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Werkstückhalter für Werkstücke mit beliebig zueinander liegenden Flächen
Die Erfindung betrifft einen Werkstückhalter, der die Bearbeitung eines beliebigen
Werkstückes an seinem ganzen Umfang in nur einer Aufspannung durch Hobeln, Fräsen,
Schleifen u. dgl. gestattet. Durch die einmalige Aufspannung wird die Möglichkeit
gegeben, die Parallelität der einzelnen Flächen zueinander genau zu erreichen und
zugleich die Aufspann- und Ausrichtzeiten erheblich zu senken.
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Es sind Werkstückhalter bekannt, die mit einer Teilvorrichtung verbunden
sind, wodurch die Bearbeitung vielflächiger Werkstücke sowie ihre Weiterschaltung
möglich ist, indem der Werkstückhalter um die Teilkopfachse drehbar angeordnet ist.
Es können mit derartigen Werkstückhaltern aber nur ebene Flächen von gewisser Regelmäßigkeit,
vor allem aber keine gekrümmten Flächen, mit beliebigen Radien bearbeitet werden.
Ferner wurde bereits ein Werkstückhalter vorgeschlagen, der zum Schleifen regelmäßig
wiederkehrender, kreisbogenförmiger Flächen, beispielsweise bei Fräsern, geeignet
ist. Durch einen derartigen Werkstückhalter soll das Hinterdrehen oder Fräsen solcher
Teile auf gewöhnlichen Rundfräsmaschinen ermöglicht werden. Dieser Halter hat eine
sich in Durchmesserrichtung erstreckende Gleitbahn und trägt auf dieser verstellbar
einen Schlitten, welcher seinerseits den Werkstückträger aufnimmt, so daß durch
Verschieben des Schlittens die Achse des Werkstückes gegenüber der hierzu parallel
verlaufenden Werkstückspindelachse verstellt werden kann. Zweck dieses Werkstüekhalters
ist es, einen Exzenter zu ersetzen, der gegenüber dem Arbeitsfräser eine Schwingbewegung
ausführt. Es können aber durch die Gleitbahn verschiedene Exzentrizitäten der Werkstückachse
eingestellt
werden, so daß eine Veränderung der Schnittiefe auch
in einem geringen Maße ohne Auswechselung der Antriebsstelle möglich ist.
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Die Erfindung will im Gegensatz hierzu das wiederholte Umspannen und
Zentrieren eines sehr verschiedenflächigen Werkstückes zur Bearbeitung der beliebig
gestalteten Flächen ersparen und benutzt daher einen Werkstückhalter; der die einmalige
Einspannung eines solchen Werkstückes auf einem geeigneten Aufspannelement ermöglicht,
das für jeden neuen Bearbeitungsgang schnell in die bestimmte Bearbeitungslage durch
ein maßgerechtes Zentrieren gebracht werden kann. Der Werkstückhalter ist mit einem
an sich bekannten, eine drehbare Teilspindel aufweisenden Teilkopf verbunden und
kann mit den für die verschiedenen Werkstückformen erforderlichen Aufspannelementen
versehen werden.
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Gemäß der Erfindung ist ein derart angeordneter Werkstückhalter mit
den Aufspannelementen in zwei aufeinander senkrecht stehenden Richtungen gegenüber
der Teilkopfachse verschiebbar. Er besteht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung
aus einem Halteteil, der fest mit der Teilspindel verbunden ist und an dem weitere
senkrecht zueinander verschiebbare, eine Art Kreuzschlittenführung bildende Einstellteile
angebracht sind. An diesen den Kreuzschlitten bildenden Teilen können beliebig auswechselbare
Aufspannelemente befestigt werden.
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Die Verstellung des Werkstückes kann hierbei mit Hilfe von Meßspindeln
und Skalen erfolgen; statt dessen kann das Werkstück auch nach Endmaßen verschoben
werden.
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Ein Ausführungsbeispiel eines Werkstückhalters nach der Erfindung
ist an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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Fig. i ist eine Gesamtansicht eines zwischen Reitstock und Teilkopf
angeordneten Werkstückhalters, der im Schnitt dargestellt ist und eine Spitzenspannvorrichtung
trägt; Fig.2 zeigt teils in Ansicht, teils im Schnitt eine Mitnehmereinrichtung
zum Spannen eines Werkstückes zwischen Spitzen für eine Einrichtung nach Fig. i
; Fig. 3 ist ein Bearbeitungsschema; Fig. 4 zeigt den Werkzeughalter in Stirnansicht
nach der Linie IV-IV der Fig. i bei abgenommenem Schwenkbügel der Spitzenspannvorrichtung;
Fig. 5 stellt eine Aufspannvorrichtung zur Verschiebung des Werkstückes nach Endmaßen
und Fig. 6 eine Seitenansicht zu Fig. 5 dar; Fig. 7 ist eine Draufsicht auf den
durch Endmaße einstellbaren Anschlagwinkel nach Fig. 5. Der Universalspannstock
i ist in an sich bekannter Weise nach Art eines Teilkopfes ausgebildet und zum einfachen
indirekten Teilen mittels Schneckentrieb eingerichtet. Die Teilspindel ist mit einer
Kegelbohrung und einem Gewinde zur Aufnahme des Werkstückhalters und von Zusatzgeräten
versehen.
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Als Ausführungsbeispiel ist eine Vorrichtung gewählt, die besonders
für Werkstücke bestimmt ist, die nicht an einer Spannscheibe festgeschraubt, in
Zangen oder sonstwie gespannt werden können, sondern zwischen zwei Spitzen festgehalten
werden.
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Der Zentrierspitze 2 des Spannkopfes liegt die Spannspitze 3 gegenüber,
die in einem Schwenkbügel 17 befestigt ist.
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Mit der Teilspindel 5 des Teilkopfes ist ein Halteteil 6 in Gestalt
eines Gewindeflansches 5' fest verbunden. Zwischen diesem und einem Spitzenhalter
7 sind zwei Einstellteile bildende Verstellscheiben 8 und 9 eingeschaltet, die mit
Hilfe von Verschiebespindeln in zwei zueinander senkrechten Richtungen radial zur
Spindelachse verschoben werden können. Die Verschiebespindeln haben z. B. einen
mit Teilung versehenen Meßkopf und sind daher im folgenden als Meßspindeln io und
ii bezeichnet. Mit Hilfe von Exzentern 12 und 13 werden die Flächen gegeneinandergespannt.
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Dank dieser Einrichtung ist es möglich, verschiedene Krümmungsmittelpunkte
jeweils genau in die Mitte der Drehachse der Teilspindel des Spannstockes zu bringen,
was an einem Bearbeitungsbeispiel gemäß Fig.3 erläutert werden soll. Es ist hierbei
nicht mehr notwendig, das Werkstück für jeden Krümmungsmittelpunkt umzuspannen und
auf den neuen Mittelpunkt auszurichten.
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Die unter verschiedenen Winkeln zueinander geneigt liegenden ebenen
Begrenzungsflächen des Werkstückes werden mit Hilfe der Teilvorrichtung der Teilspindel
5 und der Meßspindeln io, ii in die Bearbeitungslage gebracht. Die nach Kreisbogen
gekrümmten Flächen werden jeweils in der Nullstellung bearbeitet. Damit beispielsweise
die Bearbeitung nach dem Radius R, erfolgen kann, muß der Punkt 11l11 in den Nullpunkt,
d. h. in die Achsmitte Z der Teilspindel gebracht werden. Zu diesem Zwecke werden
mit Hilfe der beiden um 9o° zueinander versetzten Meßspindeln io und ii die beiden
Verstellscheiben 8 und 9 entsprechend den in der Zeichnung angegebenen Maßen um
die Strecken X, (Abszisse) und Y1 (Ordinate) verschoben. Soll die Fläche mit dem
Halbmesser R2 bearbeitet werden, so wird der Punkt M2 in die Achsmitte Z gebracht,
indem die beiden Verstellscheiben 8, 9 um die Maße X2 und Y2 verschoben werden.
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Die Verstellung erfolgt beispielsweise grob nach Skalen 14, 15 und
fein durch die Meßspindeln io, i i mit ihren Mikrometerskalen, wie sie Fig. 4 zeigt.
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Mit 16 ist in Fig. i eine Zentrierscheibe bezeichnet, an welcher der
Spitzenhalter 7 befestigt ist.
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Je nach Art des Werkstückes kann dieses auch unmittelbar auf einer
Spannscheibe 16, (Fig. 4) festgeschraubt werden. Auch kann statt dieser Spannscheibe
ein Zangenkopf oder eine andere Vorrichtung zur Befestigung des Werkstückes dienen.
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Wenn die Gestalt des Werkstückes das Festschrauben an einer Spannscheibe,
Spannung in
Zangen oder ähnlichem nicht zul.äßt, so wird erfindungsgemäß
eine drehbare Halteeinrichtung mit Gegenspitze nach Fig. i verwendet. Diese Halteeinrichtung
besteht aus der genannten Zentrierscheibe 16 mit der daran befestigten Zentrierspitze
2. Die Zentrierscheibe 16 ist über den Spitzenhalter 7 mit einem zwischen zwei Kugellagern
17a und 17v gehaltenen Schwenkbügel 17 verbunden, der an seinem gegenüberliegenden
Ende eine axial verschiebbare Spannspitze 3 trägt, mit welcher das Werkstück festgespannt
wird.
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Damit eine Federung des Werkstückes bei der Bearbeitung vollständig
ausgeschaltet wird, besitzt der Schwenkbügel 17 an seinem äußeren Ende eine Vorrichtung,
durch welche er mit einer um die Reitstock- bzw. Teilspindelachse sich drehenden
Halteeinrichtung, beispielsweise einem Spannmagneten, derart verbunden wird, daß
er eine doppelseitig gelagerte Kurbel bildet. Beispielsweise besitzt der Schwenkbügel
17 eine drehbare Haftscheibe 18, wogegen in der Pinole des Reitstockes q. oder eines
ihm entsprechenden Gerätes eine um deren Achse drehbar gelagerte Magnetscheibe i9
angebracht ist. Nach Einstellung im Koordinatenfutter durch die Verstellscheiben
8, 9 oder an einer Planscheibe 22 (Fig. 5, 6), die an Stelle des Koordinatenfutters
6 bis 13 auf die Teilspindel 5 gesetzt werden kann, wird der Reitstock d. an die
Haftscheibe 18 'herangebracht und das Magnetfutter i9 eingeschaltet. Dadurch wird
eine starre Verbindung zu dem sonst fliegenden Ende des Werkstückes hergestellt
und seine zuverlässige Abstützung erreicht. An Stelle des Magnetfutters i9 kann
auch eine andere um die Reitstockachse drehbare Halteeinrichtung treten, der gegenüber
eine radiale Verschiebung der Schwenkbügelachse 2, 3 möglich ist. Die Elemente,
die dabei zur Abstützung bzw. zur Verbindung mit dem Schwenkbügel 17 dienen, können
an Stelle der Spannscheibe 18 aus Spitzen oder ähnlichen Einrichtungen bestehen.
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Mit der Zentrierspitze 2 können gemäß Fig. 2 besondere Mitnehmer 2o,
21 zur Festspannung des Werkstückes und zur Mitnahme bei Lageveränderungen während
der Bearbeitung so verbünden werden, daß sie gegen Verdrehung um die Spitzenachse
gesichert sind. Jeder Mitnehmer 2o bzw. 21 sitzt auf einem Haltearm 2o" bzw. Zia.
Zur leichten Anpassung der Mitnehmer 20, 21 an die Werkstücke sind diese mit ihren
Haltearmen um die Achse der Zentrierspitze 2 gegeneinander verschwenkbar, und außerdem
lassen sie sich aus ihrer parallelen Lage zu der Achse je in einer Ebene verdrehen.
Da die Spannflächen der Werkstücke oft keine ebenen Flächen bieten, sind die Haltearme
so ausgebildet, daß sie sich auf der Zentrierspitze 2 axial verschieben lassen.
Die Naben der schwenkbaren Haltearme 2o, bzw. 21, sind mit einem Konus bzw. Gegenkonus
versehen, die beide gegeneinander verspannt werden können. Der Konus des Haltearmes
20a ragt durch die Bohrung des Gegenkonus 21, hindurch und trägt eine Gewindemutter
27, die mit Hilfe von Stiftlöchern leicht lösbar ist. Nach Lösen der Konusverspannung
lassen sich beide Haltearme mit ihren Mitnehmern 2o, 21 um die Zentrierspitzenachse
verdrehen. Gegen die Gewindemutter 27 drückt eine Rändelmutter 28, mit deren Hilfe
die Mitnehmer 2o, 21 gemeinsam an das Werkstück geschoben und festgespannt werden
können.
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Die Fig. 5 bis 7 erläutern die Verstellung des Werkstückes mit Hilfe
von Endmaßen an Stelle von Spindeln und Skalen. Die Planscheibe 22 wird fest mit
der Teilkopfspindel5 verbunden. Auf ihr sitzt eine Spannplatte 23, mit welcher das
zu bearbeitende Werkstück in bekannter Weise verschraubt wird. Die Spannplatte 23
kann auch eine Mitnehmerein.richtung mit Schwenkbügel entsprechend Fig. i tragen
oder mit einer Zangeneinrichtung oder anderen Spannvorrichtung versehen sein.
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Die Spannplatte 23 trägt das Werkstück. Sie besitzt vier genau winkelrecht
und parallel zueinander liegende seitliche Einstellflächen und wird durch beliebig
im Koordinatenkreuz einstellbare Spannstücke 2q. gehalten. Wenn nun das Werkstück
bzw. die Spannplatte 23 zur Einstellung eines neuen Mittelpunktes nach den Koordinatenachsen
verschoben werden soll, wird nach Fig. 5 der Anschlagwinkel 25 in einer Entfernung
entsprechend. den Verschiebemaßen von der Einstellfläche der Spannplatte festgeschraubt.
Der genaue Abstand wird durch Endmaße festgelegt. Nach Festspannung des Winkels
25 und Einstellung seines Schiebers 26 kann die Spannplatte 23 von der Planscheibe
22 gelöst, nach dem eingestellten Anschlagwinkel in die neue Lage verschoben und
mittels der Spannstücke 24. wieder festgespannt werden.