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Vorrichtung zum Bearbeiten von umlaufendem Stangenmaterial Die Erfindung
verfolgt das Ziel, die Leistung von spanabhebenden Maschinen, .auf denen Drehkörper
aus rotierendem Stangenmaterial hergestellt werden, zu steigern. Hierzu sind schon
Vorrichtungen zum Bearbeiten von Stangenmaterial bekannt, die aus einer motorisch
angetriebenen, die Vorschub- und Spannelemente enthaltenden Arbeitsspindel und aus
einem dieser gegenüber angeordneten, ebenfalls umlaufenden und mit einer Klemmvorrichtung
versehenen Gegenlager bestehen.
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Diese Einrichtung wird bei Drehautomaten vorzugsweise beim putzenfreien
Abstechen mit Erfolg angewandt. Hierbei muß jedoch eine verhältnismäßig komplizierte
Zahnradübersetzung für den erforderlichen Gleichlauf der beiden die Spanneinrichtungen
tragenden Spindeln sorgen. Es isind außerdem feststehende oder mitlaufende Setzstöcke
(Lünette) zum Abstützendes aus,dem Spindelkopf herausragenden Stangenendes im Gebrauch,
die die während der Bearbeitung ,auftretenden Schnittkräfte aufnehmen. Diese -,Setzstöcke
sind mit Büchsen, Backen oder Rollen ausgerüstet.
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Nach dem Erfindungsgedanken ist das Gegenlager mit einer rotierenden
Schwungmasse versehen und nur durch die Reibung des Klemmfutters angetrieben. Das
Stangenmaterial, das in üblicher Weise mittels Gewichtsvorschub, Vorschubzange,
Rollenvorschub od. dgl. bis zu einem Anschlag vorgeschoben wird, dringt hierbei
in das selbstspannende Futter ,des Gegenlagers ein, wobei sich dessen Spindel und
die Schwungmasse .den Drehbewegungen des Stangenmaterials ,anpassen. Das Stangenmaterial
wird natürlich erst dann die volle Drehzahl der Hauptspindel ausführen, wenn deren
Futter geschlossen ist.
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Während der Bearbeitung und beim-Abstechen des Drehkörpers rotiert
also auch bei stark abnehmendem Querschnitt des Stangenmaterials an der Einstichstelle,
ebenso nach der völligen Abtrennung des Drehkörpers von der Stange außer,der Hauptspindel
die,Spindel
des Gegenlagers, obwohl der von dem Hauptantrieb .der Maschine ausgehende Kraftfiuß
nach dem Abstechen unterbrochen wird, unter .dem Einfluß der kinetischen Energie
derSchwungmasse selbständig weiter. Die Schwungmasse dient hierbei vorübergehend
als Antrieb.
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Da nach der Durchtrennung das Stangenmaterial sofort nach Öffnen .des
Spannfutters der motorisch angetriebenen Hauptspindel das Stangenmaterial wieder
in das selbstspannende Futter des Gegenlagers bis zu einem Anschlag vorgeschoben
wird, wird nach Schließen des Spannfutters der Hauptspindel das Drehmoment wieder
mit auf die Spindel und die Schwungmasse des Gegenlagers übertragen, wobei deren
Mitnahme durch die Klemmwirkung des Futters erfolgt. Da bekanntlich bei Drehautomaten
nach dem Abstechen sofort das Stangenmaterial wieder vorgeschoben wird, kann die,
Drehzahl der Spindel des Gegenlagers während des für. den Stangenvorschub erforderlichen
kleinen Zeitabschnittes nicht oder nur geringfügig absinken. Nach vollzogenem Stangenvorschub
wird jedenfalls sofort wieder .der Gleichlauf mit der Hauptspindel erreicht.
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Da die Entfernung von Hauptspindelkopf und Gegenlager unter Berücksichtigung
der Abmessunr g-en der Werkzeuge und .der erforderlichen Vorschubwege so klein wie
möglich gewählt wird, kann gegenüber der fliegenden Bearbeitung mit großen Vorschüben
sowie mit Breit- und Formstählen gearbeitet werden. Die beiderseitige Abstützung
des in Bearbeitung .befindlichen Stangenabschnittes und .der Schwungmassenantrie
b des Gegenlagers ermöglichen.außerdem ein putzenfreies Abstechen, da .sich *der
Drehkörper im Gegensatz zur fliegenden Bearbeitung nicht schon vor vollendeter Abtrennung
unter seinem Eigengewicht von der Stange lösen kann, weiterhin das :gleichzeitige
Arbeiten mit zwei A#bstechstählen.
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Das Gegenlager mit Schwungmassenantrieb kann außerdem nach vollzogenem
Abstechen .des Drehkörpers, ähnlich wieeinRevolverkopf, eine Schwenkbewegung um
eine horizontale oder vertikale Achse ausführen, wodurch eine weitere Bearbeitung
des abgestochenen Drehkörpers, z. B.Gewindeschneiden, Längsbohren u. dgl., in der
gleichen Einspannung und, falls die Spindel des Gegenlagers .beiderseitig mit einer
Spanneinrichtung ausgerüstet wird, zeitlich parallel zu den zwischen den Einspannstellen
ablaufenden Arbeitsprozessen möglich wird. Durch dieses Schwenken des Gegenlagers
kann außerdem ,der Drehkörper in geordneter Lage die Maschine verlassen und erforderlichenfalls
ohne besondere zusätzliche Apparatur anderen Arbeitsmaschinen, z. B. einer spitzenlosen
Schleifmaschine, einer Schlitzmaschine od. .dgl. zugeführt werden..
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Einig:, bevorzugte Ausführungsformen .der Erfindung sind schematisch
jeweils in .der Draufsicht in der Zeichnung dargestellt, in welcher bedeutet Abb.
i einen Schnitt durch das Gegenlager mit Schwungmassenantrieb und radial federnder
Spanneinrichtung, Abb.2 einen Schnitt durch das Gegenlager mit Schwungmassenantrieb
und Backenspanneinrichtung, Abb. 3 als Arbeitsbeispiel das gleichzeitige von zwei
Bolzen mittels zwei in radialer Richtung geringfügig gegeneinander versetzter Alstechstähle,
Abb.4 als Arbeitsbeispiel die gleichzeitige Bearbeitung von zwei Schraubenrohlingen
geringerer Länge mittels zwei Breitstählen und zwei Abstechs tählen, Abb. 5 als
Arbeitsbeispiel die Herstellung von konischen- Rollen mittels Breit- und A.bstechstabl,
Abb.6 ein schwenkbaresGegenlab rmit Schwungmassen:antrieb und zwei beiderseitig
in der Spindel angeordnete Futter.
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Der Kopf i nach Abb. i einer motorisch angetriebenen Spindel trägt
in seinem Innern ein steuerbares Spannfutter (in der Abbildung nicht mit dargestellt),
über,das die Materialstange 2 während,des Arbeitsprozesses in Umdrehungen versetzt
wird. Gegenüber der motorisch angetriebenen Spindel ist das Gegenlager ii nach dem
Erfindungsgedanken angeordnet, das aus einem Gußkörper bestehen kann, in den die
Schrägrollenlager 12 und 13 eingebaut sind. Die Hohlspindel des Gegenlagers ist
mit 6 bezeichnet. Auf der den Werkzeugen zugekehrten Seite ist diese Spindel ähnlich
wie eine Spannzange. geschlitzt, so daß sie bei entsprechender Wahl des lichten
Durchmessers .der Büchse 5 das Stangenmateriale, das durch Gewichts-, Zangen-oder
Rollenvorschub bis an den Anschlag 15 vorgeschoben wird, fest umspannen kann. Der
Gußkörper .des Gegenlagers i i trägt beiderseitig die Deckel 7 und 16, die dafür
sorgen, daß keine Verunreinigung der Spanneinrichtung und der Wälzlager 12 und 13
erfolgen kann. Der Abstand der Wälzlager wird durch die Büchse 14 gewährleistet.
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Auf .der Hohlspindel 6 des Gegenlagers wird die Schwungmasse i9 mittels
der Ringmutter 18 zweckmäßigerweise durch Reibung festgehalten. Das Gegenlager i
i ist auf .den schematisch dargestellten Maschinengestellführungen 2o und 21 @(Rundführungoder
Flachführung) geführt. Der untere Teil desiGegenlagers ist als Platte ausgebildet;
die durch das Zwischenstück 22 mit ii in Verbindung steht. Diese Platte -bildet
gemeinschaftlich mit dem Zwischenstück 22 und dem Lagerkörper i i zweckmäßigerweise
ein Ganzes.
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Die Entfernung zwischen.demHauptspindelkopf i und dem Gegenlager i
i wird so klein wie möglich gewählt, :damit während der (B'earbeitungs- oder Abstech.operationen
keine unnötigen Biegemomente auftreten können. Das in dem Stahlhalter io mittels
der Schrauben 8 und 9 festgehaltene Bearbeitungswerkzeug ist in Abb. i mit 3 .bezeichnet.
Bei der praktischen Ausführung einesGegenlagers wird man zur entsprechenden Anpassung
an den Durchmesser des Stangenmaterials entweder .die Büchse 5 jeweils auswechseln
oder in die ,Spindel 6 besondere Spannpatronen einsetzen.
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Die Arbeitsweise der Einrichtung nach dem Erfindungsgedanken ist nun
folgende: Das Stangenmaterial 2 wird beim Öffnen .des Spannfutters des
Spindelkopfes
i bis zum feststehenden, am Maschinengestell verankerten Anschlag 15 vorgeschoben.
Da der lichte Durchmesser der Büchse 5 etwas kleiner als der Durchmesser des Stangenmaterials
ausgeführt wird, tritt beim Eindringen der Stange :2 in die Büchse 5 eine Klemmwirkung
ein. Beim Schließen des Spannfutters innerhalb des Kopfes i der angetriebenen Hauptspindel
wird das Stangenmaterial mitgenommen und versetzt hierbei gleichzeitig die Spindel
6 ,des Gegenlagers i i in Umdrehung, wobei die Schwungmasse i9 entsprechend mitgenommen
wird und die Drehzahl der Hauptspindel .annimmt. Die Klemmeinrichtung bzw. die Büchse
5 der Spindel 6 wird nicht durch besondere Mechanismen gesteuert, sondern wirkt
vielmehr selbstklemmend. Beim Vordringen des in der Abb. i als Abstechstähl gezeichneten
Werkzeuges 3 wird der zu bearbeitende Drehkörper 4 ,bei Abnahme des Ouerschnittes
an der Abstechstelle nun nicht durch sein Eigengewicht ein vorzeitiges Lösen der
Verbindung zum Stangenmaterial herbeiführen, es werden vielmehr die beiden dem Werkzeug
zugekehrten Stirnseiten der Drehkörper so lange bearbeitet, bis das Werkzeug 3 die
Mittelachse des rotierenden Stangenmaterials erreicht bzw. überschritten hat.
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Die Einrichtungen nach .dem Erfindungsgedanken können nicht nur für
Stangenmaterial mit kreisförmigem Querschnitt verwandt werden, sondern für alle
in der Bearbeitungstechnik -der Drehautomaten .üblichen Querschnitte. Es wäre jedoch
z. B. bei Sechskantmaterial dann erforderlich, .daß die Büchse 5 im Durchmesser
etwas kleiner als der des umschriebenen Kreises des Sechskantes gewählt wird. Zur
entsprechenden Mitnahme der Gegenlagerspindel 6 empfiehlt es sich jedoch, sowohl
bei Stangenmaterial mit rundem ,als .auch mit anderen Querschnitten die Büchse 5
mit Längsnuten zu versehen. Um den Verschleiß der Büchse 5 so niedrig wie möglich
zu halten, wird sie am besten .aus Hartmetall hergestellt.
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Nach dem Abtrennen des Drehkörpers 4 vom Stangenmaterial wird nun
durch einen Steuermechanismus das !Gegenlager i i so weit in Richtung der Anschlagstange
15 auf den Führungen 2o und 21 verschoben, bis der abgestochene Drehkörper 4 wieder
aus der Klemmeinrichtung der Gegenlagerspindel6 herausfällt. Zu di-esem Zweck ist
es bei diesem Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens notwendig, daß der einstellbare
Anschlag 15 ortsfest am Maschinengestell befestigt ist.
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Will man vermeiden, daß der fertig bearbeitete und abgestochene Drehkörper
4 mit in den Späneraum fällt, so besteht die Möglichkeit, den Drehkörper 4 mittels
des Anschlages 15, der sich in diesem Fall in Längsrichtung bewegen muß, abzutransportieren.
Der Anschlag 15 wird hierbei auf der dem Drehkörper 4 zugekehrten Seite mit einer
Zange, ähnlich der Vorschubzange eines Automaten, ausgerüstet, die bei Längsverschiebung
:des Anschlages 15 den Drehkörper 4 aus der Spanneinrichtung und der Spindel des
Gegenlagers i i herauszieht und abführt. Da die heute im Werkzeugmaschinenbau üblichen
Zangen- und Rollenvorschübe mit großer Genauigkeit .arbeiten, kann bei ihrer Anwendung
auch der Anschlag 15 in Fortfall :kommen, so daß das nach Beendigung des Arbeitsprozesses
unter Einwirkung dieser Einrichtungen vordringende Stangenmaterial :2 .den bereits
abgestochenen Drehkörper 4 in Richtung der Längsachse des Gegenlagers aus der Büchse
5 herausschiebt. Hierbei empfiehlt es sich, um Kantengen zu vermeiden, den Bohrungsdurchmesser
der Hohlspindel 6 des Gegenlagers i i nicht wesentlich,größer auszuführen als denjenigen.
des Stangenmaterials. Die abgestochenen Drehlcörp,er 4 fallen dann nicht mehr in
den Späneraum, sondern verlassen in geordneter Lage die Hohlspindel 6 des Gegenlagers.
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Bei der Abb. ä ist an Stelle der Klemmeinrichtung der Abb. i ein selbstspannendes
Futter getreten. Der Gußkörper i i der Ab@b. i ist durch ein Stahlrohr i i ersetzt,
,das die 'beiden Wälzlager 12 und 13 trägt. Das Stahlrohr i i ist beiderseitig durch
.die Deckel 16 und 27 abgeschlossen. Filzringe 17 und 28 sorgen für eine entsprechende
Staubabdichtung. Der Gegenlagerkörper i i ruht gleichfalls auf einer Platte, die
.auf den Führungen 20 und 21 des Maschinengestelles gleiten kann. Diese Platte (in
der Abbildung nicht mit dargestellt) steht durch das Zwischenstück 22 mit dem Gegenlagerkörper
i i in Verbindung. Die Hohlspindel 6 der Abb. i ist hier durch den Futterkörper
23 ersetzt, der mit einem als Führung für die Backen 24 .dienenden Innenkonus ausgerüstet
ist. Die Anlage der Backen 24 .an dem Innenkonus wird durch die Ringfeder 25 gewährleistet.
Die Backen werden durch Stifte 26 daran gehindert, sich im Futterkörper zu drehen.
Die Platte 7, die mit dem Körper 23 verschraubt ist, sorgt für eine entsprechende
Abdichtung gegenüber Spänen u.,dgl. Das mittels der genannten Vorschubeinrichtungen
vordringende Stangenmaterial drückt nun auf die mit .der Längsbohrung 30 versehene
Büchse 29 und verschiebt hierbei geringfügig die mit einem Außenkonus versehenen
Backen 24 innerhalb des Futterkörpers 23, wobei auf das in das Futter eingedrungene
Stangenmaterial eine entsprechende Spannwirkung .ausgeübt wird, die dann eine Mitnahme
des Futterkörpers 23 und der Schwungmasse i9, die mittels der Ringmutter 18 befestigt
ist, bewirkt. Soll das Klemmfutter wieder geöffnet werden, so wird das gesamte,Gegenlager
in Richtung des festen Anschlages 33 verschoben, der einen mit einem Führungskolben
32 ausgerüsteten federnden Stift 31 trägt. Innerhalb des Anschlages 33 befindet
sich eine Längsbohrung, in der der Führungskolben 32 gleiten kann. Eine Feder 34
sorgt dafür, daß der federnde Stift 31 zunächst die in der Abb. 2 ;gezeigte Lage
einnimmt. Wird nun das Gegenlager in: Richtung .des Anschlages 33 verschoben, so
dringt der federnde Stift 31 zunächst in die Bohrung 3o ein. Beim !Auftreffen auf
den zunächst noch eingespannten Drehkörper :4 wird der federnde 'Stift 31 in den
feststehenden Anschlag 33 hineingeschoben. ;Beim ,Auftreffen der Büchse :29 auf
den Anschlag 33 werden dann unter Einwirkung
der Druckfeder 35
die Klemmbacken 24 geöffnet und der Federstift 31 stößt den fertig bearbeiteten
Drehkörper 4 aus :dem Gegenlager.
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Da das Gegenlager durch seine Schwungmasse ig einen Eigenantrieb besitzt,
ist es, wie schematisch in Abb. 3 gezeigt wird, möglich, z. B. bei Herstellung von
Stiften, Lagernadeln, Schraubenrohlingen u. dgl., gleichzeitig an zwei Stellen mit
den beiden Abstechstählen 3 und 3',abzustechen, die mittels der Schrauben g und
g' in dem Werkzeugschlitten io' festgehalten werden. Die beiden Abstechstähle 3
und 3' werden hierbei so angeordnet, daß der Abstechsta:hl3' die Mittelachse des
Stangenmaterials zuerst erreicht und dabei eine Abtrennung des Stangenabschnittes
q.' herbeiführt, während der Abstechstahl3 erst etwas später den Restquerschnitt,
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herausschält und eine Lösung des Stiftes 4 von der Stange 2 bewerkstelligt.-
Es empfiehlt sich, beim Arbeiten mit zwei Abstechstählen den zwischen ihnen liegenden
Abschnitt des Stangenmaterials durch ein Backen- oder Rollenlünett 36 so abzustützen,
daß der Stift 4 nicht unter seinem Eigengewicht vorzeitig seineVerbindun:g zum rotierenden
Stangenmaterial 2 löst.
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Durch das beiderseitige Einspannen des Stangenmaterials im Hauptspindelkopf
i und im Gegenlager i i ist es nach Abb. 4 auch möglich, die Leistung bei der Herstellung
von kleineren Schraubenrohlingen dadurch zu steigern, @daß man gleichzeitig mit
zwei sich gegenüberstehenden Breitstählen 38 und 38' arbeitet, wobei die Schraubenköpfe
39 und 39' die in .der Abb. 4 gezeigte Lage -einnehmen können. Nachdem
die Breitstähle 38
und 38' den schräg :schraffierten Teil des Querschnittes
des Stangenmaterials abgearbeitet haben, dringen dann dieAbstechstähle3 und 3' gleichzeitig
in der -bei Erläuterung der Abb. 3 beschriebenen Weise vor, so daß dann diekreuzweise
schraffierten Querschnitte 37 und 37' herausgearbeitet werden.
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Auch bei der Herstellung von konischen Rollen und kürzeren konischen
Stiften ist nach Abb. 5 die Anwendung -eines Breitstahles 38 möglich, da die hierbei
auftretenden Schnittkräfte von der H.auptspindellagerung und dem Gegenlager aufgenommen
werden. Der Abstechstähl 3 dringt dann gleichzeitig während des Arbeitens des Breitstahles.
38 in das Stangenmaterial ein und schält den kreuzweise schraffierten Querschnitt
heraus. Die Büchse 5 des Gegenlagers muß in diesem Fall mit einem Innenkonus ausgerüstet
sein.
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Da die Werkzeuge, z. B. die Breitstähle und Abstechstähle, insbesondere
bei hoher Stückleistung ziemlich plötzlich zum Eingriff kommen, dient die Schwungmasse
des Gegenlagers gleichzeitig dazu, die Spitzen der Drehmomente abzufangen und auszugleichen.
Durch das Festhalten des Stangenmaterials in zwei Spanneinrichtungenwind außerdem
das Rutschen der Stange in den Futtern bei der Übertragung größerer Drehmomente
verhindert.
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Da der Antrieb mittels Schwungmasse keine komplizierten Kraftleitungen
erfordert, ist es leicht möglich, dem Gegenlager nicht nur die bereits erwähnten
Bewegungen in Längsrichtung der Fühsungen 2o und. 2,1 zuerteilen, man: kann es vielmehr
nach Abb. 6 auch Sc@venkbewegungen um eine horizontale oder vertikale Achse ausführen
lassen. Die Spindel des Gegenlagers wird hierbei zweckmäßigenveise beiderseitig
mit seiner Klemmeinrichtung ausgerüstet. Die Schwenkbewegung kann natürlich erst
dann eingeleitet werden, wenn der Drehkörper 4 von .der Stange 2, abgestochen ist.
Das schwenkbare Gegenlager trägt .am besten in. der Mitte die Schwungmasse ig. Der
Gegenlagerkörper ruht auf dem :Zwischenstück 22 und: der Platte 4o, die,auf 2o und
21 geführt ist. Um das Zwischenstück 22 kann nun der Gegenlagerkörper seine Schwenkbewegungen
ausführen. Hierbei rotiert die Gegenlagerspindel durch die Wirkung der Schwungmasse
ig weiter, so daß beim Schwenken um go oder i-8o° weitere Bearbeitungen am bereits
abgestochenen Drehkörper 4 erfolgen können. Nach Beendigung dieserzusätzlichenArbeiten,
diezeitlich parallel zu den zwischen den Einspannstellen sich vollziehenden Arbeitsoperationen
vorgenommen werden, erfolgt dann das Ausstoßen des Drehkörpers q.'. Dieser kann
dann, falls erforderlich, ohne zusätzliche Apparatur anderen Arbeitsmaschinen zugeführt
werden.
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Das Öffnen der beiden Spanneinrichtungen eines schwenkbaren Gegenlagers,
die zweckmäßig als selbstspannende. Futter nach Abb. 2 ausgebildet werden, kann
durch Verschieben von Muffen (in der Abbildung nicht mit dargestellt) erfolgen,
die mit der Gegen.lagerspindel rotieren. Der Drehkörper q.' wird dann beim Öffnen
der iSpanneinrichtung unter Wirkung eines federnden Stiftes ausgestoßen.
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Das Stangenmaterial kann nicht nur, wie bereits erwähnt, alle die
,auf Drehautomaten verarbeitbaren Querschnitte besitzen, es kann auch bereits mit
Längs- und Querriefen oder Gewinde versehen sein.
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Die Längsverschiebung des Anschlages z. B. der Stange 15 nach Abb.
i kann in speziellen Fällen, in denen der Anschlag entweder sehr schnell seine Bewegungen
ausführen muß (Ausstoßen des fertigen Drehkörpers in Richtung des Werkzeugraumes,
Herausziehen des fertigen Drehkörpers durch die hohle,Gegenlagerspindel) oder mit
dem Gegenlager Schwenkbewegungen (s. Abb.6) vornehmen muß, unter Wirkung eines Solenoides
erfolgen.- Bei schwenkbarem Gegenlager wird das Solenoid dann zweckmäßig am Gegenlager
befestigt und führt gemeinschaftlich mit diesem und -dem von -dem Soleniod gesteuerten
Anschlag die Schwenkbewegungen .aus.