DE2338276C2 - Schneidwerkzeug zum Herausarbeiten einer kreisbogenförmigen Nut - Google Patents

Description

Das Schneidwerkzeug nach dem Hauptpatent, welches zum Herausarbeiten einer kreisbogenförmigen, am Anfang und am Ende durch je eine Bohrung begrenzten Nut dient, 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 Schneidenhalter des Grundkörpers bzw. Messerkopfes steht unter einer nach vorn gerichteten elastischen Kraft und ist in Achsenrichtung durch geneigte Steuer- oder Nockenschrägflächen von Nocken verschiebbar, die je zwei solcher Nockenschrägflächen aufweisen. Dieses Schneidwerkzeug wirkt als Messerkopf mit einem Kranz von Schneidenhaltern, die gleichen Winkelabstand untereinander haben. Die auf jeden Schneidenhalter wirkende, nach vorn gerichtete Kraft ist durch je eine Kolben-Zylinder-Einheit ausübbar. Der Winkelabstand der Schneidenhalter ist auf den Abstand der Nockenschrägflächen derart abgestimmt, daß 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 dabei miteinander in Verbindung.

Davon ausgehend besteht die Aufgabe der vorliegenden Zusatzanmeldung darin, einen jeden Schneidenhalter am Ende seines Hubes in Richtung des Eintauchens stoßfrei zu dämpfen, so daß Erschütterungen und Geräusche auf ein Mindestmaß verringert werden können.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht aus den Merkmalen des Kennzeichnungsteils des Patentanspruches.

Jeder der Schneidenhalter ist mit einer Anschlageinrichtung versehen, die ihn stillsetzt, wenn er bei seinem Vorschnellen in die Schneidstellung die Grenzlage erreicht Die Anschlageinrichtung besteht aus der am hinteren Ende des Kolbens einer jeden Zylinder-Kolben-Einheit befestigten Ringscheibe, deren Anschlagfläehe mit einer Gegenanschlagfläche an einem Gegenelement dämpfend zusammenwirkt. Die Ringscheibe und die Anschlagplatte wirken dämpfend, wenn die Ringscheibe beim Vorschnellen des Schneidenhalters auf die Anschlagplatte trifft, sobald der Schneidenhalter seine Grenzsteilung erreicht. Hierbei wirkt die hydraulische Flüssigkeit dämpfend, die innerhalb der Zylinderkammer auf den Schneidenhalter drückt, um ihn in die Schneidstellung vorschnellen zu lassen. Dank dieser Anordnung wird diese Vorschnellbewegung unmittelbar vor Erreichen der Grenzstellung gedämpft, es wird also ein Stoß vermieden, mit welchem anderenfalls der Schneidenhalter in seiner Grenzsteilung plötzlich stillgesetzt würde. Als Folge davon entsteht die Wi~ku:ig, daß Schwingungen und Geräusche 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.

In den Zeichnungen, in denen ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist, zeigt F i g. 1 einen Aufriß einer mit dem Schneidwerkzeug nach der Erfindung ausgerüsteten Werkzeugmaschine, F i g. 2 einen Grundriß dieser Maschine,

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

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

F i g. 5 den in F i g. 3 rechts unten dargestellten Bereich der Schnittansicht in größe-em Maßstabe,

F i g. 6 den Schnitt nach der Linie 6-6 der F i g. 5, . so F i g. 7 einen Teil des Schneidenhalterkranzes im Grundriß betrachtet,

F i g. 8 den in F i g. 6 gezeigten Schneidenhalter von unten in Richtung der Pfeile 8 betrachtet, und

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

Die in F i g. 1 gezeigte Werkzeugmaschine dient dem Zweck, beiderseits durch Bohrungen begrenzte kreisbogenförmige Nuten in die ebene Fläche des Drehkolbens eines Wankelmotors einzuschneiden. Auf dem Bett 10 der Maschine sind der Werkzeughalter 12 und der Werkstückhalter 14 in Gleitbahnein 16 und 18 verstellbar angeordnet. Der Werkzeughalter 12 trägt ein Spindelstockgehäuse 20, in welchem eine Messerkopfspindel 22 um ihre Achse 24 drehbar und längs dieser Achse verschiebbar gelagert ist. Der Drehantrieb erfolgt durch einen Motor 26. Die Längsverschiebung

dient dem Vorschub des Messerkopfes.

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 kreisbogenförmigen Nuten zu versehen sind.

Auf dem unteren Ende der Spindel 22 ist das Schneidwerkzeug in Gestalt eines Messerkopfes 32 mit einem Kranz von Schneidenhaitern 48, Fig.3, fsstgeschraubt oder sonstwie befestigt Beim Vorschub des Messerkopfes, kommen die Schneidenhalter zum Schnitt am Werkstück 30, dessen Fläche rechtwinklig zur Spindelachse 24 veriäuft. Der axialen Verschiebung der Spindel dient ein umlaufender Nocken 40, dessen Welle im Spindelstockgehäuse 20 gelagert ist, sich quer zur Spindelachse 24 erstreckt und durch einen Vorschubantrieb drehbar ist Die Spindel 22 wird durch eine Feder kraftschlüssig in Anlage an einem Hebel 34 gehalten, der auf dem einen Ende einer im Spindelstockgehäuse 20 parallel zur Achse des Nockens 40 gelagerten Welle 36 befestigt ist und mit seinem anderen Ende eine Nockenrolle 38 trägt, die auf dem Umfang des Nockens 40 läuft. Dieser ist so gestaltet und wird so angetrieben, daß er die Messerkopfspindel in ihrer Achsenrichtung auf das Werkstück 30 zu langsam vorschiebt, am unteren Hubende 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 jo 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 Bearbeitung des Werkstücks beendet ist.

Wie Fig.3 zeigt, ist auf der unteren Stirnfläche der Spindel 22 der aus verschiedenen Teilen zusammengesetzte Messerkopf 32, bei 42 angeschraubt, der den Kranz von Schneidenhaltern 48 trägt. Diese sind im Messerkopf 32 einzeln parallel zur Achse 24 auf und ab verschiebbar geführt und tragen je einen Hobelstahl 44. Ihre Auf- und Abbewegung wird durch einen Schubkurvenring 46 bewirkt der den Messerkopf 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 46 hat eine Schubkurventläche 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, F i g. 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 54 hineinragt. Die untere Hälfte des Schneidenhalters 48 ist als eine rechteckige Stange ausgestaltet, die in einer achsparallelen Führung durch Wälzlager 56 geführt ist, deren Wälzkörper durch Käfige gehalten sind und auf den Laufflächen 58 und 60 des Schneidenhalters laufen. Die Führung ist am Messerkopf 32 in radialer Richtung verstellbar. Zu diesem Zweck ist eine ihrer Führungsflächen von einer auswechselbaren Beilage 64 und die andere von einer im Messerkopf 32 in radialer Richtung geführten und verschiebbaren Platte gebildet auf die Federteller 62 drücken, die sich ihrerseits am Messerkopf 32 abstützen. Durch Auswechseln der Beilagen 64 kann man daher den radialen Abstand eines jeden Hobelstahls 44 von der Achse 24 sehr genau einstellen. Oberhalb der Wälzkörperführung ist der Schneidenhalter 48 zur Aufnahme einer Nockenrolle 52 ausgespart deren Lagerzapfen 66 in einer Querbohrung des Schneidenhalters 48 sitzt Die Nockenrolle 52 läuft auf der mit den Nocken besetzten Schubkurvenfläche 50 und befindet sich dicht an der Längsachse des Schneidenhalters 48. Auf diese Art wird verhindert daß die Nockenrolle auf den Schneidenhalter unerwünschte Kippkräfte ausübt

Die Zylinderkammern 54 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 Messerkopf 32. Auf der oberen Stirnfläche des kolbenförmigen oberen Endes des Schneidenhalters 48 ist durch eine Schraube 70 eine Ringscheibe 68 befestigt die einen Anschlag bildet und 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 Zylinderkammer 54 abstützt. Die Oberfläche der Ringscheibe 68 und die Fläche der Schraube 70 bilden zusammen eine größere Fläche als die unter der Ringscheibe 68 liegende Anschlagfläche 69. Infolgedessen wird der Schneidenhalter 48 durch den hydraulischen Druck in Richtung der Beistellung der Schneide abwärts in die äußerste Lage gedrückt, die in F i g. 5 gezeigt ist In dieser Lage, in der die Ringscheibe 68 auf der Anschlagplatte 72 aufliegt, begrenzt die Gegenanschlagiläche 71 der Anschlagplatte die weitere Beistellung. Die Anschlagplatte 72 hat eine Bohrung, durch die das obere kolbenförmige Ende des Schneidenhalters 48 hindurchgeht. Die Anschlagplatte 72 begrenzt also die äußerste Lage eines jeden Schneidenhalters in seiner Schneide, weil zwischen der Nockenrolle 52 und dem Nocken der Schubkurvenfläche keine kraftübertragende Berührung (oder gewünschtenfalls überhaupt kein Kontakt) stattfindet, außer in den Zeiträumen, in denen der Schneidenhalter entgegen der Kraft der hydraulischen Flüssigkeit zurückzuziehen ist, die sich in der Zylinderkammer 54 befindet. Die Anschlagplatte 72 bewirkt also den Abschluß der Zylinderkammer 54 an der Stelle, an der der Schneidenhalter durch den Boden der Zylinderkammer hindurchgeht.

Die Anschlagplatte 72 ist an einer Bodenfläche der Zylinderkammer 54 befestigt, z. B. durch Schrauben 74 (vgl. Fig.6 und 7). Dadurch wird eine Abdichtung zwischen der Anschlagplatte 72 und dem Boden der Zylinderkammer gewährleistet. Im Boden der Anschlagplatte kann eine Ringnut vorgesehen sein, die den Dichtungsring 76 aufnimmt. Die Anschlagplatte 72 ist mit einer im Querschnitt runden Bohrung versehen, durch die das zylindrische obere Ende des Schneidenhalters 48 hindurchgeht. In der Bohrung der Anschlagplatte 72 ist der Kolben mit soviel Spiel geführt, daß genug Flüssigkeit hindurchsickern kann, um die Nockenrolle 52 und das Wälzlager zu schmieren.

Wenn die Nockenrolle 52 jeweils auf einer Nockenschrägfläche 108 oder 114 herabrollt und sich der in F i g. 5 gezeigten unteren Anschlagstellung nähert, dann

muß die Ringscheibe 68 zwischen ihrer Anschlagfläche 69 und der ihr zugewandten Gegenanschlagfläche 71 der Anschlagplatte 72 das dort befindliche 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 Geräuschdämpfung. Die Berührungsfläche zwischen der Ringscheibe 68 und der Anschlagscheibe 72 darf nicht zu groß bemessen werden, denn sonst sucht die Ringscheibe 68 an der Anschlagscheibe 72 festzukleben, wenn sie durch die Nockenschrägfläche 108 oder 114 angehoben wird, wodurch diese Schrägflächen und die Nockenrolle unerwünscht belastet würden. 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 F i g. 5,6 und 8 erkennen:

Der Hobelstahl ist zwischen der ebenen Flanke 80 des Schneidenhalters und einem im Grundriß U-förmig gestalteten Halter 82 festgeklemmt, der das untere Ende des Schneidenhalters auf drei Seiten umgibt und zwischen seinen Schenkeln eine Klemmplatte 84 trägt, die sich über die vierte Sehe 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 können so profiliert sein, daß beim Festziehen der Klemmschraube 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 91 verschlossen ist und mit Druckluft gespeist wird.

Die beschriebene Ausgestaltung des Schneidwerkzeugs gewährleistet eine sehr genaue Passung der Hobelstähle. So beträgt die Fehlergrenze für deren radiale Stellung 0,005 mm und für deren Einstellung in Vorschubrichtung 0,125 mm. 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 erreichen, daß er sich freischneidet indem man die Flanke 80 des Schneidenhalters etwas schräg anordnet, so daß auch die Spanfiache eines jeden Hobeisiahls entsprechend schräg zu stehen kommt

Wie F i g. 9 zeigt, wird das hydraulische Druckmittel durch eine Pumpe 102 von einem Vorratsbehälter 100 aus dem Verbindungskanal der Zylinderkammern 54a bis 54/zugeführt Beim Umlauf des Messerkopfes 32 in Pfeilrichtung 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 Nockenschrägfläche 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 Nockenschrägfläche 112 des Nockens 110 wieder angehoben, um kurz danach wieder unter Steuerung durch die Nockenschrägfläche 114 herabzugehen. Jedesmal, wenn eine Nockenrolle 52 an einer der Nockenschrägflächen 108 und 114 herabläuft, wird der betreffende Schneidenhalter plötzlich bis auf seine tiefste Stellung abgesenkt. Kommt eine Nockenrolle 52 an einer der Nockenschrägflächen 106, 112 an, dann wird der betreffende Schneidenhalter angehoben und dadurch aus seiner Schnittstellung zurückgezogen. Die beiden Nocken 104 und 110 sind so bemessen, daß der Hub des Schneidenbzw. Stahlhalters etwas größer ist als die Tiefe der herauszuarbeitenden bogenförmigen Nut. Auch sind die Neigungen der Nockenschrägflächen der Nocken so groS bemessen, daß jeder Hobelstahl seinen Abwärts= hub bis zur Schneidstellung beendet, bevor die Bohrung 116 oder 118 des Werkstücks 30 durchlaufen hat. Beim Umlauf des Messerkopfes 32 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 Nockenschrägfläche 112 des Nockens 110 braucht nicht so steil ausgeführt zu sein wie die Nockenschrägfläche 108 des Nockens 104. 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 herabschnellenden 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 als der Durchmesser der Bohrung ist.

Der Abstand der beiden Nockenschrägflächen 112 und 114 entspricht dem Abstand der aufeinanderfolgenden Schneidenhalter 48. In dem Augenblick, in dem die Nockenrolle 52c an der Nockenschrägfläche 112 anlangt und ihr Schneidenhalter die hydraulische Flüssigkeit aus der Zyiinderkammer 54 zu verdrängen beginnt fängt der Schneidenhalter 486 unter Steuerung

durch die Nockenschrägfläche 114 seine Abwärtsbewegung an und saugt in seiner Zylinderkammer 54b hydraulische Flüssigkeit an. Daher gelangt nur die kurze Ölsäule zwischen den beiden Zylinderkammern 54c und SAb in Bewegung, was nur eine geringe Beschleuni-

gungskraft erfordert Dadurch wird die Betriebsgeschwindigkeit des Schneidwerkzeugs erheblich gesteigert

Der Nocken !04 wirkt ähnlich wie der Nocken 110. wenngleich seine Nockenschrägfläche 108 kürzer und

steiler ist als seine Nockenschrägfläche 106, wie bereits erläutert Die größere Länge der Nockenschrägfläche 106 bietet den zusätzlichen Vorteil daß sich der Schneidenhalter 48/ noch aufwärts bewegt nachdem der Schneidenhalter 48e in seiner Schnittstellung angelangt ist Dadurch wird der Druck im Verbindungskanal der beiden Zylinderkammern 54e und 54/ vorübergehend erhöht was einen etwaigen Rückprall des Schneidenhalters 48e verhindert

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schneidwerkzeug zum Herausarbeiten einer kreisbogenförmigen Nut, welche am Anfang und am Ende durch je eine Bohrung begrenzt ist, wobei das Schneidwerkzeug auf einem Kreisbogen um eine Drehachse antreibbar ist und einen Messerkopf aufweist, 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 Achsrichtung zum Eintauchen in die eine Bohrung und zum Herausziehen aus der anderen Bohrung durch geneigte Nockenschrägflächen von zwei Nocken verschiebbar ist, die je zwei solcher Nockenschrägflächen aufweisen, wobei der Messerkopf des Schneidwerkzeugs mit einem Kranz von Schneidenhaltern ausgebildet ist, die untereinander den gleichen Winkelabstand haben, derart, daß die auf jeden Schneidenhalter wirkende, nach vorn gerichtete Kraft durch je eine Kolbenzylindereinheit ausübbar ist, wobei die Druckseiten aller Kolbenzylindereinheiten miteinander in Verbindung stehen und der Winkelabstand der Schneidenhalter und die Anordnung der geneigten Nockenschrägflächen derart aufeinander abgestimmt sind, daß während des Eintauchens und während des Herausziehens eines jeden Schncidenhalters ein zweiter Schneidenhalter in der entgegengesetzten Richtung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß am hinteren Ende des Kolbens einer jeden Zylinder-Kolben-Einheit eine Ringscheibe (68) befestigt ist, daß die Ringscheibe eine in Richtung des Schneidenhalters (48) weisende Anschlagfläche (69) aufweist, die mit einer Gegenanschlagfläche (71) an einer Anschlagplatte (72) zugleich stoßdämpfend zusammenwirkt, und daß die Anschlagplatte (72) in der Zylinderkammer (54) der Zylinder-Kolben-Einheit, den Kolben umgebend, befestigt ist.