DE3642032C1

DE3642032C1 - Lathe for the machining of workpieces which tend to sag

Info

Publication number: DE3642032C1
Application number: DE3642032A
Authority: DE
Inventors: Hans Strate
Original assignee: H Wohlenberg GmbH and Co KG
Current assignee: H Wohlenberg GmbH and Co KG
Priority date: 1986-12-09
Filing date: 1986-12-09
Publication date: 1988-05-11
Also published as: IT1223190B; IT8722829A0

Abstract

Accurate machining of rolls which are clamped in between a headstock and a tailstock of a lathe is not possible with the required degree of precision if the rolls, owing to their dead weight or owing to an unfavourable ratio of diameter to length, tend to sag, thus causing the axis line to diverge from the horizontal. These disadvantages are avoided in that the roll is subjected to a tensile force acting in the axial direction. By virtue of the resulting tensile stressing, the sagging of the roll is counteracted.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmaschine für die Be arbeitung von zum Durchhängen neigenden Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a lathe for loading work on workpieces that tend to sag according to the preamble of claim 1.

Für die Bearbeitung eines Werkstückes auf einer Dreh maschine wird das Werkstück bekanntlich zwischen dem Spindelkasten und dem Reitstock zentriert eingespannt. Wenn es sich bei dem Werkstück um ein relativ langes Teil handelt, besteht die Gefahr, daß das Werkstück aufgrund des Eigengewichtes durchhängt und an diesen Stellen dann nicht mehr symmetrisch verläuft. Ganz gene rell besteht die Gefahr des Durchhängens bei Werkstücken, insbesondere bei großen Walzen, bei denen das Verhält nis von Durchmesser zur Länge relativ klein ist, was in der Praxis insbesondere für eine Walzenbearbeitung gilt.For machining a workpiece on one turn The workpiece is known to be between the machine Headstock and the tailstock centered. If the workpiece is a relatively long one Part, there is a risk that the workpiece sags due to its own weight and on it Make then no longer runs symmetrically. Very good There is a risk of sagging on workpieces, especially for large rolls, where the ratio nis from diameter to length is relatively small, which in practice especially for roller machining applies.

Wenn ein auf einer Drehmaschine eingespanntes Werk stück durchhängt, ergeben sich dadurch mehrere zum Teil gravierende Nachteile. Da die Achslinie des Werk stückes nicht mehr exakt waagerecht zwischen dem Spin delkasten und dem Reitstock verläuft, stellt sich eine ungenaue Bearbeitung der Walzenoberfläche durch das verwendete Werkzeug ein. In Extremfällen kann dies so gar dazu führen, daß die komplette Walze nicht mehr brauchbar ist und als Ausschuß mit den damit verbun denen wirtschaftlichen Nachteilen zu betrachten ist.If a work clamped on a lathe slacks, there are several to Partly serious disadvantages. Because the axis line of the plant piece no longer exactly horizontal between the spin delkasten and the tailstock, one turns inaccurate machining of the roller surface by the tool used. In extreme cases this can happen even cause the complete roller no longer is usable and connected with it as a committee which have economic disadvantages to consider.

In Folge der unsymmetrischen Masseverteilung, die sich durch die Durchhängung einstellt, besteht ferner die Gefahr von Eigenschwingungen der Walze. Bei der Bear beitung sind beispielsweise Umdrehungszahlen von 500 U/min üblich, so daß die ungleichmäßige Massenvertei lung des Werkstückes sich störend auswirkt. Die mög lichen Schwingungen wirken sich auch äußerst nachtei lig auf die das Werkstück haltenden Spannmittel aus und können zu einer erhöhten Lagerbelastung führen.As a result of the asymmetrical mass distribution, the through the sag, there is also Danger of natural vibration of the roller. At the Bear processing are, for example, speeds of 500 RPM usual, so that the uneven mass distribution development of the workpiece has a disruptive effect. The possible vibrations also have an extremely detrimental effect lig on the clamping device holding the workpiece and can lead to increased bearing loads.

Die Durchhängung des Werkstückes und dessen unrunder Lauf führen ferner zu einer nachteiligen Beeinflussung des bearbeitenden Werkzeuges. Damit verbunden sind eine erheblich verschlechterte Oberflächenqualität sowie eine Maß- und Formungenauigkeit des Werkstückes, da die Ober fläche unter dem unterschiedlich beanspruchten Werkzeug und dem unrunden Lauf des Werkstückes stark leidet.The sag of the workpiece and its out of roundness Running also lead to an adverse influence of the machining tool. Associated are one significantly deteriorated surface quality as well as a Dimensional and shape inaccuracy of the workpiece, because the upper area under the differently stressed tool and the uneven running of the workpiece suffers greatly.

Schließlich muß noch berücksichtigt werden, daß die Ursache der geschilderten Nachteile, nämlich die Nei gung zum Durchhängen des Werkstückes bei einem geringen Verhältnis von Durchmesser zur Länge, durch die erfor derliche Einspannung auf der Drehmaschine noch unter stützt wird. Um das Werkstück nämlich exakt und sicher zentriert einzuspannen, werden zwischen dem Spindel kasten und dem Reitstock Druckkräfte auf das Werkstück ausgeübt, durch welche das Durchhängen in nachteiliger Weise noch zusätzlich unterstützt wird.Finally, it must be borne in mind that the Cause of the disadvantages described, namely the Nei to sag the workpiece with a small Ratio of diameter to length, through which requ Clamping on the lathe is still under is supported. The workpiece is precise and safe centered between the spindle box and the tailstock compressive forces on the workpiece exercised by which sagging in disadvantageous Way is additionally supported.

Um den Folgen des Durchhängens entgegenzutreten, ist es schon bekannt, selbstzentrierende Lünetten zu ver wenden, um das zum Durchhängen neigende Werkstück abzu stützen. Entsprechend den jeweiligen Anforderungen kön nen dabei über die Werkstücklänge verteilt mehrere feststehende Lünetten vorgesehen werden. Es ist auch bekannt, eine Lünette mit dem Werkzeug mitfahren zu lassen, so daß das Werkstück immer an der Stelle ab gestützt wird, wo sich das betreffende Werkzeug be findet.To face the consequences of sagging, it is already known to ver self-centering steadies turn to remove the workpiece that tends to sag support. According to the respective requirements NEN distributed over the length of the workpiece fixed steadies are provided. It is also known to ride a bezel with the tool leave so that the workpiece is always in place is supported where the tool in question is finds.

Zwar lassen sich mit solchen Lünetten die voranstehend geschilderten Nachteile im Grunde überwiegend vermei den, allerdings bringt der Einsatz solcher Lünetten einen erheblichen Aufwand mit sich. So ist es beispiels weise erforderlich, daß die Drehmaschine zur Aufnahme für die Lünetten ein besonderes Hilfsbett mit Hilfs führungsbahnen aufweisen muß.Such bezels can be used for the above The disadvantages described are mainly largely avoided that, however, the use of such bezels brings a considerable effort. For example wise required that the lathe to take up a special auxiliary bed with auxiliary for the steady rests must have guideways.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehmaschine zur genauen Bearbeitung von zum Durchhängen neigenden Werkstücken zu schaffen, bei der auf die aufwendi ge Lünettenunterstützung verzichtet werden kann, wel che aber gleichwohl in der Lage ist, Werkstücke mit einer hohen Genauigkeit zu bearbeiten.The invention has for its object a lathe for precise machining of those that tend to sag To create workpieces in which on the elaborate lunette support can be dispensed with but is still able to work with to process with high accuracy.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt bei der im Oberbegriff des Anspruchs 1 voraus gesetzten Drehmaschine durch die im kenn zeichnenden Teil angegebenen Merkmale. The task is solved in advance in the preamble of claim 1 set lathe by the in the kenn features specified in the drawing.

Während bisher die in einer Drehmaschine einge spannten Werkstücke zum Zwecke ihrer sicheren Zentrie rung und Halterung einer Druckkraft ausgesetzt waren, beschreitet die Erfindung überraschend den entgegenge setzten Weg, indem die Werkstücke einer in axialer Rich tung wirkenden Zugkraft unterworfen werden. Zu diesem Zweck sind nicht nur am Spindelkasten, sondern auch am Reitstock Spannmittel vorgesehen, welche das Werk stück bzw. dessen endseitige Lagerzapfen fest halten, und lassen sich dann bspw. am Reitstock in axialer Richtung von dem Werkstück weggerichtete Kräfte aufbringen, wodurch das Werkstück unter Zugspannung gehalten wird. Durch die Zugkräfte wird der Neigung des Werkstückes zum Durchhängen in vorteilhafter Weise entgegengewirkt. Es hat sich gezeigt, daß sich aufgrund der Zugbelastung des Werkstückes die Qualität der Oberflächenbearbeitung wesentlich erhöhen läßt, und daß auch die eingangs ge schilderten schädlichen Schwingungen vermieden sind.While previously turned into a lathe clamped workpieces for the purpose of their secure center were subjected to a compressive force, the invention surprisingly moves counter to set path by placing the workpieces in an axial direction tion acting tensile force. To this Purpose are not only on the headstock, but also Clamping devices are provided on the tailstock hold the piece or its end journal firmly, and can then, for example, on the tailstock in the axial direction of apply forces directed away from the workpiece, whereby the workpiece is held under tension. By the tensile forces become the inclination of the workpiece Sagging counteracted in an advantageous manner. It has been shown that due to the tensile load of the workpiece the quality of the surface processing can be increased significantly, and that the ge described harmful vibrations are avoided.

Unter Verzicht auf die weiter oben beschriebenen auf wendigen Lünetten, die in einem gesonderten Hilfsbett der Drehmaschine geführt werden müßten, gestattet die Erfindung eine hinreichend genaue Bearbeitung von Werk stücken, insbesondere von im Vergleich zu ihrem Durch messer relativ langen Walzen, wie beispielsweise Kalan derwalzen.Waiving the above manoeuvrable bezels in a separate auxiliary bed the lathe would have to be guided, the Invention a sufficiently precise processing of work pieces, especially of compared to their through knife relatively long rollers, such as Kalan derwalzen.

Die bei der Erfindung erforderlichen Zugkräfte lassen sich auf einfache Weise erzeugen; so erfolgt beispielsweise das Aufbringen der Zugkraft durch eine Pneumatik- oder Hydraulikvorrichtung. Ebenso kann in weiterer vor teilhafter Ausgestaltung der Erfindung das Aufbringen der Zugkraft durch mindestens eine Feder erfolgen.Let the tensile forces required in the invention generate yourself in a simple way; for example, the application takes place the tractive force by a pneumatic or hydraulic device. Likewise, in further before partial embodiment of the invention the application of Traction through at least one spring respectively.

Durch die deutsche Patentschrift 12 69 454, von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgegangen ist, ist zwar schon ein Verfahren zur spanenden Metallbearbeitung durch Drehen, Hobeln, Bohren, Fräsen usw. bekannt, bei welchem das Werkstück einer bis in die Nähe der Streck grenze gehenden Druck-, Zug- oder sonstigen mecha nischen Vorspannung unterworfen ist. Allerdings erfol gen diese Maßnahmen bei dem bekannten Verfahren mit Blick auf eine völlig andere Zielrichtung. Es wird nämlich davon ausgegangen, daß beim Zerspanen hoch fester Werkstoffe so große Zerspankräfte auftreten können, daß die Werkzeugschneide überbeansprucht wird. Durch die mechanische Vorspannung soll nun die Zer spankraft herabgesetzt werden, indem der Werkstoff während des Zerspanens in einen Spannungszustand ge bracht wird. Auf diese Weise soll die vom Werkzeug zusätzlich zum Überwinden des Scherwiderstandes in der Scherebene aufzubringende Kraft vermindert wer den. Die sich beim Durchhängen von Werkstücken erge benden Probleme sind demgegenüber bei dem bekannten Verfahren nicht angesprochen. Diese werden erst durch die Erfindung mit verblüffend einfachen Maßnahmen gelöst.By the German patent specification 12 69 454, from which it is assumed in the preamble of claim 1, is already a process for metal cutting known by turning, planing, drilling, milling, etc., at which the workpiece one up to near the stretch limit push, pull or other mecha African bias is subjected. However, gene measures with the known method Look at a completely different direction. It will namely assumed that when machining high solid materials so large cutting forces occur can cause the tool cutting edge to be overstressed. The Zer chip force can be reduced by the material during machining into a stress state is brought. In this way, the tool in addition to overcoming the shear resistance in the force to be exerted on the shear plane is reduced the. The result of sagging workpieces The other problems are in the known Procedure not addressed. These are only through solved the invention with amazingly simple measures.

Die Erfindung wird im folgen den anhand der Zeichnung näher erläutert, welche eine schematische Prinzipdarstellung einer neuen Drehmaschi ne zeigt.The invention will follow which explained in more detail with reference to the drawing, which one Schematic diagram of a new lathe ne shows.

Die Dreh maschine 10 umfaßt in üblicher Weise einen Spindelkasten 12, einen Reitstock 16 sowie ein Maschinenbett 20. Auf der Seite des Spindelkastens 12 sind Spannmittel 14 vor gesehen, und auch dem gegenüberliegenden Reitstock 16 sind gesonderte Spannmittel 18 zugeordnet.The lathe 10 comprises in the usual way a headstock 12 , a tailstock 16 and a machine bed 20th On the side of the headstock 12 clamping means 14 are seen before, and also the opposite tailstock 16 are assigned separate clamping means 18 .

Ein zu bearbeitendes Werkstück - hier eine Walze 22 - ist mit seinen äußeren Lagerzapfen 24 und 26 fest mit tels der Spannmittel 14 und 18 zwischen dem Spindel kasten 12 und dem Reitstock 16 eingespannt. Die Walze 22 besitzt eine normalerweise waagerecht verlaufende Achslinie 28.A workpiece to be machined - here a roller 22 - is clamped with its outer journals 24 and 26 by means of the clamping means 14 and 18 between the spindle box 12 and the tailstock 16 . The roller 22 has a normally horizontal axis line 28 .

Wenn die Walze 22 aufgrund ihres Eigengewichtes und in Folge eines niedrigen Verhältnisses von Durchmesser zur Länge durchhängt, verläuft die zuvor erwähnte Achs linie 28 nicht genau waagerecht, sondern entsprechend der gestrichelt gezeichneten Linie 30.If the roller 22 sags due to its own weight and as a result of a low ratio of diameter to length, the aforementioned axis line 28 does not run exactly horizontally, but rather according to the dashed line 30 .

Die sich dabei in der Mitte ergebende maximale Abwei chung bzw. Durchhängung liegt in der Praxis zwar nur in einer sehr geringen Größenordnung, jedoch kann die se Abweichung schon ausreichen, um eine genaue Ober flächenbearbeitung der Walze 22 durch ein hier nicht dargestelltes Werkzeug zu erschweren.The resultant maximum deviation or sag in the middle is in practice only of a very small order of magnitude, but this deviation may be sufficient to complicate the exact surface machining of the roller 22 by a tool, not shown here.

Der Reitstock 16 besitzt in an sich bekannter Weise noch ein Handrad 32, um den Reitstock 16 in waagerech ter Richtung auf dem Bett 20 verschieben zu können; ferner ist in neuartiger Weise am Reitstock 16 noch eine Hydraulikvorrichtung 34 vorgesehen.The tailstock 16 also has a handwheel 32 in a manner known per se, in order to be able to move the tailstock 16 in a horizontal direction on the bed 20 ; Furthermore, a hydraulic device 34 is also provided in a novel manner on the tailstock 16 .

Mit Hilfe der genannten Hydraulikvorrichtung 34 läßt sich am Reitstock 16 eine in Richtung des Pfeiles wirkende Zugkraft A erzeugen, die über die Spannmittel 18 auf die Walze 22 einwirkt, wodurch diese auf Zug belastet wird. Durch den senkrecht nach oben gerich teten Pfeil B ist nun angedeutet, daß diese Zugkraft A dem Durchhängen der Walze 22 entgegenwirkt. Dadurch läßt sich die Abweichung der gestrichelt gezeichneten Linie 30 von der idealen Achslinie 28 in Abhängigkeit der Zugkraft A auf ein solches minimales Restmaß ver ringern, daß sich die verbleibende minimale Abweichung nicht mehr nachteilig auf die gewünschte Bearbeitung der Walze 22 auswirkt. With the help of the hydraulic device 34 mentioned , a tensile force A acting in the direction of the arrow can be generated on the tailstock 16 , which acts on the roller 22 via the tensioning means 18 , as a result of which the latter is subjected to tension. By the vertically upward direction arrow B is now indicated that this tensile force A counteracts the sag of the roller 22 . This allows the deviation of the dashed line 30 from the ideal axis line 28 depending on the tensile force A to such a minimal residual dimension ver that the remaining minimal deviation no longer has an adverse effect on the desired processing of the roller 22 .

Die erreichbare Verringerung des Durchhängens der Walze 22 mit Hilfe der Zugkraft A ist beachtlich; man muß näm lich berücksichtigen, daß die durch die gestrichelt ge zeichnete Linie 30 vorgegebene Abweichung zu einem Teil auch daher rührt, daß die Walze 22 bei den bekannten Drehmaschinen und bei den bekannten Verfahren auch des halb von der idealen Achslinie 28 abweicht, weil die übliche Einspannung der Walze 22 unter Druckkräften erfolgt, die auf die Walze 22 einwirken und die Nei gung zum Durchhängen noch unterstützen. Dieser nach teilige Einfluß auf das Durchhängen wird in Folge der auf Zug belasteten neuen Einspannung von vornherein vermieden.The achievable reduction in the sagging of the roller 22 with the aid of the tensile force A is considerable; one has to take into account that the part given by the broken line 30 given deviation also partly stems from the fact that the roller 22 in the known lathes and in the known methods also deviates half from the ideal axis line 28 because the usual one Clamping of the roller 22 takes place under compressive forces which act on the roller 22 and still support the tendency to sag. This after partial influence on sagging is avoided from the outset due to the new tension loaded on the train.

Für die Erzeugung der benötigten Zug kraft A sind mehrere Wege denkbar. Die gezeigte Hydrau likvorrichtung 34 kann im Prinzip sowohl am Reitstock selbst einwirken als auch bei den Spannmitteln 18 des Reitstocks 16 angreifen. Ferner ist auch die Verwen dung einer oder mehrerer Federn möglich, die - je nach Anordnung - als Zug- oder auch als Druckfedern ausge bildet sein können. Im letzteren Fall ist ein orts fester Bezugspunkt für ein Federende erforderlich, da mit die Druckkraft als in Richtung des Pfeiles A wirk same Zugkraft auf die Walze 22 einwirken kann. Several ways are conceivable for generating the required tensile force A. The hydraulic device 34 shown can in principle act both on the tailstock itself and also on the clamping means 18 of the tailstock 16 . Furthermore, the use of one or more springs is also possible, which - depending on the arrangement - can be formed as tension or compression springs. In the latter case, a fixed reference point for a spring end is required, since the compressive force can act on the roller 22 as the same tensile force acting in the direction of arrow A.

Im Prinzip ist es für das angestrebte Ziel zwar gleichgültig, an welchem Ende der Walze 22 die Zugkraft A aufgebracht wird, da der Antrieb der Walze aber vom Spindelkasten 12 her erfolgt, ist es von Vorteil, die Vorrichtung zum Erzeugen der Zugkraft A am Reitstock 16 vorzusehen.In principle, it is irrelevant for the desired goal at which end of the roller 22 the tensile force A is applied, but since the roller is driven from the headstock 12, it is advantageous to use the device for generating the tensile force A on the tailstock 16 to provide.

Claims

1. Lathe for the machining of sagging workpieces, especially rollers, which are each rotationally driven by clamping means provided on a headstock and a tailstock clamping bar, with a tensile force can be brought onto the workpiece, characterized in that the bring on Tractive force (A) via the headstock ( 12 ) or the tailstock ( 16 ) in the direction of the axis line ( 28 ) of the workpiece ( 22 ).

2. Lathe according to claim 1, characterized in that the application of the tensile force (A) by a pneumatic or hydraulic device ( 34 ) it follows.

3. Lathe according to claim 1, characterized in that the application of the tensile force (A) is carried out by at least one spring.