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Pinoleneinheit für Werkzeugmaschinen
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Die Erfindung betrifft eine Pinoleneinheit für Werkzeugmaschinen,
mit einem an einem Planschieber befestigten, umlaufenden Werkzeug, der auf einer
rotierend angetriebenen und mittels eines Vorschubkolbens längsverschiebbaren Werkzeugspindel
angeordnet ist und der über einen Keilschieber mittels einer Zugstange verfahrbar
ist.
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Derartige Pinoleneinheiten finden insbesondere bei Trommelautomaten
ihren Einsatz. Die bekannten Pinoleneinheiten der gattungsgemäßen Art tragen als
Werkzeug einen Plandrehmeißel. Ein Gewindestrehlen ist mit derartigen bekannten
Pinoleneinheiten unmöglich.
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Es sind ferner bei Drehautomaten Strehleinrichtungen bekannt, wobei
die Strehleinrichtung auf einem Schlitten des Drehautomaten befestigt ist, der für
die Zustellung des stehenden Strehlwerkzeuges sorgt. Die Längsvorschub- und Planzugkurve
der Strehleinrichtung wirken dabei auf einen in zwei Richtungen verfahrbaren Schlitten.
Das Werkstück rotiert.
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Es sind ferner Gewindefräs- und Gewindewirbeleinrichtungen bekannt,
die mit rotierenden Werkzeugen arbeiten, wobei beim Gewindewirbeln das stehende
Werkstück von dem rotierenden Werkzeug bei der Herstellung des Gewindes einmal umlaufen
wird. Bei diesen Einrichtungen liegen die Werkstückachse und die Werkzeugdrehachse
nicht koaxial. Das Werkstück muß darüber hinaus eine Vorschubbewegung in
Form
einer Drehbewegung ausführen. Sowohl beim Gewindefräsen wie auch beim Gewindewirbeln
wird das Gewinde durch Hüllkurven erzeugt, so daß die Flanken nicht die Genauigkeit
haben, die demgegenüber beim Gewindestrehlen erzielt werden kann.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pinoleneinheit
der gattungsgemäßen Art, bei der somit die Achse von Werkstück und Werkzeug spindel
koaxial liegen und ein umlaufendes Werkzeug vorgesehen ist, so auszugestalten, daß
damit ein Gewindestrehlen möglich ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil
des Hauptanspruches 1.
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Die Hohlwelle und die Werkzeugspindel laufen in gleichem Drehsinn
um und die gewünschte Strehlgeschwindigkeit ergibt sich über die Ableitung der Hohlwellendrehzahl
von der Werkzeugspindeldrehzahl durch hierbei verwirklichte Differenzdrehzahl. Das
Abheben des Strehlwerkzeuges und sein Wiederzuführen in Richtung auf das Werkstück
geschieht dabei in der erforderlichen Geschwindigkeit mit im Hub konstanten Bewegungen
über die Planvorschubkurve, wobei auch in diesem Bereich über die Hohlwelle wieder
die Differenzdrehzahl für die Strehlgeschwindigkeit vorhanden ist. Die eigentliche
Zustellbewegung des Strehlwerkzeuges im Sinne des allmählichen Erreichens der gewünschten
Gewindetiefe erfolgt demgegenüber über den Zustellzylinder, dessen Einwirkung auf
die Zugstange sich mit derjenigen der Planzugkurve überlagert.
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Es ist somit ermöglicht, ein Gewindestrehlen mit all seinen bekannten
Vorteilen bei einem umlaufenden Werkzeug zu erreichen und eine Pinoleneinheit der
gattungsgemäßen Art für das Gewindestrehlen auszurüsten. Die Aufteilung der Spanabnahme
auf eine Vielzahl von Schnittzyklen schont das Werkzeug. Die Gewindeflanken werden
mit großer Oberflächen-
güte hergestellt und die für die Genauigkeit
der Fertigung ausschlaggebenden Kräfte auf das Werkstück halten sich in Grenzen.
Die Führung des Werkzeuges durch Kurven und Rollenbolzen hat darüber hinaus den
Vorteil, daß die erforderliche Differenzdrehzahl für das Strehlen mit einem einstufigen
Getriebezug erzeugt werden kann, was zu einem baulich sehr einfachen Aufbau führt.
Die in Frage stehende Längsvorschubkurve ist eine offene Kurve. Der Hauptvorschubzylinder
hält dabei die Kurvenrolle in Kontakt damit. Bei dieser Ausgestaltung kann der Gewindestrehlzyklus
auf denkbar einfache Weise beendet werden, und zwar lediglich durch entsprechendes
Verfahren des Hauptvorschubzylinders, ohne daß der Werkzeugspindelantrieb abgeschaltet
werden müßte.
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Kommt nämlich die Kurvenrolle außer Kontakt mit der Längsvorschubkurve,
können unerwünschte Stellbewegungen am Werkzeug nicht mehr auftreten. Die Drehrichtung
der Werkzeugspindel braucht auch während des Strehlvorganges nicht umgeschaltet
zu werden.
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Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus
den Unteransprüchen.
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Hierbei ist insbesondere hervorzuheben, daß sich durch die entsprechende
Ausgestaltung im Übertragungsmechanismus der Zustellbewegung, insbesondere der Form
des Keilschiebers, erreichen läßt, daß die Schnittiefe zum Ende der Gewindestrehlbearbeitung
hin abnimmt, also ein Frei schneiden stattfindet, was die Genauigkeit erheblich
steigert.
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Hervorzuheben ist ferner in besonderem Maße, daß der Planschieber
so im Plandrehkopf angeordnet sein kann, daß die Planvorschubrichtung von der radialen
Richtung abweicht.
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Hierdurch ergibt sich am Werkzeug eine Hauptschneide, die besonders
günstige Schnittbedingungen gewährleistet.
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Schließlich ist besonders auf die Ausgestaltung der Planzugkurve derart
zu verweisen, daß auch während des Gewinde-
strehlvorganges ein
Planvorschub eingeleitet werden kann, so daß am Werkstück ein kegeliges Gewinde
geschnitten wird.
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Ferner ist die Anordnung der Längsvorschubkurve auf der Werkzeugspindel
von besonderer Bedeutung, die ein ziehendes Arbeiten des Strehlwerkzeuges ermöglicht.
Das Werkzeug wird somit während des Zerspanungsvorganges von der Einspannung des
Werkstückes zu dessen freiem Ende hin bewegt.
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Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes werden nachstehend unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Pinoleneinheit gemäß
der Erfindung, Fig. 2 einen Längsschnitt durch dus Strehlgetriebe der Pinoleneinheit
nach Fig. 1, Fig. 3 eine Schnittdarstellung gemäß Schnitt III - III der Fig. 2,
Fig. 4 den Keilschiebertrieb der Pinoleneinheit nach Fig. 1 in Teilschnittdarstellung,
Fig. 5 den Planschieberkopf einer weiteren Pinoleneinheit gemäß der Erfindung mit
zugeordneter vergrößerter Einzelheit des Strehlwerkzeugeingriffes in das Werkstück.
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Die in Fig. 1 dargestellte Pinoleneinheit hat eine Werkzeugspindel
10, an deren vorderem Ende ein Planschieberkopf 11 angeordnet ist. In dem Planschieberkopf
11 ist ein Planschieber 12 in radialer Richtung verfahrbar, der den
Werkzeughalter
13 und eventuell Ausgleichsmassen 14 trägt.
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Der Planschieber 12 wird über einen Keilschieber 16 und Taster 17
und 18 mittels einer Zugstange 15 verfahren. Er kann in radialer Richtung bis zu
Anlage an eine Anschlagschraube 19 verschoben werden. Der Längsvorschub wird von
einem Hauptvorschubkolben 20 erbracht. Für die Steuerung der Längsvorschubbewegung
im Sinne eines Gewindestrehlens wird die Werkzeugspindel 10 von einer Längsvorschubkurve
33 beaufschlagt und für das Abheben und Zuführen des vom Planschieber 12 getragenen
Gewindestrehlers wird die Bewegung der Zugstange 15 von einer Planzugkurve 36 (5.
Fig.
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3) erteilt.
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Da es sich um offene Kurven handelt, sind Schließkräfte erforderlich,
die für die Längsvorschubkurve vom Hauptvorschubkolben 20 erzeugt werden und für
die Planzugkurve 36 von einer Feder 21 aufgebracht wird.
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Die Werkzeugspindel 10 wird wie üblich motoriell rotierend angetrieben
und von dem Spindel rad 25 wird zwecks Synchronisierung der Stellbewegungen der
Werkzeugspindel 10 und der Zugstange 15 von dem Rad 25 die Bewegung über das Zahnrad
22 in das Strehlgetriebe 23 eingeleitet.
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Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist um die Werkzeugspindel 10 herum eine
Hohlwelle 24 wälzgelagert angeordnet. Im Rahmen des Strehlgetriebes 23 erfolgt der
Antrieb vom Spindel rad 25 ausgehend über den Zahnräderzug 22,26,27,28 auf ein Hohlwellenrad
29. Die Räder 27 und 29 sind als Wechsel räder vorgesehen. Das Rad 28 ist als Zwischenrad
auf einem Bolzen 30 gelagert und durch Lösen der Mutter 31 verstellbar gehalten.
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Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist in der Hohlwelle 24 eine Kurvenrolle
32 angeordnet. Die Längsvorschubkurve 33 sowie ein Distanzring 34 sind mittels einer
Buchse 35 auf der
Werkzeugspindel 10 befestigt. Da die Werkzeug
spindel 10 und die Hohlwelle 24 in gleichem Drehsinn umlaufen, ergibt sich die Strehlgeschwindigkeit
aus der Differenzdrehzahl, die über die Wechselrader 27 und 29 (Fig. 2) eingestellt
werden kann.
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Die Längsvorschubkurve 33 ist eine offene Kurve und derart auf der
Werkzeugspindel 10 angeordnet, daß sie durch die Schnittkräfte in Längsvorschubrichtung
gegen die Kurvenrolle 32 gezogen wird. Es ergibt sich dabei, wie die Anschauung
der Fig. 1 und 3 zeigt, ein ziehendes Arbeiten dergestalt, daß das Strehlwerkzeug
während des Zerspanungsvorganges von der Einspannung des Werkstückes zu dessen freiem
Ende hin bewegt wird.
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Gegen die Buchse 35 stützt sich ferner die Planzugkurve 36 ab, die
über einen Mitnehmer 37 die Hohlwellendrehzahl erhält. Die Hubbewegung der Planzugkurve
36 wird von einer Kurvenrolle 38 über einen Bolzen 39 auf ein Rohr 40 übertragen.
Zwischen der Kurvenrolle 38 und der Planzugkurve 36 liegt wiederum die Differenzdrehzahl
aus den Drehzahlen der Werkzeugspindel 10 und der Hohlwelle 24 vor, da ja die Kurvenrolle
38 mit der Drehzahl der Spindel umläuft.
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Die Planzugkurve 36 bewirkt mit jeweils konstanter Hubbewegung das
Abheben und das Zurückführen des Strehlwerkzeuges bezüglich des Werkstückes und
weist zu diesem Zweck ein entsprechend ausgestaltetes Kurvensegment auf.
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Um an dem Werkstück ein kegeliges Gewinde schneiden zu können, genügt
es, eine Planzugbewegung während des Gewindestrehlens einzuleiten, was durch eine
Planzugkurve zu erreichen ist, die ein mit einer
Steigung versehenes Zwischensegment hat.
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Am Ende des Rohres 40 (Fig. 3) ist ein Zustellzylinder 41 angeordnet,
dessen Kolben 42 auf die Zugstange 15 wirkt.
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Der Zugstange 15 wird somit die Planzugbewegung mit einer überlagerten
Zustellbewegung erteilt. Die Zustellbewegung des Zustellzylinders 41 wird durch
ein nicht dargestelltes Stromregelventil gesteuert. Die Zustellung bewirkt das allmähliche
Erreichen der gewünschten Gewindetiefe durch die verschiedenen Strehlzyklen.
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Das Gewindestrehlen läuft insgesamt so lange, bis der Kolben 42, ausgehend
von der Anschlagfläche 43 des Zustellzylinders 41, die Zugstange 15 so weit verstellt
hat, daß im Planschieberkopf 11 der Planschieber 12 auf den Anschlag 19 aufgelaufen
ist (Fig. 1).
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Der Strehlvorgang wird dadurch beendet, daß ein berührungsloser Schalter
von einer Fahne, die zusammen mit dem Kolben 42 verfährt, betätigt wird. Der Schalter
gibt dann einen Impuls für die Steuerung des Vorschubkolbens 20 im Sinne der Beendigung
des Strehlens, wobei durch ein Zeitglied erreicht wird, daß der Planschieber 12
den Anschlag 19 erreicht, bevor der Kontakt zwischen der Längsvorschubkurve 33 und
der Kurvenrolle 32 aufgehoben wird. Letzteres ist der Fall, wenn der Vorschubkolben
20 schließlich eine Endstellung erreicht, wodurch gleichzeitig das Werkzeug aus
dem Bereich des Werkstückes herausgefahren ist, so daß z.B.
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dann eine Werkstückspanntrommel geschaltet werden kann.
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Die Zuführung des Drucköls für den Zustellzylinder 41 erfolgt über
eine Dreheinführung 44.
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Fig. 4 zeigt in Einzelheit die Ausgestaltung des Keilschiebers 16,
der einen Normalsteigungsbereich 45 für die normale Gewindetiefenzustellung hat
und der einen degressiven Steigungsbereich 46 für eine verminderte Gewindetiefenzustellung
hat, so daß bei den letzten Zustellungen im Der lauf des Gewindestrehlens ein Freischneiden
des Strehlwerkzeuges möglich wird.
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Fig. 5 zeigt den Planschieberkopf 47' einer Pinoleneinheit, auf der
ein Planschieber 47 in einem bezüglich der Senkrechten zur Drehachse abweichenden,
geneigten Winkel angeordnet ist. Die Zustellbewegung gemäß Pfeil 48 erfolgt dann
unter dem gleichen Winkel, um den der Planschieber 47 geneigt ist. Hierdurch ist
es möglich, bei der Gewindetiefenzustellung eine Flankenrichtung anzufahren und
einen einflächigen Span 49 pro Strehlzahn abzutragen, was zu besonders guten Schnittbedingungen
führt.
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Der Arbeitsbereich des Werkzeugs kann auf einfache Weise durch ein
Auswechseln des Distanzringes 34 verlagert werden.