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EP2934815A1 - Bearbeitungsprozess von zapfenkreuzen auf drehmaschinen - Google Patents

Bearbeitungsprozess von zapfenkreuzen auf drehmaschinen

Info

Publication number
EP2934815A1
EP2934815A1 EP13807978.5A EP13807978A EP2934815A1 EP 2934815 A1 EP2934815 A1 EP 2934815A1 EP 13807978 A EP13807978 A EP 13807978A EP 2934815 A1 EP2934815 A1 EP 2934815A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece
clamping
pins
rotation
centering
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP13807978.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Leo Schreiber
Albrecht HANNIG
Werner Mühlich
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAG IAS GmbH Eislingen
Original Assignee
MAG IAS GmbH Eislingen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAG IAS GmbH Eislingen filed Critical MAG IAS GmbH Eislingen
Publication of EP2934815A1 publication Critical patent/EP2934815A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

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    • B23B3/00—General-purpose turning-machines or devices, e.g. centre lathes with feed rod and lead screw; Sets of turning-machines
    • B23B3/16—Turret lathes for turning individually-chucked workpieces
    • B23B3/167—Turret lathes for turning individually-chucked workpieces lathe with two or more toolslides carrying turrets
    • B23B3/168—Arrangements for performing other machining operations, e.g. milling, drilling
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    • B23Q7/04—Arrangements for handling work specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools, e.g. for conveying, loading, positioning, discharging, sorting by means of grippers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/26—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected
    • F16D3/38—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another
    • F16D3/40—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another with intermediate member provided with two pairs of outwardly-directed trunnions on intersecting axes
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    • F16D3/405—Apparatus for assembling or dismantling
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    • B23Q2039/008—Machines of the lathe type

Definitions

  • the invention relates to a manufacturing method and a machine suitable for the manufacture of journal crosses and similar workpieces, which have rotationally symmetric areas whose axes of rotation at an angle, in particular at right angles to each other.
  • journal crosses the end regions must be machined with respect to the lateral surface and the end surface, while the central region often remains raw, as emerges from the primary molding process (casting or forging).
  • the workpiece is clamped in its central region of the usually still unprocessed surfaces, in such a way that in this clamping two mutually aligned rotationally symmetric sections, ie with the two mutually parallel end faces, can be edited.
  • This usually includes the processing of the end faces, that is, the machining of the workpiece to length from one to the other end face, and the introduction of centering holes in these end faces.
  • the workpiece is pivoted about a pivot axis which is perpendicular to the connecting line between the already created centering holes and perpendicular to the still to be created centering holes of the other two rotationally symmetric sections, and in this pivoted position turn the two other mutually aligned rotationally symmetric sections such as described above edited by editing the end faces, so editing the workpiece to length from one to the other end face, and the introduction of centering holes in these end faces.
  • the workpiece is preferably parallel to or on the axis of rotation of the lathe used with the axis of rotation of the rotationally symmetric sections to be machined in this step. Subsequently, the workpiece is tensioned between two centering points, which engage in the previously made centering holes, and the tension in its central region is solved on the usually still unprocessed surfaces. The workpiece is additionally driven in rotation and on the rotating workpiece, the lateral surfaces of the first pair of pins are processed near the machined end faces or directly adjacent thereto.
  • the workpiece Before the lateral surfaces of the second pair of pins can be processed in the same way, the workpiece must be pivoted back about the pivot axis, for which it is again stretched in its central region on the rule still unprocessed surfaces and - after releasing the voltage between Tips - is pivoted back about this pivot axis, so that the first pair of pins on the axis of rotation and can be stretched between peaks.
  • the lateral surfaces can be processed by means of rotary milling or by turning.
  • the workpiece For clamping the workpiece in the central region of the usually unprocessed surfaces, the workpiece is placed on a support surface which is parallel to the plane of the intersecting axes of rotation of the rotationally symmetrical workpiece surfaces.
  • At least two, possibly also four radially in the inner corners between the rotationally symmetric areas inwardly directed clamping jaws are moved against the inner corners of the workpiece and the workpiece thereby stressed.
  • This procedure can be implemented with a machine which, in addition to the usual components of a lathe, ie a bed, one or two tool units which can be moved in the Z and X directions, and a headstock and an opposite tailstock or counterhead have an additional clamping device with a bearing surface , which runs parallel to the axis of rotation of the machine has.
  • a lathe ie a bed
  • one or two tool units which can be moved in the Z and X directions
  • a headstock and an opposite tailstock or counterhead have an additional clamping device with a bearing surface , which runs parallel to the axis of rotation of the machine has.
  • this additional clamping device including the support surface about a perpendicular to the receiving surface standing- pivot axis should be pivoted, be pivoted by 90 ° usually ,
  • the additional clamping device can also be moved to a deactivated position outside the working range of the lathe, be it in the X direction or in the Y direction.
  • this additional clamping device has an even number, for example two or four, of the support surface upwardly projecting Clamping jaws, which are acted upon radially inwardly with respect to the pivot axis of the support surface with force and thereby tension a loaded between the clamping jaws workpiece on the inner corners.
  • at least one tool unit must comprise a rotationally drivable tool, for example a center drill, with which the centering holes can be produced and a peripheral cutter, with which the workpiece is machined to length .
  • the headstock and possibly also the counter-headstock should preferably equipped with a clamping device be, in the center of which is a centering, as well as a driving device for the workpiece in the direction of rotation, for example, a Stirnmit commentary.
  • FIGS. 1a-c different operating states of the lathe
  • Fig. 2a-d different processing states of the journal cross.
  • the goal is to machine the pin 2 on the face side and on its lateral surfaces in a cross member having a central part 3, from which a pin 2 protrudes in one plane in four directions separated by 90 ° while the middle part 3 of the steel or cast iron part produced by primary molding (casting or forging) as a rule remains unprocessed.
  • the two mutually opposite and aligned pairs of two pins can also be arranged with another intermediate angle to each other.
  • a specially equipped lathe is used, as shown in FIGS. 1a to c:
  • This lathe has on the one hand the usual components: On a bed 11 sits a headstock 12, from which a tensioning device 13 protrudes for clamping and rotationally driving a workpiece clamped therein about the axis of rotation 10, which defines for the purposes of the present invention as a Z-axis becomes. Opposite the headstock 12 is a counter-spindle stock 14, which likewise carries a tensioning device 13.
  • two tool units 20 are arranged, which are preferably constructed identically and each consist of a Z-slide 16 and along Z-guides 15th can be moved in the Z direction.
  • movable X-carriage 17 are arranged in the X direction, each carrying a tool turret 6 on their facing front sides on which both rotationally driven tools, such as center drill or side milling cutter can be arranged, as well as non-rotating Tools, such as turning tools.
  • a clamping device 19 is arranged for a workpiece 1 in or immediately below the work area, consisting inter alia of a lying in the preferably ZY plane bearing surface 18 for placing the pin cross 1 with its main plane and from this bearing surface 18 upwardly projecting jaws 9, which are movable against the center of the spider 1 and the middle part 3 can clamp between them, as best seen in Figures 2a to d.
  • the support surface 18 is the upper side of an upper table 23, which is pivotable relative to an underlying and supporting lower table 24 about a preferably extending in the X direction normal 21, in particular clocked by, for example, 90 ° can be pivoted.
  • the entire tensioning device 19, preferably including upper table 23 and lower table 24, is movable in the X-direction along X-guides 25 into the working area and, preferably downwards, or both upwards and downwards, out of this.
  • the X-guides 25 are so far extended for the clamping device 19 that a trunnion 1 resting on it over the work area, so the aligned position with the axis of rotation 10 of the lathe, is moved upwards to there easier processing of the workpiece by powered tools of the tool units 20 to allow.
  • the jaws 9 are moved radially inward until they rest against the respective inner corners 5 of the middle part 3 and the spider 1 fixed span between them.
  • the jaws 9 are moved radially inward until they rest against the respective inner corners 5 of the middle part 3 and the spider 1 fixed span between them.
  • the pair of pins 2, whose axis of rotation 10a is parallel to the axis of rotation 10 of the lathe, can first be machined to length by the end sides 4 of these pins 2 by means of e.g. Disk mill 7 are milled to size.
  • the side milling cutter either sits on one of the tool turrets 6 or represents a separate tool unit on the lathe. Subsequently, the two tool turrets 6 are rotated so that the centering bores 26 thereon are aligned with the axis of rotation 10a of this pair of pins 2 ( Fig. 1 b) and the centering drill 26 are moved so far in the Z direction in the end face 4 in that they produce there each a center hole 8.
  • the upper table 23 is rotated together with the spider 1 to the normal 21 relative to the lower table 24 in this case 90 ° so that now the unprocessed pair of pins with its axis of rotation 10b parallel to the axis of rotation 10 of the lathe and according to the Figure 2c processed with the same procedure as previously described now this second pair of pins.
  • the tensioning device 19 is moved downwards together with the spider 1 stretched on it, that this axis of rotation 10a of the end side already machined pin 2 is aligned with the axis of rotation 10 of the lathe, and the centering points 22 of the jigs 13 engage in the centering holes 8 and tension so that the spider 1 between these spikes 22nd
  • the clamping device 19 is released by the clamping jaws 9 retracting radially outward and releasing the spider 1, and the entire clamping device 19 moves downwards along the X-guides 25 (FIG. 1 c) Spider 1 around the axis of rotation 10 of the lathe of the headstock 12 and counter spindle 14 can be driven to rotate.
  • Spider 1 apart from the centering tips 22 on the journal cross 1, there are usually an end driver or other elements transmitting a torque about the axis of rotation 10 to the workpiece.
  • the tensioning device 19 moves up until the spider 1 is seated again on its upper bearing surface 18, and the clamping jaws 9 are moved radially inwards and tension the spider 1 back into the inner corners 5.
  • centering tips 22 are moved back from the centering holes 8 and (Fig. 2b) of the upper table 23 together with the spider 1 to the normal 21 relative to the lower table 24 in this case rotated 90 °, preferably turned back, so now the on the lateral surfaces still unprocessed pair of pins with its axis of rotation 10b parallel to the axis of rotation 10 of the lathe.
  • the first pair of pins aligned or parallel to the axis of rotation of the lathe, first held by the additional clamping device 19 and then held directly between tips 22 ready to finish, and only after rotation of the workpiece by 90 ° by means of the additional clamping device 19 to edit the second pin pair in the same way.

Landscapes

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Abstract

Statt Zapfenkreuze (1) wie bisher in einem Spezialfutter einer Drehmaschine aufzunehmen und jeweils einen Zapfen (2) zu bearbeiten und danach das Werkstück um 90° weiter zu takten, wird erfindungsgemäß im Arbeitsbereich eine Auflagefläche (18) mit Spannvorrichtung (19) vorgesehen, auf die das Rohteil aufgelegt und so gespannt werden kann, dass in dieser ersten Aufspannung bereits zwei einander gegenüberliegende Stirnflächen bearbeitet werden können einschließlich Zentrierbohrung, an denen danach für die Bearbeitung der angrenzenden Mantelflächen eine Spannung zwischen Zentrierspitzen (22) erfolgt. Nach nur einer Taktung um 90° auf dieser Auflagefläche (18) erfolgt das gleiche für das zweite Zapfenpaar, wobei die Bearbeitung der zueinander fluchtenden Zapfen (2) bei entsprechender Maschinenausstattung sogar gleichzeitig erfolgen kann.

Description

Bearbeitungsprozess von Zapfenkreuzen auf
Drehmaschinen
I. Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft ein Herstellverfahren und eine dafür geeignete Maschine zum Herstellen von Zapfenkreuzen und ähnlichen Werkstücken, welche rotationssymmetrische Bereiche aufweisen, deren Rotationsachsen im Winkel, insbesondere im rechten Winkel, zueinander stehen.
II. Technischer Hintergrund
Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung wird ausschließlich der Begriff „Zapfen kreuze" für solche Werkstücke verwendet.
Bei derartigen Zapfenkreuzen müssen die Endbereiche hinsichtlich Mantelfläche und Stirnfläche bearbeitet werden, während der mittlere Bereich häufig roh bleibt, wie er aus dem Urformvorgang (Gießen oder Schmieden) hervor- geht.
In der Vergangenheit wurden derartige Zapfenkreuze auf Drehmaschinen bearbeitet, indem sie in einem Spezialfutter so gespannt wurden, dass jeweils nur ein Zapfen des Zapfenkreuzes aus dem Futter hervorragte und bei rotierend um die Drehachse angetriebenem Werkstück bearbeitet werden konnte. Anschließend konnte das Zapfenkreuz in dem Spezialfutter um eine Taktachse, die quer zur Drehachse steht, um 90° weitergetaktet und der nächste Zapfen drehend bearbeitet werden. Der Nachteil dieser Vorgehensweise war die lange Bearbeitungsdauer, da die vier Zapfen hintereinander bearbeitet werden mussten.
Ein weiterer Nachteil war das benötigte aufwendige Spezialfutter, welches nicht nur teuer, sondern auch groß und voluminös ist und mit zunehmender Größe der Zapfenkreuze überproportional an Gewicht und Größe zunimmt, wodurch die rotierend angetriebene Masse sehr gross wurde und abhängig von den Abmessungen der verwendeten Maschine nur relativ kleine Zapfenkreuze bearbeitet werden konnten. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass durch das jeweilige Weitertakten um 90° bzgl. jedes einzelnen Zapfens eine Takt-Ungenauigkeit auftreten konnte.
III. Darstellung der Erfindung a) Technische Aufgabe
Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein Bearbeitungsverfahren für Zapfenkreuze und ähnliche Werkstücke zu schaffen, welches eine gerin- gere Bearbeitungszeit und weniger komplizierte Hilfsvorrichtungen benötigt und in der gleichen Maschine die Bearbeitung größerer Zapfenkreuze zu- lässt. Die hierfür benötigte Maschine oder Vorrichtung soll einfacher und kostengünstiger aufgebaut sein. b) Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 7 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Lösung hinsichtlich der Vorgehensweise besteht darin, durch eine andere Aufspannung am Rohteil jeweils ein fluchtendes Paar von rotationssymmetrischen Abschnitten am Werkstück in einer Aufspannung bearbeiten zu können, wodurch zum einen die Bearbeitungszeiten reduziert werden und zum anderen auch die Fehler durch erneute Spannung minimiert werden:
Denn beim ersten Aufspannen wird das Werkstück in seinem mittleren Bereich an den in der Regel noch unbearbeiteten Flächen gespannt, und zwar so, dass in dieser Aufspannung zwei zueinander fluchtende rotationssym- metrische Abschnitte, also mit den beiden parallel zueinander liegenden Stirnflächen, bearbeitet werden können. Dies umfasst in aller Regel das Bearbeiten der Stirnflächen, also das Bearbeiten des Werkstückes auf Länge von der einen zur anderen Stirnfläche, sowie das Einbringen von Zentrierbohrungen in diese Stirnflächen.
Anschließend wird das Werkstück um eine Schwenkachse verschwenkt, die senkrecht zu der Verbindungslinie zwischen den bereits erstellten Zentrierbohrungen steht und auch senkrecht zu den noch zu erstellenden Zentrierbohrungen der beiden anderen rotationssymmetrischen Abtschnitte steht, und in dieser verschwenkten Lage wiederum die beiden anderen zueinander fluchtenden rotationssymmetrischen Abschnitte wie oben beschrieben bearbeitet durch das Bearbeiten der Stirnflächen, also das Bearbeiten des Werkstückes auf Länge von der einen zur anderen Stirnfläche, sowie das Einbringen von Zentrierbohrungen in diese Stirnflächen.
Dieser Vorgang kann auch später durchgeführt werden, nämlich nachdem das erste Zapfenpaar fertig bearbeitet wurde. In dieser Aufspannung liegt das Werkstück vorzugsweise mit der Rotationsachse der in diesem Schritt zu bearbeitenden rotationssymmetrischen Abschnitte parallel zu oder auf der Drehachse der benutzten Drehmaschine. Anschließend wird das Werkstück zwischen zwei Zentrierspitzen gespannt, die in die vorher angefertigten Zentrierbohrungen eingreifen, und die Spannung in seinem mittleren Bereich an den in der Regel noch unbearbeiteten Flächen gelöst. Das Werkstück wird zusätzlich drehend angetrieben und am rotierenden Werkstück werden die Mantelflächen des ersten Zapfenpaares nahe der bearbeiteten Stirnflächen oder direkt angrenzend an diese bearbeitet.
Bevor auch die Mantelflächen des zweiten Zapfenpaares auf die gleiche Art und Weise bearbeitet werden können, muss das Werkstück um die Schwenkachse zurück verschwenkt werden, wofür es wieder in seinem mittleren Bereich an den der Regel noch unbearbeiteten Flächen gespannt wird und - nach Lösen der Spannung zwischen Spitzen - um diese Schwenkachse zurückgeschwenkt wird, so dass das erste Zapfenpaar auf der Drehachse liegt und zwischen Spitzen gespannt werden kann.
Auf diese Art und Weise sind bereits zwei der rotatiossymmetrischen Abschnitte fertig bearbeitet.
Anschließend erfolgt der gleiche Ablauf wie vorstehend beschrieben noch- mals für das zweite Paar von zueinander fluchtenden rotationssymmetrischen Abschnitten.
Bei dem beschriebenen Ablauf können die Mantelflächen mittels Drehfräsen oder mittels Drehen bearbeitet werden.
Ferner können die Bearbeitungen der einander gegenüberliegenden, parallel zueinander angeordneten Stirnflächen sowie der darin einzubringenden Zentnerbohrungen gleichzeitig erfolgen, wenn zwei getrennte Werkzeugeinheiten hierfür vorhanden sind.
Zum Spannen des Werkstückes im mittleren Bereich an den in der Regel unbearbeiteten Flächen wird das Werkstück auf eine Auflagefläche aufgelegt, die parallel zur Ebene der sich kreuzenden Rotationsachsen der rotationssymmetrischen Werkstückflächen liegt.
Vorzugsweise werden dabei mindestens zwei, gegebenenfalls auch vier ra- dial in den Innenecken zwischen den rotationssymmetrischen Bereichen nach innen gerichteten Klemmbacken gegen die Innenecken des Werkstückes vorgefahren und das Werkstück dadurch gespannt.
Diese Vorgehensweise ist umsetzbar mit einer Maschine, die außer den üb- liehen Komponenten einer Drehmaschine, also einem Bett, ein oder zwei in Z- und in X- Richtung verfahrbaren Werkzeugeinheiten sowie einem Spindelstock und einem gegenüberliegenden Reitstock oder Gegenspindelstock eine zusätzliche Spannvorrichtung mit einer Auflagefläche, die parallel zur Drehachse der Maschine verläuft, aufweist.
Auf diese Auflagefläche der zusätzlichen Spannvorrichtung wird das Rohteil aufgelegt und festgespannt, und für die Bearbeitung des zweiten Paares von rotationssymetrischen Flächen muss diese zusätzliche Spannvorrichtung einschließlich der Auflagefläche um eine lotrecht zur Aufnahmefläche ste- hende Schwenkachse verschwenkbar sein, in der Regel um 90° verschwenkbar sein.
Von dieser aktivierten Position aus kann die zusätzliche Spannvorrichtung auch in eine deaktivierte Position außerhalb des Arbeitsbereiches der Dreh- maschine verfahren werden, sei es in X-Richtung oder in Y-Richtung.
Vorzugsweise weist diese zusätzliche Spannvorrichtung eine gerade Anzahl, zum Beispiel zwei oder vier, von der Auflagefläche nach oben ragende Spannbacken auf, die bezüglich der Schwenkachse der Auflagefläche radial nach innen mit Kraft beaufschlagbar sind und dadurch ein zwischen die Spannbacken eingelegtes Werkstück an dessen Innenecken spannen. Zusätzlich muss wenigstens eine Werkzeugeinheit ein drehend antreibbares Werkzeug umfassen, beispielsweise einen Zentrierbohrer, mit dem die Zentrierbohrungen herstellbar sind und einen Umfangsfräser, mit dem das Werkstück auf Länge bearbeitet wird.. Der Spindelstock und eventuell auch der Gegen-Spindelstock sollten vorzugsweise mit einer Spannvorrichtung ausgestattet sein, in deren Zentrum sich eine Zentrierspitze befindet, sowie eine Mitnahmevorrichtung für das Werkstück in Drehrichtung, beispielsweise einen Stirnmitnehmer.
c) Ausführungsbeispiele
Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1a - c: unterschiedliche Betriebszustände der Drehmaschine, und Fig. 2a - d: unterschiedliche Bearbeitungszustände des Zapfenkreuzes. Wie die Figuren 2a bis d zeigen, besteht das Ziel darin, bei einem Zapfenkreuz mit einem Mittelteil 3, von dem in einer Ebene in vier um jeweils 90° getrennte Richtungen ein Zapfen 2 abragt, die Zapfen 2 stirnseitig und an seinen Mantelflächen spanend zu bearbeiten, während das Mittelteil 3 des durch Urformen (Gießen oder Schmieden) hergestellten Stahl- oder Gusstei- les in der Regel unbearbeitet verbleibt. Die beiden jeweils einander gegenüber liegenden und fluchtenden Paare von zwei Zapfen können auch mit einem anderen Zwischenwinkel zueinander angeordnet sein. Um diese Bearbeitung effizient durchzuführen, wird eine speziell ausgestattete Drehmaschine verwendet, wie sie in den Figuren 1a bis c dargestellt ist:
Diese Drehmaschine besitzt zum einen die üblichen Komponenten: Auf einem Bett 11 sitzt ein Spindelstock 12, aus dem eine Spannvorrichtung 13 vorsteht zum Spannen und drehend Antreiben eines darin gespannten Werkstückes um die Drehachse 10, die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung als Z-Achse definiert wird. Dem Spindelstock 12 gegenüberliegend befindet sich ein Gegen-Spindel- stock 14, der ebenfalls eine Spannvorrichtung 13 trägt.
An dem Bett 11 sind - in diesem Fall oberhalb von Spindelstock 12 und Ge- gen-Spindelstock 14 - zwei Werkzeugeinheiten 20 angeordnet, die vorzugs- weise identisch aufgebaut sind und jeweils aus einem Z-Schlitten 16 bestehen und die entlang von Z-Führungen 15 in Z-Richtung verfahrbar sind.
Auf den Z-Schlitten 16 sind in X-Richtung verfahrbare X-Schlitten 17 angeordnet, die auf ihren einander zugewandten Vorderseiten jeweils einen Werkzeugrevolver 6 tragen, auf dem sowohl drehend angetriebene Werkzeuge, wie etwa Zentrierbohrer oder Scheibenfräser angeordnet sein können, als auch nicht rotierende Werkzeuge, wie etwa Drehwerkzeuge.
Mit all diesen Werkzeugen können diese Werkzeugeinheiten 20 - ggf. auch gleichzeitig - an einem Werkstück du Altig was Tante 1 arbeiten, welches sich im Arbeitsbereich, insbesondere zwischen den Spindelstöcken 12, 14 befindet. Das besondere dieser Drehmaschine besteht erfindungsgemäß darin, dass zusätzlich eine Spannvorrichtung 19 für ein Werkstück 1 im oder unmittelbar unter dem Arbeitsbereich angeordnet ist, bestehend u.a. aus einer in der vorzugsweise Z-Y-Ebene liegenden Auflagefläche 18 zum Auflegen des Zap- fenkreuzes 1 mit seiner Hauptebene und von dieser Auflagefläche 18 nach oben abstehenden Klemmbacken 9, die gegen das Zentrum des Zapfenkreuzes 1 verfahrbar sind und dessen Mittelteil 3 zwischen sich festspannen können, wie am besten in den Figuren 2a bis d zu erkennen. Die Auflagefläche 18 ist die Oberseite eines Obertisches 23, der gegenüber einem darunter liegenden und abstützenden Untertisch 24 um eine vorzugsweise in X-Richtung verlaufende Normale 21 verschwenkbar ist, insbesondere getaktet um beispielsweise 90° verschwenkbar ist. Die gesamte Spannvorrichtung 19, vorzugsweise einschließlich Obertisch 23 und Untertisch 24, ist in X-Richtung entlang von X-Führungen 25 in den Arbeitsbereich hinein und, vorzugsweise nach unten, oder sowohl nach oben und unten, aus diesem heraus verfahrbar. Gegebenenfalls sind die X-Führungen 25 für die Spannvorrichtung 19 soweit nach oben verlängert, dass ein darauf aufliegendes Zapfenkreuz 1 über den Arbeitsbereich, also die fluchtende Lage mit der Drehachse 10 der Drehmaschine, nach oben hinaus verfahrbar ist, um dort eine leichtere Bearbeitung des Werkstückes durch angetriebene Werkzeuge der Werkzeugeinheiten 20 zu ermöglichen.
Mit einer solchen Maschine ist eine Vorgehensweise zum Bearbeiten der Zapfen 2 des Zapfenkreuzes 1 möglich, die wie folgt abläuft: Zunächst wird (Fig. 2a) das Zapfenkreuz 1 mit seiner Unterseite auf der Auflagefläche 18 der Spannvorrichtung 19 zentrisch zwischen den zurückgezogenen, also radial nach außen verfahrenen, Spannbacken 9 eingelegt, so- dass die sich kreuzenden Rotationsachsen 10a, b der beiden Paare von Zapfen 2 parallel zu Auflagefläche 18 verlaufen.
Nun werden die Klemmbacken 9 radial nach innen verfahren, bis sie an den jeweiligen Innenecken 5 des Mittelteiles 3 anliegen und das Zapfenkreuz 1 fest zentrisch zwischen sich spannen. Vorzugsweise sind die Klemmbacken
9 hydraulisch so miteinander verbunden, dass sie jeweils den gleichen Spanndruck aufbringen. Das so gespannte Zapfenkreuz 1 ist bereits oder wird nun mittels der Spannvorrichtung 19 nach oben gefahren bis auf Höhe mindestens der Drehachse
10 der Drehmaschine, ggf. noch darüber hinaus, sodass das Paar von Zapfen 2, dessen Rotationsachse 10a parallel zur Drehachse 10 der Drehmaschine liegt, zunächst auf Länge bearbeitet werden kann, indem die Stirnsei- ten 4 dieser Zapfen 2 mittels eines z.B. Scheibenfräsers 7 auf Maß abgefräst werden. Der Scheibenfräser sitzt entweder auf jeweils einem der Werkzeug- Revolver 6 oder stellt eine separate Werkzeugeinheit an der Drehmaschine dar. Anschließend werden die beiden Werkzeug-Revolver 6 so gedreht, dass die darauf vorhandenen Zentrierbohrer 26 mit der Rotationsachse 10a dieses Paares von Zapfen 2 fluchten (Fig. 1 b) und die Zentrierbohrer 26 werden soweit in Z-Richtung in die Stirnfläche 4 hinein verfahren, dass sie dort jeweils eine Zentrierbohrung 8 erzeugen.
Sobald dies erfolgt ist, wird der Obertisch 23 zusammen mit dem Zapfenkreuz 1 um die Normale 21 relativ zum Untertisch 24 um in diesem Fall 90° gedreht, sodass nun das noch unbearbeitete Zapfenpaar mit seiner Rotationsachse 10b parallel zur Drehachse 10 der Drehmaschine liegt und gemäß der Figur 2c mit dem gleichen Ablauf wie zuvor beschrieben nunmehr dieses zweite Zapfenpaar bearbeitet. Nunmehr wird die Spannvorrichtung 19 zusammen mit dem darauf gespannten Zapfenkreuz 1 soweit nach unten verfahren, dass diese Rotationsachse 10a der stirnseitig bereits bearbeiteten Zapfen 2 mit der Drehachse 10 der Drehmaschine fluchtet, und die Zentrierspitzen 22 der Spannvorrichtungen 13 greifen in die Zentrierbohrungen 8 ein und spannen damit das Zapfenkreuz 1 zwischen diesen Zentrierspitzen 22.
Sobald dies erfolgt ist, wird die Spannvorrichtung 19 gelöst, indem die Klemmbacken 9 radial nach außen zurückfahren und das Zapfenkreuz 1 frei- geben, und die gesamte Spannvorrichtung 19 entlang der X-Führungen 25 soweit nach unten verfahren (Fig. 1c), dass das Zapfenkreuz 1 um die Drehachse 10 der Drehmaschine von Spindelstock 12 und Gegenspindelstock 14 rotierend angetrieben werden kann. Hierzu liegen in der Regel außer den Zentrierspitzen 22 am Zapfenkreuz 1 Stirnmitnehmer oder andere ein Dreh- moment um die Drehachse 10 auf das Werkstück übertragende Elemente an.
In diesem Zustand werden die rotierenden Mantelflächen der Zapfen 2, die durch die Zentrierspitzen 22 gehalten werden, mittels Drehwerkzeugen 27 des Werkzeug-Revolvers 6 mittels Drehen bearbeitet.
Anschließend fährt die Spannvorrichtung 19 hoch, bis das Zapfenkreuz 1 wieder auf seiner oberen Auflagefläche 18 aufsitzt, und die Klemmbacken 9 werden radial nach innen vorwärts gefahren und spannen das Zapfenkreuz 1 wieder in den Innenecken 5.
Sobald dies erfolgt ist, werden die Zentrierspitzen 22 aus den Zentrierbohrungen 8 zurückgefahren und (Fig. 2b) der Obertisch 23 zusammen mit dem Zapfenkreuz 1 um die Normale 21 relativ zum Untertisch 24 um in diesem Fall 90° gedreht, vorzugsweise zurückgedreht, sodass nun das an den Mantelflächen noch unbearbeitete Zapfenpaar mit seiner Rotationsachse 10b parallel zur Drehachse 10 der Drehmaschine liegt. Die Zentnerspitzen 22 der Spannvorrichtungen 13 greifen nun in die Zentrierbohrungen 8 ein und spannen damit das Zapfenkreuz 1 zwischen diesen Zentrierspitzen 22., sodaß nun gemäß der Figur 2d mit dem gleichen Ablauf wie zuvor beschrieben nunmehr dieses zweite Zapfenpaar bearbeitet wird, nämlich die rotierenden Mantelflächen der Zapfen 2, die durch die Zentrierspitzen 22 gehalten werden, mittels Drehwerkzeugen 27 des Werkzeug- Revolvers 6 mittels Drehen bearbeitet werden.
Alternativ ist es auch möglich, das erste Zapfenpaar, fluchtend oder parallel zur Drehachse der Drehmaschine, zunächst gehalten durch die zusätzliche Spannvorrichtung 19 und direkt anschließend gehalten zwischen Spitzen 22 fertig zu bearbeiten, und erst dann nach Drehung des Werkstückes um 90° mittels der zusätzlichen Spannvorrichtung 19 das zweite Zapfenpaar auf die gleiche Weise zu bearbeiten.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Zapfen kreuz, Werkstück
2 Zapfen
3 Mittelteil
4 Stirnseite
5 Innenecke
6 Werkzeug-Revolver
7 Fräser, Scheibenfräser
8 Zentrierbohrung
9 Klemmbacke
10 Drehachse, Z-Richtung
10a,b Rotationsachse
1 1 Bett
12 Spindelstock
13 Spannfutter
14 Gegen-Spindelstock
15 Z-Führung
16 Z-Schlitten
17 X-Sch litten
18 Auflagefläche
19 Spannvorrichtung
20 Werkzeug-Einheit
21 Normale
22 Zentrierspitze
23 Obertisch
24 Untertisch
25 X-Führung
26 Zentrierbohrer
27 Drehwerkzeug

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1 . Verfahren zum Bearbeiten von Werkstücken (1 ), insbesondere Zapfen- kreuzen (1 ), mit zwei Paaren von rotationssymmetrischen Zapfen (2), von denen je zwei Zapfen (2) miteinander fluchten und die Rotationsachsen (10a, b) der beiden Paare einen Zwischen-Winkel einschließen, mit folgenden Schritten:
a) Spannen des Werkstückes (1 ) im mittleren Bereich und Bearbeiten der parallel zueinander liegenden Stirnflächen des ersten Paares von Zapfen mittels rotierenden Werkzeugen, insbesondere mittels Fräsen (7) einschließlich Einbringen von Zentrierbohrungen (8) in diese Stirnflächen,
b) Drehen des Werkstückes (1 ) um eine zur Verbindungslinie zwischen den vorhandenen Zentrierbohrungen (8) senkrecht stehende Normale
(21 ) um den Zwischen-Winkel, insbesondere um 90°,
c) Bearbeiten der zueinander parallel liegenden Stirnflächen, des zweiten Paares von Zapfen mittels rotierenden Werkzeugen, insbesondere Fräsern, einschließlich Einbringen von Zentrierbohrungen (8),
d) Lösen der bisherigen Spannung und statt dessen Spannen an den beiden zuletzt hergestellten Zentrierbohrungen (8) zwischen Zentrierspitzen (22) sowie drehendes Antreiben des Werkstückes (1 ),
e) Bearbeiten der Mantelflächen der Zapfen (2) des zweiten Paares bei rotierendem Werkstück (1 ),
f) Spannen des Werkstückes (1a) am Mittelteil (3) und Lösen der Spannung zwischen Zentrierspitzen (22),
g) Drehen, vorzugsweise zurückdrehen, des Werkstückes (1 ) um eine zur Verbindungslinie zwischen den vorhandenen Zentrierbohrungen (8) senkrecht stehende Normale (21 ) um den Zwischen-Winkel, insbeson- dere um 90°,
h) Spannen des Werkstückes zwischen Zentrierspitzen (22) in den zuletzt hergestellten Zentrierbohrungen und Lösen der bisherigen Spannung, i) Bearbeiten der Mantelflächen der Zapfen (2) des ersten Paares bei rotierendem Werkstück,
wobei alternativ zu der zuvor beschriebenen Reihenfolge die Schritte b) und c) erst anstelle des Schrittes g) durchgeführt werden können.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
in den Schritten a) und c) die Bearbeitung der parallel zueinander liegenden Stirnflächen gleichzeitig erfolgt.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
In den Schritten e) und i) die Bearbeitung der Mantelflächen mittels Drehen erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
In den Schritten e) und i) die Bearbeitung der Mantelflächen gleichzeitig erfolgt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Spannen am Mittelteil (3) das Werkstück (1) auf einer Auflagefläche (18) aufgelegt wird, die parallel zur Ebene der sich kreuzenden Rotationsachsen (10a, b) der rotationssymmetrischen Zapfen (2) liegt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
zum Spannen am Mittelteil (3) das Werkstück (1) in der Hauptebene form- schlüssig gehalten wird durch mindestens zwei, vorzugsweise vier radial gegen das Mittelteil (3) des Werkstückes (1) gerichteten Klemmbacken (9), die insbesondere in den Innenecken des Mittelteils (3) des Werkstückes (1) angreifen.
7. Drehmaschine zum Bearbeiten von Werkstücken (1), insbesondere Zapfenkreuzen (1), mit zwei Paaren von rotationssymmetrischen Zapfen (2), von denen je zwei Zapfen (2) miteinander fluchten und die Rotationsachsen (10a, b) der beiden Paare einen Zwischen-Winkel einschließen, mit a) einem Bett (11),
b) wenigstens einer, insbesondere wenigstens zwei, darauf mindestens in Z- und X-Richtung verfahrbaren Werkzeugeinheiten (20),
c) einem Spindelstock (12) und einem gegenüberliegenden Reitstock oder einem Gegen-Spindelstock (14),
d) wobei die wenigstens eine Werkzeugeinheit (20) auch wenigstens ein drehend antreibbares Werkzeug umfasst,
gekennzeichnet durch
e) eine zusätzliche Spannvorrichtung (19) zum Spannen eines Werkstü- ckes mit einer Auflagefläche (18) für das Werkstück (1), die schwenkbar um die Normale (21) zur Auflagefläche (18) ist und deren Auflagefläche (18) parallel zur Drehachse (10) liegt.
8. Drehmaschine nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spannvorrichtung (19) in den Arbeitsbereich der Drehmaschine und aus diesem heraus verfahrbar ist.
9. Drehmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Spannvorrichtung (19) gegeneinander gerichtete Klemmbacken (9) in gerader Anzahl aufweist.
10. Drehmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Spindelstock (12) und/oder der Gegen-Spindelstock (14) je eine Spannvorrichtung (13) mit einer zentralen Zentrierspitze (22) aufweisen.
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