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Vorrichtung zum gleichzeitigen Bearbeiten von insbesondere schaftförmigen
Werkstücken an verschiedenen Stellen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum Bearbeiten von schaftförmigen Werkstücken mit vorzugsweise konzentrisch liegenden,
an mehreren Stellen des Werkstückes befindlichen Drehflächen, insbesondere von Ventilen
für Brennkraftmaschinen.
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Die Erfindung bezweckt, die Herstellung der Ventile zu beschleunigen
und zu verbilligen. Sie besteht in einem den Schaft des Werkstückes erfassenden
umlaufenden Spannfutter, aus dessen Stirnseiten die Enden des Werkstückes beiderseits
!hervorragen, und durch den freien Enden des Werkstückes zugeordnete Bearbeitungswerkzeuge.
Diese oder deren Schlitten werden entweder mechanisch, z. B. durch Nocken oder Kurvenscheiben,
oder pneumatisch, insbesondere durch Druckluft, oder elektrisch gesteuert, und zwar
möglichst gleic!hzeitig, so daß das ganze Werkstück ohne Umspannen in einem Arbeitsgang
fertiggestellt werden kann. Hierbei kann sowohl die Zuführung der Werkstücke als
auch das Auswerfen derselben durch selbsttätig wirkende Einrichtungen erfolgen.
Durch diese Arbeitsweise wird eine Zeitersparnis erzielt und außerdem der Vorteil,
daß sämtliche Drehflächen
-genäu konzentrisch werden, was dann nicht
der Fall ist, wenn das Werkstück zum Bearbeiten an verschiedenen Stellen umgespannt
werden muB. Erfindungsgemäß sind um das das Werkstück haltende Spannfutter die erforderlichen
Stahlhalter gruppiert, die beispielsweise parallel oder schräg zur Drehachse des
Werkstücks mittels Nocken- oder Kurvenscheiben bewegt .werden. Auf beiden Seiten
der Spannvorrichtung sind je zwei Stahlhalter vorgesehen, von denen das eine Paar
zum Drehen und Abstechen des Ventilkopfes, das andere Paar zum Drehen und Abfasen
des Ventiltellers und zum Drehen des Ventilsitzes dient. Die Stahlhalter und Schlitten
werden durch Schwenkhebel betätigt und durch Rüekführfedern in ihre ursprüngliche
Lage gebracht.
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Das Spannfutter besteht aus einer mehrteiligen Klemmhülse, die zwischen
zwei axial zueinander beweglichen Konusteilen eingesetzt ist. Bei einer Bewegung
der Konusteile gegeneinander wird die Klemmhülse so zusammengepreßt, da-ß das Werkstück
festgehalten wird. Für die Bewegung der Spannfutter sind beispielsweise Keilstifte
vorgesehen, die gegen die Rückführfedern bewegt werden. Zum Antrieb des Spannfuhters
ist dieses mit einem Zahnkranz versehen, der mit einem Kettentrieb, Keilriemen od.
dgl. mit einem Wechselgetriebe verbunden ist. Die Steuerung der Getriebeschaltglieder
der Keilstifte für die axiale S;pannfutterbewegung erfolgt z. B. mittels eines Druckmittels,
beispielsweise durch Druckluft. Das Druckmittel und die Betätigungshebel für die
Stahlhalter und deren Sahllitten werden @durch Nockenwellen des Triebwerks betätigt,
das ebenfalls vom Wechselgetriebe für das, Spannfutter angetrieben wird.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel schematisch
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i den herzustellenden Ventilkörper in Seitenansicht,
und zwar in der Umrißzeichnung einer Rohform, von der die Bearbeitung nach der Erfindung
beispielsweise ausgeht, Abb. 2 bis 4 Teilabschnitte der zu bearbeitenden Ventilform
nach Abb. i mit den zugehörigen Arbeitsstählen, in Draufsicht und Einzeldarstellung,
Abb.5 ein schaubildliches Gesamtschema der Ventildrehvorrichtung nach der Erfindung,
Abb. 6 eine durch Druckmittel betätigte Steuervorrichtung für das Spannfutter nach
der Erfindung im Längsschnitt und in Einzeldarstellung, Abb. 7 das Spannfutter nach
der Erfindung, teilweise in Draufsicht und teilweise im Horizontalschnitt, mit den
um das Spannfutter gruppierten Stahlhaltern und' Stahlhalterschlitten in Draufsicht,
Abb.8 ein Wechselgetriebeschema für den Spannfutter- und Stahlhalterantrieb, Abb.
9 und to eine Zubringertromimel und Auswerfervorrichtung für das Werkstück.
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Das Ausführungsbeispiel nach Abb. i zeigt ein Ventil mit glattem Schaft
ja, das überdreht worden ist. An den Ventilbeiner i sollen nun die Ringfläche ib,
die Abfasung ie und die Ventilsitzfläche Id angedreht werden. Außerdem soll, das
Schaftende ja die Eindrehung je und die Abfasung if erhalten.
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Zum Drehen der Ringfläche Ib dient ein Stahl 2 (Abb.4, oben)' reit
zwei hintereinanderliegenden Schneidflanken 2" und 2b. Zunächst :bewegt sich der
Stahl 2 in Pfeilrichtung I von Abb. 2, hernach bewegt sich der Stahl in Pfeilrichtung
II und wird sbhldeßlich in Richtung der Pfeile III-IV in seine Ausgangsstellung
zurückgeführt. Die Abfasung je erfolgt durch die Schneidkante 2b des Stahles 2,
in dem idieser sich entweder zu Beginn der Bearbeitung ein Stück weiter in Pfeilrichtung
1I bewegt, oder er fährt nach Abb. 4 besonders an das Werkstück heran und wieder
zurück, wie die Pfeile V und VI zeigen. Das Drehen des Schaftendes ie erfolgt durch
einen Stahl 3 nach Abb. 3. Zu diesem Zweck fährt der Stahl 3 zuerst in Pfeilrichtung
VII von Abb. 3 an, beschreibt dann eine Bewegung in Pfeilrichtung VIII und wird
dann in Pfeilricbtung IX geführt und hierauf in einer zur Pfeilrichtung VIII parallelen
Bewegung zurückgeführt (Pfeil XI) und bewegt sich dann entsprechend der Pfeilrichtung
XII in seine Ausgangsstellung. Das Abstechen und Abfasen des Schaftendes erfolgt
durch einen Stahl .t mit zwei Schneidkanten 4,1 und 4b, wobei der Stah14 in Pfeilrichtung
XIII anfährt und sich in Pfeilrichtung XIV zurückbewegt, wie die Abh. 3 zeit. Das
Drehen der Ventilsitzfläche ib erfolgt durch einen Stahl 5 ,nach Abb. 4 (unten),
der zunächst in Pfeilrichtung XVI anfährt, sich dann in Pfeilrichtung XVII schräg
zur Drehachse des Werkstücks bewegt und in Richtung der Pfeile XVIII und XIX in
seine Ausgangsstellung zurückkehrt.
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Qie vier obengenannten Stähle 2, 3, 4 und 5 sind paarweise auf beiden
Seiten des Spannfutters angeordnet, das später beschrieben wird. Die Gesamtanordnung
zeigen die Abb. 5 und 7. Jeder dieser Stähle wird durch einen Stahlhalter 6, 7,
8 und 9 gehalten, von denen die Stahlhalter 6 und' 7 auf einem zugehörigen Schlitten
to, ii längs beweglich, der Stahlhalter 8 auf einem Schlitten quer beweglich und
oder Stahlhalter 9 auf einem Schlitten 13 schräg beweglich ist. Die Schlitten to
bis 13 sind quer beweglich zur Drehachse des Werkstücks i auf einer Werkstüokplatte
14 angeordnet.
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Die Querbewegung des Schlittens 12 erfolgt durch eine Spindel 15 (Abb.
7) bzw. durch eine auf diese aufgesteckte Handkurbel od. dgl.
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Die Lä.ngs- bzw. Schrägbewegung der Stahlhalter 6, 7 und 9 erfolgt
einerseits durch Hebelarme 16, 17 und 18, Abb. 7, und andererseits durch in der
Zeichnung nicht ersichtliche Rüdkführfedern. Kraft und Bewegung dieser Hebelarme
wird durch Schiebestifte I9, 20 und 21 auf die Schlitten 6, 7 und- 9 übertragen.
Die Schiebestifte sind in Böcken 21', 22 und 23 auf der Werktischplatte 14 gelagert.
Die Schlitten to .bis 13 werden ebenfalls durch Hebelarme 24, 25, 26 und 27 entgegen
der Wirkung von in der Zeichnung nicht ersichtlichen Rückführfedern bewegt (Abb.
5). Die Hebel 16 bis 18 und 24 .bis 27 sind doppelarmig und schwingen um ortsfeste
Zapfen 28. Sämtliche Hebel werden durch
Nocken 29 gesteuert, die
sich z. B. auf drei Wellen 30, 31 und 32 eines Zwischengetriebes 33 befinden.
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Das Zwischengetriebe wird durch den Nebenantrieb 34 eines Wechselgetriebes,
das in A'bb. 8 schematisch im einzelnen dargestellt ist, angetrieben. Das Wechselgetriebe
erhält seinen Antrieb über eine Welle 35 und hat z. B. zwei Stufen 36, 37, mit denen
über je eine Kupplung 38, 39 ein Kettenrad 4o angetrieben wird. Der Kettentrieb4o
(Abb. 5 und 7) dient als Antrieb für das Kettenrad 41 auf dein Spannfutter, (las
in Abh. 7 ausführlich dargestellt ist. Dieses besteht im einzelnen aus zwei axial
verschiebbaren Teilen 42 und 43 mit je einer nach außen sich verjüngenden konischen
Bohrung 44, in der eine mehrteilige Klemmbüchse 45 gelagert ist derart, daß dann,
wenn sich die Teile 42 und 43 einander nähern, auch die Teile der Klemmbüchse zusammengepreßt
werden. Die axiale Verschiebung der Spannfutterteile erfolgt @durch zwei konische
Schiebestifte 46, die in entsprechende Ausnelunungen 47 mehr oder weniger tief hineingeschoben
werden. Die Verschiebung der beiden Stifte 46 erfolgt durch einen druckmittelbeaufschlagten
Kolben 47' (A11. 6), der auf einen Träger 48 wirkt, auf dem die Stifte 46 befestigt
sind. Die beiden Spannfutterteile 42 und 43 laufen in einem ortsfesten Gehäuse 49
(Abb. 7) um. Bewegen sich die beiden Schiebestifte nach oben, dann wird die Spannfutterhälfte
43 gegen die Spannfutterhälfte42 geschoben, und die beiden Endkonusse pressen die
Spatitifutterl>üchsenteile 45 zusammen und halten durch Verengung der Öffnung 5o
den zu bearbeitenden Ventilkörper fest. Zu erwähnen ist noch, daß zum Drehen des
Ventilfußes der Halter 51 des Stahles 3 unter dem Einfluß einer Planschablone 52
steht, über die ein Steuerfinger 53 gleitet.
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Das Zu- und Abschalten des Druckmittels erfolgt durch Nocken 55, 56
(Abb. 5) auf der Welle 31. Der Antrieb der Vorrichtung erfolgt z. B. durch einen
Elektromotor 57, der auch einen Verdichter oder eine Drucköll>umpe antreibt, wenn
man das Druckmittel nicht einem Netz eiatnehmen kann.
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Zum selbsttätigen Einbringen der Ventile kann z. B. zwischen den beiden
Stahlhaltern 7 und 9 eine Trommel 58 angeordnet sein (Abb.9, io), auf deren Umfang
eine Anzahl Federzungen 59 verteilt sind, welche die zu bearbeitenden Werkstücke
i festhalten. Die Trommel 58 ist um eine Achse 6o drehbar und in Richtung der Pfeile
A oder B von Abb. 9 quer verschiebbar.
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In einigem Abstand hinter dem Spannfutter ist zwischen den beiden
Stahlhaltern 6 und 8 eine Stößelplatte 61 als Auswerfervorrichtung angeordnet. Diese
steht einerseits unter dem Einfluß eine_-Rückführfeder 62 und andererseits unter
dem Einfluß eines durch ein Druckmittel beaufschlagten Steuerkolbens 63. Die Steuerung
des Druckmittels für diesen Kolben erfolgt ebenfalls durch einen Nooken des Triebwerkes
3o bis 32, von wo aus ebenfalls die Querbewegung der Achse 6o der Zuführtrommel
58 in Richtung A oder B gesteuert wird.
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Die Handhabung und Wirkungsweise der oben geschilderten Einrichtung
ist folgende. Durch einen Hauptschalter wird der Antrieb 57 eingeschaltet, das Druckmittel
wird wirksam, und das Triebnverk 3o bis 32 fängt an, sich zu drehen. Daraus ergeben
sich nachstehende Steuerbewegungen und Arbeitsvorgänge: Die vorher mit den zu bearbeitenden.
Werkstücken beschickte Trommel 58 bewegt sich in Richtung A so weit gegen das noch
stillstehende Spannfutter 45 zu, daß gerade das vor dem Spannfutter liegende Ventil
in die Bohrung5o der Spannfutterbüchse eintritt. Das Spannfutter läuft noch. nicht
utn. Sobald das zu bearbeitende Ventil in der Spannfutterbüchsenbohrung liegt und
das Schaftende zwischen den hinter dem Spannfutter angeordneten Stahlhaltern 6,
8 hineinragt, nähern sich die beiden Spannfutterteile 42 und 43 einander durch die
Wirkung der Schiebestifte 46, die durch den Kolben 47 gesteuert werden. Durch die
Annäherung der beiden Spannfutterteile wird das Ventil in der Büchse 45 festgeklemmt.
Hierauf beginnt das Spannfutter umzulaufen, und zwar wird unter der Einwirkung eines
Steuernockens für das Druckmittel zunächst durch das Wechselgetriebe nach Abb. 8
der langsamere Gang 36 eingeschaltet. Nunmehr setzen sich der Stahle und hernach
der Stahl s in Bewegung. Beide Stähle drehen den Ventilteller fertig, wie die Abb.
4 zeigt. Ist das geschehen, und' sind die Stähle 2, 5 wieder in ihre Ausgangsstellung
zurückgegangen, dann schaltet das Wechselgetriebe automatisch auf die schnellere
Übersetzung 37 um. Dann nähern sich zunächst der Stahl 3 und hernach der Stahl 4
dem Schaftende, dem die Form nach Abb. i (ie, it) angedreht wird. Hierauf bewegen
sich die Stähle 3 und 4 ebenfalls wieder in ihre Ausgangsstellung zurück. Nunmehr
wird der Spannfutterantrieb stillgesetzt. Die Spannfutterteile entfernen sich voneinander,
und es öffnet sich die Büchse 45 so weit, bis das bearbeitete Ventil lose in dieser
liegt. Hierauf wird' der Auswerferstößel61 wirksam, der das bearbeitete Werkstück
aus der Büchse 45 herausstößt. Inzwischen hat sich die Trommel 58, z. B. beim Zurüclkgehen
in Pfeilrichtung B, durch die Wirkung eines Anschlages um einen Ventilabstand am
Trommelanfang weitergedreht, so daß nunmehr das nächste zu .bearbeitende Ventil
vor der Büchse45 liegt, worauf nach zurückgegangener Auswerfervorrichtung 61 das
oben beschriebene Arbeitsspiel von vorn beginnt.
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Die Arbeitsfolge kann im Rahmender Erfindung auch anderweitig getroffen
werden. So kann man zuerst das Schaftende und hernach den Ventilteller drehen, oder
es kann auch abwechselnd eine Fläche des Schaftendes und' Ventiltellers gedreht
werden. Das Wechselgetriebe hat dabei die Aufgabe, die Dreh- und Bewegungsgeschwindigkeiten
der beweglichen Teile der Vorrichtung den verschiedenen Schnittgeschwindigkeiten
anzupassen, die sich nach dem Durchmesser der Drehfläche und dem Werkstoff des zu
bearbeitenden Werkstückes richten. Durch leichte Austauschbarkeit der Triebwerkszahnräder
und Nocken !können die beweglichen Teile beliebig gesteuert werden. Man kann z.
B. das Spannfutter auch während des Werkstiickaustauschens
umlaufen
lassen. Die Druckmittelsteuerung kann auch durch eine elektrische Steuerung ersetzt
werden, indem man die Druckmittelsteuerkolben durch Solenoidkerne, elektromagnetische
Kupplungen od. dgl. ersetzt. Insbesondere können die Spannfutterteile unmittelbar
als solche Kupplungsteile ausgebildet sein.