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Fräsvorrichtung, insbesondere für Teilarbeiten und/oder zum
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Fräsen von Gewinden, Spiralgängen, Plankurven und dergl.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Fräsvorrichtung, insbesondere
für Teilarbeiten und/oder zum Fräsen von Gewinden, Spiralgängen, Plankurven und
dergleichen, bei der ein Werkstückträger auf einer im Vorrichtungsgehäuse axialbeweglich
und drehbar gelagerten Arbeitsspindel angeordnet und letztere mit einem Drehantrieb
ausgerüstet ist.
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Es ist bereits eine Vorrichtung zum Gewindefräsen vorbekannt (DT-OS
2 127 486), bei der auf der Arbeitsspindel eine auswenselbare Gewindepatrone in
Verbindung mit einer Nutkranzbüchse angeordnet ist. Diese Gewindepatrone wirkt mit
einem
feststehenden Gewindeleitstück zusammen, so daß bei Drehung
der Arbeitsspindel diese in Abhängigkeit von der Steigung des Gewindes der Gewindepatrone
axial verschoben wird. Die Gewindepatrone ist stirnseitig mit Nuten versehen, in
welche, je nach Drehwinkeleinstellung, eine Stirnverzahnung der Nutkranzbüchse eingreift.
Entsprechend dem Teilungsmaß der Stirnverzahnungen in der Gewindepatrone und Nutkranzbüchse
gelingt mithin eine Drehwinkèleinstellung der Arbeitsspindel.
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Die vorbekannte Vorrichtung hat sich in der Praxis nicht durchsetzen
können; sie ist papierner Stand der Technik geblieben.
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Dies dürfte vorallem darauf zurückzuführen sein, daß bei der vorbeschriebenen
Vorrichtung eine für das Gewindefräsen hinreichend genaue Führung der Arbeitsspindel
und eine den praktischen Bedürfnissen genügende, einfache Handhabbarkeit nicht gewährleistet
sind.
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Durch die Erfindung soll diesen Unzulänglichkeiten abgeholfen und
eine insbesondere für Teilarbeiten und/oder zum Fräsen von Gewinden, Spiralgängen,
Plankurven und dergleichen bestimmte Fräsvorrichtung geschaffen werden. Die Erfindung
zielt somit einerseits auf die Verbesserung der vorbekannten Vorrichtung ab, wobei
es insbesondere auf eine sichere Führung der Arbeitsspindel und eine vereinfachte
Bedienbarkeit der Vorrichtung bei Gewährleistung der Genauigkeitserfordernisse ankommt,
andererseits
aber auch auf eine beim Stande der Technik nicht verwirklichbare, universelle Verwendbarkeit
für die vorgenannten Arbeiten.
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Diese Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art
erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf der vom Werkstückträger entfernten Seite
der Arbeitsspindel eine diese gegen axiale Beweglichkeit sichernde Lagerung angeordnet
ist und daß diese Lagerung wahlweise gegen einen in Abhängigkeit vom Drehantrieb
der Arbeitsspindel wirksamen Axialvorschub austauschbar ist, welcher aus zwei zusammenwirkenden
Gewindeteilen besteht, von denen eines mit der Arbeitsspindel und das andere mit
dem Vorrichtungsgehäuse verbindbar ist.
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Kennzeichnend für die erfindungsgemäße Ausbildung der Fräsvorrichtung
ist mithin die Austauschbarkeit eines der Arbeitsspindel auf der vom Werkstückträger
entfernten Seite zugeordneten Lagers gegen einen aus zwei Gewindeteilen bestehenden
Axialvorschub, wobei das genannte Lager die Arbeitsspindel gegen axiale Beweglichkeit
sichert und der nach dem Ausbau des Lagers an dessen Stelle in die Vorrichtung eingefügte
Axialvorschub eine Axialbewegung der Arbeitsspindel in Abhängigkeit von deren Drehantrieb
gewährleistet. Der Vorteil dieser Vorrichtungsausbildung liegt darin, daß bei zunächst
in axialer Hinsicht mittels des genannten Lagers gesicherter Arbeitsspindel
ein
Werkstück auf dem Werkstückträger gespannt und, den jeweiligen Erfordernissen entsprechend,
ausgerichtet und dann in dieser Werkstückspannung der egentlichen Bearbeitung, beispielsweise
dem Fräsen von Gewindegängen, unterworfen werden kann. Es bedarf dazu lediglich
des Austauschs des genannten Lagers gegen die den Axialvorschub bildenden Gewindeteile.
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Eine im Hinblick auf einfache Bedienbarkeit der Vorrichtung zweckmäßige
Ausgestaltung besteht darin, daß auf der vom Werkstückträger entfernten Seite die
Arbeitsspindel und das Vorrichtungsgehäuse mit zentralen, koaxial zueinander angeordneten
Ausnehmungen versehen und in diese Ausnehmungen wahlweise die austauschbare Lagerung
und die Gewindeteile des Axialvorschubs einsetzbar sind. Zweckmäßigerweise kann
die austauschbar in den zentralen Ausnehmungen der Arbeitsspindel und des Vorrichtungsgehäuses
aufgenommene Lagerung der Arbeitsspindel einen axial- und drehfest mit der Arbeitsspindel
verschraubbaren Lagerzapfen und einen mit dem Gehäuse fest verschraubbaren Lagerring
umfassen, durch welchen Lagerring sich ein gegen axiale Verschiebung gesicherter
Abschnitt des Lagerzapfens hindurcherstreckt.
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Eine andere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die, alternativ
zu der genannten Spindellagerung, in den zentralen Ausnehmungen der Arbeitsspindel
und des Vorrichtungsgehäuses
aufgenommenen Gewindeteile die den
Axialvorschub bilden, eine Leitmutter und eine damit zusammenwirkende Leitspindel
sind. Durch den Einsatz einer derartigen Leitmutter und einer Leitspindel, deren
Achsen mit der Drehachse der Arbeitsspindel fluchten, sind eine verkantungsfreie
Führung der Arbeitsspindel und darüber hinaus ein robuster Vorrichtungsaufbau gewährleistet.
Dies insbesondere dann, wenn nach einem weiteren Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung
mit der Arbeitsspindel die Leitmutter verbunden ist und die damit zusammenwirkende
Leitspindel, die in eine sich axial über die Leitmutter hinauserstreckende Mittelbohrung
der Arbeitsspindel hineinragt, mittels eines die zentrale Gehäuseausnehmung nach
außen abschließenden Flanschs mit dem Gehäuse fest, jedoch lösbar verbunden ist.
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Es handelt sich bei dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mithin darum, auf der vom Werkstückträger entfernten Seite der Arbeitsspindel in
eine zentrale Spindelausnehmung eines der Gewindeteile des Axialvorschubs fluchtend
mit der Drehachse der Arbeitsspindel einzusetzen, vorzugsweise die Leitmutter, und
das andere Gewindeteil, bei dem es sich nach der vorzugsweisen Ausgestaltung der
Erfindung um die Leitspindel handelt, mittels eines eine Gehäuseausnehmung nach
außen abdeckenden Flanschs am Gehäuse dreh- und axialfest, jedoch austauschbar anzuordnen,
wobei die in die Leitmutter
eingeschraubte Leitspindel in eine
Mittelbohrung der Arbeitsspindel hineinragt, welche Mittelbohrung sich über die
die Leitmutter aufnehmende zentrale Ausnehmung axial hinauserstreckt.
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Der Ein- und Ausbau der den Axialvorschub der Arbeitsspindel vermittelnden
Gewindeteile gelingt in einfacher Weise, indem der die Verbindung der Leitspindel
mit dem Gehäuse vermittelnde Flansch gelöst und die Leitspindel bei einer der Steigung
ihres Gewindes entsprechenden Drehung aus dem Eingriff mit der Leitmutter herausbewegt
wird, worauf die vorzugsweise in gleicher Art mittels eines sich radial erstreckenden
Flanschs und durch diesen hindurchgeführter Schrauben mit der Arbeitsspindel verbundene
Leitmutter gelöst und durch die infolge Herausnahme der Leitspindel freigelegte
Gehäuseöffnung aus der Vorrichtung entfernt wird.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehantrieb der Arbeitsspindel mit einer Einstellvorrichtung in der Art
eines Teilkopfs zum Einstellen der Arbeitsspindel in beliebigen Drehwinkeleinstellungen
ausgerüstet ist. Mit Vorteil kann dabei die Einstellvorrichtung eine über ein Getriebe
auf die Arbeitsspindel wirkende Antriebsspindel und eine Teilscheibe umfassen, wobei
die Teilscheibe den Vorrichtungsgehäuse drehbar, jedoch in beliebigen Einstellagen
feststellbar,
zugeordnet und ein Einstellarm mit formschlüssig in die in Lochreihen angeordneten
Einstelllösch der Teilscheibe einsetzbarem Anetierungsstift mit der Antriebsspindel
des Teilkopfs verbunden ist.
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Diese Zuordnung einer Einstellvorrichtung zum Drehantrieb der Arbeitsspindel
erlaubt es, Werkstücke ohne Rücksicht auf bestimmte Einstellagen im Werkstückträger
zu spannen, beispielsweise in der bei ielehrbackenfuttern bekannten Art, weil die
Werkstücke nach diesem Spannen hinsichtlich ihrer Drehwinkeleinstellung mittels
der genannten Einstellvorrichtung in einfachster Weise ausgerichtet werden können,
wobei die den Gehäuse drehbar zugeordnete Lochscheibe des Teilkopfs nach dem Ausrichten
eines werkstücks in die Null-Lage, oder jedenfalls eine solche Lage, in welcher
der Arretierungsstift in ein Aufnahmeloch der Lochreihen der Lochscheibe des Teilkopfs
eingreift, gebracht und festgestellt werden kann, so daß nach dieser Einstellung
mittels des Teilkopfs beliebige Teilungen veriwirklicht werden können. Dies ist
beispielsweise von Bedeutung, wenn der Beginn eines Gewindeganges an einer festgelegten
Stelle des Werkstückumfangs liegen muß oder mehrgängige Gewinde geschnitten werden
sollen. Desgleichen kommt dieser Einstellbarkeit Bedeutung für den Fall zu, daß
sich Gewindegänge nur über Teilbereiche des Umfangs erstrecken sollen, während in
den übrigen Umfangsbereichen beispielsweise radiale Ausdrehungen vorzusehen sind,
wie sie etwa bei Schnellverschlüssen benötigt
werden, bei denen
die miteinander zu verriegelnden Verschlußteile axial zusammengesteckt und durch
Drehung um einen Winkel von beispielsweise weniger als 900 mehrere Gewindegänge
miteinander in Eingriff gebracht werden müssen.
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Ebenfalls eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß der Drehantrieb der Arbeitsspindel eine Antriebsspindel mit Schnecke und ein
damit zusammenwirkendes Schneckenrad umfaßt, welches dr# und axialfest mit der Arbeitsspindel
verbunden ist und eine Stirnverzahnung aufweist, deren Axialerstreckung größer als
das maximale Naß der axialen Beweglichkeit der Arbeitsspindel ist. Es versteht sich
von selbst, daß die Stirnverzahnung des Schneckenrades bei dieser Ausgestaltung
so auszulegen ist, daß über den gesamten Bereich der axialen Verschiebbarkeit ein
einwandfreier Eingriff der Schnecke in die Stirnverzahnung des Schneckenrades stattfindet.
Durch die axialfeste Anordnung des Schneckenrades auf der axialbeweglich im Gehäuse
geführten Arbeitsspindel gelingt ein außerordentlich einfacher Vorrichtungsaufbau.
Alternativ dazu wäre beispielsweise die axialbewegliche Ausbildung der Arbeitsspindel
mit einem Vielkeilprofil und einer entsprechenden Gegenverzahnung in der Nabe des
Schneckenrades denkbar, was jedoch zu einer wesentlichen Verteuerung der Vorrichtung
führen müßte.
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Schließlich hat es sich noch als zweckmäßig erwiesen, der Arbeitsspindel
werkstückträgerseitig einen Einstellring mit
Skalenteilung drehbar,
jedoch in beliebigen Einstellagen feststellbar, zuzuordnen, um auch insoweit eine
iNull-Lageneinstellung und Überprüfung der mit der Vorrichtung verwirklichten Teilungswinkel
in unmittelbarer Beziehung zum Werkstück zu gewährleisten.
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Eine Ausführungsform der Erfindung soll nachstehend anhand der beigefügten
Zeichnung erläutert werden. In schematischen Ansichten zeigen; Fig. 1 eine Vorderansicht
der Vorrichtung, Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung mit Schnittverlauf
durch die Arbeitsspindel gemäß der Schnittlinie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Horizontalschnitt
durch die Vorrichtung mit Schnittverlauf durch die an ihrem aus dem Gehäuse herausragenden
Ende mit einem Teilkopf ausgerüstete Antritsspindel gemäß Schnittlinie IIIvIII in
Fig. 1 und Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung mit einem gegenüber
der Darstellung in Fig. 2 um 900 versetzten Schnittverlauf gemäß der Schnittlinie
IV-IV in Fig. 3.
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Die in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Vorrichtung besitzt eine
in der Gebrauchslage vertikale Befestigungsplatte 11
zur Montage
an der senkrechten Spannfläche 12 einer im übrigen nicht dargestellten Fräsmaschine.
An dieser Befestigungsplatte ist das Gehäuse 13 um eine horizontale Achse 14 schwenkbar,
aber in beliebigen Einstellagen feststellbar, befestigt. Die Drehlagerung der Vorrichtung
mit dem Zapfen und einem axialen Drudlager ist in ihrer Gesamtheit mit 15 bezeichnet
und in Fig. 2 im Schnitt dargestellt. Sie bedarf hier keiner weiteren Erläuterung.
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Im Gehäuse 13 ist eine, in der in den Fig. 2 und 4 veranschaulichten,
bestimmungsgemäßen Gebrauchslage, vertikal verlaufende Arbeitsspindel 20 gelagert.
Das eine Ende der Arbeitsspindel erstreckt sich nach oben über das Gehäuse hinaus
und trägt als Werkstückträger eine Planscheibe 21 zum Spannen eines nicht dargestellten
Werkstücks. Anstelle der Planscheibe kann beispielsweise auch ein Mehrbackenfutter
als Werkstückträger verwendet werden.
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Die Arbeitsspindel ist mit einer von ihrem unteren, im Gehäuse aufgenommenen
Ende eingebrachten Ausnehmung 22 versehen, die mit der Drehachse der Arbeitsspindel
fluchtet. An die Ausnehmung an 22 schließt sich eine Ausdrehung 23/, die koaxial
zu der Ausnehmung in Richtung auf den Werkstückträger 21 verläuft. Ebenfalls koaxial
zu der Ausnehmung 22 in der Spindel ist im Gehäuse 13 eine Ausnehmung 24 angeordnet.
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Fig. 2 veranschaulicht die Vorrichtung mit dem am unteren Ende der
Arbeitsspindel angeordneten, austauschbaren Lager. Dieses Lager umfaßt einen Zapfen
30 und einen Lagerring 31. Der Zapfen besitzt einen in die zentrale Ausnehmung 22
im wesentlichen spielfrei eingreifenden Zapfenabschnitt 32 sowie einen Radialflansch
33, der in eine Ausdrehung am unteren Ende der Arbeitsspindel eingreift und mit
dieser verschraubt ist, wie bei 34 angedeutet. Auf der vom Werkstückträger 21 entfernten
Seite erstreckt sich ein Abschnitt 35 des Lagerzapfens 30 durch den Lagerring 31
hindurch. Das Ende dieses Zapfenabschnittes 35 ist mit einem Außengewinde 36 versehen.
Diesen Zapfenabschnitt 35 umschließt ein im Lagerring 31 aufgenommenes Drucklager
37 und die axiale Sicherung des Zapfens 30 gegenüber dem Lagerring 31 mit dem Drucklager
37 vermitteln auf dem Gewindeabschnitt 36 aufgeschraubte Kontermuttern 38. Der Lagerring
31 ist in der zentralen Gehäuseausnehmung 24 aufgenommen und mittels bei 39 angedeuteter
Verschraubungen axial- und drehfest mit dem Gehäuse verbunden.
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Durch den Einbau des durch den Zapfen 30 und den Lagerring 31 gebildeten
LAgers ist die an sich im Gehäuse auch axialbeweglich geführte Arbeitsspindel 20
gegen axialeBewegungen gesichert. Bei ungehinderter Drehbarkeit der Arbeitsspindel
und damit der als Werkstückträger dienenden Planscheibe 21, kann bei der in Fig.
2 veranschaulichten Ausrüstung der Vorrichtung ein Werkstück auf dem Werkstückträger
gespannt und ausgerichtet werden.
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Fig. 4 zeigt anstelle des dem vom Werkstückträger entfernten Ende
der Arbeitsspindel zugeordneten Lagers den Einbau des aus einer Leitmutter und einer
Leitspindel bestehenden Axialvorschubs. Die Leitmutter 40 besitzt ein Innengewinde
41 und ist in der zentralen Ausnehmung 22 der Arbeitsspindel 20 auf der vom Werkstückträger
21 entfernten Seite aufgenommen.
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Ferner ist die Leitmutter 40 mit einem dem Radialflansch 33 42 des
Lagerzapfens 30 entsprechenden Flansch versehen und in der in Verbindung mit dem
Lagerzapfen beschriebenen Weise mittels nicht weiter dargestellter Verschraubungen
dreh- und axialfest mit der Arbeitsspindel verbunden. Die Leitspindel 45 besitzt
ein mit dem Gewinde 41 der Leitmutter zusammenwirkendes Außengewinde 46 und ist
mittels eines sich am unteren Ende der Leitspindel erstreckenden Radialflanschs
47 in der Weise im Gehäuse axial- und drehfest befestigt, wie der Lagerring 31 in
Fig. 2. Dabei erstreckt sich die Leitspindel 45 mit ihrem über die Leitmutter 40
hinausragenden Abschnitt in die koaxial zur Ausnehmung 22 verlaufenden Mittelbohrung
der Arbeitsspindel hinein.
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Die Leitspindel 45 und die Leitmutter 40 sind in einfacher Weise gegen
einen anderen Satz aus Leitmutter und Leitspindel mit abweichender Gewindesteigung
austauschbar. Zu diesem Zwecke sind zunächst die den Radialflansch 47 der Leitspindel
durchdringenden Befestigungsschrauben zu lösen, worauf die Leitspindel
unter
Drehung, entsprechend ihrem Gewinde, nach unten aus dem Gehäuse und somit außer
Eingriff mit dem Innengewinde 46 der Leitmutter 40 entfernt werden kann. Durch die
nach dem Entfernen der Leitspindel freigelegte Öffnung können nunmehr die Befestigungsschrauben
der Leitmutter, welche den Leitmutterflansch 42 durchdringen, entfernt werden, worauf
die Leitmutter durch die zuvor infolge Herausnahme der Leitspindel freigelegte Gehäuseöffnung
nach unten herausgezogen werden kann. Die Montage einer Leitmutter und Leitspindel
mit abweichender Gewindesteigung vollzieht sich bei umgekehrter Reihenfolge der
vorstehend beschriebenen Demontagevorgänge.
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In gleicher Weise vollzieht sich der Austausch der aus dem Lagerzapfen
30 und dem Lagerring 31 bestehenden Spindellagerunr gegen die den Axialvorschub
bildenden Gewindeteile.
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Etwa in der Mitte der Längenerstreckung der Arbeitsspindel 20 ist
innerhalb des Gehäuses ein Schneckenrad 50 mit Stirnverzahnung 51 dreh- und axialfest
mit der Arbeitsspindel verbunden.
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Die Stirnverzahnung besitzt eine Vertikalerstreckung, deren Maß etwas
größer ist, als der maximale Verschiebeweg der Arbeitsspindel. Mit der Stirnverzahnung
51 des Schneckenrades 50 im Zahneingriff steht eine Schnecke 52, die auf einer rechtwinklig
zur Arbeitsspindel verlaufenden Antriebsspindel 53 dreh- und axialfest angeordnet
ist. Auf der von der Befestigungsplatte entfernten Seite erstreckt sich diese Antriebsspindel
53 über das Gehäuse hinaus. Auf dieses Ende der Antriebsspindel
ist
ein in seiner Gesamtheit mit 60 bezeichneter Teilkopf aufgesetzt. Dieser Teilkopf
besteht aus einer Lochscheibe 61 und einem mit der Antriebsspindel 53 drehfest verbundenen
Hebelarm 62 mit einem axialbewegbaren Arretierungsstift 63. Der Hebelarm ist gegenüber
der Antriebsspindel radial verschiebbar. Die Lochscheibe 61 ist am Gehäuse um einen
vorbestinmten Winkel drehbar, aber in beliebigen Lagen feststellbar, gelagert,.während
der Hebelarm 37 dreh- und axialfest auf der Antriebsspindel sitzt. Bei Drehungen
der Antriebsspindel kann somit der Arretierungsstift 38 wahlweise in die in Lochreihen
angeordneten Aufnahmelöcher der Lochscheibe eingesteckt werden, wobei der Übergang
von einer Lochreihe zu einer anderen durch Radialverschiebung des Hebelarms gegenüber
der Antriebsspindel erreicht wird.
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t;Jenn die Leitspindel und Leitmutter in der in Fig. 4 dargestellten
weise montiert sind, führt jede Drehung der Antriebsspindel 53 zu einer Axialbewegung
der Arbeitsspindel 20 in Abhängigkeit von der Steigung der Gewinde 41, 46 der Leitmutter
und Leitspindel bei gleichzeitiger Drehung der Arbeitsspindel.
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Demgemäß vermag ein entsprechend am Werkstück angreifender Fräser
einen Gewindegang entsprechend der durch Leitmutter und Leitspindel vorgegebenen
Gewindesteigung einzuschneiden.
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Sofern es darauf ankommt, Gewindegänge nur in bestimmte UmSangsbereiche
des Werkstücks einzuschneiden oder an einer vorbestimmten
Stelle
des Umfangs mit einem Gewindegang zu beginnen, so gelingt dies in einfacher Weise
dadurch, daß ein zunächst ohne Rücksicht auf den Gewindeanfang gespanntes Werkstück
durch Drehung der Antriebsspindel 53 in die gewünschte Null-Position eingestellt
wird, worauf der eigentliche Gewinde schneidvorgang beginnt. Der auf die Antriebsspindel
aufgesetzte Teilkopf 60 ermöglicht dabei, wie an sich bekannt, jede gewünschte Umfangsteilung
an dem Werkstück. Der Einstellung in die Null-Position dient auch ein Einstellring
70 mit Skalenteilung, der der Arbeitsspindel bzw. der Planscheibe 21 drehbar, jedoch
in beliebigen Einstellagen feststellbar, zugeordnet ist. Dieser Einstellring 70
wirkt mit einer am Gehäuse befestigten Skalenplatte 71 zusammen. Sobald ein Werkstück
in gewünschter Weise eingestellt ist, gelingt durch Lösen einer hier nicht weiter
interessierenden Klemmhalterung des Einstellringes 70 dessen Verdrehung bis zum
Erreichen der tiullage, so daß für jede weitere Teilungsarbeit von der Null-Einstellung
des Skalenrings 70 ausgegangen werden kann,
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