DE3016262C2 - Vorrichtung zur spanabhebenden Herstellung von kreisförmigen Ausnehmungen o.dgl. in Werkstücken - Google Patents

Description

a) die Trägerplatte bildet eine zentrisch auf dem Antriebsschaft (11) gelagerte, außenumfangsseitig mit einer Handhabungsfläche (42) versehene Schwungscheibe (12);

b) der Support ist ein in Längsführungen (36, 37, 38, 39) verschiebbarer und feststellbarer Supportschlitten (13);

c) das Getriebe ist zweistufig und weist einen elastisch, dehnbaren Treibriemen (29) zwischen dem Abtriebsrad (18) und einem an der Trägerplatte gelagerten Zwischenradblock (17) auf.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsführungen des Supportschlittens (13) aus zwei zur Längsachse (30) des Antriebsschafts (U) diametral gegenüberliegenden, an der von dem Antriebsschaft (11) abgewandten Seite (23) der Trägerplatte (12) befestigten Leisten (38,39) mit Führungsnuten (36,37) besteht, in welci.e entsprechend ausgebildete Vorsprünge (34, 35) des Supportschlittens (13) eingreifen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorsprung (35) des Supportschlittens (13) aus einer Zahnstange besteht, die mit einem in eine Führungsnut (37) hineinragenden, von außen betätigbaren Zahnrad (40) kämmt.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Supportschlitten (13) durch eine Arretierungsvorrichtung (41) stufenlos in jedem beliebigen Abstand (R) von der Längsachse (30) des Antriebsschafts (11) feststellbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierungsvorrichtung aus einer Klemmschraube (41) besteht, welche in die Führungsnut (36) einer Leiste (38) eingreift und einen Vorsprung (34) des Supportschlittens (13) klemmt.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an einer der Leisten (39) der Trägerplatte (12) ein Nonius (43) und an dem Supportschlitten (13) eine damit zusammenwirkende Marke (44) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (15) aus einem zweistufigen Riementrieb zusammengesetzt ist, dessen Antriebsrad (16) an der Stirnfläche (20) des Antriebsschafts (11) befestigt und zentriert ist, dessen Zwischenradblock (17) an der von der Antriebsspinde] (11) abgewandten Seite (23) der Trägerplatte (12) fliegend gelagert ist und dessen Abtriebsrad (18) drehfest mit dem Aufnahmefutter (14) verbunden und mit diesem auf dem Supportschlitten (13) befestigt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die das Antriebsrad (16) und den Zwischenradblock (17) einerseits und den Zwischenradblock (17) und das Abtriebsrad (18) andererseits verbindenden Treibriemen (28, 29) von elastischen Rundschnurriemen aus Kunststoff von hoher Elastizität und Zerreißfestigkeit gebildet sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rundschnurriemen (28, 29) aus geflochtenen Kunststoffäden bestehen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur spanabhebenden Herstellung von kreisförmigen Ausnehmungen od. dgl. in Werkstücken, insbesondere durch Fräsen, mit einem in die Werkzeugspindel einer Werkzeugmaschine einsetzbaren Antriebsschaft, an dem drehbar eine kreisrunde scheibenförmige Trägerplatte angeordnet ist, die an ihrzr dem freien Antriebs-Schaftende abgewandten Seite einen Support trägt, in dem parallel zum Antriebsschaft ein Aufnahmefutter für ein spanabhebendes Werkzeug drehantreibbar gelagert ist, wobei der Support an der Trägerplatte einstellbar und feststellbar geführt ist, zur veränderbaren Einstellung des Achsabstandes von Antriebsschaft und Aufnahmefutter, und mit einem Getriebe zum Drehantrieb des Aufnahmefutters durch den Amriebsschaft, mit einem auf dem Antriebsschaft beiestigteii Antriebsrad und einem auf dem Aufnahmefutter befestigten Abtriebsrad. Bei der eingangs beschriebenen bekannten Vorrichtung dieser Gattung (DE-OS 21 10 574) ist ein Antriebsschaft exzentrisch in einer kreisrunden und scheibenförmigen Trägerplatte gelagert. Der Antriebsschaft wirkt über ein Ritzel auf ein Binde-Zahnrad. Das Binde-Zahnrad ist oberseitig in der Supportplatte und unterseitig in einer kreisrunden Platte einer Verstellvorrichtung gelagert. Diese kreisrunde Platte trägt zugleich das für das Fräswerkzeug bestimmte Aufnahmefutter mit einem innenseitig drehfest aufsitzenden Ritzel, welches ebenfalls mit dem Binde-Zahnrad kämmt. Durch Verdrehen der das Aufnahmefutter tragenden kreisförmigen Scheibe mittels eines Schneckentriebes kann die Distanz der Futter-Drehachse von der Achse des Antriebsschafts — und damit der Radius der zu fertigenden Kreisnuten — verstellarretiert werden. Hierbei bildet der Antriebsschaft zugleich die Drehachse, um welche die bekannte Frässpindel mitteis eines stabilen Haltegriffes geführt wird.

an Die bekannte Vorrichtung wird trotz ihrer bereits einfachen Bauweise als viel zu kompliziert empfunden. Das Zahnradgetriebe der bekannten Vorrichtung läßt es im übrigen nicht zu, das Aufnahmefutter mit dem aufsitzenden Antriebsritzel zur Erzielung kleinster Mindestradien relativ eng an die Achse des Antriebsschafts heranzubewegen. Zudem wird die Bedienbarkeit der bekannten Fräsvorrichtung wahrend des Fräsvorganges als verbesserungsbedürftig angesehen.

Im Bewußtsein der Nachteile des Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Fräsvorrichtung der genannten Art zu schaffen, die noch einfacher im Aufbau ist und noch leichter bedienbar ist

Entsprechend der Erfindung wird diese Aufgabe durch folgende Merkmale gelöst:

a) die Trägerplatte bildet eine zentrisch auf dem Antriebsschüf't gelagerte, außenumfangsseitig mit einer Handhabungsfläche versehene Schwungscheibe;

b) der Support ist ein in Längsführungen verschiebbarer und feststellbarer Slipportschlitten;

c) das Getriebe ist zweistufig und weist einen elastisch dehnbaren Treibriemen zwischen dem Abtriebsrad und einem an der Trägerplatte gelagerten Zwischenradblock auf.

Die Merkmale b) und c) ergeben zusammengenommen eine Verstellvorrichtung höchst einfachen Aufbaus. Es ist kein aufwendiges Zahnradgetriebe erforderlich. Die Merkmale b) und c) gestatten sogar grundsätzlich eine Anordnung, bei welcher die Achse des Aufnabmefutters in Flucht mit der Achse des Antriebsschafts versetzt werden kann. Aus dieser Grenzbetrachtung ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Fräsvorrichtung die Fertigung kleinster Radien zuläßt Die Bedienbarkeit der erfindungsgemäßen Verstellvorrichtung ist durch einen einfachen Verschiebevorgang ebenso unkompliziert wie die grundsätzliche Möglichkeit bei einer translatorisch beweglichen Verstellvorrichtung die Einstellung bestimmter Kreisdurchmesser auf einfache Weise durch Anbringung von Abiessmarken reproduzierbar zu gestalten.

Bei der eingangs beschriebenen bekannten Vorrichtung dieser Gattung tritt ebenso wie bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf Grund der Reibungsverhältnisse zwischen den Getriebeteilen ein Mitnahmeeffekt auf, der das Aufnahmefutter, welches das Fräswerkzeug trägt, in Richtung der eingestellten Kreisbahn vorschiebt Zur Regulierung des Vorschubes besitzt die bekannte Vorrichtung einen stabilen Handgriff. Die bekannte Anordnung wird als nachteilig empfunden, weil sich lediglich mit dem Handgriff die Vorschubkraft in -ergonomischer Hinsirht nur schlecht dosieren läßt Auch besteht bei der bekannten Vorrichtung bei einem unbeabsichtigten freien Lauf (ohne Zustellung des Werkzeuges) auf Grund der exzentrisch umlaufenden Trägerplatte eine erhebliche Verletzungsgefahr.

Der Erfindung ist hingegen eine höchst einfache Bauart gelungen, welche das durch die Getriebereibungskräfte hervorgerufene Vorschubmoment optimal handhabbar macht. Entsprechend der Merkmalsgruppe a) sind die Trägerplatte — im Gegensatz zur bekannten Vorrichtung — bzw. die Außenkontur der erfindungsgemäßen Vorrichtung so gestaltet, daß sie unter Ausschluß von Exzenterbewegungen nach Art einer Schwungscheibe gleichförmig umlaufen kann. Wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung versehentlich ohne Zustellung des Werkzeuges frei umlaufen sollte, kann die Trägerplatte mittels der Handhabungs- bzw. Bremsfläche auf einfache Weise durch Anlegen der Handflächen gebremst und zum Stillstand gebracht werden.

Während des Fräsvorganges kann der Vorschub auf einfache Weise dadurch reguliert werden, daß die Bedienungsperson (bei zu raicher Vorschubbewegung) die Handhabungsfläche der Trägerplatte von Hand abbremst oder, falls ein rascherer Vorschub erwünscht ist, mit den Händen ein Drehmoment in Vorschubrichtung ausübt

Im Hinblick auf die dem Erfindungsgegenstand ferner stehende DE-PS 10 47 575, die eine sehr bauaufwendige Vertikalfräsmaschine zeigt, wird für die an sich bekannte Merkmalsgruppe b) kein selbständiger Schutz begehrt.

to Die Zwangsführung des Supportschlittens besteht aus zwei zur Längsachse des Antriebsschafts diametral gegenüberliegenden, an der von dem Antriebsschaft abgewandten Seite der Trägerplatte befestigten Leisten mit Führungsnuten, in welche entsprechend ausgebildete Vorsprünge des Supportschlittens eingreifen. Mit dieser Anordnung wird die Einstellung des im Aufnahmefutter eingeklemmten Werkzeuges zur Längsachse des Antriebsschafts erleichtert sowie die Herstellung und Montage der Vorrichtung vereinfacht

Um auch die Abstandseinsteliung des Futters von der Längsachse des Antriebsschafts ir. einfacher und genauer Weise durchführen zu können, besteht ein Vorsprung des Supportschlittens aus einer Zahnstange, die mit einem in eine Führungsnut hineinragenden, von außen betätigbaren Zahnrad kämmt Außerdem ist an einer der Leisten der Trägerplatte ein Nonius und an dem Supportschlitten eine damit zusammenwirkende Marke angeordnet

Der Supportschlitten wird in jedem beliebigen Abstand von der Längsachse des Antriebsschafts vorteilhaft durch eine Arretierungsvorrichtung stufenlos festgestellt, die aus einer oder mehreren Klemmschrauben besteht, welche in die Führungsnut einer Leiste eingreift und einen Vorsprung des Supportschlit-

j5 tens klemmt.

Zur Erzielung eines elastischen Antriebes ist das Getriebe aus einem zweistufigen Riementrieb zusammengesetzt, dessen Antriebsrad an der Stirnfläche des Antriebsschafts befestigt und zentriert ist, dessen Zwischenradblock an der vom Antriebsschaft abgewandten Seite der Trägerplatte fliegend gelagert ist und dessert Abtriebsrad drehfest mit dem Aufnahmefutter verbunden ist und mit diesem auf dem Supportschlitten befestigt ist.

Die das Antriebsrad und den Zwischenradb'.ock einerseits und den Zwischenradblock und das Abtriebsrad andererseits verbindenden Treibriemen sind von elastischen Rundschnurriemen aus Kunststoff von hoher Elastizität und Zerreißfestigkeit gebildet. Die Rundschnurriemen bestehen aus geflochtenen Kunststoffäden mit einem relativ hohen Reibungskoeffizienten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht der neuen Vorrichtung in Richtung des Pfeiles I von F i g. 2,

Fig. 2 die Unteransicht der Vorrichtung etwa entsprechend dem Pfeil Il in Fig. I.und

Fig.3 eine Schnittansicht entlang der Linie I1I/III von F i g. 2.

Die neue Vorrichtung 10 gemäß den Fig. 1 bis 3 besteht im wesentlichen aus einem massiv ausgebildeten Antriebsschaft 11, einer ähnlich massiven, kreisrunden Trägerplatte 12 einem an letzterer verschieblich gehaltenen Supportschl'tten 13 mit Werkzeug-Aufnahmefutter 14 und einem einen Drehantrieb zwischen Antriebsschaft 11 und Aufnahmefutter 14 sicherstellenden Getriebe, das insgesamt mit der Bezuesziffer 15

bezeichnet ist. Dieses Getriebe 15 ist zweistufig ausgebildet. Es setzt sich aus einem Antriebsrad 16, einem Zwischenradblock 17 und einem Abtriebsrad 18 zusammen.

Das Antriebsrad 16 ist mittels einer Schraube 19 drehfest an der Stirnfläche 20 des Antriebsschafts U befestigt und dort zentriert. Der Zwischenradblock 17 ist vorteilhaft einteilig ausgebildet und über den mit einem Schraubenschaft 21 versehenen Lagerzapfen 22 an der vom Antriebsschaft 11 abgewandten Seite 23 der Trägerplatte 12 fliegend gelagert. Das Abtriebsrad 18 ist drehfest über die Lagerschraube 24 mit dem Aufnahmefutter 14 verbunden.

Die Trägerplatte 12 ist über das zweireihige Kugellager 25 relativ zum Antriebsschaft 11 drehbar auf diesem gelagert. Der Zwischenradblock 17 ist auf dem Kugellager 26 und das Aufnahmefutter 14 auf dem zweireihigen Kugellager 27 drehbeweglich angeordnet.

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über einen Treibriemen 28 und der Zwischenradblock 17 mit dem Abtriebsrad 18 über einen weiteren Treibriemen 29 in Antriebsverbindung. In diesem Fall stimmt die Drehrichtung des Antriebsschafts 11 mit der Drehrichtungdes Aufnahmefutters 14 überein.

Das gilt auch, v/enn der Antriebsschaft 11 — bei größeren Abständen R — über das Antriebsrad 16 direkt mit dem Abtriebsrad 18 des Aufnahmefutters 14 über einen zugcläsiischen Treibriemen 28 oder 29 in Abtriebsverbindung steht.

In all diesen Fällen wird die Trägerplatte 12 aufgrund aller auf sie einwirkenden Reibungs- und Trägheitskräfte mitsamt dem Supportschlitten 13 in eine Drehrichtung um den Antriebsschaft 11 gedreht, die der Drehrichiung des Antriebsschafts 11 entspricht.

Die Summe dieser auf die Trägerplatte 12 und damit auf den Supportschlitten 13 und somit auch auf das Aufnahmefutter 14 und das darin eingesetzte, nichtdargestellte Werkzeug wirkenden Reibungs- und Trägheitskräfte ist die Vorschubkraft. aus der in Verbindung mit dem Abstand R der Längsachse 31 des im Aufnahmefutter 14 befindlichen Werkzeuges das auf letzteres einwirkende Vorschubmoment resultiert. Damit wird ein lastabhiingiges, sich den jeweiligen Erfordernissen selbsttätig anpassendes, äußerst schonend wirkendes und ein Auslaufen des Werkzeuges verhinderndes Vorschubmoment geschaffen, welches Ausnehmungen von hoher Oberflächengüte und geringen Toleranzen bewirkt.

Wie am anschaulichsten aus der Unteransicht der Fig. 2 entnehmbar ist. besteht der Supportschlitten 13 im wesentlichen ;".js einem viereckigen Klotz, der an zwei gegenüberliegenden Seiten 32, 33 mit Vorsprüngen 34, 35, versehen ist, welche in Nuten 26, 37 der Trägerplatte 12 angeordnet sind. Diese Nuten 26, 37 sind im vorliegenden Fall in Leisten 38, 39 angeordnet, die mittels nicht dargestellter Schrauben auf die Unterseite 23 der Trägerplatte 12 aufgeschraubt sind.

Im dargestellten Fall besteht der Vorsprung 35 aus einer Zahnstange, die mit einem in die Führungsnut 37 hineinragenden, von außen betätigbaren Zahnrad 40 kämmt, welches mittels einer Rändelmutter 40a drehverstellbar ist. Hierdurch wird eine leichte Verstell barkeit des Supportschlittens 13 in und entgegen der Zugspannung des Treibriemens 29 sichergestellt. Der Supportschlitten 13 ist außerdem stufenlos in jedem beliebigen Abstand von der Achse 30 des Antriebsschafts 11 von einer Arretierungsvorrichtung feststellbar, die im vorliegenden Fall aus mehreren Klemmschrauben 41 besteht. Diese Klemmschrauben 41 greifen in die Führungsnut 36 der Leiste 38 ein und klemmen sodann den Slipportschlitten 13 fast.

Die Trägerplatte 12 ist an ihrem Außenumfang mit einer griffigen, beispielsweise rauhtierten, Handhabungsflächc 42 versehen.

An einer der Leisten, im vorliegenden Fall an der Leiste 39 der Trägerplatte 12 ist ein Nonius 43 und an dem Supportschlitten 13 eine damit zusammenwirkende to Marke 44 angeordnet.

Die neue Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Ausgehend von der F i g. 3 soll einmal unterstellt werden, daß mit einem im Aufnahmefutter 14 angeordneten Fräser eine Nut in Kreisringform in ein Werkstück in spanabhebender Fertigung eingebracht werden soll. Dann wird zunächst über das Zahnrad 40 mit Rändelmutter 40a und die Zahnstange 35 der Supportschlitten 13 innerhalb der Führungsnuten 36, 37 in pinpm snlrhpn Anstand von rlpr I antrsiirhsp IO ίΐρς

Antriebsschafts 11 angeordnet und dort mittels der Schrauben 41 arretiert, bis dieser Abstand dem Radius R der gewünschten Kreisringnut entspricht.

Sodann wird der nicht dargestellte, im Aufnahmefutter 14 befindliche Fräser durch Herabsetzen der gesamten Vorrichtung 10 auf die gewünschte Nuttiefe sowie auf die erforderliche Fräsgeschwindigkeit gebracht. Dabei versteht es sich, daß das im vorliegenden Fall al« Übersetzungsgetriebe 15 ausgebildete Riemengetriebe auch als Untersetzungsgetriebe ausgebildet

3d werden kann.

Bei der vorliegenden Konrtellation soll einmal angenommen werden, daß der Antriebsschaft 11 das Antriebsrad 16 im Uhrzeigersinn derart dreht, wie es aus den Pfeilen 45 der F i g. 2 und 3 entnehmbar ist.

Dann wird der Fräskopf 14 in der gleichen Drehrichtung, das heißt gemäß den Pfeilen 46 in den vorgenannten Figuren gedreht. Nach kurzem Anlauf des Antriebsschafts 11 wirkt die vom Antrieb und tier Massenträgheit herrührende Kraft derart auf die Trägerplatte 12 ein, daß sie ein Drehmoment im gleichen Richtungssinn der Pfeile 45, 46 gemäß dem Pfeil 47 erfährt. Da die Trägerplatte 12 auf den Kugellagern 25 relativ zum Antriebsschaft 11 drehbeweglich gelagert ist, bewegt sie sich im Richtungssinn der Pfeile 47 der F i g. 2 und 3 um den Antriebsschaft 11 herum. Das damit auch zugleich auf das im Futter 14 steckende Werkzeug wirkende Drehmoment ist identisch mit dem Vorschubmoment dieses Werkzeuges in Richtung der vorerwähnten Kreisringbahn mit dem Radius R.

Falls das Antriebsrad 16 und der mit ihm zusammenwirkende Radkranz des Zwischenrades 17 als Zahnräder ausgebildet sind, kehrt sich die Drehrichtung des Aufnahmefutters 14 in einen dem Pfeil 46 entgegengerichteten Richtungssinn um.

Es versteht sich, daß die Erfindung verschiedene Abwandlungen zuläßt. So ist es beispielsweise grundsätzlich möglich, das Getriebe 15 nicht nur einstufig oder zweistufig, sondern auch mehrstufig zu gestalten.

Außerdem kann das Getriebe 15 sowohl als Obersetzungs- als auch als Untersetzungsgetriebe ausgebildet werden. Bezüglich der Festlegung und Lagerung der Kugellager 25, 26, 27, der Festlegung der Innen- und Außenringe dieser Lager sowie der drehfesten Verbindung des Antriebsrades 16 mit dem Antriebsschaft 11 und des Abtriebsrades 18 mit dem Aufnahmefutter 14 gelten die im allgemeinen Maschinenbau üblichen Konstruktionsregeln Ebenso wie fü^r die Lagerung des

Zwischenradblocks 17.

Auch können mit dieser neuen Vorrichtung ;indcre Fräs- oder ggf. auch Schleifwerkzeuge in das Aufnahmefutter 14 eingesetzt werden. Das ist beispielsweise dann der Fall, wenn eine bereits vorhandene, z. B. durch Bohren erzielte Kreisöffnung im Durchmesser erweitert

werden soll. Insofern ist der Ausdruck »kreisförmige Ausnehmungen« im Oberbegriff des lliuiptunspruchcs sowohl als kreisförmige als auch als kreisringförmige Ausnehmung zu verstehen, da letztere mich den kreisförmigen Ausnehmungen zuzuordnen snui.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur spanabhebenden Herstellung von kreisförmigen Ausnehmungen od. dgl. in Werkstücken, insbesondere durch Fräsen, mit einem in die Werkzeugspinde! einer Werkzeugmaschine einsetzbaren Antriebsschaft, an dem drehbar eine kreisrunde scheibenförmige Trägerplatte angeordnet ist, die an ihrer dem freien Antriebs-Schaftende abgewandten Seite einen Support trägt, in dem parallel zum Antriebsschaft ein Aufnahmefutter für ein spanabhebendes Werkzeug drehantreibbar gelagert ist, wobei der Support an der Trägerplatte einstellbar und feststellbar geführt ist, zur veränderbaren Einstellung des Achsabstandes von Antriebsschaft und Aufnahmefutter, und mit einem Getriebe zum Drehantrieb des Aufnahmefutters durch den Antriebsschaft, mit einem auf dem Antriebsschaft befestigten Antriebsrad und einem auf dem Aufnahmefutter befestigten Abtriebsrad, ge kenn- _M zeichnetdurch folgende Merkmaie,