DE3106823A1 - Verstelleinrichtung fuer ein raeumwerkzeug - Google Patents

Description

PATENTANWAiT-pifL^NG/DR. MANFRED RAU

D-8500 NÜRNBERG Vl POSTFACH 91 04 80 LANGE ZEILE 30 TELEFON 0» 11 / 3 7147 TELEX Oi / 23 965

Nürnberg, den 23.o2.1981

Oswald Forst Maschinenfabrik und Apparatebauanstalt GmbH &Co.KG ,Schützenstraße 16o, 565o Solingen 1

"Verstelleinrichtung für ein Räumwerkzeug"

Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung für ein Räumwerkzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches

Beim Räumen von Werkstücken tritt generell das Problem auf, daß-bedingt durch den Verschleiß der Schneidkanten der Räumzähne des Räumwerkzeuges-die Maßgenauigkeit der zu räumenden Flächen im Verlauf der einzelnen Räumvorgänge innerhalb der Standzeit eines Räumwerkzeuges schlechter wird.

Des weiteren ist ein exaktes Ausrichten des Räumwerkzeuges relativ zur Räumrichtung schwierig. Zur Beseitigung dieser Probleme ist es bekannt, im Bereich der Halterung des Schneidenteiles an einer auf dem Werkzeugschlitten anzubringenden Werkzeugaufnahme verstellbare Keile vorzusehen, die zur Verstellung bzw. Einstellung der Schneidenteile eingesetzt werden können.

Weiterhin hat sich in der Praxis gezeigt, daß. dann, wenn an demselben Werkstück nacheinander mit demselben Räumwerkzeug mehrere Profile geräumt werden, erhebliche Maßgenauigkeitsfehler aufgrund der Temperaturerhöhungen des Werkstückes im Verlauf der einzelnen Räumvorgänge auftreten können. Ein solches Problem tritt beispiels-

weise beim Außenräumen von Kugelrollbahnen in den Innenringen.bzw. beim Innenräumen von Kugelrollbahnen an den Außenringen sogenannter homokinetischer Gelenke auf, wie sie beispielsweise aus der Zeitschrift "Werkstatt und Betrieb", 1968, Heft 9, S.3-6, bekannt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verstelleinrichtung für ein Räumwerkzeug der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß in einfacher Weise eine Verstellung des Schneidenteils senkrecht zur Räum richtung und entgegengesetzt der Normalen auf die Räumzähne, insbesondere auch während eines Räumvorganges, möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Das Wesen der Erfindung liegt darin, daß mittelbar oder unmittelbar auf den Schneidenteil oder den ihn haltenden Bereich der Werkzeugaufnahme bzw. des Werkzeugschaftes eine Kraft in Richtung der Normalen auf die am Werkstück zu erzeugende Fläche ausgeübt wird. Durch diese Kraft wird die Halterung des Schneidenteils im weitesten Sinne, wozu auch der Bereich der Werkzeugaufnahme bzw. des Werkzeugschaftes gehört, an der bzw. dem der Schneidenteil befestigt ist, elastisch verformt. Aufgrund dieser elastischen Verformung ist die Verstellung bzw. Einstellung des Schneidenteils des Räumwerkzeugs jederzeit reversibel. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird faktisch also die Steigung des Räumwerkzeuges verändert. Hierdurch kann ein Verschleißausgleich, eine Kompensation von temperatur-ausdehnungs-bedingten Fehlern oder auch eine Verstellung aus sonstwie gewünschten Gründen vorgenommen werden.

Die Ansprüche 2 und 3 geben die beiden prinzipiellen Möglichkeiten wieder, wie die Verformungskraft aufgebracht werden kann. Anstelle des im Anspruch 4 als besonders bevorzugt herausgestellten hydraulisch beaufschlagbaren Druckkolbens als Druckglied kann aber auch die Kraftaufbringung durch einen Exzenter, eine von Hand oder motorisch verstellbare Schraube oder auch durch eine thermische Beaufschlagung erfolgen.

In den Ansprüchen 4 und 5 sind die konstruktiven Prinzipien angegeben, wie die Halterung des Schneidenteiles verformt wird. In den Ansprüchen 6 bis 8 ist eine besonders bevorzugte und besonders einfache konstruktive Lösung angegeben.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind in gleicher Weise für das Innen-Räumen und das Außen-Räumen einsetzbar.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Senkrecht-Außen-Räummaschine mit einer Verstelleinrichtung nach der Erfindung in Vorderansicht,

Fig. 2 die Räummaschine nach Fig. 1 in Seitenansicht,

Fig. 3 die Räummaschine nach den Fig. 1 und 2 in Draufsicht,

Fig. 4 einen ΤβχΙαμΒβσηηΐ^ aus Fig. 1, der eine Verstelleinrichtung im Detail zeigt,

J I U b Ö Z J

Fig. 5 einen horizontalen Schnitt durch Fig. 4 gemäß der Schnittlinie V-V,

Fig. 6 eine abgewandelte Ausführungsform einer Verstelleinrichtung ebenfalls für das Außen-Räumen,

Fig. 7 ein Innen-Räumwerkzeug in schematischer Darstellung,

Fig. 8 einen Teilausschnitt aus Fig. 7, der eine Verstelleinrichtung nach der Erfindung im Detail zeigt, und

Fig. 9 ein mit dem Innen-Räumwerkzeug nach Fig. 7 zu bearbeitendes Werkstück.

Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Außen-Senkrecht-Räummaschine weist in üblicher Weise einen Ständer bzw. ein Gestell 1 auf, das gegenüber dem Boden bzw. einem Fundament 2 abgestützt ist. Am Gestell 1 ist ein Werkstücktisch 3 angebracht, auf dem eine den einzelnen zu bearbeitenden Werkstücken 4 angepaßte Werkstückaufnahme zur Halterung der Werkstücke 4 für den Bearbeitungsvorgang auswechselbar angebracht ist. Am Gestell 1 ist ein Werkzeugschlitten 6 in vertikalen Führungen 7 entsprechend dem Doppelpfeil 8 verschiebbar gelagert. Der Werkzeugschlitten 6 ist von einem hydraulisch beaufschlagbaren Kolben-Zylinder-Antrieb 9 antreibbar, der in der Zeichnung nur andeutungsweise dargestellt ist. Der Zylinder dieses Antriebes 9 ist vertikal in der unterhalb des Werkstücktisches 3 befindlichen Verkleidung 10 des Gestells 1 angeordnet, während die Kolbenstange des Antriebes 9 sich innerhalb des Werkzeugschlittens 6 befindet und an dessen oberem Ende befestigt ist.

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An dem Werkzeugschlitten 6 ist eine Werkzeugaufnahme lösbar befestigt, an der wiederum ein oder mehrere Räumwerkzeuge befestigt werden. Insoweit, als die Räummaschine bis hierher beschrieben wurde, ist sie handelsüblich und beispielsweise aus dem Prospekf'RAS Das neue Programm hydraulischer Senkrecht-Außen-Räummaschinen" der Firma Oswald Forst GmbH, Solingen, Bundesrepublik Deutschland, bekannt.

Im vorliegenden Fall sind die Räumwerkzeuge so ausgestaltet und angeordnet, daß mit ihnen Werkstücke 4 geräumt werden können, bei denen es sich um Innenringe von sogenannten homokinetischen Gelenken handelt, wie sie beispielsweise aus der erwähnten Zeitschrift bekannt sind. Geräumt werden hierbei jeweils paarweise Kugelrollbahnen 12. Wie insbesondere aus den Figuren 1 und 3 hervorgeht, werden gleichzeitig drei Werkstücke bearbeitet; in der nachfolgenden Beschreibung, insbesondere der Figuren 4 und 5 wird aber nur eine Räumstelle

13 genauer beschrieben.

Da gleichzeitig zwei einander diametral gegenüberliegende Kugelrollbahnen 12 in einem Werkstück 4 geräumt werden, ist auch die Räumwerkzeuganordnung an jeder Räumstelle spiegelsymmetrisch ausgebildet. Es ist daher ausreichend, wenn nur eine Seite beschrieben wird.

Jedes erwähnte Räumwerkzeug ist zumindest zweiteilig aufgebaut, und zwar besteht es aus dem in Räumrichtung

14 vorn liegenden Schruppteil 15 und einem nachgeordneten Kalibrierteil 16. Das den Schruppteil 15 bildende Räumwerkzeug weist Räumzähne 17 auf, deren Schneidkanten 18 derart abgestuft, d.h. steigend, angeordnet sind,

UOOZ-O

daß sie bei einer Bewegung des Werkzeugschlittens 6 entsprechend der Räumrichtung 14 nach unten an dem auf dem Werkstücktisch 3 befestigten Werkstück 4 vorbei das gewünschte Profil, also die jeweilige Kugelrollbahn 12, grob vorräumen. Der Schruppteil 15 ist mittels durch Langlöcher 19 hindurchgeführte Befestigungsschrauben 2o einstellbar auf der Werkzeugaufnahme 11 befestigt. Ebenfalls zur Befestigung des Schruppteils 15 dienen senkrecht zu den Befestigungsschrauben 2o angeordnete Spannschrauben 21.

Oberhalb, d.h. also in Räumrichtung 14 hinter dem Schruppteil 15, ist der bereits erwähnte Kalibrierteil 16 angeordnet. Hier ist ebenfalls wieder mittels Befestigungsschrauben 2o und Spannschrauben 21 eine Zwischenaufnahme 22 an der Werkzeugaufnahme 11 angebracht. An dieser Zwischenaufnahme 22 ist das Kalibrier- Räumwerk zeug 16 befestigt. Es weist mehrere zylindrisch ausgebildete und im Abstand voneinander jeweils zwischen Schneidenteilen 2 3 angeordnete Halter 24 auf, die gegen ein prismatisch ausgebildetes Auflager 25 anliegen und mittels einer den jeweiligen Halter 24 durchsetzenden Spannschraube 26 mit dem Auflager 25 verschraubt sind. Jeder Schneidenteil 23 weist in der üblichen Weise mehrere Räumzähne 27 auf, die profilschneidend ausgebildet sind.

In der Zwischenaufnahme 22 ist hinter dem in Räumrichtung 14 am weitesten hinten liegenden, also dem letzten oberen Auflager 25, ein Hohlraum 28 ausgebildet, zwischen dessen dem Auflager 25 benachbarter Wand 29 und dessen dem Auflager 25 abgewandter Wand 3o ein Steg 31 ausgebildet ist,

der also etwa normal zum Auflager 25 verläuft. Dieser Steg 31 ist senkrecht zu dieser vorgegebenen Normalenrichtung, also in bzw. entgegen der Räumrichtung 14, in Richtung auf ein als Druckkolben 32 ausgebildetes Druckglied nach Art eines Kniehebels durchgewölbt. Dieser Druckkolben 32 ist in einer als Hydraulikzylinder 33 dienenden Bohrung mittels einer Dichtung 34 abgedichtet geführt. Der Druckkolben 32 liegt mit seiner Stirnfläche gegen den Scheitelbereich 35 des Steges 31 an. Der Druckkolben 32 ist auf seiner dem Steg 31 abgewandten, im Hydraulikzylinder 33 liegenden Seite mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar, die durch einen Kanal 36 zugeführt werden kann. Durch eine solche durch die Zuführung von Druckflüssigkeit verursachte Druckbewegung des Druckkolbens 32 gegen den Scheitelbereich 35 des Stegs 31 wird dieser wie ein Kniehebel gestreckt,und zwar in der Normalenrichtung 37, so daß das Auflager 25 um ein entsprechendes Maß aus der Zwischenaufnahme 22 herausgedrückt wird. Da das Kalibrier-Räumwerkzeug 16 an seinem in Räumrichtung 14 hinten liegenden Ende mit dem entsprechenden Halter 24 gegen das Auflager 25 anliegt, wird es entsprechend mitverstellt. Damit die Druckbeaufschlagung des Steges 31 tatsächlich zu einer Verformung der Zwischenaufnahme in Richtung 37 und nicht entgegen dieser Richtung 37 führt, ist die Zwischenaufnahme 22 insbesondere in diesem Bereich direkt oder mittels Beilagteilen 38 besonders fest gegen die in diesem Bereich besonders starr ausgebildete Werkzeugaufnahme 11 abgestützt. Andererseits muß die zum Auflager 25 hin liegende Wand 29, an der ja das Auflager 25 ausgebildet ist, nicht zu starr ausgebildet sein, so daß eine Verformung möglich ist.

Bei der Ausführung nach Fig. 6 ist ein Kalibrier-Räumwerkzeug 16' an einer Zwischenaufnähme 22' befestigt. Soweit diese Ausgestaltung mit der nach den Figuren 1 bis 5 übereinstimmt, werden gleiche Bezugsziffern verwendet und von einer erneuten Beschreibung Abstand genommen.

Unmittelbar unterhalb der oberen Spannschraube 26 ist in einer als Hydraulikzylinder 33' dienenden, parallel zur Spannschraube 26 verlaufenden Bohrung ein als Druckglied dienender Druckkolben 32" mittels einer Dichtung 34' abgedichtet geführt. In den - bezogen auf die Lage des Kalibrier-Räumwerkzeugs 16 - hinteren Bereich des Hydraulikzylinders 33' mündet ein Kanal 36' für Druckflüssigkeit ein, mittels derer der Druckkolben 32' in Richtung zum Räumwerkzeug 16 hin mit einer sich aus dem Druck der Druckflüssigkeit und der Querschnittsfläche des Druckkolbens 32' ergebenden Kraft gedrückt werden kann. Der Druckkolben 32' ragt aus dem Hydraulikzylinder 33' nach außen heraus und liegt mit seiner äußeren Stirnfläche gegen eine zwischen dem Schneidenteil 23 und dem Halter 24 ausgebildete Anlagefläche 39 an. Der Druckkolben 32' ist im Bereich der erwähnten, an der Anlagefläche 39 anliegenden Stirnfläche mit einer Ausnehmung 4o versehen, in die eine Sicherungsplatte 41 eingreift, die an die Zwischenaufnahme 22' angeschraubt ist,und die verhindert, daß der Druckkolben 32' aus der Zwischenaufnahme 22' herausfallen kann, wenn er nicht gegen eine Anlagefläche 39 eines Kalibrier-Räumwerkzeugs 16' anliegt.

Wenn der Druckkolben 32' mit Druckflüssigkeit beaufschlagt wird, dann drückt er das Kalibrier-Räumwerkzeug 16 unter Verformung der Spannschraube 26 in Richtung 37 von der Zwischenaufnahme 22 in Richtung auf das Werkstück 4 hin, das in Fig. 6 nicht dargestellt ist. Der Verformungs-

-M -

effekt ist der gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 5.

In Fig. 7 ist schematisch ein Innen-Räumwerkzeug dargestellt, das zum Innenräumen von Werkstücken 4'* dient, bei denen es sich im vorliegenden Fall - wie aus Fig. 9 erkennbar - um Außenringe von homokinetischen Gelenken handelt, wie sie ebenfalls aus der bereits erwähnten Zeitschrift bekannt sind. In diesem Fall werden ebenfalls am Innenumfang des Werkstückes 4'' diametral einander gegenüberliegende Kugelrollbahnen 12"' geräumt, die den Kugelrollbahnen 12 entsprechen. Dieses Räumwerkzeug weist einen Werkzeugschaft 42 auf, an dessen in Räumrichtung 14 vornliegendem Bereich Schruppteile 15'' mit Räumzähnen 17'' mit Schneidkanten 18¹¹ ausgebildet sind·.

Den Schruppteilen 15'' nachgeordnet sind Kalibrierteile 16'· angeordnet, die im Prinzip in gleicher Weise ausgebildet und am Werkzeugschaft 42 befestigt sind, wie bei der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 5 die Kalibrier-Räumwerkzeuge 16 jeweils an der zugehörigen Zwischenaufnahme 22 befestigt sind. Es werden daher ohne weitere Beschreibung dieselben Bezugsziffern mit einem hochgesetzten '' verwendet.

Am oberen, also in Räumrichtung' 14 hinteren Ende des Werkzeugschaftes 42 ist symmetrisch zur Mittel-Längsachse 43 des Werkzeugschaftes 42 ein Hohlraum 28'· ausgebildet, dessen beide den beiden einander gegenüberliegenden Auflagern 25 " benachbarte Wände 29'', 3o ' ' durch einen Steg 31'' verbunden sind, der in gleicher Weise ausgebildet ist wie der Steg 31. In beiden Fällen

ist also der Hohlraum 28 bzw. 28'' - bezogen auf die Zeichnungsebene - vorn und hinten offen. Der als Druckglied dienende Druckkolben 32", der Hydraulikzylinder 33' ' mit seiner Dichtung 34·' und der Kanal 36'" sind in gleicher Weise ausgestaltet wie in Fig. 4. Bei einer Druckflüssigkeitsbeaufschlagung des Druckkolbens 32·' wird dieser gegen den Scheitelbereich 35" des Steges 31 " gedruckt und verformt den Steg 31'' durch Streckung desselben entsprechend dem Doppelpfeil 37'' zu beiden Auflagern 25'' hin, so daß die in Räumrichtung 14 hinteren Schneidenteile 23'' von der Mittel-Längsachse 43 des Werkzeugschaftes 42 wegbewegt werden. Die Verformung bewegt sich bei allen Ausführungsbeispielen im Bereich von einigen tausendstel bis zu wenigen hundertstel Millimetern.

Insbesondere bei den Ausgestaltungen nach den Figuren 1 bis 5 einerseits und 7 und 8 andererseits kann anstelle des Druckkolbens 32 bzw. 32'' als Druckglied auch eine Schraube oder ein Exzenternocken zur Kraftausübung und damit zur elastischen Verformung eingesetzt werden; die hydraulische Beaufschlagung hat aber den Vorteil, daß die Verformung auch während des Räumens geändert oder rückgängig gemacht werden kann.

So kann durch zunehmende Beaufschlagung der Druckkolben 32, 32', 32·' über eine große Zahl von Räumvorgängen der an den Räumzähnen 27 bzw. 27'' auftretende Verschleiß kompensiert werden. Die geschilderte Auslenkung des in Räumrichtung 14 hintenliegenden Endes des jeweiligen Kalibrier-Räumwerkzeuges 16, 16', 16'' kann aber auch noch zu anderen Zwecken vorgenommen werden.

-β -

Beim Außenräumen der Innenringe oder Außenringe der schon erwähnten homokinetischen Gelenke, also beim Räumen der Werkstücke 4 bzw. 4¹¹, werden die Kugelrollbahnen 12 bzw. 12"' in drei Arbeitsgängen nacheinander jeweils mit demselben Räumwerkzeug geräumt. Nach jedem Räumvorgang wird das Werkstück 4 bzw. 4'¹ lediglich um einen vorgegebenen Winkel gedreht und dann an derselben Räumstelle 13 mit demselben Räumwerkzeug erneut bearbeitet. Bei diesen Räumvorgängen erwärmt sich das Werkstück sehr stark mit der Folge, daß eine Streuung in der Tiefe der Kugelrollbahnen 12 bzw. 12'* bis zu 25 um auftritt. Derartige Fehler können dadurch kompensiert werden, daß beim ersten Räumzug der Druckkolben 32 bzw. 32' bzw. 32'' mit einem Druck von beispielsweise 7o bar und beim zweiten Räumzug mit einem niedrigeren Druck von beispielsweise 35 bar beaufschlagt wird, während er beim dritten Räumzug entlastet wird. Beim nachfolgenden Bearbeiten eines neuen Werkstückes 4 bzw. 4¹¹ beginnt dann dieser Zyklus wieder aufs neue.

Anstelle der geschilderten Verstelleinrichtungen kann auch 'ein mittels eines entsprechenden Druckkolbens betätigter Keil eingesetzt werden, der zu einer entsprechenden Verformung und damit Auslenkung des Räumwerkzeugs eingesetzt wird.

Claims (8)

1. PATENTANWMT plPL_:iNG.-Dl<: MANFRED RAU

   D-8500 NDRNBERG 91 POSTFACH Vl 04 80 LANGE ZEILE 30 TELEFON 09 11 / 3 71 47 TELEX 06 / 23 965

   Nürnberg, den 23.o2.1981

   Oswald Forst Maschinenfabrik und Apparatebauanstalt GmbH &Co.KG ,Schützenstraße 16o, 565o Solingen 1

   Ansprüche

   1 .)J Verstelleinrichtung für ein Räumwerkzeug, das im wesentlichen aus einem Tragkörper und aus mindestens einem an diesem angebrachten Schneidenteil besteht, wobei der Schneidenteil im Bereich seiner in Räumrichtung hinteren Halterung senkrecht zur Räumrichtung und entgegen der Normalen auf die Räumzähne einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstellung der in Räumrichtung (14) hinteren Halterung des Schneidenteiles (23, 23'') eine Einrichtung zur elastischen Verformung der Halterung vorgesehen ist.
2. 2.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Schneidenteil (23) direkt mit Kraft beaufschlagendes Druckglied vorgesehen ist.
3. 3.) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Schneidenteil (23, 23'') indirekt mit Kraft beaufschlagendes Druckglied vorgesehen ist.
4. 4.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckglied ein hydraulisch beaufschlagbarer Druckkolben (32, 32', 32'') vorgesehen ist.

   ν-/ I U U U Δ.
5. 5.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckglied gegen den Schneidenteil (23) anliegt.
6. 6.) Einrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3, 4,

   dadurch gekennzeichnet, daß das Druckglied das den

   Schneidenteil (23, 23¹¹) festhaltende Auflager (25,25") teilweise verformend ausgebildet ist.
7. 7.) Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckglied gegen einen durchgewölbten Steg (31, 31") anliegt, der sich wiederum mindestens einseitig gegen das Auflager (25, 25") abstützt.
8. 8.) Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (31, 31") kniehebelartig ausgestaltet ist.