DE2824266C2 - Kopiereinrichtung zum Entgraten von Werkstücken - Google Patents

Kopiereinrichtung zum Entgraten von Werkstücken

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Description

Die Erfindung betrifft eine Kopiereinrichtung zum Entgraten von Werkstücken, insbesondere von Gußteilen, mittels eines spanenden Entgratungswerkzeuges, wobei die Grundkontur des Werkstückes direkt durch das Entgratungswerkzeug während des Entgratens abgetastet wird.
Eine Kopiereinrichtung der eingangs genannten Art ist durch das DE-GM 74 15 364 bekanntgeworden, wobei als Entgratungswerkzeug für die Gußteile ein rotierendes Fräs- oder Schleifwerkzeug verwendet wird. Am Werkzeug ist eine Rolle angeordnet, mittels weleher die Grundkontur des Werkstückes direkt abgetastet und das Fräsaggregat gegen den konstanten Druck von Hydraulikzylindern radial zur Fräserachse verschoben wird.
In der Gratebene arbeitet die hier beschriebene Direkt-Kopiereinrichtung nur »eindimensional«, so daß bei konstantem Antrieb des Drehtisches, auf welchem das Werkstück aufgespannt ist, beim Entgraten von scharfen Ecken bzw. bei schroffen Rieh· mgsänderungen stark unterschiedliche Vorschubgeschwindigkeiten des
: 20 ^Fräsers entstehen, was zu einer ungleichen Auslastung 'des Fräsers oder auch zu dessen Bruch führen kana Die Andrückkraft der Kopierrolle, erzeugt durch den Hydraulikzylinder, muß immer größer sein als die radiale Schnittkraftkomponente, was eine starre und kompakte Fräsvorrichtung und genügend starke Vorschubantriebe erfordert Um eine genügende Schnittleisiung bei vernünftigen Drehzahlen zu erhalten, muß der Fräser einen genügend großen Außendurchmesser aufweisen, was aber ein Entgraten von inneren Konturen mit inneren Ecken mit dieser Vorrichtung unmöglich macht Der Einsatzbereich dieser Vorrichtung zum Entgraten von Gußteilen ist somit stark beschränkt
Ausgehend von dem durch das DE-GM 74 15 364 aufgezeigten Stand der Technik, ist es Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung der eingangs gena innen Art zu schaffen, mittels welcher Grate an beliebigen, auch Ecken aufweisenden Außen- und Innenkonturen von unterschiedlichen Werkstücken, insbesondere Rohgußstücken, bis zu der jeweiligen Grundkontur wirtschaft-Hch automatisch entfernt werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Kopiereinrichtung der einleitend genannten Ausbildung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angeführten Merkmale gelöst
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Entgratungswerkzeuges wird erreicht, daß Schnittkraft und Abtastkraft voneinander nahezu unabhängig sind
Es können große Schnittkräfte bei geringen Auslenkkräften des Fühlers erzeugt werden.
Durch die geringen Abtastkräfte können Stoßwerkzeuge mit einem geringen Querschnitt verwendet werden. Dies ermöglicht das Entgraten von Gußteilen mit inneren »Ecken«, welche Mindestradien von ca. zwei Millimeter aufweisen, mit einem Stoßwerkzeug von vier Millimetern Durchmesser. Meistens wird jedoch eine Verwendung von Stoßwerkzeugen mit einem Durchmesser von acht bis zehn Miilitnetern möglich sein, welche genügend große Spanleistungen ergebea Ausgestaltungen im Rahmen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 10. Durch die in An-
- spruch 2 gekennzeichnete Auslenkbarkeit des Stoßwerkzeuges zu seiner Längsachse nach allen Richtungen und Erzeugung von Signalen durch zueinander um 90° versetzt angeordnete Meßelemente können die Vor-Schubbewegungen in der Gratebene nach zwei Richtungen gesteuert werden, z. B. die radiale Zustellbewegung des Werkzeuges und die Drehbewegung des Auflagetisches. Dadurch können an allen Stellen der Konturen
annähernd gleiche Vorschubgeschwindigkeiten für das Schneidwerkzeug erzeugt werden, was zu einer gleichmäßigen Spanleistung längs der gesamten Kontur führt
Durch die Anwendung von Dehnungsmeßstreifen gemäß Anspruch 4 als Meßelemente wird der Fühler wesentlich vereinfacht und weniger störanfällig.
Durch die in Anspruch 10 gekennzeichnete Anordnung einer Verdreheinrichtung bei runden Stoßwerkzeugen wird eine gleichmäßige Abnutzung der Schneidkante e/reicht Stoßwerkzeuge mit dreieckigen oder anderen Querschnitten können damit immer zur Kontur ausgerichtet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung nachfolgend beschrieben. Es zeigen
F i g. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Einrichtung mit einer ersten Ausführungsvariante des Entgratungswei kzeuges,
·. F i g. 2 eine Draufsicht entsprechend den Linien H-II von Fig. 1,
Fig.3 eine vergrößerte Teilansicht einer Ausführungsvariante des in Fig. 1 gezeigten Entgratungswerkzeuges,
Fig.4 einen Längsschnitt entsprechend den Linien IV-IV von Fig. 1,
F i g. 5 eine Ausführungsvariante der in F: g. 4 gezeigten Einrichtung mit einem Stoßwerkzeug und
F ί g. 6 eine weitere Ausführungsvariante von F i g. 4.
Die in der F i g. 1 schematisch dargestellte Kopiereinrichtung zum Entgraten von Werkstücken 1 besteht im wesentlichen aus einem als Drehtisch ausgebildeten Auflagetisch 2, einem Entgratungswerkzeug 3, welches in einem Abtastkopf 4 angeordnet ist, einer Verstelleinrichtung 5 für die Zustellbewegung des Entgratungswerkzeuges 3 sowie einer elektrischen Steuerung 6 und einer hydraulischen Steuerung 7.
Der Auflagetisch 2 weist drei spitze Auflagestützen 8 auf, gegen welche das Werkstück 1 mittels einer Spanneinrichtung 9 gedrückt und somit festgespannt wird. Workstücke mit einer glatten Auflagefläche können auch mittels einer Magnetplatte festgespannt werden.
Der Auflagetisch 2 ist mittels einer Welle 10 in den Lagern 11 drehbar gelagert und ist durch einen Hydraulik-Motor 12 und einen Schneckentrieb 13 in den beiden i Drehrichtungen antreibbar. Das in den Fi g. 1 und 2 dargestellte Werkstück 1 ist ein Rohgußteil und weist einen äußeren Grat 14 am Werkstückumfang und einen inneren Grat 15 an der Langlochkontur auf, welche durch das Entgratungswerkzeug 3 zu entfernen sind.
Bei den in den F i g. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsvarianten ist das Entgratungswerkzeug 3 ein nahezu senkrecht zur Gratebene oszillierendes Stoßwerkzeug 16.
Die Stoßbewegung wird durch einen mit hoher Frequenz arbeitenden Hydraulikzylinder 17 erzeugt, an dessen einem Ende der Abtastkopf 4 beiestigt ist und der mit seinem anderen Ende an einem in Längsrichtung der Stoßbewegung verstellbaren Support 18 befestigt ist
Mit diesem Support kann das Entgratungswerkzeug 16 bezüglich der Lage des Grates 14, 15 in der Höhe verstellt werden. Der Support 18 ist an der Verstelleinrichtung 5 angeordnet Diese besteht aus einem Querschlitten 19, welcher in spielfreien Führungen 20 in radialer Richtung zur Drehmitte des Auflagetisches 2 mittels eines Versteilzylinders 21 verschiebbar ist Der Ver-Stellzylinder 21 und der Hydraulikmotor 12 werden durch elektrisch betätigbare Servoventil gesteuert, welche in der Hydraulik-Steuerung 7 angeordnet sind und die Steuersignale von der elektrischen Steuerung 6 erhalten. Anstelle der Drehbewegung des Auflagetisches 2 kann auch quer zur Richtung der Bewegung der Verstelleinrichtung 5 eine lineare Bewegung des Auflagetiscnes 2 angewendet werden, wobei es möglich ist, ein nicht verstellbares Entgratungswerkzejg 3 mit einem als Auflagetisch arbeitenden Kreuztisch oder einen festen Auflagetisch mit einem an einem Kreuzschlitten beweglichen Entgratungswerkzeuj? zu kombinieren. Als Antrieb für die Verstellbewegungen können auch elektrisch-mechanische Verstellantriebe eingesetzt werden.
Das im Abtastkopf 4 befestigte Stoßwerkzeug 16 mit eineir, vorzugsweise runden Querschnitt hat eine Schneidkante 22 zur Entfernung des Grates 14, 15, wobei die Schneidkante 22 gleichzeitig die Abtastfunktion der Grundkontur 24 des Werkstückes 1 übernimmt. Das Entgratungswerkzeug 3 bzw. 16, das Werkstück 1, der Abtastkopf 4 und die elektrische Steuerung 6 bilden eine zweidimensionale elektrische Kopiersteuerung, wobei das Entgratungswerkzeug 3 bzw. 16 zugleich den Kopierfühler und die Grundkontur 24 des Werkstückes 1 die Kopierschablone bilden.
Fig.3 zeigt eine Ausführungsvariante des in Fig. 1 dargestellten Stoßwerkzeuges 16, welches für die Entgratung von Werkstücken 1 verwendet wird, deren Grat 14 an der oberen Seite der Grundkontur 24 angeordnet ist Die Schneidkante 22 ist hierbei an einer Eindrehung 25 des Stoßwerkzeuges 16 angeordnet, wobei die hier für die Abtastung erforderliche zylindrische Partie 23 unterhalb der Eindrehung 25 angeordnet ist.
F i g. 4 zeigt einen Längsschnitt in vergrößerter Darstellung des in F i g. 1 gezeigten Abtastkopfes 4 mit dem Stoßwerkzeug 16. Der Abtastkopf 4 weist einen Gehäuse-Ring 26 auf, welcher mittels Schrauben 27 am Hydraulikzylinder 17 befestigt ist Am unteren Ende des Gehäuse-Ringes 26 sind in Gewindebohrungen am Umfang vorzugsweise vier jeweils um 90° zueinander versetzte berührungslose Meßelemente 28 angeordnet und mittels je einer Klemmschraube 29 gesichert. An der Kolbenstange 30 des Hydraulikzylinders 17 ist ein Gelenklager 31 angeordnet, welches in dem gezeigten Beispiel aus einer zwischen einem inneren Rohr 32 und einem äußeren Rohr 33 vorgespannten Gummibuchse
34 besteht. Auf das äußere Rohr 33 ist eine Haltebuchse
35 aufgepreßt, welche an ihrem unteren Ende eine zum äußeren Rohr 33 koaxiale Bohrung 36 und eine Klemmeinrichtung 37 für die Befestigung des Stoßwerkzeuges 16 aufweist Die Klemmeinrichtung 37 besteht aus zwei quer zur Bohrung 36 angeordneten Schlitzen 38 und einer Klemmschraube 39, mittels welcher das Stoßwerkzeug 16 in der Bohrung 36 festgespannt wird. Auf die Haltebuchse 35 ist im Bereich der Klemmeinrichtung 37 ein Ring 40 aus Stahl aufgepreßt, welcher mit den Meßelementen 28 einen Spalt 41 bildet Durch das an den Meßelementen 28 angebrachte Feingewinde ist die Breite des Spaltes 41 genau einstellbar.
Das Stoßwerkzeug 16 weist an seinem oberen Ende eine auswechselbare Kopfschraube 42 auf, deren gehärtete Stirnfläche die Auflage für eine Kugel 43 bildet. Die Kugel 43 ist ii. dem Ring 44 geführt und so zwischen dem Ende der Kolbenstange 30 und der Kopfschraube 42 u<is Stoßwerkzeuges 16 angeordnet, daß deren Mitte in die Mitte der Gummibuchse 34 zu liegen kommt, womit eine einwandfreie Übertragung der Stoßbewegung auch bei gelenktem Stoßwerkzeug 16 erreicht wird. Wenn Kolbenstange und/oder Stoßwerkzeug stirnseitig abgerundet sind, kann die Stoßkraft auch di-
rekt von der Kolbenstange auf das Stoßwerkzeug übertragen werden. Durch die Kopfschraube 42 kann die ursprüngliche Lage der Schneidkante 22 bei nachgeschliffenen Werkzeugen konstant gehalten werden.
Das Gelenklager 31 kann auch ein Kugelgelenkiager sein, wobei dann vorgespannte Federn zusätzlich angeordnet werden müsen, um eine Rückstellung des als Fühler wirkenden Bearbeitungswerkzeuges zu erreichen. Die Gummibuchse 34 bietet zusätzlich den Vorteil, daß Schwingungen des Stoßwerkzeuges gedämpft to ,werden. Es ist auch möglich, die Gummibuchse 34 mit dem äußeren Rohr 33 an der Kolbenstange 30 zu befestigen und am inneren Rohr 32 die Klemmeinrichtung 37 mit dem Ring 40 anzuordnen.
Damit eine gleichmäßige Abnutzung der Vorzugsweise runden Schneidkante 22 erreicht wird, kann das Stoßwerkzeug 16 zusammen mit der Kolbenstange 30 in "gewissen Zeitabständen mittels einer Verdreheinrichtung 45 schrittweise verdreht werden. In dem gezeigten ^Beispiel erfolgt dies durch ein an der Kolbenstange 30 angeordnetes Klinkenrad 46 und durch einen durch die Bohrung 47 des Gehäuse-Ringes 26 durchschiebbaren Stößel 48.
Anstelle des Stoßwerkzeuges 16 kann auch ein mit gleicher oszillierenden Bewegung arbeitendes Feilwerkzeug eingesetzt werden, das bei zähen Materialien unter Umständen vorteilhafter den Grat entfernt Es kann auch ein Stoßwerkzeug mit einem Feilwerkzeug kombiniert werden.
Die Arbeitsweise bei der Entgratung von Werkstük- 3ö kt-,η mittels der in Fi g. 1 bis 4 gezeigten Einrichtung ist wie folgt:
Das Stoßwerkzeug 16 wird bei oszillierender Hubbewegung durch eine Zustellbewegung des Querschlittens 19 bei gleichzeitigem Abstoßen des Grates 14 an das Werkstück ί herangeführt, bis das als Fühler wirkende Stoßwerkzeug 16 mit seinpr Schneidkante 22 (Fig. 1) oder mit seiner abtastenden Partie 23 (Fig.3) die Grundkontur 24 des Werkstückes 1 berührt und eine Auslenkung des in der Gummibuchse 34 nachgiebig gelagerten Stoßwerkzeuges 16 erfolgt Dadurch wird die Breite des Spaltes 41 zwischen dem Ring 40 und den berührungslosen Meßelementen 28 verändert (siehe F i g. 4), was in der elektrischen Steuerung 6 Steuerbefehle auslöst, die den Servoventilen der hydraulischen Steuerung 7 zugeleitet werden. Dadurch wird der Ouervorschub gestoppt und durch Einschalten des Hydraulik-Motors 12 der Auflagetisch 2 in einer Richtung angetrieben, wodurch das Entgraten des Werkstückumfanges durch einen Abtastvorgang der Gründkontür des Werkstückes mit dem zugleich als Abtast-Fühler arbeitenden Stoßwerkzeug eingeleitet wird. Die Bewegung des Auflagetisches 2 und des Querschlittens 19 erfolgt durch die Steuerung der Antriebe 12 und 21 mittels der im Abtastkopf 4 angeordneten Meßelemente 28 und der Steuerungen 6 und 7 analog den bekannten zweidimensionalen elektrischen Kopiersteuerungen.
Aufgrund des kleinen Querschnitts des Stoßwerkzeugs 16 können auch innere Grate 15 an den Innenkonturen wie zum Beispiel Bohrungen, Langiöchern, Ausnehmungen usw. in entsprechender Arbeitsweise entfernt werden.
Die F i g. 5 und 6 zeigen zwei Ausführungsvarianten (für die zur Steuerung der Antriebe 12 und 21 erforderliche Messung der Auslenkung des Entgratungswerk- ;zeuges 3, wobei hier das in den F i g. 1 bis 4 gezeigte Stoßwerkzeug 16 verwendet wird.
An der Kolbenstange 30 des Hydraulikzylinders 17 ist ein Haltestück 61 befestigt, welches analog zur Haltebuchse 35 von F i g. 4 die Bohrung 36 und die Klemmeinrichtung 37 aufweist, mittels welcher das Stoßwerkzeug 16 befestigt wird.
Die Stoßkraft des Hydraulikzylinders 17 wird, wie bereits beschrieben, von der Kolbenstange 30 über die Kugel 43 und die einstellbare Kopfschraube 42 auf das Stoßwerkzeug 16 übertragen. Am Umfang des Haltestückes 61 sind mindestens zwei, vorzugsweise jedoch vier jeweils um 90° zueinander versetzte Dehnungsmeßstreifen 60 befestigt Dass Auslenken des Stoßwerkzeuges 16 während des Abtastvorgangs erfolgt hierbei durch dessen elastische Durchbiegung. Durch die dabei im Stoßwerkzeug 16 und im Haltestück 61 entstehenden Biegespannungen werden in den DehnungsmeD-streifen 60 proportionale elektrische Spannungen erzeugt, welche in der Steuerung 6 in Steuersignale für die Antriebe 12 und 21 umgewandelt werden. Entsprechend F i g. 6 können die Dehnungsmeßstreifen 60 auch direkt am Stoßwerkzeug 16 angebracht werden, wobei vorzugsweise die Schneidkante 22 an einem auswechselbaren Stück 62 angeordnet ist.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Kopiereinrichtung zum Entgraten von Werkstücken, insbesondere von Gußteilen, mittels eines spanenden Entgratungswerkzeugs, wobei die Grundkontur des Werkstückes direkt durch das Entgratungswerkzeug während des Enlgratens abgetastet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Entgratungswerkzeug (3) ein in Richtung seiner Längsachse oszillierendes Stoß- oder Feilwerkzeug (16) isi und zugleich als ein elektrische Signale erzeugender Fühler einer in der Gratebene zweidimensional arbeitenden elektromechanischen bzw. elektrohydraulischen Kopiersteuerung ausgebildet ist
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Entgratungswerkzeug (3) sen-
£ krecht zu seiner Längsachse nach allen Richtungen fSauslenkbar ist, wobei die Auslenkung durch mindestens zwei in radialer Richtung zur Längsachse und zueinander um 90° versetzt angeordnete Meßelemente (28,60) meßbar ist
3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entgratungswerkzeug (3) in einem Gelenklager (31) auslenkbar angeordnet ist und daß die Meßelemente als einen veränderlichen Spalt (41) auf berührungslose Weise messende Meßelemente (28) ausgebildet sind.
4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Entgratungswerkzeug (3) durch elastische Durchbiegung auslenkbar ist und im deformierbaren Bereich Dehnungsmeßstreifen (60) angeordnet sind.
5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenklager (31) eine zwischen zwei Rohren (32, 33) vorgespannte Gummibuchse (34) ist
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Entgraiungswerkzeug (3) mittels einer Klemmeinrichtung (37) auswechselbar befestigt ist
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoßwerkzeug (16) an seiner unteren Stirnseite eine Schneidkante (22) aufweist, welche zugleich als Abtastfühler wirkt
8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoßwerkzeug (16) an seinem unteren Ende einen als Abtastfühler wirkenden zylindrischen Teil (23) aufweist und die Schneidkante (22) oberhalb dieses Teils (23) angeordnet ist
9. Einrichtung nash Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der oszillierenden Bewegung des Stoßwerkzeugs (16) ein mit hoher Frequenz arbeitender Hydraulikzylinder (17) vorgesehen ist
10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Stoßwerkzeug (16) einen runden Querschnitt aufweist und mittels einer Verdreheinrichtung (45, 46, 48) zwecks gleichmäßiger Abnutzung schrittweise verdrehbar ist
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