-
Spindellagerung für Vorrichtungen zum Abdrehen und Gewindefräsen in
einer Einspannung des Werkstückes Bei zahlreichen Werkstücken ist es erforderlich,
eine zu einem gefrästen Gewinde genau unter einem bestimmten Winkel stehende Fläche,
beispielsweise eine Dichtungsfläche, anzudrehen. Die getrennte Biearbeitung auf
Fräsmaschinen und Drehbänken setzt ein Umspannen des Werkstückes voraus, wodurch
es unmöglich ist, den unerläßlichen hohen Genauigkeitsgrad zu erreichen.
-
Es ist bekannt, auf den Werkzeugträger von Drehbänken eine Fräs@,orrichtung
aufzusetzen, so daß es bei Vornahme eines derartigen Austausches der Werkzeuge an
sich möglich ist, das auf der Spindel eingespannt bleibende Werkstück in einer Aufspannung
abzudrehen und gleichzeitig mit einem gefrästen Gewinde zu versehen. Man hat aber
praktisch von dieser Möglichkeit keinen Gebrauch gemacht, da die für die verhältnismäßig
hohen Drehzahlen der Drehbankspindel erforderliche Lagerung dieser Spindel mit erheblichem
Spiel ein Ausweichen der Spindel beim Gewindefräsen sowie ein Schwingen des Werkstückes
unter dem dauernd wechselnden Schnittdruck der Fräserzähne ergibt, wodurch nicht
nur der Vorteil der größeren Genauigkeit infolge Fortfalls des Umspannens wieder
verlorengeht, sondern darüber hinaus ein so unsauberes Gewinde entsteht, , daß es
für viele Zwecke nicht brauchbar ist. Praktisch ist man daher so vorgegangen, daß
man zuerst die Drehbearbeitung auf einer Drehbank durchgeführt, dann das Werkstück
umgespannt und auf einer besonderen Gewindefräsmaschine die Herstellung des Gewindes
durchgeführt hat.
-
Demgegenüber geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß sich die
Bearbeitung ohne erhebliche zusätzliche Bauteile dann in einfachster Weise auf der
gleichen Maschine und in der gleichen Einspannung in dem erforderlichen Genauigkeitsgrad
durchführen läßt, wenn auf die beim Drehen und Gewindefräsen erforderlichen verschiedenen
Lagerpassungen Rücksicht genommen wird. Zum Drehen ist es wegen der insbesondere
bei neuzeitlichen Hartmetallstählen gegebenen hohen Drehzahlen der Spindel erforderlich,
eine verhältnismäßig weite Lagerpassung zu verwenden, während das Gewindefräsen
sich nur mit ausreichender Genauigkeit mit einer sehr straffen Passung durchführen
läßt, die infolge der bei diesem Bearbeitungsvorgang auftretenden sehr geringen
Drehzahl der Spindel anwendbar ist. Diese Passung ist so eng, daß, wollte man mit
dieser Lagerpassung die Spindel mit der zum Drehen erforderlichen Geschwindigkeit
umlaufen lassen, alsbald ein Festfressen eintreten würde.
-
Die Erfindung geht in Erkenntnis dieser Umstände auf einen bekannten
Vorschlag zurück, nach welchem Werkzeugspindeln, insbesondere Schleifspindeln, zwei
verschiedene wahlweise einschaltbare Lager besitzen. Das eine dieser Lager ist ein
Kugel- oder Rollenlager, das andere ein Gleitlager, und das Kugellager soll beim
Grobschleifen infolge seiner höheren Belastbarkeit die dort auftretenden
hohen
seitlichen Drücke aufnehmen, während beim Feinschleifen das zweite als Gleitlager
ausgebildete Lager eingeschaltet wird, um dort die Ungenauigkeiten des eiti erhebliches
Spiel besitzenden Kugel- oA Rollenlagers zu vermeiden. Die Spindel läu . " sowohl
beim Feinschleifen als auch beim Grobschleifen im wesentlichen mit der gleichen
durch die Festigkeit der Schleifscheibe gegebenen Drehzahl um. Sie ist auch beim
Feinschleifen sehr hoch, so daß das Gleitlager immer noch ein erhebliches Spiel
besitzen muß.
-
Demgegenüber handelt es sich beim Gegenstande der Erfindung um die
Lagerung der Werkstückspindel, in der Weise, daß die Durchführung zweier verschiedener
Bearbeitungsmaßnahmen, nämlich des Drehens und des Gewindefräsens, in einerAufspannungermöglicht
wird. Sie macht dabei Gebrauch von der bekannten Maßnahme, daß das Lagerspiel in
der üblichen Weise der Umdrehzahl der betreffenden Spindel angepaßt wird.
-
Die Erfindung besteht darin, daß zwei verschiedene wahlweise einschaltbare
Lagerpassungen für die Lagerung der das Werkstück tragenden Spindel vorgesehen sind,
deren eine in dem für das Gewindefräsen erforderlichen Ausmaß eng und deren andere
in dem für das Drehen erforderlichen Ausmaß weit ist.
-
Die weite Lagerpassung nach der Erfindung entspricht also in der Größe
ihres Spieles etwa der engen Lagerpassung der bekannten Schleifspindelanordnung,
während die enge, dem Gewindefräsen zugeordnete Lagerpassung nach der Erfindung
ein so geringes Spiel ergibt, daß beim Gewindefräsen jegliches Ausweichen der Spindel
gegenüber den pulsierenden Schnittdrücken des Fräsers ausgeschlossen ist. Im Gegensatz
zu der bekannten Anordnung spielt also hier die Größe der seitlich auf die Spindel
ausgeübten Kräfte keine Rolle. Die Bemessung des Spieles erfolgt nicht unter dem
Gesichtspunkt der Lagerbeanspruchung, sondern unter dem Gesichtspunkt der Spindeldrehzahlen,
wobei noch zu berücksichtigen ist, daß die seitlichen Lagerkräfte beim Gewindefräsen
unter dem Eingriff der Fräserzähne größer sind als bei der mit weiter Lagerpassung
stattfindenden Drehbearbeitung.
-
Während bei der bekannten Anordnung die Werkzeugspindel stets die
gleiche Bearbeitungsart, nämlich ein Schleifen, durchführt, wird beim Gegenstande
der Erfindung die Durchführung zweier verschiedenartiger Bearbeitungen, nämlich
des Drehens und Gewindefräsens, in einer Aufspannung mit dem Ergebnis ermöglicht,
daß die genau mittige gegenseitige Anordnung einer gedrehten Fläche und eines gefrästen
Gewindes unter Berücksichtigung der Forderungen der Feinstbearbeitung ermöglicht
wird, die zum Zeitpunkt der Schaffung der bekannten Anordnung noch unbekannt waren;
der Erfinder der bekannten Maschine hatte sich vielmehr die Aufgabe gestellt, die
Lager einer Werkzeugspindel den auftretenden Schnittdrücken anzupassen, um übermäßige
Abnützungen derselben zu vermeiden, eine Forderung, die beim Drehen und Gewindefräsen
auf der gleichen Werkstückspindel keine Rolle spielt.
-
Die Anordnung nach der Erfindung läßt sich in verschiedener Weise
durchbilden. So können sämtliche Lager der Spindel in die beiden verschiedenen Passungen
wahlweise umstellbar sein; es können aber auch z% vei verschiedene Gruppen von Lagern
vorgesehen sein, von denen die eine eine weite Passung und die andere eine enge
Passung besitzt. Die letztgenannten Lager sind zum Zwecke des Drehens lösbar und
werden beim Gewindefräsen zugespannt.
-
In vielen Fällen genügt es, die Spindel an ihren beiden Enden in Lagern
loser Passung zu lagern und an dem dem Spannfutter, also der Bearbeitungsstelle
benachbarten Ende, ein ein- und ausschaltbares Lager enger Passung vorzusehen, da
die lose Lagerung des abgekehrten Spindelendes beim Gewindefräsen nicht stört.
-
Zweckmäßig sind die Spannvorrichtungen für die Lager mit der Geschwindigkeitswechselvorrichtung
des Spindelantriebes derart gekuppelt, daß ein Einschalten des schnellen Spindelantriebes
zum Zwecke des Drehens nur möglich ist, wenn die Lager enger Passung gelöst sind.
-
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise in Fig.
i bis 3 schaubildlich in drei verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht.
-
Fig. q. zeigt eine Stirnansicht der Lagerspannvorrichtung für alle
drei Ausführungsbeispiele.
-
In der Zeichnung ist i die das zu bearbeitende Werkstück 2 mittels
eines nicht dargestellten bekannten Spannfutters aufnehmende Hohlspindel. Die Spindel
kann über ein Stirnrad 3 zum Zwecke des Drehens mit erhöhter Geschwindigkeit und
durch ein Schneckengetriebe q. zum Zwecke des Fräsens mit geringerer Geschwindigkeit
angetrieben werden. Die beiden Antriebe sind mittels einer Doppelklauenkupplung
5 wahlweise einschaltbar.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i ist die Spindel z in zwei
verschiedenen Gruppen von Lagern gelagert, und zwar einerseits in den Lagern 6,
die eine verhältnismäßig weite Passung haben und die Spindel während des Drehvorganges
lagern, und andererseits in zwei Lagern 7, die eine verhältnismäßig enge Passung
haben und zum Lagern
der Spindel während des Gewindefräsens dienen.
Die Lager 7 sind zum Zwecke des Drehens lösbar, die Lösung der Lager erfolgt, beispielsweise
wie in Fig. q. dargestellt ist, durch Verschwenken der Mutter 8 des Lagerdeckels
g. Die Antriebshebel io der Muttern 8 sind durch eine Stange i i miteinander gekuppelt,
die durch den Handhebel 12 bewegt wird. Gleichzeitig ist die Stange i i oder der
Hebel 12 mit dem Antriebshebel 13 der Doppelklauenkupplung 5 verbunden, so daß gleichzeitig
mit dem Festspannen der Fräslager 7 oder mit einer geringen zeitlichen Nacheilung
der langsame Antrieb q. eingerückt wird, während beim Lösen der Fräslager 7 zunächst
der Antrieb entsprechend der Mittelstellung der Kupplung 5 ausgeschaltet und bei
weiterer Fortsetzung der Lösungsbewegung der zum Drehen dienende schnelle Antrieb
3 eingekuppelt wird.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 sind nur zwei Lager 7 vorgesehen,
die nach ihrer Lösung die zum Drehen erforderliche geringe Passung besitzen, also
auch während des Drehens zur ausschließlichen Lagerung der Spindel i dienen.
-
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind zwei zur Lagerung der
Spindel während des Dr ehens dienende Lager 6 und ein einziges Fräslager 7 vorgesehen,
das an dem dem Werkstück benachbarten Ende der Spindel angeordnet ist. Die Spindel
ist also an ihrem dem Werkstück abgekehrten Ende auch während des Fräsens nicht
mit enger Passung gelagert, jedoch genügt die straffe Lagerung am Bearbeitungsende
für die beim Fräsen erforderliche Genauigkeit.
-
An Stelle der in der Zeichnung dargestellten Gleitlager können naturgemäß
auch an sich bekannte, mittels kegeliger Hülsen nachspannbare Kugel- oder Rollenlager
verwendet werden.