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Drehwerkzeug
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Die Erfindung betrifft ein Drehwerkzeug, insbesondere zum Plandrehen,
mit einem als Klemmhalter ausgebildeten Schneidkopf, der mittels eines Spannschaftes
am Werkzeughalter befestigbar ist.
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Die Feinbearbeitung ebener Werkstückflächen, z.B. von Bremsscheiben,
erfolgt in zunehmendem Masse durch Feindrehen. Für dieses Feitirehen werden vorwiegend
Keramikschneiden verwendet, die insbesondere als Wendeschneidplatten ausgebildet
und in Klemmhaltern befestigt sind.
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Diese bekannten Drehwerkzeuge haben bein Feindrehen eine relative
kurze Standzeit. Beim Feindrehen von Bremsscheiben lassen sich beispielsweise 60
bis loo Werkstücke mit einer Keramikschneide bearbeiten, was bei einem Arbeitstakt
von o,5 Minuten eine Standzeit von 30 bis 50 Minuten bedeutet. Nach dieser Zeit
muss das Werkzeug ausgewechselt bzw. die Schneidplatte gewendet werden Der Erfindung
liegt die Aufgabe zugrunde, ein Drehwerkzeug mit wesentlich längerer Standzeit zu
schaffen.
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Diese Aufgabe wird bei einem Drehwerkzeug der eingangs genannten Art
erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Klemmhalter wenigstens zwei Schneidplatten
aufweist, die in gleichem Winkelabstand auf dem Umfang eines zu dem rotationssymmetrisch
ausgebildeten Spannschaft konzentrischen Kreist angeordnet sind, dass die zu dem
Spannschaft senkrechte Ebene dieses Kreises unter einem spitzen Winkel gegen die
zu bearbeitende Werkstückfläche geneigt ist und dass der Klemmhalter um die Spannschaftachse
in dem halben Winkelabstand der Schneidplatten entsprechenden Schritten schwenkbar
ist.
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Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemässe Drehwerkzeug weist mehrere Schneidplatten auf.
In einer optimalen Ausführungsform sind sechs Wendeschneidplatten aus Schneidkeremik
am Umfang eines scheibenförmigen Klemmhalters jeweils im Winkelabstand von 60° befestigt.
Der Klemmhalter ist lösbar an einem konischen Spnnnschaft befestigt, der jeweils
in Winkelschritten von 300 drehbar ist. Die Kreisebene des Klemmhalters bzw. der
Scllneidplatten ist unter einem spitzen Winkel von vorzugsweise 7° gegen die zu
bearbeitende Werkstückfläche geneigt.
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Im Betrieb wird zunächst eine Schneidplatte des Drehwerkzeuges in
die Arbeitsposition gebracht, wobei eine Indexierung des Spannkonus für eine genau
definierte Festlegung der Winkelstellung des Werkzeuges sorgt. Das Werkzeug wird
dann spielfrei geklemmt, indem der konische Mantelabschnitt des Spannschaftes hydraulisch
gegen eine entsprechende konische Wiederlagefläche des Werkzeughalters gepresst
wird. Nach Beendigung des Feindrehvorgangs in dieser Stellung wird der Spannkonus
mit dem Werkzeug um 300 geschwenkt, wodurch sich durch die Schrägstellung des Werkzeuges
die Spitze der Schneidplatte von der bearbeiteten Werkstückfläche abhebt, und der
Rücklauf des Werkzeugschlittens kann erfolgen. Da idr diesen Riicklauf eine genaue
Winkelstellung des Werkzeuges nicht notwendig ist, kann auf eine Indexierung verzichtet
werden und es erfolgt lediglich ein Nemmen des Spannkonus.
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Nach dem Rücklauf des Werkaeugschlittens wird das Werkzeug um weitere
300 geschwenkt, so dass die nächste Schneidplatte in die Arbeitsposition gelangt.
Das Werk-
Zeug wird über den Spannkonus indexiert und geklemmt und
die Bearbeitung des nächsten Werkstückes wird eingeleitet.
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Aus dieser beschriebenen Arbeits# ise ist ersichtlich, dass schon
die grössere Zahl von Schneidplatten eine entsprechende Verlängerung der St;dzeit
des Werk auges zur folge hat. Bei der Verwendung von sechs Schneidplatten ergibt
sich daraus bereits eine Verlängerung der Standzeit auf das 6-fache, bevor der Klemmhalter
von dem Spannkonus abgenommen werden muss, um die Schneidplatten zu wenden oder
zu ersetzen. Darüber hinaus ergibt sich aber noch eine zusätzliche Verlängeltung
der Standzeit des Werkzeuges, da nach jedem BearbeituEsvorgang das Werkzeug geschwenkt
wird, so dass die nächste Schneidplatte zum Einsatz kommt. Dadurch verlängert sich
die Erholungsphase für jede Schneidplatte zwischen zwei Arbeitseinsätzen im angegebenen
Beispiel auf das 6-fache gegenüber einem herkömmlichen Werkzeug. Diese geringere
Wärmebeanspruchung hat einen langsameren Verschleiss der einzelnen Schneidplatte
zur Folge, so dass sich die Standzeit des Werkzeuges insgesamt um mehr als das 6-fache
gegenüber einem herkömmlichen Werkzeug verlängert. Auf diese Weise kann bei dem
erfindungsgemässen Werkzeug mit sechs Schneidplatten eine Standzeit erreicht werden,
die einer Arbeitsschicht entspricht. Es muss also nur einmal pro Arbeitsschicht
der scheibenförmige Klemmhalter abgenommen werden, um die Klemmscheiben ausserhalb
der Drehmaschine zu wenden und mittels einer Messuhr wieder einzustellen.
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Die Verlängelung der Standzeit des Werkzeuges bringt eine erhebliche
Erhöhung des Ausstosses mit sich.
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Das schrittweise Verschwenken des Werkzeuges sowie das Indexiert und
Klemmen erfolgt vorzugsweise hydraulisch über eine automatische Steuerung, so dass
auch der Bedienungsaufwand reduziert wird.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles
unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1
einen Teilschnitt eines Werkzeughalters mit einem Drehwerkzeug gemäss der Erfindung
gemäss der Linie D-D in Fig. 4, Fig. 2 eine Ansicht des DreL £rkzeuges in Richtung
des Pfeiles A in Fig. 1, Fig. 3 elne Ansicht des Werkzeughalters mit dem Drehwerkzeug
in Richtung B in Fig. 1, Fig. 4 einen Tilschnitt längs der Linie C-C in Fig.1, Fig.
5 einen Deilschnitt längs der Linie E-E in Fig. 4 und Fig. 6 ein Beispiel für den
Einsatz dieses Drehwerkzeuges.
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Das in der Zeichnung dargestellte Drehwerkzeug besteht aus einem Klemmtialter
10, der die Form einer Scheibe mit sechs Zacken aufweist. Die sechs Zacken sind
jeweils um einen Winkel von 600 gegeneinander versetzt unl sind leicht aus der Ebene
der Scheibe heraus abgewinkelt.
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An der Spitze der Zacken ist jeweils eine Wendeschneidplatte 12 aus
Schneidkeramik mit Hilfe eines Klemmfingers 14 befestigt. Die Wendeschneidplatten
12 und die Klemmfinger 14 sind in herkömmlicher Weise ausgebildet.
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Der scheibenförmige Klemmhalter Io ist lösbar an einem Spannkonus
16 befestigt und an diesem in Bezug auf Drehung und axiale Verschiebung festgelegt.
Wie insbesondere die Fig. 1 und 2 zeigen, weist der Spannkonus 16 einen axial vorspringenden
Bund 18 au'., an welchen sich ein axialer Ansatz mit geringerem Durchmesser anschliesst,
welcher ein Aussengewinde aufweist. Zur Zentrierung des Klemmhalters lo weist dieser
eine konzentrische, auf den Bund 18 passende Mittelbohrung auf, mit welcher der
Klemmhalter lo auf den Ansatz 18 geschoben wird. Von der Frontseite wird zur axialen
Fixierung des Klemmhalters lo eine in diesem versenkt. Mutter 22 auf den Ansatz
20 geschraubt.
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um Festschrauben der Ritter 22 weist diese Sacklöcher 24 auf, in welche
ein geei#:neteS ~i'erkzeug eingreifen kann.
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Die drehfeste Verbindung zwischen dem Klemmhalter lo und dem Spannkonus
16 erfolgt durch eine diametral verlaufende Ausnehmung 26 auf der Rückseite des
Klemmhalters 10, in welche ein entsprechend verlauf ender Vorsprung 28 an der Stirnfläche
des Spannkonus 16 eingreift.
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Der Spannkonus 16 ist in dem Werkzeughalter 30 mit einem kleinen axialen
Spiel aufgenommen. Der Spannkonus 16 wird einerseits durch einen Dichtring 32 zu
einem Spannkolben 38 und andererseits durch einen Abstreifer 36 aus elastischem
Kunststoff, der den ganzen TnnenmechaL,smus gegen das Eindringen von Spänen und
Metallstaub schützt, abgedichtet.
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Mit dem rückwärtigen Ende des Spannkonus 16 ist der Spannkolben 38
mit erweitertem Durchmesser verschraubt.
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Diescr Spannkolben 38 wird über Leitungen 40 mit einem Druckmedium,
vorzugsweise einer llydraulikflüssigkeit, beaufschlugt, wodurch der Spannkonus axial
vor und zurück bewegt werden kann.
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In der zurückgezogenen Stellung wird der konische Umfangsabschnitt
des Spannkonus 16 hydraulisch gegen die konische innenumfangsfläche de' Führungsbudse34
gepresst, wodurch der Spannkonus 16 und der mit diesem fest verbundene Klemmhalter
lo in dem Werkzeughalter 30 spielfrei festgeklemmt werden.
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An den konischen Umfangsabschnitt des Spannkonus 16 schliesst sich
ein drehfest am Umfang des Spannkonus 16 verkeilter Ring 42 an. Dieser Ring 42 weist
einen axial vorderen Abschnitt 44 auf, d#r als Schaltrad mit zwölf sägezahnförmigen
Schaltzähnen 46 versehen ist. Die Schaltzähne
46, die in Fig.
4 nur über einen Teil des Umfanges dargestellt sind, sind in einer Zwölferteilung
im Winkelabstand von jeweils 30° tngeordnet.
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In die Schaltzähne 46 greift eine Schaltklinke 48 ein, die am vorderen
Ende eines hydraulisch betätigbaren, n dem Werkzeughalter gelagerten Kolbens 50
angelenkt ist. Die Klinke 48 wird durch eine Blattfeder 52 in Eingriff mit dem Schaltrad
44 gebracht.
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Axial hinter dem Schaltrad 44 weist der Ring 42 einen Abschnitt 54
auf, der sechs Indexierungsausnehmungen 5G aufweist. Die Indexierungsausnehmungen
56 sind in einer Sechserteilung im Winkelabstand von ,jeweils 600 über den Umfang
des Abschnittes 54 verteilt. In der Darstellung der fig. 4, in welcher im oberen
Teil ein Schnitt durch die axial versetzte Ebene dieser Ausnehmungen 56 dargestellt
ist, ist nur eine dieser Indexierungsausnehmungen 56 dargestellt.
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In die Indexierungsausnehmungen greift radial ein Stift 58 ein.
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Der Stift 58 ist am vorderen Ende eines vorzugsweise hydraulisch betätigbaren,
in dem Werkzeughalter 30 gelagerten Kolbens 60 angebracht. Der Kolben 60 wird durch
einen Zapfen 62, der in eine Längsnut 64 des Kolbens 60 eingreift, an einer Drehung
gehindert, aber in seiner Axialverschiebung nicht behindert. Der Stift 58 und die
Indexierungsausnehmungen 56 haben jeweils in Axialrichtung des Spannkonus 16 gleichbleibenden
Querschnitt, so dass durch den in eine Indexierungsausnehmung 56 eingreifenlen Stift
58 die axiale Verschiebung des Spannkonus 16 nicht behindert wird.
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Die hydraulisuhe Beaufschlagung des Kolbens 50 für die Schaltklinke
mm 48 bzw. des Kolbens Go für den Stift 58 erfolgt über Leitungen 65 bzw. 68.
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Im folgende wird die Wirkungsweise des Drehwerkzeuges anhand des in
Fig. 6 dargestellten Beispiels des Feindrehens einer Bremsscheibe beschrieben.
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Die Bremsscheibe wird auf den Spanndorn 70 des Drehautomaten aufgespannt.
Zwei Werkzeughalter 30 mit den oben beschriebenen Kemmhaltern lo w#':ien auf im
Werkzeugschlitten 72 so aufgespannt, dabs die Ebenen ihrer Klemmhalterplatten 10
mit der vorderen Fläche bzw. der hinteren Fläche der Bremsscheibe 74 jeweils einen
Winkel von 70 einschliessen.
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Zunächst wird durch gesteuerte hydraulische Betätigung der Schaltklinke
48 iiber das Schaltrad 44 der Spannkonus 16 und damit der Klemmhalter 10 in eine
solche Stellung gedreht, dass eine der Wendesciuieidplatten 12 in die Arbeitsposition
gelangt. In dieser Stellung wiii der Klemmkonus 16 durch gesteuerte hydraulische
Betätigung des Stiftes 5 indexiert, um diese Winkelposition exakt festzulcgen. Dann
wird der Spannkolben 38 hydraulisch beaufschlagt, um den Spannkonus 16 in dieser
Stellung festzuklemmen. Nun kann der Vorschub des Werkzeugschlittens gestartet werden,
so dass sowohl die vordere als auch die rückwärtige Seite der Bremsscheibe 74 durch
die Schneidplatten 12 von aussen nach innen feingedreht werden.
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Wenn am Ende dieses Feindrehvorgangs die Schneidplatten 12 in der
in Fig. 6 dargestellten Lage angelangt sind, wird durch hydraulische Betätigung
des Spannkolbens 38 der Spannkonus freigegeben und erneut die Schaltklinke 43 hydraulisch
betätigt. Dadurch wird der Klemmhalter lo ue 30° verschwenlf-t, so dass die Schneidplatte
12 auS-grund der Schrägstellung des Klemmhalters 10 von der bearbeiteten Fläche
der Bremsscheibe 74 abgehoben wird.
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Nach dem ert,tuten hydraulischen Klemmen des Spannkonus 16 kann der
Rücklauf des Werkzeugschlittens 72 beginnen.
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Eine Indexierung und eine Indexierungsausnehmung 56 sind für diese
Stellung nicht vorgesehen, da für diesen Rücklauf eine exakte Winkelstellung des
Nemmhalters 10 nicht notwendig ist.
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Sobald der Werkzeugschlitten 72 in der Ausgangsstellung angelangt
ist, wird der Spannkonus 16 erneut freigegeben, über die Schaltklinke 48 um einen
weiteren Schritt von 300 gedreht, durch (1' Stift 53 indexiert und wieder hydraulisch
festgeklemm. Dadurch gelangt die nä#tis#Schneidplatte 12 in die Arbeitsposition
und der Wo schub des WerkzellBschlittens 72 für die Bearbeitung der nächsten Bremsscheibe
kann eingeleitet werden.
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Zum Wenden bzw. Auswechseln der Schneidplatten 12 wird der Klemmhalter
10 aus dem Drehautomaten herausgenommen, wozu lediglich das Lösen der Mutter 22
notwendig ist. Das exakte Bestspannen der Wendeschneidplatten 12 erfolgt ausserhalb
der Maschine mittels einer Vorrichtung, die
mit einer Messuhr zum
Abtasten der Schneidenspitze ausgestattet ist.