DE9415735U1 - Einrichtung zum Drehen von Kugeln und Radien - Google Patents

Description

INDEX-Werke GmbH & Co. KG

Einrichtung zum Drehen von Kugeln und Radien.·',,; , : : ·..: ♦ *..: l»U

Einrichtung zum Drehen von Kugeln und Radien

Bei kurvengesteuerten Revolverdrehautomaten gibt es Kugeldrehwerkzeughalter, die in eine Station des Revolverkopfs eingebaut werden können.

Die Schwenkbewegung der Schneide wird von einem Werkzeugschlitten mit Andrücklineal über mechanische Übertragungsglieder hergeleitet. Hier ist keine automatische Radiusversteüung möglich.

Bahngesteuerte CNC-Drehmaschinen sind in der Lage, kreisbogenförmige Bahnen zu fahren, um Radien und Kugeln zu fertigen. Die Kreisbewegung wird über die Bewegungskoordination von zwei senkrecht aufeinanderstehenden linearen Schlitten erzeugt. Trotz hoher Güte der CNC-Steuerung und der Schlittenantriebe ist die erzeugte Bahn nicht absolut korrekt, da Regelabweichungen wie Schleppfehier, Umkehrspannen am Quadrantenübergang usw. nicht zu vermeiden sind.

Eine weitere Fehlerquelle stellt der Schneidenradius des Drehmeißels dar. Weicht er von der Kreisform ab, so entstehen Fehler am Werkstück, da der Kontaktpunkt zwischen Werkzeug und Werkstück während der Bearbeitung an der Schneidenkante entlangwandert.

Diese Fehler lassen sich mit sog. Kugeldrehapparaten vermeiden, die die gewünschte Kreisbahn durch eine Schwenkbewegung der Meißelschneide um eine Schwenkachse erzeugen. Bei einer hochwertigen Schwenkachse entstehen keine Bahnfehier und die Beschaffenheit des Meißelschneidenradius ist ohne Einfluß, da immer der gleiche Schneidenpunkt im Eingriff ist bzw. die Schneide stets senkrecht zur Werkstückoberfläche orientiert ist; auch orthogonales Drehen genannt. (Siehe Seite 166 „Hochpräzisionszerspanen mit geometrisch bestimmter Schneide"; Band I: Drehen. Beuth Verlag Berlin ISBN 3-410-32846-7)

Das orthogonale Drehen bietet darüber hinaus den Vorteil, daß in Verbindung mit einer CNC-Bahnsteuerung sehr komplexe Formen mit nur einer Schneidplatte gedreht werden können, bei denen sich die Schneidenorientierung über einen Winkelbereich von mehr als 180 ° erstrecken kann.

Bekannte Kugeldrehapparate haben jeweils eigene Antriebe für die Schwenkbewegung und ggf. für die Radiuseinstellung.

Diese Lösung ist sehr aufwendig und hat den Nachteil, daß der Kugeldrehapparat zusätzlichen Platz im Arbeitsraum der Drehmaschine benötigt, meist noch in Verbindung mit einer oder zwei Schlittenachsen, um den Kugeldrehapparat in seine Drehposition zu bringen.

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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kugeidrehwerkzeughalter, der in eine Werkzeugstation eines Revoiverkopfes einer CNC-gesteuerten Drehmaschine, die mit einer Einrichtung zum Antrieb der Revoiverwerkzeuge versehen sein muß, eingesetzt werden kann. Die besonderen Vorteile der vorliegenden Erfindung sind zum einen, daß der Antrieb des Kugeldrehapparates durch den Werkzeugantrieb im Revolverkopf erfolgt und zum anderen, daß es mit demselben Antrieb möglich ist, den Radius der erzeugten Kugel zu korrigieren.

Eine beispielhafte Ausführung ist in den folgenden Figuren dargestellt: Fig. 1 zeigt die Lage des Kugeldrehwerkzeughalters an einem Revolverkopf einer CNC-Drehmaschine.

Fig. 2 ist ein vergrößerter Ausschnitt von Fig. 1 und zeigt den Kugeldrehwerkzeughalter im Schnitt.

Fig. 3 ist ein Schnitt durch den Halter nach Fig. 2 entlang der Linie 1 -1. Fig. 4 ist ein Schnitt durch den Halter nach Fig. 2 entlang der Linie 2 - 2.

Fig. 5 sind Schnitte durch den Halter nach Fig. 2 entlang der Linie 3 - 3 in verschiedenen Lagen der Hubkurve.

In Fig. 1 ist eine Drehspindel 1 mit dem Werkstück 2 in einem Spindelkasten 3 gelagert. Der Revolverschlitten 4 kann sich in X- und Z-Richtung CNC-gesteuert bewegen. Der Revolverkopf 5 hat eine zur Arbeitsspinde! 1 parallele Schaitachse. In der in Arbeitsposition stehenden Revolverstation ist der Kugeldrehwerkzeughalter 6 angeordnet. Seine Schwenkachse 7 steht senkrecht zur Achse der Arbeitsspindel 8 . Wenn die Schwenkachse 7 die Arbeitsspindelachse 8 schneidet, so entsteht eine Kugelform am Werkstück.

Falls die Maschine eine sowohl senkrecht zur Schwenkachse 7 als auch senkrecht zur Arbeitsspindelachse 8 orientierte Schlittenachse aufweist, kann die Schwenkachse 7 einen Abstand zur Arbeitsspindelachse 8 einnehmen, und es werden anstelle von Kugeln kreisbogenförmige Konturen gefertigt.

Im vorliegenden Beispiel ist diese Schlittenachse eine Y-Achse, die senkrecht auf der XIZ-Zerspanungsebene steht.

Wenn die Meißelschneide 9 jenseits der Schwenkachse 7 liegt, so entstehen Hohlkugel- bzw. Hohlradienkonturen.

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Fig. 2 und Fig. 3 verdeutlichen den Antriebsstrang.

Aus der WO 93/02833 ist ein Werkzeugrevolver bekannt, bei dem die Kupplungswelle 10 Bestandteil des Revolverschlittens 4 ist und beim Revolverschalten stehen bleibt. Sie ist auf das in Arbeitsstellung stehende Revolverwerkzeug ausgerichtet. Jedes Werkzeug, das einen Antrieb benötigt, wird beim Einschwenken in die Arbeitsposition automatisch mit der Kupplungswelle 10 verbunden, die während des Revolverschaltens In definierter Winkelstellung stillgesetzt ist. Auch die abgekuppelten Werkzeugwellen 11 verharren durch eine Blockiereinrichtung in dieser definierten Winkelstellung.

Zum Werkzeugantrieb bzw. zum Antrieb der Kupplungswelle 10 dient ein nicht näher dargestellter CNC-Achsantriebsmotor, der lage- und drehzahSregelbar ist.

Die Werkzeugwelle 11 treibt über ein Kegelradgetriebe 12 und ein Schneckengetriebe 13 den schwenkbaren Werkzeugträger 14 mit der Schwenkachse 7 an. Der Werkzeugträger 14 besteht u. a. aus einem Schlittenunterteil 15 das ein bewegliches Schlittenoberteil 16 und den Drehmeißel 17 trägt.

Zwischen Schlittenunterteil 15 und-oberteil 16 befindet sich die Feder 18 ,die das Schlittenoberteil 16 gegen die Hubkurve 19 drückt. Die gleichbleibende Steigung der Hubkurve ist so gering, daß Selbsthemmung besteht. Auch der Hubkurvenweg kann klein gewählt werden, da nur eine geringfügige Korrektur des zu drehenden Radius R erforderlich ist, um Schneidenverschleiß und Wärmedeformation u. ä. auszugleichen. Die Hubkurve 19 ist Bestandteil der Korrekturwelle 20 , die konzentrisch zur Schwenkachse 7 im schwenkbaren Werkzeugträger 14 gelagert ist, und an ihrem anderen Ende eine Anschlagnase 21 trägt. Diese Anschlagnase wirkt mit einem im Kugeldrehwerkzeughalter 6 verankerten Anschlagstift 22 zusammen.

Arbeitsablauf zum Kugel- oder Radiendrehen.

Beim Schalten des Revolverkopfs bzw. des Kugeldrehwerkzeughalters in die Arbeitsposition werden Kupplungsweile 10 und Werkzeugwelle 11 miteinander gekuppelt. Der Werkzeugantrieb dreht nun ggf. den schwenkbaren Werkzeugträger 14 in die gewünschte Anfangswinkelposition. Mit den Schlittenachsen X, Z und ggf. Y wird nun die Meißeischneide 9 in die Anfangsposition am Werkstück herangefahren.

Jetzt beginnt der Drehvorgang, der sich in der Praxis über einen Schwenkwinkelbereich von max. 140° erstreckt.

Nach dem Drehvorgang wird die Meißelschneide 9 von den Schlittenachsen wieder zurückgezogen und der Werkzeugantrieb dreht den schwenkbaren Werkzeugträger 14 wieder in die ursprüngliche Kuppelposition zurück.

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Korrektur der Radien

Betrachtet man beim Schwenkvorgang die Anschiagnase 21 (Fig. 4), so bewegt sie sich von ihrer Anfangswinkelposition A um einen Winkel von z. B. 140 ° in ihre Endwinkelposition E₁ wobei die Hubkurve 19 hier in ihrer Mittelstellung stehen soll (Fig. 5). Der Anschlagstift 22 ist in der Mitte des nicht von der Anschlagnase bestrichenen Winkelbereichs befestigt. Die verbleibenden Lücken L zwischen Anschlagstift 22 und Anschlagnase 21 in der Anfangs- und Endwinkelposition der Anschlagnase beträgt z. B. jeweils L Grad. D. h. die Korrekturwelle könnte eine Verdrehung von ± L Grad gegenüber dem schwenkbaren Werkzeugträger 14 erfahren, ohne daß es beim Drehvorgang zu einer Kollision mit dem Anschlagstift 22 kommt; oder der Verdrehwinkel der Korrekturwelle von ± L Grad bestimmt den maximal zulässigen Korrekturweg, den die Hubkurve 19 ausführen kann.

Eine Korrektur wird vor oder nach einem Drehvorgang ausgelöst, indem der schwenkbare Werkzeugträger über seinen eigentlichen Arbeitsbereich hinaus verschwenkt wird, wobei der Anschlagstift 22 die Anschlagnase 21 solange festhält, bis die gewünschte Verdrehung der Korrekturwelle 20 relativ zum schwenkbaren Werkzeugträger 14 erfolgt ist. Je nach Drehrichtung steigt die Hubkurve an oder fällt ab. Entsprechend wird der Drehmeißel auf einen kleineren oder größeren Schwenkradius verstellt.

Selbstverständlich kann ein Kugeldrehwerkzeughalter auch ohne Korrektureinrichtung gebaut werden, indem der Drehmeißei 17 nicht an einem Schlitten, sondern fest mit dem schwenkbaren Werkzeugträger verbunden wird. Dies ist sinnvoll, wenn es sich um Schrupparbeiten handelt, oder beim orthogonalen Drehen, bei dem es nur auf die senkrechte Orientierung des Meißels zur Werkstückoberfläche ankommt.

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Claims (8)

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1. Kugeldrehwerkzeughalter, zum Einbau in den schwenkbaren Revolverkopf einer Drehmaschine, dessen Schwenkbewegung einer Drehmeißelschneide eine kreisbogenförmige Bewegungsbahn erlaubt, die dadurch zum Drehen von Kugel- oder Radienkonturen in der Lage ist, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Schwenkbewegung ein Antrieb verwendet wird, der auch für rotierende Werkzeuge des Revolverkopfes geeignet ist.

2. Kugeldrehwerkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb vom Kugeldrehwerkzeughalter abkuppelbar ist.

3. Kugeldrehwerkzeughalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb ein CNC-gesteuerter Achsantrieb ist.

4. Kugeldrehwerkzeughalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter einen Schlitten aufweist, der eine radiale Verstellung der Meißelschneide zuläßt, um den Durchmesser der zu drehenden Kugel bzw. um den zu drehenden Radius zu korrigieren.

5. Kugeldrehwerkzeughalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Schlittens mit demselben Antrieb erfolgt, der auch die Schwenkbewegung erzeugt.

6. Kugeldrehwerkzeughalter nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellung des Schlittens durch eine Korrekturwelle mit Hubkurve und Anschlagnase erfolgt.

7. Kugeldrehwerkzeughalter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturwelle konzentrisch zur Achse der Schwenkbewegung angeordnet ist, und daß die Anschlagnase mit einem im Kugeldrehwerkzeughalter befestigten Anschlagstift zusammenwirkt.

8. Kugeldrehwerkzeughalter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubkurve eine konstante Steigung aufweist und selbsthemmend ist.

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