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Stützvorrichtung für das Werkstück an Werkzeugmaschinen, insbesondere
zur Herstellung von Gewinde Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere
zur Herstellung von Gewinde, bei der in der Nähe des Bearbeitungswerkzeuges eine
Stützvorrichtung für das Werkstück vorgesehen ist, die gemeinsam mit dem Bearbeitungswerkzeug
axial verschiebbar ist.
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Werkzeugmaschinen mit Abstützvorrichtungen sind in verschiedenen Ausführungen
bekannt, und zwar dienen bei diesen als Stützvorrichtung sogenannte Lünetten. Es
handelt sich bei diesen Lünetten um teils zusammen mit dem Werkzeug, teils unabhängig
davon auf dem Maschinentisch verschiebbare Geräte, die um das Werkzeug ringförmig
herumgreifen. Innerhalb des ringförmig herumgreifenden Körpers, durch. welchen das
Werkstück hindurchzustecken ist, ist bei einer bekannten Gewindefräsmaschine eine
Führungshülse für das Werkstück angeordnet, in welcher sich das Werkstück abstützt.
Die Hülse besitzt eine Innenbohrung, die dem Außendurchmesser des
Werkstückes
entspricht. Durch Austauschen der Hülse läßt sich diese jeweils dem Durchmesser
des Werkstückes anpassen. Bei anderen Lünetten `ist vorgesehen, daß in deren Ring
radial gerichtete, längs verschiebbare Stützarme eingreifen, 'un:d zwar sind jeweils
mindestens drei symmetrisch zueinander angeordnet. Sie sind miteinander mechanisch
oder hydraulisch gekoppelt und außerdem auf mechanischem oder hydraulischem Wege
in ihrer Abstützstellung einstellbar. - Die Abstützung erfolgt in unmittelbarer
Nähe .des Werkzeuges auf einer Seite desselben. Es ist auch eine Lünette bekannt,
die außer drei symmetrisch angeordneten Stützarmen auch das Schneidwerkzeug trägt.
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Werkzeugmaschinen- mit derartigen Lün:etten als. Stützvorrichtung
für das Werkzeug weisen den Nachteil auf, @daß das Werkstück beim Einspannen in
die Maschine durch die Lünettenöffnung hindurchgeschoben werden muß, ein Vorgang"
.der bei großen Werkstücken mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist, und bei
solchen, die beispielsweise mit Hilfe eines Kranes in, die Maschine eingesetzt werden
müssen, überhaupt nicht durchgesetzt werden kann.
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Diesen Schwierigkeiten trägt eine Lünettenbauart Rechnung, bei der
ein geteilter Lünettenring vorgesehen ist,, dessen Oberteil abgeklappt werden kann.
Nachteilig ist bei diesen Lünetten, daß beim Werkstückwechsel, für dessen Dauer
die Maschine selbstverständlich stillsteht, zu der dazu und für die Einstellung
der Lünettenarme erforderlichen Zeitspanne noch die weitere hinzukommt, die für
das Auf- und Zuklappen des Lünettenoberteils erforderlich ist. Allen bekannten Lünetten
ist vor allem der Nachteil gemeinsam, duß die Beobachtung des Schneidvorganges durch
den Bedienungsmann der Maschine behindert ist. Dies gilt insbesondere für Maschinen
mit einem rotierenden Werkzeugträger.
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Diese Nachteile kommen bei der Werkzeugmaschine nach der Erfindung,
die insbesondere zur Eierstellung von Gewinde geeignet ist; in Fortfall. Erfindungsgemäß
ist vorgesehen, daß die. Stützvorrichtung aus mindestens einem Paar diametral zueinander
angeordneten Stützarmen bestehlt, deren jeweils einer an seinem dem Werkstück zugekehrten
Ende mit einem prismatischen Futter versehen ist. Die Anordnung von nur zwei Stützarmen
in diametraler Zuordnung -zueinander ergibt gegenüber den bekannten .dreiarmigen
Lünetten wesentliche Vorteile. Es ist nämlich wesentlich einfacher, zwei Stützarme
aufeinander einzurichten und miteinander zu koppeln als drei Stützarme, wie es bei
den bekannten Lünetten zum Teil vorgesehen ist. Darüber hinaus läßt sich die Stellung
der einzelnen Stützarme in bezug auf die Werkstückachse leichter korrigieren. Es
isst nämlich nur ein Korrekturglied erforderlich, während bei drei Armen mindestens
zwei Korrekturen notwendig sind. Infolgedessen ergeben sich günstigere Herstellungs-
und Zusammenbauverhältnisse. Bei nur zwei Armen läßt sich das Werkstück nach dem
Auseinanderrücken ,der Stützarme ohne Schwierigkeiten von Hand öder auch beispielsweise
mittels eines Kranes einsetzen, da .weder die Haltemittel für die Stützarme noch
etwa ein dritter Arm im Wege ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn auf jeder Seite des Bearbeitungswerkzeuges
je ein Stützarmpaar vorgesehen ist, da dann die auftretenden Kräfte besonders günstig
abgefangen werden. Die Stützarme können 'schräg oder senkrecht zur Werkstückachse
angeordnet sein.
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Die Erfindung sieht ferner vor, daß die Stützarme für die Durchführung
der Schließ- und Öffnungsbewegung mit einem Kraftantrieb ausgerüstet sind, der nach
beispielsweise manueller Einleitung des Schließ- und- Öffnungsvorganges die Bewegung
selbsttätig zum Absehluß bringt. Statt einer manuellen - Einleitung, beispielsweise
durch Druckknopfbetätigung, ist es auch möglich., den Schließvorgang für die Stützarme
durch Fühlstifte einzuleiten, die beim Heranfahren des Bearbeitungswerkzeuges an
das Werkstück . wirksam werden. Als Kraftantrieb kann beispielsweise ein bereits
bei einer bekannten Lünette der zuvor beschriebenen Ausbildung zur Anwendung gebrachter
hydraulischer Antrieb dienen.
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Weiterhin sieht die Erfindung vor, daß die Stützarme in jeder Stellung
festklemmbar sind, so daß das Druckmittel nach Verriegelung der Stützarme in der
Stützstellung entspannt werden kann.
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Statt eines hydraulischen Antriebs können jedoch auch pneumatische,
elektrische oder mechanische Antriebsmittel vorgesehen sein. Die selbsttätige Durchführung
der öffnungs- und Schließbewegung hat den Vorteil, daß sie auch bei schwereren Maschinen
und Werkstücken schnell, exakt und mit großer Sicherheit durchführbar ist.
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Damit :die Stützarme das Werkstück konzentrisch erfassen, kann erfindungsgemäß
mindestens bei einem, der Stützartnpaare die Bewegung beider Stützarme, beispielsweise
durch ein Getriebe, zwangläufig gekoppelt sein, 'so daß alle Stützpunkte der Führungselemente
der beiden Stützarme stets den gleichen Abstand von :der Werkstückachse haben. Im
einzelnen kann° die Ausbildung so getroffen sein, daß das die Stützarme koppelnde
Getriebe eine Zahnstange aufweist, die an ihren beiden, Enden, mit Verzahnungen
versehen ist, von denen; die eine über ein Zahnradpaar mit dem einen Stützarm in
Verbindung steht, während die andere über Zwischenräder mit dem anderen Stützarm
,gekuppelt ist. Um die Führungselemente des Stützarmpaares zentrisch zur Werkstückachse
einjustieren zu können, -ist die eine Verzahnung mit Hilfe einer Schraubverstellung
auf der Zahnstange des Getriebes axial einstellbar.
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An. Stelle eines Getriebes kann zu diesem Zweck
aber auch ein
mechanisches Gestänge Verwendung finden. Vorteilhaft kann es auch sein, wenn nicht
nur die Stützarme eines, sondern beider Stützarmpaare in dieser Weise gekoppelt
sind.
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Bei der Kopplung zweier Stützarme ist zu berücksichtigen, daß die
Anlageflächen des prismatischeu
Futters nicht radial auf die Achse
zu bei der Zustellung bewegt werden. Infolgedessen "ist in die Kopplung eine Übersetzung
eingeschaltet, durch welche die Unterschiede -der erforderlichen Zustellwege der
beiden Stützarme berücksichtigt werden können. Während der eine Stützarm beispielsweise
einen Zustellweg in der Größe R hat, muß der zweite Stützarm mit Rücksicht auf den
Winkel zwischen:: den beiden Spannflächen -des prismatischen Spannfutters einen
Weg zurücklegen, der gleich ist dem. Produkt aus R und dem Sinus y/2, wobei mit
y/2 der halbe Winkel bezeichnet ist, den die beiden Spannflächen des prismatischen
Spannfutters zwischen sich einschließen.
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Um eintretenden Verschleiß des Futters und- die daraus resultierenden
Ungenauigkeiten beseitigen zu können, ist das Futter auswechselbar ausgebildet und
kann infolgedessen leicht nachgearbeitet oder durch ein neues ersetzt werden. Während
die mit dem prismatischen Futter versehenen Stützarme ein starres Spannelement -darstellen,
kann der korrespondierende andere Stützarm gemäß weiterer Erfindung mit einem Führungselement,
beispielsweise einer Rolle, ausgerüstet sein, die elastisch ausgebildet und gelagert
sein kann. Bei Verwendung einer Rolle kann z. B. zwischen ihrem Metallmantel und
ihrem Metallkern eine Zwischenlage aus Gummi eingebracht sein. Die elastische Ausbildung
des Führungselementes hat den Vorteil, daß bei der Bewegung der Stützvorrichtung
längs des Werkstückes geringe Ungenauigkeiten im Werkstückdurchmesser ohne nachteiligen
Einfluß auf die Lage des Werkstückes sind und die Führung des Werkstückes. stets
spielfrei erfolgt. Dies ist insbesondere bei Arbeiten mit Hartmetall wichtig, da
davon die Standzeit der Werkzeuge beeinflußt wird.
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Die Erfindung sieht ferner vor, daß der eine Stützarm außer dem elastischen
Führungselement auch noch einen festen Anschlag aufweist, der wahlweise in oder
außer Wirkung gebracht werden kann. Dieser feste Anschlag wird vorteilhaft beim
Schließvorgang der Stützarme zur Wirkung gebracht und sichert damit, daß -das Werkstück
genau zentrisch erfaßt wird. Ist die Schließbewegung der Stützarme abgeschlossen
und sind -diese in der Schließstellung entsprechend .verriegelt, wird der feste
Anschlag zurückgeklappt, so daß dann nur noch das elastische Führungselement wirksam
ist.
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Die Zeichnung bringt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Es zeigt
Fig. i einen Längsschnitt durch eine gemäß der Erfindung ausgebildete, an einer
Ggwindeschälmaschine angeordnete Stützvorrichtung und Fig.2 einen Schnitt nach der
Linie II-II der Fig. i.
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Mit i ist die verstellbare Schälkopfsäule des Supportgehäuses _ (9)
einer -Gewindeschälmaschine bezeichnet, in welcher der rotierende Werkzeugträger
2 mit den Werkzeugen 3 gelagert ist und: welche außerdem den Antriebsmotor q, für
den Werkzeugträger 2 aufnimmt. Gemäß der Erfindung isst mit dem Supportgehäuse i9_
außerdem eine Stützvorrichtung verbunden, die aus zwei Paaren: von Stützarmen 5,
6 bzw. 7, 8 besteht. Die Stützarme sind in der Zeichenebene der Fig. i, d. h. radial
zu dem in der Zeichnung nicht dargestellten Werkstück, dessen Achse längs der Linie
9 verlaufen würde, verstellbar. Diese Versteilbarkeit hat den Vorteil, daß die Stützvorrichtung
innerhalb des Arbeitsbereiches der Maschine unabhängig vom jeweiligen Werkstückdurchmesser
universell verwendbar ist. Die Verstellung wird dadurch erreicht, d@aß die Stützarme
5, 6 bzw. 7, 8 in Zylindern io, ii bzw. 12, 13 verschiebbar sind, die mit dem Supportgehäuse
i9 in fester Verbindung stehen.
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Die Verstellung der Stützarme erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel
hydraulisch, und zwar vorteilhafterweise derart, daß die Bewegung lediglich manuell
eingeleitet und dann,die Schließ- bzw. Öffnungsbewegung durch das Drucköl selbsttätig
zum Abschluß gebracht wird. In der Schließstellung werden die Stützarme :durch Klemmvorrichtungen
1q., i5, 16, 17, die durch Handhebel i8 zu betätigen sind, verriegelt, so daß dann
das Drucköl wieder entspannt werden kann. Der Antrieb der Stützarme durch Drucköl
hat den Vorteil, daß der Schließ- bzw. Öffnungsvorgang schnell und exakt durchgeführt
werden kann und der Bedienungsmann nicht gefährdet ist. Statt öl kann selbstverständilich
auch Druckluft als Druckmittel zur Anwendung kommen. Auch elektrische oder mechanische
Antriebsmittel können Verwendung finden.
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Die Bewegung,der Stützarme 5 und 6 ist zwangläufig gekoppelt. Zu diesem
Zweck ist der Stützarm 6 auf seinem Außenmantel bei 2o mit einer Verzahnung versehen,
in die ein Zahnrad 21 eingreift Das- Zahnrad 2i steht in Verbindung mit einem gleichachsig
gelagerten Zahnrad 22, das in die Verzahnung 23 einer Zahnstange 2'4 eingreift.
Die Zahnstange 2,4 ist an ihrem anderen Ende ebenfalls mit einer Verzahnung 2,5
versehen, durch welche die Bewegung der Zahnstange 2q. auf die -Ritzel 26 und 27
und damit auf eine auf dem Stützarm 5. angebrachte Verzahnung 28 übertragen wird.
Die Anordnung des Übersetzungsgetriebes 2,1, 22 dient dazu, die Unterschiede
adererforderlichen Zustellwege der beiden Stützarme 5 und 6 zu berücksichtigen.
Hat nämlich der Zustellweg des Stützarmes 5 einen Wert in der Größe R, so
muß der zweite Stützarm 6 mit Rücksicht auf den Winkel zwischen -den beiden Spannflächen
des prismatischen Spannfutters 29 einen Weg zurücklegen, der gleich ist dem Produkt
aus R und dem Sinus y/2, wobei mit y12 der halbe Winkel bezeichnet isst, den die
beiden Spannflächen des prism2.-tischen Spannfutters 29 zwischen sich einschließen.
Dieser Unterschied der zurücklegenden Wegstrecke beim Zustellen der beiden Zwischenarme
5 und 6 ist durch die Anordnung der Getrieberäder 21 und 22 berücksichtigt, deren
Untersetzung 8 : i beträgt. Hierdurch ist gewährleistet, :daß die -das Werkstück
fassenden Teile der Stützarme 5 und 6 stets gleichen Abstand vorn Werkstück haben
und dieses in jedem Fall konzentrisch von den Stützarmen 5
und 6
erfaßt wird. Die mechanische Koppelung der Stützarme -5 und 6, wie sie beim Ausführungsbeispiel
vorgesehen ist, macht einen gesonderten Antrieb des Stützarmes 5 entbehrlich. Lediglich
der Stützarm 6.ist zugleich als Hydraulikzylinder ausgebildet.
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Da durch: die Stützarme 5 und; 6 eine genaue zentrische Erfassung
und Abstützung des Werkstückes gewährleistet ist, isst eine entsprechende Kopplung
zwischen den Stützarmen 7 und 8 entbehrlich. Diese werden, jeder für -sich, durch
-das Drucköl bewegt und richten sich durch das- Werkstück nach den Stützarmen 5
und 6 aus. Statt dieser in der Zeichnung dargestellten Anordnung ist es aber auch
möglich, die Stützarme 7 und 8 in der gleichen Weise anzuordnen und zu koppeln,
wie es bei den Stützarmen 5 und 6 der Fall ist; oder umgekehrt.
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Wie die Fig. i.besonders deutlich erkennen läßt, ist auf jeder Seite
der Bearbeitungswerkzeuge 3 je eines der Stützarmpaare 5, 6 bzw. 7, 8 angeordnet.
Durch diese symmetrische Anordung,der Stützarmpaare ist sichergestellt, daß die
auftretenden Kräfte besonders günstig abgefangen werden.
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Die Stützarme 6 und 8 sind an ihrem dem Werkstück zugekehrten Ende
mit prismatischen Futtern 29 bzw. 30 versehen. Diese Futter sind auswechselbar,
um sie bei zu großem Verschleiß, der Ungenauigkeiten beider Spannung verschiedener
Durchmesser ergibt, leicht nacharbeiten oder durch neue ersetzen zu können. Während
die Futter 29 bzw. 30 starr ausgebildet sind, sind an. den Stützarmen 5 bzw. 7 Führungselemente,
in dem dargestellten Beispiel Rollen 32 bzw. 33, vorgesehen, die mit einer elastischen
zylindrischen. Zwischenschicht 34. aus Gummi od. dgl. versehen sind. Die dadurch
gewonnene elastische Anlage ermöglicht es, wenn sich die Stützarme zusammen mit
den Bearbeitungswerkzeugen an dem Werkstück entlang bewegen, gewisse Werkstückungenauigkeiten
zu verarbeiten, ohne daß ein für die Werkzeugstandzeit schädliches Führungsspiel
auftritt.
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Neben der Rolle 32 ist am Stützarm 5 außerdem ein fester Anschlag
vorgesehen, der aus einem Kugellager 3-5 besteht, welches auf einem Exzenter 36
gelagert ist. Durch Verstellen des Exzenters 36 mit Hilfe des `Handhebels 37 ist
es möglich, den durch "das Kugellager 35 gebildeten festen Anschlag iii oder außer-Wirkung
zu bringen. Dieser feste Anschlag wird vorzugsweise dann zur Wirkung gebracht, wenn
die Stützarme 5, 6 zusammengeschoben werden, also bei der Schließbewegung; damit
das Werkstück ahne Rücksicht auf die Elastizität der Rolle 32 einwandfrei zentrisch
beim Spannvorgang erfaßt wird.. Nach Abschluß des Spannvorganges, nachdem die Klemmvorrichtungen
1q., _5, 16 und 17 angezogen sind, wird! dann durch Betätigung des Handhebels 37
der feste Anschlag wieder außer Wirkung gebracht, so,daß nunmehr die elastische
Rolle 32 wieder voll zur Wirkung kommen kann.
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Um _ die miteinander gekoppelten Stützarme 5 und 6 in ihrer gegenseitigen
Stellung so ein-justieren zu können, daß die das Werkstück fassenden Teile von Futter
29 und Rolle 32 gleichen Abstand von der Werkstückachse haben, ist die Verzahnung
2,3 mit Hilfe einer Schraubverstellung 38 in axialer Richtung auf der Zahnstange
24 einstellbar. .Dadurch können. jederzeit auch Korrekturen vorgenommen werden,
so daß stets eine zentrische Spannung des Werkstückes gesichert ist.