-
Drehkopf zur spanabhebenden Bearbeitung metallischer Werkstücke Die
Erfindung bezieht sich auf die besondere Ausbildung eines Drehkopfes zur spanabhebenden
Bearbeitung metallischer Werkstücke, insbesondere von hohlzylindrischen Innenflächen
fest eingespannter Werkstücke, durch den rotierenden Drehkopf, der mit einstellbaren,
an seinem Umfang verteilten Schneidwerkzeugen versehen ist.
-
Bekannte Vorrichtungen bei Kopierdrehbänken erlauben es, mit zwei
verschiedenen nicht umlaufenden Werkzeugen auf verschiedene umlaufende Bearbeitungsflächen
einzuwirken. Dabei kann beim Längskopieren mit dem vorderen Support geschruppt und
mit der Kopiervorrichtung fertig gedreht werden. Diese Vorrichtungen ermöglichen
zwar die Bearbeitung mehrerer oder auch der gleichen Flächen während desselben Bearbeitungsganges,
jedoch können damit nicht die beim Vorschub entstehenden Drehriefen vermieden werden.
Zur Beseitigung der durch die Drehriefen und eine diesen entsprechende Rauhigkeit
hervorgerufenen Nachteile, die bei Bremstrommeln beispielsweise den vorzeitigen
Verschleiß der Bremsbeläge zur Folge haben, war bisher eine erneute Einspannung
des Werkstückes auf einer für entsprechende Feinbearbeitung geeigneten Maschine,
beispielsweise einer Schleifmaschine, erforderlich. Im Hinblick auf die erneute
Einspannung und die sich damit ergebenden Ungenauigkeiten mußten dabei größere Bearbeitungszugaben
gemacht werden, was wiederum eine längere Bearbeitungszeit zur Folge hatte. Auch
durch das gleichzeitige Ansetzen mehrerer gleicher oder verschiedener Schleifscheiben,
wie es bei anderen bekannten Einrichtungen geschehen war, lassen sich das erneute
Einspannen und die dadurch bedingten Nachteile nicht vermeiden.
-
Der erfindungsgemäße Drehkopf soll die geschilderten Nachteile beheben
und es ermöglichen, eine schnellere und billigere Gesamtbearbeitung metallischer
Werkstücke, insbesondere hohlzylindrischer Innenflächen solcher Werkstücke, durchzuführen.
-
Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß auf dem Umfang des
Drehkopfes zwischen den Schneidwerkzeugen nachgiebig gegen die zu bearbeitende Fläche
verschiebbare Schleifkörper angeordnet sind. Mit einer solchen Vorrichtung können
mindestens zwei durch verschiedene Werkzeuge bewirkte Bearbeitungsvorgängewährend
eines einzigenArbeitsganges des Werkzeugträgers von diesem durchgeführt werden.
Da sowohl das Drehen als auch das Schleifen in einem einzigen Arbeitsgang des Drehkopfes
von diesem aus durchgeführt wird, entsteht gegenüber den bisher bekannten Vorrichtungen
der Vorteil, daß sowohl die Zeit für das Umspannen als auch die Zeit für das Abarbeiten
einer zusätzlichen Bearbeitungszugabe eingespart werden kann. Weiter ist vorteilhaft,
daß mit dem erfindungsgemäßen Drehkopf die einzelnen Bearbeitungsvorgänge während
eines Arbeitsganges sich zeitlich überschneidend oder nacheinander durchgeführt
werden können. So kann beispielsweise der zweite Bearbeitungsvorgang, das Schleifen,
nach Beendigung der Vorschubbewegung, d. h. des Drehvorganges, unter gleichzeitiger
Beendigung des ersten Arbeitsganges während des Zurückziehens des Werkzeuges aus
dem Werkstück erfolgen. Eine noch größere Einsparung an Arbeitszeit läßt sich aber
darüber hinaus noch dann erzielen, wenn die einzelnen Bearbeitungsvorgänge gleichzeitig
durchgeführt werden.
-
In Ausgestaltung der Erfindung kannjeder Schleifkörper am vorderen
Ende einer sich innerhalb des Drehkopfes radial von innen nach außen erstreckenden
Spindel befestigt sein, deren inneres Ende an der Mantelfläche eines Kegels abgestützt
ist, der innerhalb des Drehkopfes axial verschiebbar ist und dadurch eine Verschiebung
der Spindel bewirkt.
-
Eine weitere Vervollkommnung der Bearbeitung wird dann erzielt, wenn
die Haltevorrichtung für das Werkstück mit einer Absaugeanlage verbunden wird, deren
Luftstrom an der Bearbeitungsstelle des Werkstückes Kühlung hervorruft und die dort
entstehenden Späne absaugt.
-
Einzelheiten und weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachstehenden
Beschreibung zu entnehmen, in der ein Ausführungsbeispiel des Drehkohfes
an
Hand der Zeichnung näher erläutert ist. Es zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgebildete
Werkzeugmaschine, an deren Tisch eine Bremstrommel feststehend eingespannt ist,
in einer Seitenansicht (Teile der Anordnung sind im Schnitt dargestellt), Fig. 2
eine Draufsicht auf die Werkzeugmaschine gemäß Fig. 1 in Richtung des Pfeiles II
der Fig. 1, Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch den Werkzeugträger der Werkzeugmaschine
entlang einem Schneidwerkzeug (in vergrößertem Maßstab), Fig. 4 einen ähnlichen
Teillängsschnitt durch den @,'erlczeugträger entlang einer einen Schleifkörper haltenden
Spindel (ebenfalls in vergrößertem Maßstab).
-
Eine geeignete Werkzeugmaschine besitzt gemäß den Fig. 1 und 2 auf
einem üblichen Grundgestell 1 einerseits einen in Längsrichtung des Grundgestells
verschiebbaren Werkzeugschlitten 2 mit einem daran drehbar angeordneten Werkzeugträger
3 und andererseits einen auf dem Grundgestell verdrehbaren und feststellbaren Tisch
4 mit einem darauf befestigten Werkstückhalter 5, an dem an zwei gegenüberliegenden
Seiten je eine Aufspannvorrichtung 6, 6' für das zu bearbeitende Werkstück angeordnet
ist.
-
Der in üblicher Weise als Rotationskörper ausgebildete Werkzeugträger
3 weist entlang seinem Umfang gleichmäßig verteilt einige Schneidwerkzeuge 13 auf,
die, wie in Fig. 3 ersichtlich, in bekannter Weise mittels einer Anschlagschraube
14 und einer Klemmschraube 15 so im Werkzeugträger 3 befestigt sind, daß ihre Schneiden
16 sich gerade an der vorderen Außenkante des Werkzeugträgers 3 befinden. In den
Zwischenräumen zwischen den einzelnen Schneidwerkzeugen 13 ist je ein Schleifkörper
17 nachgiebig nach außen bewegbar angeordnet (Fig. 4). Dabei befindet sich jeder
Schleifkörper 17 am vorderen Ende einer sich innerhalb des Werkzeugträgers 3 radial
von innen nach außen erstreckenden Spindel 18, 18', deren inneres Ende sich
mittels eines Druckstückes 19 an der Mantelfläche 20 eines innerhalb des Werkzeugträgers
3 axial verschiebbaren und dadurch eine Verschiebung der Spindel 18, 18' bewirkenden
Kegels 21 abstützt. Wie aus Fig. 4 weiterhin hervorgeht, sind die Spindeln 18, 18'
in sich nachgiebig federnd ausgeführt, wobei die nachgiebige Federung aus einen
inneren Zapfen 22 des einen Teiles 18' der Spindel umgebenden und in einer Bohrung
23 des anderen Teiles 18 derselben geführten, gegenseitig anliegenden Tellerfedern
24 besteht, deren äußerste sich in Längsrichtung der Spindel zwischen deren beiden
Teilen 18, 18' abstützen. Dabei erfolgt weiterhin die Abstützung der Tellerfedern
24 gegenüber dem zugehörigen Spindelteil 18' mittelbar über den Kopf 25 des Zapfens
22, der mit Außengewinde in einer entsprechend großen Gewindebohrung 26 des Teiles
18' gehalten ist. Diese Ausführung ermöglicht ein einfaches Einstellen der Vorspannung
der Tellerfedern 24 lediglich durch entsprechendes Verdrehen des genannten Kopfes
25.
-
Während der nach der Innenseite des Werkzeugträgers 3 zu liegende
Teil 18' der Spindel unmittelbar in einer entsprechenden Bohrung 27 des Werkzeugträgers
verschiebbar gehalten ist, ist der äußere, den Schleifkörper 17 tragende Teil 18
der Spindel in derselben Bohrung 27 außer durch einen Bund 28 noch durch zwei Büchsen
29 und 30 gelagert. Von diesen beiden Büchsen ist die innere Büchse 30 im Werkzeugträger
3 durch eine Madenschraube 31 und die äußere Büchse 29 über einen äußeren, mit Gewinde
versehenen Bund 32 in dem dort erweiterten und ebenfalls mit Gewinde versehenen
Teil 27' der Bohrung 27 in ihrer Lage einstellbar gehalten. Dabei befindet sich
zwischen dieser äußeren Büchse und dem genannten Bund 28 des Spindelteiles 18, diesen
umgebend, noch eine Schraubenfeder 33, die bestrebt ist, die Spindel 18, 18' von
der feststehenden Büchse 29 aus nach der Mantelfläche 20 des Kegels 21 hin bis zum
Anschlag des Druckstückes 22 an dieser Mantelfläche zu bewegen. Während weiterhin
der äußere Spindeltei118 über die Seitenflächen 34' eines in dem Spindelteil fest
sitzenden Halters 34 in einer entsprechenden Ausnehmung 35 des Werkzeugträgers 3
gegen Verdrehen gesichert ist, ist der innere Teil 18' der Spindel in seiner
Längsrichtung mit einer Nut 36 versehen, in die von außen her eine Zapfenschraube
37 eingreift und dadurch eine Verdrehung dieses Teiles verhindert.
-
Der Werkzeugträger 3 ist in bekannter Weise in seinem Außendurchmesser
um einen geringen Betrag kleiner als der Drehkreis der Messerschneiden 16 und der
Schleifkörper 17, wobei der insbesondere in Fig. 4 zu sehende Spalt 38 etwa 1 mm
groß ist. Unmittelbar an seiner vorderen äußeren Kante tritt der Werkzeugträger
3 infolge einer dortigen Abschrägung 39 gegenüber den Messerschneiden 16 bzw. Schleifkörpern
17 zurück, wodurch in Verbindung mit den Ausnehmungen 35 bei der Drehung des Werkzeugträgers
an den Werkzeugen eine günstige Luftströmung erzeugt wird.
-
Der Kegel 21 ist an einer den Werkzeugträger 3 axial durchsetzenden
Zugspindel 40 befestigt und kann durch eine entsprechende Längsverschiebung dieser
Zugspindel aus der in Fig. 4 ausgezogen dargestellten Lage in einfacher Weise in
die dort strichpunktiert dargestellte Lage 21' gebracht werden, bei der die Schleifkörper
17 in Arbeitsstellung gebracht sind. Die Drehung des Werkzeugträgers 3 erfolgt schließlich
über eine Maschinenspindel 41, auf der der Werkzeugträger 3 befestigt ist.
-
Das Ausführungsbeispiel zeigt als Werkstücke Bremstrommeln 7; 7',
von denen die nach dem Werkzeugträger 3 zu gelegene und im Schnitt dargestellte
eine vollständige Durchbohrung in ihrer Längsrichtung erkennen läßt. Aus den Fig.
1 und 2 ist dabei zu ersehen, daß der Werkzeugträger 3 durch ein Verschieben des
Schlittens 2 bis in den Hohlraum der letztgenannten Bremstrommel ? hinein verschoben
werden kann.
-
Wie insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, ist der Werkstückhalter 5
als Gehäuse ausgebildet, das zu jeder Aufspannvorrichtung 6, 6' hin von einer Rohrleitung
8, 8' durchsetzt ist. Dabei führen beide Rohrleitungen 8, 8' derart symmetrisch
nach gegenüberliegenden Seiten des Werkstückhalters 5, daß jeweils die Rohrleitung
8, die mit der nach dem Werkzeugträger 3 zu gerichteten Aufspannvorrichtung 6 verbunden
ist, über eine übliche Kuppelung 9 mit einer ebenfalls üblichen, z. B. einen von
einem Elektromotor 10 aus angetriebenen Ventilator 11 enthaltenden Absaugeanlage
12 gekuppelt werden kann. Infolge der symmetrischen Anordnung der Rohrleitungen
8, 8' in bezug auf den verdrehbaren Tisch 4 kann z. B. nach Beendigung der Bearbeitung
des in Fig. 2 rechts befindlichen Werkstückes, einer Lösung der Kupplung 9 und einer
Drehung des Tisches 4 um 180°, ohne weiteres auch die andere Aufspannvorrichtung
6' des Werkstückhalters 5 an die Absaugeanlage 12 angeschlossen werden.
-
Die in ihrem Aufbau vorstehend beschriebene Werkzeugmaschine arbeitet
folgendermaßen:
Zur Inbetriebnahme der Maschine wird zunächst die
Absaugeanlage 12 durch Einschalten des Elektromotors 10 eingeschaltet, wodurch ein
ständiger Luftstrom durch das zu bearbeitende Werkstück gesaugt wird. Anschließend
wird bei zunächst in seiner rechten Endstellung (Fig. 4) befindlichem Kegel 21 und
damit bei zurückgezogenen Schleifkörpern 17 der Werkzeugträger 3 in Umdrehung versetzt
und mit der für das Ausdrehen des Werkstückes bzw. der Bremstrommel ? gewählten
Drehzahl betrieben. Dann wird der Schlitten 2 mitsamt dem Werkzeugträger 3 gegen
das Werkstück bzw. die Bremstrommel 7 bewegt und mit der Bearbeitung begonnen (Fig.
2). Bei dieser Bearbeitung ist der von der Absaugeanlage 12 angesaugte Luftstrom
gezwungen, unmittelbar an den Messerschneiden 16 vorbei in das Innere der Bremstrommel
7 und weiter in die Rohrleitung 8 einzuströmen, wodurch nicht nur eine günstige
Kühlung der Messerschneiden 16, sondern auch eine einfache wirksame Abführung der
bei der Bearbeitung anfallenden Späne erzielt wird.
-
Befindet sich der Werkzeugträger 3 nach Beendigung des Drehvorganges
in seiner vordersten Stellung, z. B. an der Bodenfläche 42 der Bremstrommel 7, und
ist damit der Drehvorgang beendet, so wird unmittelbar anschließend vor dem Zurückziehen
des Werkzeugträgers 3 der Kegel 21 mittels der Zugspindel 40 in seine Arbeitsstellung
21' gebracht, so daß nunmehr die Schleifkörper 17 durch die entgegen der Kraft der
Feder 33 und gegenüber den Tellerfedern 24 nachgiebig nach außen bewegten Spindeln
18, 18' gegen die vorher gedrehte Hohlzylinderfläche der Bremstrommeln 7 gepreßt
werden und diese entsprechend bearbeiten.
-
Da gemäß dem Ausführungsbeispiel angenommen ist, daß der Hub der Zugspindel
40 in nicht besonders dargestellter Weise konstruktiv festgelegt ist, ist die gegenseitige
Nachgiebigkeit der beiden Spindelteile 18, 18' an Stelle der Tellerfedern 24 so
groß gewählt, daß der Arbeitsdruck der Schleifkörper 17 stets durch die insgesamt
vorhandene Spannkraft der Tellerfedern 24 bestimmt wird. Wie bereits ausgeführt,
kann dabei der Arbeitsdruck der Schleifkörper 17 durch entsprechendes Verdrehen
des Zapfens 22 mittels des Kopfes 25 in den erforderlichen Grenzen eingestellt werden.
-
Nunmehr wird der Werkzeugträger 3 auf dem letzten Teil seines Arbeitsganges
langsam wieder aus der Bremstrommel ? herausgezogen, wobei das gewünschte Abschleifen
der vorher abgedrehten inneren Hohlzylinderfläche der Bremstrommel 7 bewirkt wird.
Hierbei anfallender Schleifstaub wird ebenfalls durch die entlang dem Umfang des
Werkzeugträgers 3 zwischen den Schleifkörpern 17 gebildeten Ringspalten in der bereits
beschriebenen Weise nach der Absaugeanlage 12 hin abgesaugt.
-
Es ist nicht erforderlich, daß die einzelnen Bearbeitungsvorgänge
in der vorstehend beschriebenen Weise innerhalb eines Arbeitsganges des Werkzeugträgers
nacheinander erfolgen. Es ist ohne weiteres möglich, die einzelnen Bearbeitungsvorgänge
auch gleichzeitig oder zeitlich überschneidend innerhalb eines Arbeitsganges des
Werkzeugträgers, unter dem eine z. B. einmalige Hineinbewegung des Werkzeugträgers
in den Hohlkörper bis zu seiner vorderen Endstellung und das anschließende Zurückziehen
des Werkzeugträgers bis zum Verlassen des Werkstückes verstanden wird, vorzunehmen.
Auch ist die Erfindung nicht an die Bearbeitung von Hohlkörpern gebunden, da die
erfindungsgemäßen Vorteile zu einem wesentlichen Teil auch bei einer ähnlichen äußeren
Bearbeitung von Werkstücken erzielt werden können. Es wird jedoch der in dem Ausführungsbeispiel
beschriebenen Anwendung der Erfindung der Vorzug gegeben, da diese Anwendung mit
der vorteilhaften Bearbeitung zugleich eine vorteilhafte Kühlung und Absaugung der
Bearbeitungsstelle verbinden läßt.
-
Schließlich ist es in Abweichung von dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ohne weiteres möglich, den Anpreßdruck der Schleifkörper statt durch die Tellerfedern
24 durch andere Federn oder durch eine außerhalb der Spindel, z. B. innerhalb der
Zugspindel 40, vorgesehene Nachgiebigkeit zu erzeugen.