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Einrichtung zur Erzielung der verschiedenen
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Drehstellungen eines Werkstücks bei der Herstellung eines mehrgängigen
Gewindes Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Solche Drehstellungen können dadurch erzielt werden, daß jeweils nach
der Herstellung eines Gangs des Gewindes die Hauptspindel und somit der von ihr
angetriebene, das Werkstück festhaltende Werkstückträger angehalten wird, der Werkstückträger
von Hand geöffnet wird, das Werkstück von Hand um den Teile winkel 360C : i, wobei
i die Anzahl der Gänge des Gewindes ist, gedreht wird und dann der Werkstückträger
von Hand wieder geschlossen wird, damit das Werkstück wieder eingespannt ist.
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Das durch diese Handarbeiten erforderliche Anhalten und diese Handarbeiten
bedeuten jedoch Zeitverlust. Des weiteren besteht Unfallgefahr für die Hände, da
die sich drehenden Teile und die sich geradlinig bewegenden Teile mehrmals auslaufen
und anfahren. Diese Nachteile wiegen insbesondere bei der Serienfertigung der Gewinde
schwer.
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Aufgabe gemäß der Erfindung ist es, von diesen Handarbeiten und diesen
Nachteilen abzukommen und eigens eine Einrichtung zu schaffen, mit der die Drehstellungen
ohne solche Handarbeiten und ohne das Anhalten erzielt werden können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß die Einrichtung gemäß
dem Anspruch 1 vorgeschlagen.
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Es sind dort nach dem Herstellen des jeweiligen Gewindegangs keine
Hauptspindelstillstandszeit für genannte Handarbeiten und überhaupt kein öffnen
und Schließen des Werkstückträgers und somit keine solche Handarbeiten erforderlich.
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Leicht kann nach einem Querherausfahren des Werkzeugs aus dem Gewindebereich
der Werkstückträger beim Gegenumlauf der Hauptspindel-Werkstückträger-Einheit entkuppelt
und, während sich die Hauptspindel-Lagerkörper-Einheit um den Teilwinkel dreht,
festgehalten und dann wieder freigegeben und gekuppelt werden. Dieses Betriebsverfahren
kann ohne besonderen Aufwand selbsttätig durchgeführt werden. Das Werkstück bleibt
bei diesem Verfahren immer durch den Werkstückträger festgehalten bzw. eingespannt.
Unfallgefahr besteht nicht. Die Einrichtung ist leicht an der Drehmaschine anbringbar
und kann als Einstelleinrichtung oder als Einrichtung zum Teilen (36O0:i), kurz
als Teileinrichtung bezeichnet werden. Sie wird zwischen Werkstück und Hauptspindel
eingefügt.
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Im folgenden sind kurz vorteilhafte Ausbildungen der Einrichtung angegeben;
Genaueres ist in den Ansprüchen 2 bis 5 ausgeführt. Das Vorsehen eines im Anspruch
2 genannten, besonderen Tragrings als Lagerungsglied des Werkstückträgers ermöglicht
die Anfügung jeder Art von Spannfutter. Die genannte Vorrichtung zum Kuppeln und
Entkuppeln, also die Kupplung (Schaltkupplung), ist im allgemeinen eine während
des Hauptspindelleerlaufbetriebs (das Werkzeug arbeitet nicht) ein- und ausrückbare
Kupplung. Sie ist insbesondere eine Elektromagnet-Kupplung. Auch die Festhaltevorrichtung
(Bremsvorrichtung) ist insbesondere eine elektromagnetische Vorrichtung. Bei Verwendung
dieser elektromagnetischen Vorrichtungen oder der in den Ansprüchen 3 bis 5 angegebenen
Mittel ist das genannte Betriebsverfahren besonders leicht selbsttätig durchführbar.
Darüber hinaus sind bei einem Vorgehen gemäß dem Anspruch 3 bei über 3600 gleichmäßiger
Verteilung der Radialbohrungen für die dort genannten Bolzen und der dort genannten
Ausnehmungen mit relativ wenig Bauaufwand ein einwandfreies und schnelles Entkuppeln
und Kuppeln des Werkstückträgers und ein genaues Einstellen des Werkstücks, d. h.
ein genaues Teilen, gewährleistet. Dies gilt insbesondere auch bei Verwendung der
in den Ansprüchen 4 und 5 genannten Mittel.
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Zur Durchführung des Betriebsverfahrens gemäß dem Anspruch 6 wird
die Einrichtung im allgemeinen elektrisch oder elektronisch gesteuert, insbesondere
durch eine Zeituhr.
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Die Erfindung wird insbesondere bei der Herstellung eines mehrgängigen
Gewindes durch Wirbeln angewendet.
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In der Zeichnung ist in Fig. 1 und 2 ein Ausführungsbeispiel der einrichtung
gemaß der Erfindung an der Hauptspindel der Drehmaschine dargestellt, und zwar in
Fig. 1 in einem vertikalen Längsschnitt und in Fig. 2 in einem Querschnitt 11-11.
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Fig. 3 der Zeichnung zeigt schematisch eine solche Einrichtung im
Zusammenhang mit der Drehmaschine in Draufsicht auf das Drehmaschinenbett.
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Gemäß Fig. 1 und 2 ist ein Werkstückträger, der sich aus einem Tragring
10, einem Aufnahmering 11 und einem Spannfutter 12 zusammensetzt, über den Tragring
10 auf einem mit der Hauptspindel 13 fest verbundenen Lagerkörper 14 mittels zweier
in axialem Abstand voneinander angeordneter Kugellager 15 und 16 radialgelagert.
Der Werkstückträger 10, 11, 12 ist ferner im Gebiet des Lagerkörpers 14 axial festgelegt,
wozu u. a. ein stirnseitig am Lagerkörper 14 befestigter Lagerdeckel 18 dient. Die
Teile 10 bis 14 sind hohlzylinderartige bzw. ringförmige Drehkörper mit einer gemeinsamen
Achse 45. Die feste Verbindung zwischen der Hauptspindel 13 und dem Lagerkörper
14 ist dadurch gegeben, daß diese beiden Körper 13. und 14 über stirnseitige Flansche
56 und 17
derselben miteinander verschraubt sind. Der Tragring 10
und der Aufnahmering 11 und dann dieser und das Spannfutter 12 sind jeweils stirnseitig
miteinander fest verbunden. Flächenpaare 21 bis 23 dienen der Zentrierung. Das Spannfutter
12 umgibt ein hohlzylinderisches Werkstück 24, das durch das Spannfutter 12 fest
eingespannt ist und ein fünfgängiaes, über die ganze Werkstücklänge reichendes Innengewinde
erhalten soll.
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Das Werkstück ist 350 mm lang und hat einen Außendurchmesser von 160
mm und eine Wanddicke von 6 mm. Das Innengewinde hat eine Steigung von 85 mm. Das
Spannfutter 12 ist nur schematisch dargestellt. Seine Einzelheiten sind bekannt
und nicht dargestellt; so kann es z. B. zweiteilig und innen konisch sein oder drei
sich jeweils über 120° erstreckende Teile aufweisen.
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Der Werkstückträger 10, 11, 12 ist gegenüber dem Lagerkörper 14 kuppel-
und entkuppelbar, und zwar durch eine Elektomagnet-Kupplung 38. Es sind fünf über
360C gleichmäßig verteilte, radiale Bolzen (Indexstifte) 25 vorgesehen. Diese führen
durch Aufnahmekästen 26, die mit dem Tragring 10 fest verbunden sind, und den Tragring
10 hindurch. Jeder Bolzen 25 weist fest an seinem äußeren Ende außerhalb des Aufnahmekastens
26 eine Magnetplatte 27 auf; diese ist eine magnetisierbare Metallplatte. Radial
außerhalb jeder Magnetplatte 27 ist ein feststehender Elektromagnet (Schaltmagnet)
28 vorgesehen.
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Die fünf Elektromagnete 28 sind mit Auslegern 29 fest verbunden,
die
mit einer koaxialen Stirnscheibe 30 fest verbunden sind, und diese ist mit dem Spindelkasten
31 der Drehmaschine fest verbunden. In jedem Aufnahmekasten 26 ist zwischen einem
fest mit ihm verbundenen Deckel 32 und einem Bund 33 des Bolzens 25 eine den Bolzen
25 umgebende, zu ihm koaxiale Schraubendruckfeder 34 vorgesehen. Das innere Ende
35 des Bolzens 25 ist nach innen konisch verjüngt ausgebildet. Auf dem Lagerkörper
14 ist verdrehfest ein geschlossener Teilring 36 - Ring zum Teilen (3600 : i) -
zwischen den Kugellagern 15 und 16 vorgesehen. Der Teilring 36 weist fünf über 3600
gleichmäßig verteilte, zur konischen Verjüngung des Bolzenendes 35 im Querschnitt
passend verjüngte Längsnuten 19 auf. Deren Anzahl ist gleich der Anzahl i der Gänge
des herzustellenden Innengewindes; i ist hier gleich 5.
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Auch ist deshalb die Anzahl der Bolzen 25 gleich der Anzahl i dieser
Gänge. Es gibt im ganzen fünf Drehstellungen des Werkstückträgers 10, 11, 12 und
der Hauptspindel 13 relativ zueinander, in denen die Bolzenenden 35 in die Längsnuten
19 eingerastet sind. Das Einrasten wird durch die Druckkraft der Schraubendruckfedern
34 bewirkt. Werden die Elektromagnete 28 eingeschaltet, d. h. deren Spulen von elektrischem
Strom durchflossen, dann werden die Magnetplatten 27 mit den Bolzen 25 magnetisch
angezogen, wobei die Schraubendruckfedern 34 stärker druckgespannt, von diesen umhüllte,
kürzere Rohre 48 gegen die Deckel 32 gedrückt und die Bolzenenden 35 vollständig
ausgerastet werden; die strichpunktierte Kontur 27' gibt die zugehörige Stellung
der Magnetplatten 27 an.
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Sämtliche genannten festen Verbindungen sind Schraubverbindungen.
Die betreffenden Schrauben sind durch strichpunktierte Mittellinien angedeutet.
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Zum Festhalten des Werkstückträgers 10, 11, 12 in Umfangsrichtung
bei Entkupplung desselben ist radial außerhalb des Aufnahmerings 11 und eines Stirnflansches
20 gleichen Durchmessers, die beide metallisch und magnetisierbar sind, unter Belassung
eines kleinen radialen Luftspalts ein an der Drehmaschine feststehender Elektromagnet
(Bremsmagnet) 37 vorgesehen. Wird dieser eingeschaltet, so bewirkt das den Aufnahmering
11 und den Stirnflansch 20 durchdringende magnetische Feld, daß der Werkstückträger
10, 11, 12 stillsteht bzw. bis auf seine Drehzahl 0 abgebremst wird.
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In Fig. 3 sind im linken Bereich des Drehmaschinenbetts 39 bzw. der
Drehmaschine die Teileinrichtung mit dem Spannfutter 12 und der Spindelkasten 31
angedeutet. Aus dem Spannfutter 12 ragt ein Ende des Werkstücks 24 heraus. Auf dem
Drehmaschinenbett 39 befindet sich ein als Kreuzschlitten ausgebildeter Support,
d. h. auf einem Längsschlitten 40 ist ein Querschlitten 41 angeordnet. Auf dem Querschlitten
41 ist ein Wirbelgerät 42 zur Herstellung von Innengewinden fest aufgespannt. Das
Wirbelgerät 42 weist eine Wirbelwelle 43 mit einem Wirbelkopf 44 am Ende auf. Der
Wirbelkopf 44 weist
Schneidwerkzeuge auf. Der Querschlitten 41
ist auf dem Längsschlitten 40 von Hand querverfahrbar - siehe den Doppelpfeil 46.
Der Längsschlitten 40 ist auf dem Drehmaschinenbett 39 langsverfahrbar - siehe den
Doppelpfeil 47.
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Gemaß Fig. 3 befindet sich der Wirbelkopf 44 in Querrichtung in Arbeitsstellung
und in Längsrichtung kurz vor dem Werkstück 24. Der gesamte Arbeitsablauf zur Herstellung
der fünf Gewindenuten bzw. -gange wird bis auf das Einspannen und Ausspannen des
Werkstücks 24 automatisch, also selbsttätig ausgeführt. Nach dem Einspannen des
Werkstücks 24 von Hand wird der Motor des Wirbelgeräts 42 eingeschaltet, und auch
die Drehmaschine wird eingeschaltet, wodurch die Hauptspindel 13 gedreht und der
Längsschlitten 40 in Fig. 3 nach links verfahren wird, und es geht nun selbsttätig
folgendes vor sich: Es wird während der Fahrt des Längsschlittens 40 nach links
mit den genannten Schneidwerkzeugen die erste Gewindenute, der erste Gewindegang,
gefräst. Bei Beendigung dieses Vorgangs läuft die Fläche 48 des Querschlittens 41
auf einen Schaltknopf 49 eines Elektrosvhalters 50 auf, was einem Elektrospanner
51 das Kommando Abheben gibt, was bedeutet, daß dieser den Querschlitten 41 so verfährt,
daß die Schneidwerkzeuge
aus dem Gewindebereich herausgelangen.
Gleichzeitig wird die Drehrichtung der Hauptspindel-Werkstückträger-Einheit 10 bis
14 und somit auch die Längsverfahrrichtung des Längsschlittens 40 umgeschaltet.
Sogleich werden die Elektromagnete 28 und gleichzeitig der Elektromagnet 37 eingeschaltet,
also unter Strom gesetzt, wodurch entkuppelt und gleichzeitig der Werkstückträger
10, 11, 12 bis zu seinem Stillstand abgebremst wird. Die Zeitspanne des Stromdurchflusses
durch die Elektromagnete 28 und 37 danach bis zum Ausschalten derselben ist gleich
der, die die Hauptspindel-Lagerkörper-Einheit 13, 14 zum Zurücklegen des Teilwinkels
3600 : 5 = 720, also zum Teilen, benötigt, und beträgt etwa 2 bis 3 Sekunden. Auch
ausgeschaltet, d. h. stromlos gemacht, werden die Elektromagnete 28 und der Elektromagnet
37 gleichzeitig, wodurch der Werkstückträger 10, 11, 12 freigegeben und gleichzeitig
gekuppelt wird. Der Strom bzw. dieses Einschalten, die genannte Zeitspanne und dieses
Ausschalten wird bzw. werden durch eine nicht dargestellte Zeituhr gesteuert. Während
des Teilens wird der Längsschlitten 40 ein kleines Stück nach rechts (in Fig. 3)
verfahren. Nach dem Teilen wird er noch ein relativ großes Stück weiter nach rechts
verfahren. Ein Auflaufen des Querschlittens 41 auf einen Schaltknopf 52 eines Elektro-Endschalters
53 bewirkt ein Umschalten der.Längsverfahrrichtung des Längsschlittens 40, und ein
gleichzeitiges oder etwa gleichzeitiges Auflaufen des Längsschlittens 40 auf einen-Schaltknopf
54 eines Elektro-Endschalters 55 gibt dem Elektrospanner 51 ein
Kommando,
gemäß dem dieser den Querschlitten 41 zurückverfährt, also den Wirbelkopf 44 quer
zurück in seine Arbeitsstellung bringt. Dann wiederholt sich alles selbsttätig viermal.
Mit dem genannten Auflaufen auf den Schaltknopf 52 wird vom ElektroEndschalter 53
gleichzeitig ein nicht dargestellter Impulszähler betätigt, der nach dem letzten
der fünf Arbeitsgänge die Drehmaschine ausschaltet, d. h. stillsetzt, und den Motor
des Wirbelgeräts 42 ausschaltet.
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Danach wird ein neues Werkstück 24 eingespannt usw.