücklegt, der kürzer al· der Durchmesser der Bohrung ist·

Der Abstand der beiden Steuerflächen 112 und 114 entspricht dem Abstand der aufeinanderfolgenden Schneidenhalter 48. In dem Augenblick, in dem die Nockenrolle 52c an der Steuerfläche 112 anlangt und ihr Schneidenhalter die hydraulische Flüssigkeit aus der Kammer 54 zu verdrängen beginnt, fängt der Schneidenhalter 48b unter Steuerung durch die Steuerfläche 114 seine Abwärtsbewegung an und saugt in seiner Zylinderkammer 54b hydraulische Flüssigkeit an. Daher gelangt nur die kurze Ölsäule zwischen den beiden Kammern 54o und 54b in Bewegung, was nur eine geringe 3e»tfMsunigu»gg>r«rt erfordert« Dadurch wird die Beirxebsgesohwindigkeit des Schneidwerkzeugs erheblich gesteigert·

Der Nocken 104 wirkt ähnlich wie der Nocken 110, wenngleich ■eine Steuerfläche 108 kürzer und steiler ist als leine Steuer·« fläche 106, wie bereits erläutert. Die größere Länge der Steuerfläche 106 bietet den zusätzlichen Vorteil, daß sioh der Schneidenhalter 48f noch aufwärts bewegt, nachdem der Sohneidenhalter48e

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in seiner Schnittstellung angelangt ist_c Daduroii wird der Druck im Verbindungskanal der beiden Zylinderkaimuern 54t'e wnö 5^f vorüber gehend erhöht, was einen etwaigen Rückprall des Seimeidenhalters 48e verhindert.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel läßt sich in mannigfacher Hinsicht abwandeln.,

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Claims

ANSPRÜCHE

nachträglich geändert

Schneidwerkzeug nach PatenViSiP2253 447, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulische Kammer (54) Jeder der Kolben-Zylinder-Einheiten einen am Grundkörper (32) befestigten Anschlag (72) enthält, der von einem mit dem Kolben beweglichen Anschlag (68) getroffen wird und mit diesem einen hydraulischen Stoßdämpfer bildet, der den Schneidenhalter (48) an seinem unteren Hubende abbremst.
2. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Kolben des Schneidenhalters (48) bewegliche Anschlag (68) am Ende des Kolbens befestigt ist.
3. Schneidwerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Kolben bewegliche Anschlag (68) einen Kopf des Kolbens bildet.
4. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse des Kolbens mit der Längsachse des Schneiden— halters (48) zusammenfällt, damit der hydraulische Druck kein Kippmoment auf den Schneidenhalter ausübte
5. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die über die Steuerflächen (l06, 108, 112, 114) der Nocken (iO4, IiO) laufende Rolle (52) eines jeden Schneidenhalters (48) dicht an der Längsachse des Schneidenhalters (48) angeordnet ist und daher geringstmögliche Kippmomente auf den Schneidenhalter ausübt.
6. Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Grundkörper (32) für jeden auf— und abbeweglichen Schneidenhalter (48) vorgesehene Führung in radialer Richtung verstellbar ist.

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7. Schneidvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Kammern (5^) derart ineinander übergehen, daß sie einen Ringkanal im Grundkörper (32) des Messerkopfes bilden.

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