DE2802131C2 - Nachstelleinrichtung für ein Bearbeitungswerkzeug einer spanabhebenden Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Nachstelleinrichtung für ein Bearbeitungswerkzeug einer spanabhebenden Werkzeugmaschine, wobei zur schrittweisen, gegenüber einem festen Teil in einer Richtung erfolgenden Nachstellung des an einem Werkzeughalter befestigten Bearbeitungswerkzeugs mittels Schaltimpulsen ein durch jeden Schaltimpuls gegen einen Anschlag bewegter Antriebskolben vorgesehen ist, und der Antriebskolben ein Stellrad um einen bestimmten, vom Kolbenhub abhängigen Winkel dreht und das Stellrad über eine Stellwelle an einem Getriebe angreift, das den Werkzeughalter nachstellt und beim Zurückstellen der Antriebskolben, aber nicht der Werkzeughalter in sekse Ausgangsstellung zurückbewegt wird.

Eine derartige Nachstelleinrichtung ist in der USPS 3136190 beschrieben. Bei der Nachstelleinrichtung nach der USPS 31 36 190 sind zur Verringerung des für die Drehbarkeit der Spindel (Stellwelle) notwendigen Spiels Tellerfedern vorgesehen. Eine Spielfreiheit im μπιΒεΓείΛ kann und soll dort nicht erreicht werden.

Die Maße von auf spanabhebenden Werkzeugmaschinen hergestellten Werkstücken müssen innerhalb exakt vorgegegebener Toleranzgrenzen liegen. Bei der Serienfertigung braucht theoretisch eine Werkzeugmaschine, beispielsweise eine Kopierdrehmaschine, während der Fertigung der einzelnen Werkstücke nicht verstellt zu werden. In der Praxis jedoch nützt sich das Bearbeitungswerkzeug im Laufe der Fertigung einer Serie ab, so daß sich die Abmessungen der Werkstücke der oberen Toleranzgrenze zunächst nähern und diese dann überschreiten, falls das Werkzeug nicht vorher nachgestellt wird. Die notwendige Nachstellung kann dabei im Bereich von Bruchteilen eines Millimeters liegen. Die Nachstelleinrichtung muß somit in diesem Bereich spielfrei verstellbar und nach der Verstellung feststellbar sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Nachstelleinrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sie als Baueinheit an eine Werkzeugmaschine anbringbar ist und die Genauigkeit wesentlich verbessert wird.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Nachstelleinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Getriebe ein Untersetzungsgetriebe und der feste Teil ein an der Werkzeugmaschine festzulegender Befestigungssockel ist und daß eine zwischen dem Befestigungssockel und dem Werkzeughalter wirksame Klemmvorrichtung vorgesehen ist, welche mittels eines weiteren Kolbens betätigbar ist, wobei der Werkzeughalter bei jedem Nachstellimpuls freigegeben und beim Zurückstellen des Antriebskolbens mittels des weiteren Kolbens festgesetzt ist.

Die Werkzeugnachstellung ist auf einfache Weise möglich. Sobald festgestellt wird, daß das Werkzeug so weit abgenutzt ist, daß die Maße eines Werkstücks einer Serie sich dem Ende des Toleranzbereichs nähern, wird ein Schaltimpuls ausgelöst, der den Werkzeughalter um einen Schritt nachstellt, wobei die bei jedem Schritt erfolgende Nachstellbewegung kleiner als der Toleranzbereich ist Der gesamte Nachstellbereich des Stahlhalters ist so bemessen, daß er viele Nachstellschritte ermöglicht.

Durch die Nachstelleinrichtung ist das Nachstellen des Werkzeugs so vereinfacht, daß Stillstandszeiten zur Werkzeugnachstellung praktisch entfallen. Außerdem ist die Gefahr der Produktion von Ausschuß oder

nachzubearbeitender Werkstücke entscheidend verringert.

Die Nachstelleinrichtung läßt sich als Baueinheit jederzeit nachträglich am Schlitten einer vorhandenen Werkzeugmaschine festlegen, wobei dieser im Bedarfs-

falle festgestellt werden kann. Mit der Nachstelleinrichtung ist eine Werkzeugnachstellung im μηιΒεΓβκ:Ιι sinnvoll möglich, da das Untersetzungsgetriebe ein Verstellen in diesem Bereich gestattet und das Einhalten der nachgestellten Stellung während des Bearbeitungs-Vorganges nicht durch ein Spiel zwischen Werkzeughalter und Schlitten in Frage gestellt ist. Die gewünschte Spieifreiheit während der Bearbeitung bedingt keine Maßnahmen, die die Nachstellung erschweren. Die

Klemmung zur Beseitigung des Spiels erfolgt nach jeder Nachstellung.

In der DEOS 2518 466 ist eine Einstellvorrichtung eines Drehautomaten beschrieben, die mit einer Differentiaäspindel als Untersetzungsgetriebe arbeitet

Aus der DEPS 11 64 197 ist es an sich bekannt, eine Nachstelleinrichtung als nachträglich sn einer Drehbank anbringbare Baueinheit zu gestalten.

Diese bekannten Einzelheiten konnten aber den Erfindungsgegenstand nicht nahelegen. ι ο

Um den Werkzeughalter nach jedem Nachstellschritt zu fixieren, ist in Ausgestaltung der Erfindung am Befestigungssockel eine Klemmstange drehbar gelagert, die mit einem freien Ende, welches mit einem exzentrischen Umfangsabschnitt versehen ist, an den !5 Werkzeughalter ragt und an welcher Klemmstange ein Betätigungshebel angreift dessen freies Ende von dem weiteren Kolben beaufschlagt wird. Vor der Nachstellung wird der Werkzeughalter durch Drehen der Klemmstange freigegeben, danach wieder angezogen. Diese Klemmvorrichtung ist bei unterschiedlichen Werkzeughaltern einsetzbar.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Nachstelleinrichtung im Schnitt längs der Linie II nach Fig.2,

F i g. 2 die Nachstelleinrichtung nach F i g. 1 im Schnitt längs der Linie Uli nach F i g. 1,

Fig.3 einen Schnitt längs der Linie HHII nach Fig. 1 und

F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IVlV nach F i g. 1. Ein Befestigungssockel 1 ist mit Bohrungen 2 versehen, an denen er sich mittels Schrauben an einem Schlitten einer Werkzeugmaschine festlegen läßt In einer Schwalbenschwanzführung 3 des Befestigungssok- a kels 1 ist ein Tragteil 4 für einen Werkzeughalter 5 (nicht gezeichnet) verschieblich gelagert. Zur starren Festlegung des Werkzeughalters 5 am Tragteil 4 sind eine Verzahnung 6 und Tförmige Führungen 7 vorgesehen. Letztere dienen der Einstellung der Höhenlage des Werkzeughalters 5. Die Verbindung zwischen dem Tragteil 4 und dem Werkzeughalter 5 ist an sich bekannt. Im Rahmen der Erfindung ist sie ohne Bedeutung und wird im folgenden als starr angenommen. Das gleiche gilt für die Befestigung eines *5 Bearbeitungswerkzeugs 8 am Werkzeughalter 5.

Das Tragteil 4 weist einen Vorsprung 9 auf, mit dem es in den Befestigungssockel 1 eingreift. In eine Bohrung 10 des Vorsprung? 9 ist ein Gewindezapfen 11 starr eingesetzt. Dieser ist einerseits mittels einer Mutter 12 und einer Kontermutter 13 gegen einen an ihm vorgesehenen Ringrand 14 angezogen. Andererseits ist er von einer Blockierspindel 15 und einer Gegenspindel 16 gegen Verdrehung gesichert.

Fluchtend zur Achse des Gewindezapfens 11 ist in den Befestigungssockel 1 eine Hülse 17 mit Innengewinde 18 eingesetzt. Diese ist ähnlich wie der Gewindezapfen 11 mit Mutter 19 und Kontermutter 20 festgezogen. In das Innengewinde 18 der Hülse 17 und in ein Gewinde 21 des Gewindezapfens 11 greift eine &o Gewindebuchse 22 ein. Die Gewindebuchse 22, die Hülse 17 und der Gewindezapfen 11 arbeiten als Differentialspindel. Um die Gewinde möglichst spielfrei einstellen zu können, sind zwei Maßnahmen getroffen. Einerseits ist in eine axiale Bohrung 23 des Gewindczap- *>' fens Jl eine Stiftschraube 24 mit konisch zulaufendem Kopf 25 vorgesehen, der auf drei Messingbolzen 26 einwirkt, welche gegen das Innengewinde derGewindebuchse 22 drücken. Die Stiftschraube 24 ist mittels einer Gegenschraube 27 feststellbar. Andererseits ist die Hülse 17 mit radialen Bohrungen 28 und Spreizschrauben 29 versehen. Ein Anziehen der Spreizschrauben 29 führt zu einer Verspreizung der Hülse 17, so daß damit das Spiel zwischen dem Außengewinde der Gewindebuchse 22 und dem Innengewinde 18 der Hülse 17 einstellbar ist Zur Einstellung der Spreizschrauben 29 sind Bohrungen vorgesehen.

Die Gewindebuchse 22 weist einen lnnensechskant 30 auf. In diesem sitzt ein Sechskant 31 einer Stellwelle 32. Die Stellwelle 32 besteht aus zwei mittels einer Kugelkupplung verbundenen Teilen 33 und 34. Dabei sitzen in drei über den Umfang des Teils 33 verteilten Ausnehmungen Kugeln 35, die in Ausbuchtungen des Teils 34 eingreifen. Mittels eines konischen, in dem Teil

33 gelagerten Stiftes 36 sind die Kugeln 35 in die Ausbuchtungen des Teils 34 gedrückt Zum Entkuppeln der beiden Teile 33 und 34 wird der Stift 36 gegen die Wirkung einer Feder 37 von außen so zurückgedrückt, daß sich die Kugeln 35 aus den Ausbuchtungen des Teils

34 lösen können.

In dem Befestigungssockel 1 sind Lagerschalen 38 angeordnet, in denen das Teil 34 der Stellwelle 32 gelagert ist Außerdem ist an den Lagerschalen 38 ein Zahnrad 40 gelagert. Zwischen dem Zahnrad 40 und dem Teil 34 sind zwei Rollenkupplungen 39 vorgesehen. Bei entsprechenden Abmessungen genügt eine Rollenkupplung. Anstelle der Rollenkupplung kann auch eine Drehkeilkupplung oder ähnliches eingesetzt werden. Wichtig ist, daß die Kupplung 39 nur die Drehung einer Richtung von dem Zahnrad 40 auf das Teil 34 der Stellwelle 32 überträgt. Solche Kupplungen sind marktbekannt.

In die Verzahnung 41 des Zahnrads 40 greifen zwei Antriebskolben 42 und 43 ein, die hierfür mit entsprechenden Verzahnungen 44 und 45 versehen sind (vgl. Fig.3). Die Antriebskolben 42 und 43 sind in im Befestigungssockel ausgebildeten Zylindern 46 und 47 geführt.

Zur Begrenzung des Hubs des Antriebskolbens 42 ist am Ende seines Zylinders 46 ein einstellbarer Anschlagbolzen 48 angebracht. Der Anschlagbolzen 48 ist hierfür in einem Gewinde 49 des Befestigungssockels 1 geführt. Er ist mit einer Klemmvorrichtung versehen, die mit einer konisch zulaufenden Stiftschraube 50 und von dieser beaufschlagten Messingbolzen 51 arbeitet, die sich mit dem Gewinde 49 verklemmen lassen. Für den Antriebskolben 43 ist kein ähnlicher Anschlagbolzen 48 vorgesehen. Unten in die Zylinder 46 und 47 münden Abzweigungen 52 und 53 einer Druckleitung 54. Oben in den Zylinder 47 des Antriebskolbens 43 mündet eine Abzweigung 55 einer RückstellDruckleitung 56 (vgl. F i g. 3 und 4).

In dem Befestigungssockel 1 ist in einem Axiallager 57 eine Klemmstange 58 gelagert. Mit dem freien Ende 59 ragt die Klemmstange an das Tragteil 4 des Werkzeughalters 5. In dem dem Tragteil 4 zugewandten Umfangsabschnitt 60 ist das freie Ende 59 so exzentrisch ausgebildet, daß in einer Verdrehstellung das Tragteil festgeklemmt und in einer anderen Verdrehstellung das Tragteil frei ist. Die Verdrehstellungen werden durch einen Betätigungshebel 61 eingestellt, der an einem Vierkant 62 der Klemmstange 58 sitzt. Der Betätigungshebel 61 ist im Befestigungssockel 1 untergebracht. Sein freies Ende 63 greift in einen weiteren Kolben 64, der in einer Zylinderbohrung 65 des Befestigungssockels 1 geführt ist. Einerseits mündet in die Zylinderbohrung 65

die Druckleitung 54. Andererseits ist an die Zylinderbohrung 65 die RückstellDruckleitung 56 angeschlossen. Auf dem Befestigungssockel 1 ist eine handelsübliche Meßuhr 66 mit einem Meßstift 67 befestigt. Der Meßstift 67 schlägt an einem Bolzen 68 an, der durch ·; einen Längsschlitz 69 des Befestigungssockels geführt ist und in den Vorsprung 9 des Tragteils 4 eingeschraubt ist.

Die beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Nachstelleinrichtung arbeitet etwa folgendermaßen: ι ο

Bei Beginn der Fertigung einer Serie gleicher Teile wird das Tragteil 4 mit dem Werkzeughalter 5 so eingestellt, daß es in Ausgangsstellung steht. Dies wird dadurch erreicht, daß der Stift 36 eingedrückt wird und das Teil 33 mit dem Sechskant 31 so verdreht wird, daß sich das Tragtei! 4 entgegen der Richtung des Pfeiles P (vgl Fig. 1) bis zum Anschlag bewegt. Die Endstellung ist etwa erreicht, wenn die Gewindebuchse 22 gegen den Ringrand 14 zur Anlage kommt. In dieser Stellung wird der Schlitten justiert. Im Zuge der Bearbeitung der Werkstücke wird sich das Werkzeug abnutzen. Solange die gefertigten Werkstücke im Toleranzbereich liegen, ist nichts zu unternehmen.

Sobald sich die Maße der gefertigten Werkstücke der Toleranzgrenze nähern, ist eine Werkzeugnachstellung erforderlich. Diese erfolgt dadurch, daß auf die Druckleitung 54 ein Schaltimpuls gegeben wird. Dieser Schaltimpuls bewegt die Kolben 64, 42 und 43. Die Bewegung des Kolbens 64 hat zur Folge, daß der Betätigungshebel 61 verschwenkt und damit die Klemmstange 58 so verdreht wird, daß ihr exzentrischer Umfangsabschnitt 60 die Lage einnimmt, in der das Tragteil 4 frei ist. Die Antriebskolben 42 und 43 bewegen sich beide in gleicher Richtung und führen über ihre Verzahnung 44 und 45 zu einer Drehung des Zahnrads 40. Über die Rollenkupplung 39 werden die gekoppelten Teile 33 und 34 der Stellwelle 32 verdreht. Dadurch dreht der Sechskant 31 die von der Gewindebuchse 22, der Hülse 17 und dem Gewindezapfen 11 gebildete Differentialspindel. Dies führt zu einer Verschiebung des Tragteils 4 in Richtung des Pfeiles P. Der Verschiebeweg ist durch das Anschlagen des Antriebskolbens 42 an dem Anschlagbolzen 48 begrenzt Auch wenn der Antriebskolben 42 anschlägt, drückt der Antriebskolben 43 weiter, so daß das Tragteil 4 unter Druck, d. h. spielfrei, in seiner Verschiebestellung gehalten wird. Anschließend wird über die RückstellDruckleitung 56 ein Impuls auf den Kolben 64 und den Kolben 43 geleitet Der Kolben 64 verschwenkt dabei den Betätigungshebel 61 so, daß dieser die Klemmstange 58 dreht, wodurch diese mit ihrem exzentrischen Urnfangsabschnitt das Tragtei! 4 festklemmt Eine starre Lage des Bearbeitungswerkzeugs ist dadurch begünstigt, daß einerseits die Nachstelleinrichtung am Tragteil zieht — nicht drückt — und andererseits die in Klemmrichtung erfolgende Drehung der Klemmstange 58 entgegen der Zugrichtung erfolgt. Der Rückstellimpuls drückt außerdem den Antriebskolben 43 zurück, dementsprechend wird über die Verzahnung das Zahnrad 40 zurückgestellt. Es ist dabei über die Rollenkupplung 39 von der Stellwelle entkuppelt. Es bringt jedoch den Antriebskolben 42 in die Ausgangslage zurück.

Wird eine weitere Nachstellung erforderlich, wiederholen sich die beschriebenen Vorgänge. Auf der Meßuhr 66 ist abzulesen, daß und in welchem Maße die Nachstellung erfolgt ist.

Der auf jeden Schaltimpuls erfolgende Nachstellweg ist durch die Einstellung des Anschlagbolzens 48 zu wählen. Die Einstellung erfolgt dabei so, daß der Nachstellweg mit Sicherheit kleiner als der Toleranzbereich ist. Es soll gewährleistet sein, daß bei einer Nachstellung vor dem Erreichen der einen Toleranzgrenze durch die Nachstellung die andere Toleranzgrenze nicht überschritten wird. Der je Schaltsignal erfolgende Nachstellweg ist auch von der Dimensionierung der Differentialspindel abhängig. Der Nachstellweg läßt sich durch Einbau einer anderen Differentialspindel mit einer anderen Differentialübersetzung ändern.

Der Ausbau der Differentialspindel 11,17,22 ist nach Lösen der Spindeln 15,16 und der Muttern 12,13, nach Abziehen des Tragteils 4 sowie nach Lösen der Muttern 19, 20 möglich. Günstig ist dabei, daß der Ausbau von der der Stellwelle 32 gegenüberliegenden Seite des Befestigungssockels 1 erfolgt, da hierbei das Zahnrad 40 nicht ausgebaut werden muß.

In einem Ausführungsbeispiel ergab sich speziell folgendes:

Wird der Anschlagbolzen so eingestellt, daß der Antriebskolben 42 mit maximalem Hub arbeiten kann, ergibt sich beispielsweise eine Winkeldrehung des Zahnrads von 15° C. Mit einer Differentialspindel, bei der eine volle Umdrehung der Gewindebuchse 22 zu einer Verschiebung des Gewindezapfens 11 um 0,25 mm führt, ergibt sich bei maximalem Hub des Antriebskolbens 42 eine Verstellung von 10,4 μπι. Die Differentialspindel ist einfach austauschbar. Setzt man eine Differentialspindel ein, die bei einer Umdrehung zu einer Verschiebung um 87 μπι führt, erhält man beim Maximalhub des Antriebskolbens 42 eine Nachstellung um 3,6 μπι. Die Hubhöhe des Antriebskolbens 42 ist mittels des Anschlagbolzens 48 stufenlos einstellbar. Es ist also leicht möglich, die je Schaltimpuls gewünschte Nachstellung im μπιΒεΓεϊΰΓΐ einzustellen. Die jeweilige Einstellung kann an der Meßuhr 66 kontrolliert werden. Die Rückstellung der Nachstelleinrichtung durch Entkuppeln der Kugeln 35 und Drehen des Teils 33 ist erst nach sehr vielen Nachstellschritten nötig.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Nachstelleinrichtung für ein Bearbeitungswerkzeug einer spanabhebenden Werkzeugmaschine, wobei zur schrittweisen, gegenüber einem festen Teil in einer Richtung erfolgenden Nachstellung des an einem Werkzeughalter befestigten Bearbeitungswerkzeugs mittels Schaltimpulsen ein durch jeden Schaltimpuls gegen einen Anschlag bewegter Antriebskolben vorgesehen ist, und der Antriebskolben ein Stellrad um einen bestimmten, vom Kolbenhub abhängigen Winkel dreht und das Stellrad über eine Stellwelle an einem Getriebe angreift, das den Werkzeughalter nachstellt, und beim Zurückstellen der Antriebskolben aber nicht der Werkzeughalter in seine Ausgangsstellung zurückbewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Untersetzungsgetriebe (11, 17, 22) und der feste Teil ein an der Werkzeugmaschine festzulegender Befestigungssockel (1) ist, und daß eine zwischen dem Befestigungssockel (1) und dem Werkzeughalter (4, 5) wirksame Klemmvorrichtung (58 bis 61) vorgesehen ist, welche mittels eines weiteren Kolbens (64) betätigbar ist, wobei der Werkzeughalter (4, 5) bei jedem Nachstellimpuls freigegeben und beim Zurückstellen des Antriebskolbens (42) mittels des weiteren Kolbens (64) festgesetzt ist.

2. Nachstelleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe eine Differentialspindel (11,17,22) ist, deren Spiel mittels Spreizverbindungen (24 bis 26; 28,29) einstellbar ist.

3. Nachstelleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltimpuls den weiteren Kolben (64) in Richtung der Freigabe der Klemmvorrichtung (58 bis 61) und ein Rückstellimpuls ihn in Richtung des Festsetzens der Klemmvorrichtung (58 bis 61) bewegt.

4. Nachstelleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmvorrichtung (58 bis 61) eine Klemmstange (58) umfaßt, die am Befestigungssockel (1) drehbar gelagert ist und mit einem freien Ende (59), welches mit einem exzentrischen Umfangsabschnitt (60) versehen ist, an den Werkzeughalter (4,5) ragt und an welcher Klemmstange (58) ein Betätigungshebel (61) angreift, dessen freies Ende von dem weiteren Kolben (64) beaufschlagt wird.

5. Nachstelleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der exzentrische Umfangsabschnitt (60) so verläuft, daß dieser bei einer Drehung der Klemmstange (58) entgegen der Nachstellrichtung des Werkzeughalters (4,5) klemmt.