DE68910745T2

DE68910745T2 - Einstellbare umlaufende Präzisionszentrierspitze zur Verwendung mit einer Drehmaschine.

Info

Publication number: DE68910745T2
Application number: DE68910745T
Authority: DE
Inventors: Billy Ray Alexander
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-07-28
Filing date: 1989-07-24
Publication date: 1994-05-26
Anticipated expiration: 2009-07-25
Also published as: EP0353004B1; EP0353004A3; CA1303391C; US4869140A; EP0353004A2; DE68910745D1

Description

Diese Erfindung betrifft allgemein Befestigungen zur Verwendung bei Metalldrehbänken und insbesondere eine einstellbare Zentrierspitzeneinrichtung zur Verwendung bei Metalldrehbänken.

HiNTERGRUND DER ERFINDUNG

Drehbänke werden umfangreich zum Schneiden und Entfernen von Konizitäten an Wellen, Rohren und Röhren verwendet, welche nachstehend insgesamt als "Werkstücke" bezeichnet werden. in einer typischen Drehbank wird ein Werkstück zwischen dem Futter und dem Reitstock der Drehbank gespannt. Wenn die Drehbank das Werkstück rotieren läßt, wird ein Längsschlitten in Richtung auf das Futter bewegt und Material vom Werkstück entfernt. Wenn jedoch das Futter und der Reitstock nicht perfekt fluchten, wird das Werkzeug eine Konizität in den Umfang des Werkstücks drehen.
Genauer: Wenn der Reitstock der Drehbank näher zum Längsschlitten hin angeordnet ist als das Futter der Drehbank, dann wird das mit dem Reitstock gekuppelte Ende des Werkstücks auf einen geringeren Durchmesser gedreht als das Ende des Werkstücks, welches mit dem futterseitigen Ende der Drehbank verbunden ist. Umgekehrt, wenn der Reitstock weiter vor Längsschlitten angeordnet ist als das futterseitige Ende der Drehbank, wird das mit dem Reitstock gekuppelte Ende des Werkstücks auf einen größeren Durchmesser gedreht als dasjenige Ende des Werkstücks, welches mit dem futterseitigen Ende der Drehbank gekuppelt ist. Auf diese Weise wächst in einem Fall der Durchmesser des Werkstücks allmählich entlang einer Länge vom Reitstock zum Futter und im anderen Fall verringert sich der Durchmesser des Werkstücks über dessen Länge vom Reitstock zum Futter. Oft ist es das Ziel der Drehbearbeitung an Wellen, Rohren und Röhren alle Konizitäten zu entfernen und ein(e) perfekt gleichförmige(s) Welle, Rohr oder Röhre zu schaffen, so daß ein Werkstück mit Konizität nicht akzeptabel ist.
Solche Fehler können durch Verstellen des Drehbankreitstocks gegenüber dem Drehbankfutter korrigiert werden. Um eine ungewünschte Konizität zu entfernen, muß der Reitstock körperlich verstellt werden, bevor ein neuer Schnitt mit dem Längsschlitten vorgenommen werden kann. Oft führt die Betätigung der Mittel zum Einstellen der Lage des Reitstocks relativ zum Futter ebenso große, wenn nicht größere Fehler ein als sie durch die Einstellung korrigiert werden sollten. Genauer, die verschiedenen Hebel, Einstellräder und mit Gewinde versehenen Schrauben erlauben keine Präzisionseinstellung und führen oft eine zusätzliche unerwünschte Konizität in das Werkstück ein. Deshalb erfordert die Herstellung eines Werkstücks oft zahlreiche Längsdrehvorgänge der Werkbank, von denen viele deshalb erforderlich sind, da die in den meisten Drehbänken vorhandenen Einstellvorrichtungen grob sind. Dieser Vorgang ist zeitaufwendig, oft erfordert er eine halbe Stunde bis 45 Minuten Dreharbeit, um die Konizität vollständig vom Werkstück zu entfernen. Dieser Vorgang kann nur als uneffektive und schlampige Konvergenz bezeichnet werden.
Darüber hinaus kann die wiederholte Einstellung des Reitstocks zu einer Beschädigung der Einstellmittel führen. So können beispielsweise Einstellschrauben durch wiederholten Gebrauch verwürgt werden. Wenn dieser Schaden auftritt, ist die Drehbank vollständig nutzlos und es muß eine aufwendige Reparatur durchgeführt werden, um die Drehbank wieder arbeitsfähig zu machen.
Im Stand der Technik existiert eine Vielzahl von mitlaufenden Reitstockspitzen zur Kupplung zwischen dem Reitstock der Drehbank und dem Werkstück, welche ein seitliches Einstellen des Werkstücks gegenüber der Drehbank zulassen. Es sind jedoch diese bekannten Drehbankwerkzeuge im allgemeinen ungeeignet für Präzisionsarbeit mit hoher Geschwindigkeit und oft fehlt ihnen ausreichende Stabilität.
U.S.-Patent Nr. 1,319,585 für ein Drehbankwerkzeug, das am 21. Oktober 1919 an L.E. Hunt erteilt wurde, offenbart ein Totpunktdrehbankwerkzeug, welches eine seitliche Einstellung der Reitstockvorrichtung erlaubt. Da es eine Totpunkteinrichtung ist, welche keine Lager aufweist, kann es nicht mit hohen Geschwindigkeiten gedreht werden. Darüber hinaus ist der seitliche Einstellmechanismus federbelastet, so daß diese Vorrichtung kein Präzisionsgerät ist.
U.S.-Patent Nr. 1,358,164 für ein Drehbankzentrum, das am 9. November 1920 an V.A. Cottinger erteilt wurde, offenbart ein Drehbankzentrum, welches eine seitliche Einstellung des Werkstücks ohne Einstellung des Reitstocks erlaubt. Die Gesamtlänge dieses Drehbankzentrums macht es instabil und deshalb ungeeignet für Präzisionsarbeit.
U.S.-Patent Nr. 3,593,602 für eine Konizitätseinrichtung für eine Drehbank, das am 20. Juli 1971 an S.J. Westrom erteilt wurde, offenbart eine Konizitätseinrichtung, welche eine seitliche Verstellung des Drehbankzentrums gegenüber dem Reitstock durch Betätigung einer Gleitplatteneinrichtung ermöglicht, welche die Vorrichtung ungeeignet macht für Präzisionsarbeiten bei hoher Geschwindigkeit.
U.S.-Patent Nr. 3,630,112 für ein Werkzeugmaschinenzentrum, das am 28. Dezember 1971 an K.J. Sudholt erteilt wurde, offenbart ein Werkzeugmaschinenzentrum, welches die seitliche Verstellung des Drehbankzentrums gegenüber dem Reitstock durch Betätigung einer Schneckengetriebeanordnung erlaubt, welche die Vorrichtung ungeeignet für Präzisionsarbeiten macht.
Das französische Patent Nr. 1053642 beschreibt eine Mitlaufkörnerspitze für eine Drehbank, bei der ein Spindelgehäuse die zum Eingriff mit dem Werkstück vorgesehene Spindel axial in einer zentralen axialen Bohrung des Gehäuses lagert. Das Spindelgehäuse trägt ein nach hinten weisendes Schwalbenschwanznutteil, welches mit einem nach vorne wersenden Schwalbenschwanzfederteil im Eingriff steht, welches durch einen Schaftblock gehaltert wird, der eine nach rückwärts sich erstreckende Welle hat, die von der Drehbank angetrieben wird. Die relative Lage des Spindelgehäuses und des Schaftblocks können eingestellt werden durch Lösen eines in radialer Richtung wirkenden Schrauben- und Keilmechanismus und durch Bewegen der Schwalbenschwanznut auf der Schwalbenschwanzfeder mittels eines Schraubmechanismus. Die Spindel ist jedoch im Gehäuse mittels Lagern befestigt, welche vor dem Schwalbenschwanznutteil angeordnet sind, so daß der rückwärtige Bereich des Spindelgehäuses, welcher das Schwalbenschwanzfederteil trägt, bei der Drehung der Spindel nicht unterstützt wird. Darüber hinaus erstreckt sich die Mitlaufkörnerspitze um einen beträchtlichen Abstand radial in die unabgestützte Länge des Spindelgehäuses, um die erforderliche Festigkeit im Schwalbenschwanznutteil zu schaffen, nie ausreicht, um den Belastungen zu widerstehen, welche durch den in radialer Richtung wirkenden Blockiermechanismus aufgebracht werden. Als Ergebnis kann eine derartige Mitlaufkörnerspitze nicht bei hohen Drehgeschwindigkeiten betrieben werden.
Es ist deshalb ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine kompakte, hochstabile, einstellbare Präzisionsmitlaufkörnerspitze für Hochgeschwindigkeitsbearbeltung an Drehbänken vorzusehen.
Es ist ferner eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einstellbare Präzisionsmitlaufkörnerspitze zu schaffen, die eine Spindel aufweist, die so lang wie möglich ist für eine erhöhte Rotationsstabilität, wobei sie gleichzeitig insgesamt so kompakt wie möglich ist, um die gewünschte Starrheit für eine Präzisionsbearbeitung zu schaffen.
Es ist ferner ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Mitlaufkörnerspitze vorzusehen, welche in Präzisionsschritten einstellbar ist und die Zeit zum Schneiden und Entfernen von Konizitäten an Werkstücken sehr stark reduziert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Dementsprechend sieht die Erfindung eine umlaufende Zentrierspitzeneinrichtung vor zur Verwendung beim Einspannen eines Werkstücks auf einer Drehbank, welche Zentrierspitze eine Mehrzahl von miteinander im Eingriff stehenden Teilen umfaßt und welche einschließt:
ein Spindelgehäuse mit vorderen und rückwärtigen Enden und mit einem ersten Fixierelement, das am rückwärtigen Ende oder benachbart dazu angeordnet ist und mit einer darin gebildeten, im wesentlichen zentralen axialen Ausnehmung, welche sich von dem erwähnten vorderen Ende nach hinten erstreckt;
eine Spindel zum Eingriff mit einem Werkstück, welche Spindel drehbar in der axialen Ausnehmung des genannten Spindelgehäuses gelagert ist, zur Bildung einer Spindelspitze, welche aus dem Spindelgehäuse nach vorn vorsteht; ein Schaftteil mit vorderen und rückwärtigen Enden, welches ein zweites Fixierelement aufweist, das am vorderen Ende des Schaftteils oder benachbart dazu angeordnet ist und in seiner Form dazu ausgebildet ist, gleitbar im Eingriff zu stehen mit dem genannten ersten Flxierelement des Spindelgehäuses, wobei das Schaftteil an seinem rückwärtigen Ende oder benachbart dazu einen Schaft aufweist, der zur Verbindung mit der Drehbank ausgebildet ist; und Mittel zum Einstellen der Lage des Spindelgehäuses gegenüber dem Schaftteil in der Weise, daß ein Werkstück im Eingriff mit der Spindelspitze gegenüber der Drehbank verstellt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß
a. die genannte axiale Ausnehmung sich durch das Spindelgehäuse vom vorderen Ende zum rückwärtigen Ende und das genannte erste Fixierelement erstreckt,
b. die genannte Spindel sich nach hinten über die im wesentlichen gesamte Länge der Ausnehmung erstreckt, und
c. die axiale Ausnehmung mit einer konzentrisch angeordneten Lagereinrichtung versehen ist, welche axial innerhalb des genannten ersten Fixierelements angeordnet ist für eine drehbare Verbindung zwischen der genannten Spindel und dem genannten ersten Fixierelement zur Erzeugung von deren Drehstabilität.
Vorzugsweise sind das erste und das zweite Fixierelement radial relativ zueinander einstellbar mit Hilfe einer Schraube oder eines anderen Einstellmittels, durch das die Rotationsachse der Spindel radial von der Achse des Schaftes versetzt werden kann.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese nun durch Erläuterung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
Figur 1 - eine perspektivische Ansicht der einstellbaren Präzisionszentrierspitze gemäß vorliegender Erfindung, welche zwischen den Reitstock der Drehbank und ein Werkstück gekuppelt ist;
Figur 2 - einen Querschnitt der Spindel und des Spindelgehäuses gemäß vorliegender Erfindung; und
Figur 3 - eine teilweise auseinandergezogene Darstellung der einstellbaren Präzisionszentrierspitze gemäß vorliegender Erfindung.

GENAUE BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Unter Bezugnahme nun auf die Zeichnungen und insbesondere unter Bezugnahme auf Figur 1, ist dort eine einstellbare Präzisionszentrierspitze 11 dargestellt, welche zwischen den Reitstock 13 der Drehbank 15 und ein Werkstück 17 gekoppelt ist. Das gegenüberliegende Ende des Werkstücks 17 ist mit der Drehbank 15 ans Futter 19 gekoppelt. Der Reitstock der Drehbank 15 umfaßt einen oberen Block 21, der auf einem unteren Block 23 befestigt ist. Der untere Block 23 ist gleitbar auf Führungen 25 gehaltert. Der Fixierhebel 29 dient dazu, den Reitstock an der vorgesehenen Stelle auf der Führung 25 festzuhalten, während das Einstellrad 31 dazu dient, die Lage des Reitstocks 13 entlang der Führung 25 zu verstellen.
Die Einstellschraube 27 in oberen Block 21 dient zum Einstellen der fluchtenden Position des oberen Blocks 21 gegenüber dem unteren Block 23. Normalerweise wird durch diese Mittel der Reitstock 13 der Drehbank 15 im wesentlichen koaxial mit dem Futter 19 gefluchtet. Vor dem Vornehmen von Einstellungen mit der Einstellschraube 27 muß der Blockierhebel 29 gelöst werden. Oft ist das Lösen des Blockierhebels ausreichend um geringfügig die Position des Reitstocks 13 entlang der Führung 25 zu verschieben; hierdurch wird ein Fehlerelement in den Einstellvorgang eingeführt. Außerdem wird die Einstellschraube 27 leicht durch wiederholte Einstellvorgänge an ihrem Gewinde verwürgt, wodurch die Genauigkeit der Einstellschraube sich verringert und verhindert, daß der Bedienungsmann eine präzise Einstellung vornehmen kann.
Wie dies vorstehend in der Beschreibung des Standes der Technik diskutiert wurde, erfordert das Entfernen unerwünschter Konizitäten aus dem Werkstück 17 einen beträchtlichen Zeitaufwand, wenn die Einstellschraube 27 verwendet wird. Man nehme beispielsweise an, daß das vom Reitstock 13 getragene Ende des Werkstücks 17 näher am Längsschlitten 47 positioniert ist als das durch das Futter 19 eingespannte Ende des Werkstücks 17. Nach einem Längsschnitt des Längsschlittens 47 wird das Werkstück 17 eine Konizität aufweisen, nämlich ein allmähliches Ansteigen im Durchmesser vom Reitstockende zum Futterende. Der Bedienungsmann kann diesen Durchmesserunterschied direkt messen, um zu bestimmen, daß eine ungewünschte Konizität im Werkstück 17 vorhanden ist. Um diese unerwünschte Konizität zu kompensieren, muß der Bedienungsmann den oberen Block 21 von dem Längsschlitten 47 entfernt einstellen und einen zweiten Vorschub mit dem Längsschlitten 47 vornehmen. Es ist hervorzuheben, daß jede Verstellung des Reitstocks 13 einen Fehlereinfluß mit sich bringt auf das, was Präzisionsarbeit sein soll. So kann das Reitstockende des Werkstücks 17 nun weiter entfernt vom Längsschlitten 47 angeordnet werden als das futterseitige Ende des Werkstücks 17. Wenn eine derartige Überkompensation erfolgt ist, wird das Werkstück 17 während des zweiten Vorschubs mit einer solchen Konizität versehen, daß das Reitstockende des Werkstücks 17 einen größeren Durchmesser als das futterseitige Ende des Werkstücks 17 hat. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis der Bedienungsmann auf eine gewünschte Toleranz trifft. Dieser Vorgang ist zeitaufwendig. Oft wird mehr als eine halbe Stunde benötigt, um die Konizität aus einem einzigen Werkstück herauszubekommen. Andererseits kann eine Konizität erwünscht sein und der Einstellvorgang wird wiederholt mit dem entgegengesetzten Ziel, nämlich eine vorgegebene Konizität zu erzeugen, anstatt eine Konizität vom Werkstück 17 zu eliminieren.
Zentrierspitze 11 der vorliegenden Erfindung erlaubt das Vornehmen von Präzisionseinstellungen in der Position des Werkstücks 17 unabhängig von der Position des Reitstocks 13. Die Zentrierspitze 11 der vorliegenden Erfindung besteht aus einem axialen Schaft 37, der lösbar in der Hohlwelle 33 des Reitstocks 13 durch einen Hohlwellenblockierhebel 35 gekoppelt ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Schaft 37 einteilig mit dem Schaftteil 39 geformt, welches Schaftteil 39 gleitbar und einstellbar mit dem Spindelgehäuse 41 verbunden ist, innerhalb dessen die Spindel 43 drehbar gelagert ist. Die Spitze 59 der Spindel 43 ist in einem gebohrten Loch im Werkstück 17 (in Figur 1 unsichtbar) angeordnet. Die Lage des Werkstücks 17 gegenüber der Drehbank 15 kann durch Betätigung von Einstellmitteln 45 für die Zentrierspitze eingestellt werden, welche dazu dienen, die Position des Spindelgehäuses 41 relativ zum Schaftteil 39 zu verstellen.
Figur 2 ist eine Längsschnittdarstellung des Spindelgehäuses 41 und der Spindel 43. Das Spindelgehäuse 41 hat ein vorderes Ende 53 und ein rückwärtiges Ende 55 mit einem ersten Fixierelement 49, das am rückwärtigen Ende 55 einteilig mit dem genannten Spindelgehäuse 41 ausgebildet ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt das erste Fixierelement 49 eine Schwalbenschwanzfederführung oder Schwalbenschwanzfeder 50, welche eine im wesentlichen ebene Paßfläche 57 am rückwärtigen Ende 55 bildet und eine Querachse definiert. Eine axiale, zentrale Ausnehmung 51 ist im Spindelgehäuse 41 gebildet, welche sich vom vorderen Ende 53 zum rückwärtige Ende 55 im wesentlichen durch die Schwalbenschwanzfeder 50 erstreckt und im wesentlichen senkrecht zu der Querachse, welche durch die im wesentlichen ebene Paßfläche 57 gebildet wird.
Die Spindel 43 ist konzentrisch in der axialen, zentralen Ausnehmung 51 angeordnet und bildet eine Spindelspitze 59 an der Vorderseite des Spindelgehäuses 41, welche sich nach hinten in die zentrale, axiale Ausnehmung im wesentlichen durch die Schwalbenschwanzfeder 50 erstreckt und in der Schwalbenschwanzfeder 50 endet. Die Spindel 43 erweitert sich radial nach außen an einem Spindelkragen 61. Der Splndelkragen 61 ist in seiner Gestalt so ausgebildet, daß er im wesentlichen die axiale zentrale Ausnehmung 51 am vorderen Ende 53 verschließt und er liegt im wesentlichen bündig mit dem vorderen Ende 53, wenn die Spindel in der axialen zentralen Ausnehmung 51 angeordnet ist. Eine Ringnut 63 ist am äußeren Umfang des Spindelkragens 61 zur Aufnahme eines O-Rings 65 vorgesehen. Der O-Ring 65 dient zur axialen Abdichtung der zentralen Ausnehmung 51 am Übergang zwischen Spindelkragen 61 und Spindelgehäuse 41.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Spindel 43 drehbar innerhalb der axialen zentralen Ausnehmung 51 an zwei Stellen gelagert. Zunächst lagert das radiale Drucklager 77 die Spindel 43 drehbar kurz hinter dem Spindelkragen 61. Der Innenring 71 des radialen Drucklagers 77 ist konzentrisch um die Spindel 43 angeordnet und liegt an der Spindel 43 an der Spindelschulter 67 an zur Übertragung des Axialschubs der Spindel 43 auf das radiale Drucklager 77. Der Außenring 73 ist mit dem Spindelgehäuse 41 an der Gehäuseschulter 69 im Festsitz verbunden. Die Kugeln 75 sind konzentrisch zwischen Innenring 71 und Außenring 73 angeordnet und übertragen Axialschub von der Spindel 43 auf das Spindelgehäuse 41 an der Lagerrille 76, welche eine geringfügig ausgedehnte, taschenartige Kugellagernut ist, wie sie im Stand der Technik bekannt ist. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das radiale Drucklager 77 ein Präzisionsradialdrucklager Fafnir Textron C312AABCE7. Das radiale Drucklager 77 dient dazu, die Spindel 43 in dem Spindelgehäuse 41 drehbar zu lagern. Darüber hinaus dient das radiale Drucklager 77 zur Aufnahme des leichten, nach innen gerichteten Drucks der Spindel 43 vom Spindelgehäuse 41.
Zweitens ist ein Radiallager 83 in der Schwalbenschwanzfeder 50 angeordnet und dient dazu, die Spindel 43 drehbar mit dem Spindelgehäuse 41 zu verbinden. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Spindel 43 abgesetzt, um einen Spindelzapfen 79 in der Schwalbenschwanzfeder 50 zu bilden. Ein Radiallager 83 dient dazu, den Spindelzapfen 79 konzentrisch in der Schwalbenschwanzfeder 50 zu lagern. Das Radiallager 83 umfaßt einen Innenring 85, einen Außenring 87 und Kugeln 89. Das Radiallager 83 wird von einem Sprengring 80 in der Schwalbenschwanzfeder 50 fixiert. Eine Bohrung 81 mit Innengewinde ist im Spindelzapfen 79 vorgesehen zur Aufnahme einer Senkkopfschraube 91, welche die Spindel 43 innerhalb der axialen, zentralen Ausnehmung 51 sichert. Eine Klemmplatte 93 verschließt im wesentlichen die axiale, zentrale Ausnehmung 51 am rückwärtigen Ende 55 und verhindert den Eintritt unerwünschter Teilchen in die axiale zentrale Ausnehmung 51.
Figur 3 ist eine teilweise Explosionsdarstellung der Zentrierspitze 11, welche die Relativlage des Spindelgehäuses und des Schaftteils 39 zeigt. Das Schaftteil 39 hat ein vorderes Ende 121 und ein rückwärtiges Ende 123 mit einem einteilig angeformten zweiten Fixierteil 95 an seinem vorderen Ende 121, welches eine ebene Paßfläche 97 aufweist und eine Querachse für ein Zusammenpassen mit der Schwalbenschwanzfeder 50 bildet. Ein axial sich erstreckender Schaft 37 ist an dem genannten rückwärtigen Ende 123 des Schaftteils 39 angeordnet.
Eine halbkreisförmige Vertiefung 99 ist im Schaftteil 39 angeordnet und sieht eine Öffnung in der im wesentlichen ebenen Paßfläche 97 vor. Sie hat ein erstes Ende 101 und ein zweites Ende 103. Eine mit Innengewinde versehene Bohrung 105 im Schaftteil 39 ist am ersten Ende 101 der halbrunden Vertiefung 99 angeordnet. Das zweite Ende 103 der halbrunden Vertiefung 99 öffnet sich am äußeren Umfang des Schaftteils 39. Die halbrunde Vertiefung 99 ist zur Aufnahme eines Bolzens 107 ausgebildet, welcher eine Außengewindestange 109 aufweist, die in die Bohrung 105 mit Innengewinde am ersten Ende 101 paßt und ein Paar von runden Flanschen 111, 113 am zweiten Ende 103. Der runde Antriebsflansch 111 ist nach innen auf den Bolzen 107 vom runden Flansch 113 versetzt, der Gradeinteilung aufweist.
Die äußere Oberfläche des runden, mit Gradeintellung versehenen Flansches 113 ist mit einer sechskantigen Einstellöffnung 115 versehen, welche zur Aufnahme eines Innensechskantschlüssels ausgebildet ist. Die äußere Oberfläche des Flansches 113 weist eine Vielzahl von Präzisionseinteilungen auf.
Ein Paar von runden Nuten 117, 119 ist in der im wesentlichen ebenen Paßfläche 57 der Schwalbenschwanzfeder 50 vorgesehen. Die innere halbrunde Nut 117 ist zur Aufnahme eines Bereichs des runden Antriebsflansches 111 ausgebildet, während die äußere halbrunde Nut 119 zur Aufnahme des runden, mit Gradeinteilung versehenen Flansches 113 ausgebildet ist, wenn die im wesentlichen ebene Paßfläche 57 an der im wesentlichen ebenen Paßfläche 97 anliegt. Ein Schlitz 125 ist in das Schaftteil 39 parallel zur Schwalbenschwanznut 95 eingeschnitten zur Bildung eines Einschnittbereichs 129. Eine Einstellschraube 127 (unsichtbar in Figur 3) ist vorgesehen, um den Nutbereich 129 nach innen zu drücken, um die Position des Spindelgehäuses 41 gegenüber dem Schaftteil 39 zu sichern.
Im Betrieb ist das Spindelgehäuse 41 gegenüber dem Schaftteil 39 durch Betätigung der Schraube 107 verstellbar. Genauer gesagt dienen die Flansche 111, 113 zur Lagerung in den halbrunden Nuten 117, 119 des Spindelgehäuses 41. Sie bewegen das Spindelgehäuse 41 quer zum Schaftteil 39, wenn die Gewindestange 109 der Schraube 107 von einem auf die Verstellöffnung ausgeübten Moment in der Bohrung 105 mit Innengewinde vorwärts bewegt oder zurückgezogen wird.
Der runde, mit Gradeinteilung versehene Flansch 113 ist so ausgelegt, daß eine Drehbewegung der runden Flansche 111, 113 zur Querlage der Gewindestange 109 erfolgt und auf diese Weise zur Querposition des Spindelgehäuses 41 gegenüber dem Schaftteil 39. Durch das Feingewinde der Gewindestange 109 und durch eine Präzisionsbemessung des runden, mit Gradeinteilung versehenen Flansches 113 kann die seitliche Position der Spindelspitze 59 in Schritten von eintausendstel Inch oder kleiner verstellt werden.
Wenn ein Werkstück 17 auf der Drehbank 15 rotiert, läuft die Spindel 43 gegenüber dem Spindelgehäuse 41 um, und zwar aufgrund des Betriebs der Radialdrucklager 77 und 83. Durch diesen Aufbau kann die Spindel 43 mit sehr hohen Drehgeschwindigkeiten umlaufen und dabei ihre Stabilität beibehalten. Diese Stabilität ist teilweise auf die Gesamtlänge der Spindel 43 zurückzuführen. Genauer gesagt, da der Spindelzapfen 79 sich in die Schwalbenschwanzfeder 50 erstreckt, wird eine Drehstabilität erzeugt. Darüber hinaus dient das Radialdrucklager, welches den Spindelschaft 79 drehbar in der Schwalbenschwanzfeder 50 lagert, zur Erzeugung bzw. Steigerung der Drehfestigkeit.
Der insgesamt kompakte Aufbau der Zentriereinrichtung 11 dient dazu, die Stabilität des Drehwerkzeugs so groß wie möglich zu machen. Genauer gesagt, längere Drehwerkzeuge sind weniger verläßlich, da in direkter Abhängigkeit zur Werkzeuglänge ein Verlust an Steifigkeit entsteht. Die vorliegende Erfindung macht die Länge der Zentrierspitze so klein wie möglich, sie vergrößert die Steifigkeit und erlaubt eine Präzisionsbearbeitung.
Auf diese Weise dient die vorliegende Erfindung für zwei getrennte Funktionen: Erzeugung einer Drehstabilität der Spindel 43, wobei die Gesamtsteifigkeit der Zentriereinichtung 11 bewahrt wird. Das Ziel einer gesteigerten Drehstabilität kann erreicht werden sowohl dadurch, daß die Spindel 43 so lang wie möglich gemacht wird als auch dadurch, daß man eine angemessene Drehverbindung zum Spindelgehäuse 41 vorsieht. Das Ziel einer maximalen Steifigkeit kann dadurch erreicht werden, daß man das Werkzeug so kompakt wie möglich hält. Es kollidieren also die Zielvorgaben in gewissem Umfang miteinander, da eine verlängerte Spindel 43 im allgemeinen eine längere Zentriereinrichtung erfordert, welche eine Drehstabilität begünstigt, während sie die Gesamtsteifigkeit reduziert. Die vorliegende Erfindung maximiert beide Ziele durch das Vorsehen einer Spindel 43, die so lang wie möglich ist, während die Kompaktheit des Gesamtaufbaus der Zentriereinrichtung 11 erhalten bleibt. Dieses Ziel wird teilweise erreicht durch die Verwendung der ersten und zweiten Fixierelemente 49, 95, wobei die Spindel 43 sich im wesentlichen durch das erste Fixierelement 49 erstreckt und drehbar darin gelagert ist.
Wie vorstehend erläutert, bringt die vorliegende Erfindung verschiedene Vorteile gegenüber den Systemen nach dem Stand der Technik mit sich. Drehstabilität und Werkzeugsteifigkeit sind in der vorliegenden Erfindung maximiert. Zusätzlich kann die Lage des Werkstücks gegenüber der Drehbank verstellt werden, ohne daß irgendeine Verstellung des Reitstocks 13 erforderlich ist. Wie beschrieben, sind die Fehlerquellen, die im Einstellvorgang des Reitstocks 13 liegen, eliminiert. Weiterhin wird die zum Entfernen von Konizitäten aus Werkstücken erforderliche Zeit minimiert auf einen Bruchteil derjenigen Zeit, wie sie bei der existierenden Technik benötigt wird. Die Zentrierspitzeneinrichtung 11 dient auch dazu, den Verschleiß und die Belastung an der Drehbank 15 zu eliminieren oder zu reduzieren. Dies führt zu einer geringeren Anzahl von Überholungen und dem daraus resultierenden Verlust der produktiven Drehbearbeitungszeit.
Das Werkstück 17 kann gegenüber der Drehbank 15 in Präzisionsschritten eingestellt werden durch die Betätigung der Zentrierspitzeneinstellmittel 45. Die vorliegende Erfindung weist einen zusätzlichen Vorteil über die Systeme des Standes der Technik insoweit auf, als das Einstellmittel 45 gegen eine Beschädigung geschützt ist, da es vollständig innerhalb der Zentrierspitzeneinrichtung 11 eingeschlossen liegt. Auf diese Weise sind die Gewindestange 109, die Flansche 111, 113, die halbrunden Nuten 117, 119 und die mit Innengewinde versehene Bohrung 105 vollständig von Belastungen oder Verunreinigung durch Metallspäne oder andere Fremdkörper geschützt. Darüber hinaus kann die halbrunde Ausnehmung 99 mit Fetten oder Ölen geschmiert werden, um den Gewindeverschleiß zu verringern.
Zusätzliche Vorteil schließen eine zentrale axiale Ausnehmung 51 ein, welche an ihrem vorderen Ende durch den Spindelkragen 61 und an ihrem rückwärtigen Ende durch die Klemmplatte 93 verschlossen ist. Es kann also die zentrale axiale Ausnehmung mit Fett oder leichtem Öl gefüllt werden, um den Betrieb der Zentrierspitzeneinrichtung 11 zu begünstigen.
Während die Erfindung insbesondere gezeigt und beschrieben ist unter Bezugnahme auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, ist es für Fachleute bzw. Durchschnittsfachleute in der Technik verständlich, daß verschiedene Änderungen in der Gestalt und im Detail daran vorgenommen werden können, ohne den Geist und Umfang der Erfindung zu verlassen. So könnte beispielsweise die Zentrierspitzeneinrichtung der vorliegenden Erfindung so ausgelegt werden, daß ein Werkstück gegenüber der Drehachse aufwärts und abwärts verstellt werden kann statt seitlich.

Claims

1. Umlaufende Zentrierspitzeneinrichtung zur Verwendung zum Einspannen eines Werkstücks auf einer Drehbank, welche Zentrierspitze eine Mehrzahl von miteinander im Eingriff stehenden Teilen umfaßt und welche einschließt:

Ein Spindelgehäuse (41) mit vorderen und rückwärtigen Enden (53, 55) und mit einem ersten Fixierelement (49), das am rückwärtigen Ende (55) oder benachbart dazu angeordnet ist und mit einer darin gebildeten, im wesentlichen zentralen axialen Ausnehmung (51), welche sich von dem erwähnten vorderen Ende (53) nach hinten erstreckt;

eine Spindel (43) zum Eingriff mit einem Werkstück, welche Spindel (43) drehbar in der axialen Ausnehmung (51) des genannten Spindelgehäuses (41) gelagert ist, zur Bildung einer Spindelspitze (59), welche aus dem Spindelgehäuse (41) nach vorn vorsteht;

ein Schaftteil (39) mit vorderen und rückwärtigen Enden (121 und 123), welches ein zweites Fixierelement (35) aufweist, das am vorderen Ende (121) des Schaftteils (39) oder benachbart dazu angeordnet ist und in seiner Form dazu ausgebildet ist, gleitbar im Eingriff zu stehen mit dem ersten Fixierelement (49) des Spindelgehäuses (41), wobei das Schaftteil (39) an seinem rückwärtigen Ende (123) oder benachbart dazu einen Schaft (37) aufweist, der zur Verbindung mit der Drehbank (15) ausgebildet ist; und

Mittel (107, 111, 113, 117 und 119) zum Einstellen der Lage des Spindelgehäuses (41) gegenüber dem Schaftteil (39) in der Weise, daß ein Werkstück (17) in Anlage an der Spindelspitze (59) gegenüber der Drehbank (15) verstellt werden kann,

dadurch gekennzeichnet, daß

a. die genannte axiale Ausnehmung (51) sich durch das Spindelgehäuse (41) vom vorderen Ende (53) zum rückwärtigen Ende (55) und das genannte erste Fixierelement (49) erstreckt,

b. die besagte Spindel (43) sich nach hinten über die im wesentlichen volle Länge der Ausnehmung (51) erstreckt und

c. die axiale Ausnehmung (51) mit einer konzentrisch angeordneten Lagereinrichtung (83) versehen ist, welche axial innerhalb des genannten ersten Fixierelements (49) angeordnet ist für eine drehbare Verbindung zwischen der genannten Spindel (43) und dem genannten ersten Fixierelement (49) zur Erzeugung von deren Drehstabilität.

2. Zentrierspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte erste Fixierelement (49) sich rückwärts von dem genannten Spindelgehäuse (41) erstreckt und daß das genannte zweite Fixierelement (49) in einer Form ausgebildet ist, daß es das genannte erste Fixierelement (49) aufnimmt.

3. Zentrierspitze nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte erste Fixierelement (49) in der Form eines quer verlaufenden Schwalbenschwanzteils (50) ausgebildet ist, welches mit einem korrespondierenden Schwalbenschwanzteil (97) in dem genannten zweiten Fixierteil (95) in einem gleitbaren Eingriff steht, welcher eine quer erfolgende Einstellung der Lage des genannten Spindelgehäuses (41) gegenüber dem genannten Schaftteil (39) zuläßt.

4. Zentrierspitze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Fixierelement (49) ein Schwalbenschwanzfederteil (50) aufweist, welches quer zur Spindel (43) am genannten rückwärtigen Ende (55) des Spindelgehäuses (41) angeordnet ist und durch welches die axiale Ausnehmung (51) sich im wesentlichen hindurch erstreckt, wobei die Spindel (53), welche in der Ausnehmung (51) gelagert ist, sich nach rückwärts im wesentlichen durch das genannte Schwalbenschwanzfederteil (50) erstreckt; und daß das zweite Fixierelement (39) ein Schwalbenschwanznutteil (97) umfaßt, welches quer am genannten vorderen Ende (121) des genannten Schaftteils (39) angeordnet ist für einen Eingriff mit dem genannten Schwalbenschwanzfederteil (50) des genannten Spindelgehäuses (41).

5. Zentrierspitze nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel (83) für eine drehbare Verbindung der genannten Spindel (43) mit dem ersten Fixierteil (40) zumindest teilweise eine Lageranordnung (83) umfassen, welche in der genannten axialen zentralen Ausnehmung (51) des genannten Schwalbenschwanzfederteils (51) für eine drehbare Lagerung der Spindel (43) angeordnet ist.

6. Zentrierspitze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel (77, 83) für eine drehbare Lagerung der genannten Spindel (43) in dem genannten Spindelgehäuse (41) eine erste Lageranordnung (77) umfassen, welche konzentrisch in dem genannten Spindelgehäuse (41) angeordnet ist für ein drehbares Haltern der genannten Spindel (43); und eine zweite Lageranordnung (83), welche konzentrisch in dem genannten ersten Fixierelement rückwärts hinter der genannten ersten Lagereinrichtung (77) angeordnet ist.

7. Zentrierspitze nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Einstellung der Lage des Spindelgehäuses (41) gegenüber dem Schaftteil (39) ein Schraubenteil (107) aufweisen, welches vom Gehäuse (41) oder vom Schaftteil (39) getragen wird und welches im Eingriff mit einem damit zusammenwirkenden Teil (117, 119) steht, welches von dem jeweils anderen Teil des Gehäuses (41) oder Schaftteil (39) gehaltert wird, wodurch eine Drehung des Schraubenteils (107) das Spindelgehäuse (41) gegenüber dem Schaftteil (39) bewegt.

8. Zentrierspitze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spindelgehäuse (41) eine integral angeformte Schwalbenschwanzfeder (50) an seinem rückwärtigen Ende (55) aufweist mit einer im wesentlichen ebenen Führungsfläche (57), welche eine Querachse bildet, eine axiale zentrale Ausnehmung (51), welche hindurchgehend gebildet ist und sich im wesentlichen senkrecht zu der genannten Querachse sowie von dem genannten vorderen Ende (53) zu dem genannten rückwärtigen Ende (55) und im wesentlichen durch die genannte Schwalbenschwanzfeder (52) erstreckt, wobei die genannte Schwalbenschwanzfeder (50) mindestens eine halbrunde Vertiefung (117 oder 119) hat, welche auf der im wesentlichen ebenen Führungsfläche (57) angeordnet ist, welche sich im wesentlichen senkrecht zu der genannten Querachse erstreckt;

die Spindel sich nach rückwärts in die genannte zentrale Ausnehmung (51) erstreckt, welche sich im wesentlichen durch die genannte Schwalbenschwanzfeder (50) erstreckt und in der Schwalbenschwanzfeder (50) endet;

der Schaftteil (39) eine integral angeformte Schwalbenschwanznut (95, 97) aufweist, die an dem genannten vorderen Ende (121) angeordnet ist und eine im wesentlichen ebene Führungsfläche (97) aufweist, welche eine Querachse zum Eingriff mit der genannten Schwalbenschwanzfeder (51) auf der genannten Querachse definiert, wobei die Schwalbenschwanznut (95, 97) eine halbrunde Vertiefung (99) hat, welche in der im wesentlichen ebenen Oberfläche (97) angeordnet ist und mit der genannten Querachse fluchtet, wobei die genannte halbrunde Vertiefung (99) ein erstes und zweites Ende (101 und 103) mit einer äußeren Öffnung an dem genannten zweiten Ende (103) und einer inneren Gewindebohrung (105) in dem Schaftteil (39) aufweist, welches mit der genannten Querachse des ersten Endes (101) fluchtet;

ein Bolzen (107) mit einem ersten und einem zweiten Ende, der eine Gewindestange (109) an dem genannten ersten Ende zum Eingriff mit der genannten inneren Gewindebohrung (105) des genannten Schaftteils (39) aufweist und der mindestens einen runden Flansch (111 oder 113) aufweist, der an dem genannten zweiten Ende des genannten Bolzens (107) oder dazu benachbart angeordnet ist, wobei jeder teilweise in einem der genannten, mindestens halbkreisförmigen Nuten (117 oder 119) in der genannten im wesentlichen ebenen Oberfläche (57) der genannten Schwalbenschwanzfeder (50) angeordnet ist, wodurch ein Verlaufen oder ein Zurückziehen der genannten Gewindestange (109) des genannten Bolzens (107) verursacht, daß mindestens ein runder Flansch (111 oder 118) an mindestens einer der genannten halbrunden Nuten (117 oder 119) des genannten Spindelgehäuses (91) anliegt, so daß das genannte Spindelgehäuse (41) gegenüber dem genannten Schaftteil (39) bewegt wird.

9. Zentrierspitze nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Gewindestange (109) des genannten Bolzens (107) und die genannte innere Gewindebohrung (105) des genannten Gewindeschafts (37) Präzisionsgewinde aufweisen, wobei der äußerste runde Flansch (118) eine derartige Teilung aufweist, daß die radiale Bewegung des genannten Bolzens (105) mit der Querbewegung des genannten Spindelgehäuses (41) gegenüber dem genannten Schaftteil (39) korreliert.