Stirnseiten-Mitnehmer Die vorliegende Erfindung betrifft einen Stirnseiten- Mitnehmer zur Zentrierung und Mitnahme von Werk stücken aus Drehmaschinen zur spanabhebenden Metall bearbeitung.
Es ist bekannt, Werkstücke auf Drehmaschinen zwi schen einer pinolenseitigen Spitze und einem sogenann ten Stirnseiten-Mitnehmer einzuspannen. Ein solcher Stirnseiten-Mitnehmer weist im allgemeinen ein mit der Arbeitsspindel der Drehmaschine kuppelbares Gehäuse auf, aus dessen dem Werkstück zugewandter Stirnfläche eine zum Gehäuse koaxiale Zentrierspitze sowie minde stens drei im radialen Abstand von dieser Z:ntrier- spitze angeordnete, verschiebbar gelagerte Mitnehmer schneiden herausragen.
Beim Betrieb der Drehmaschine dringen die Mit nehmerschneiden etwas in die ihnen zugewandte Fläche des Werkstückes ein und nehmen das Werkstück bei ihrer Drehbewegung mit. Auf diese Weise lassen sich hohe Drehmomente mit guter Rundlaufgenauigkeit über tragen.
Anderseits ist aber auch bekannt, dass diesen Stirn seiten-Mitnehmern immer noch einige sehr unangenehme Nachteile anhaften. So wurde beispielsweise noch keine befriedigende Lösung gefunden, um den Anpressdruck der Mitnehmerschneiden am Werkstück dem im Be trieb ständig wechselnden Drehmoment anzupassen. Auch ergeben sich bei den bekannten Stirnseiten-Mit nehmern immer wieder Schwierigkeiten, sobald die den Mitnehmerschneiden zugekehrte Werkstückfläche nicht ganz plan ist. Die Schneiden greifen dann nur zum Teil in die Werkstückfläche ein und werden sehr unter schiedlich beansprucht. Es ist bereits versucht worden, die erwähnten Nach teile durch eine hydraulische Abstützung der Mitneh merschneiden zu beheben.
Derartige Anordnungen sind aber einerseits relativ kompliziert und bringen ander seits auch den Nachteil mit sich, dass der Anpress- druck von Fall zu Fall von Hand aufgrund einer Mano meterablesung eingestellt werden muss; von einer selbst- tätigen Anpassung des Anpressdruckes an das wech selnde Drehmoment kann also nicht die Rede sein. Ausserdem wird das hydraulische System durch jede kleine Leckstelle sofort ausser Betrieb gesetzt.
Die vorliegende Erfindung löst die aufgezeigten Probleme auf gänzlich neue Weise, indem die Mit nehmerschneiden mit ihren innerhalb des Gehäuses liegenden Enden der Stirnfläche einer Taumelscheibe zugewandt sind, welche auf ihrer den Mitnehmerschnei den entgegengesetzten Seite eine sphärische Lagerfläche aufweist und sich mit dieser gegen eine im Gehäuse fest angeordnete, ebenfalls sphärische Stützfläche abstützt, derart, dass die Mitnehmerschneiden je nach den Un ebenheiten der Werkstück-Stirnfläche verschieden tief ins Gehäuse eindringen und dabei eine solche Schräg lage der Taumelscheibe bewirken, in welcher die von der Taumelscheibe auf die einzelnen Mitnehmerschnei den wirkenden Reaktionskräfte praktisch gleich gross sind.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausfüh rungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes veranschau licht.
Fig. 1 ist ein Längsschnitt eines Stirnseiten-Mit nehmers.
Fig. 2 zeigt eine Hälfte der dazugehörigen Stirn ansicht, und Fig. 3 bis 8 zeigen Ausführungsdetails.
Der in der Zeichnung unter Vernachlässigung un wesentlicher Einzelheiten dargestellte Stirnseiten-Mit- nehmer weist ein Gehäuse 1 auf, das zum Teil in Form eines Spannkonus 2 ausgebildet ist, an welchen sich ein praktisch hohlzylindrischer Abschnitt 3 an schliesst. Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein mit einer Zentrierspitze 4a versehener Zentrierschaft 4 gelagert. Dieser Zentrierschaft 4 weist an seinem innerhalb des Konus 2 liegenden Endabschnitt einen kreiszylindri schen Führungskörper S auf, der in der Gehäuseboh rung 6 axial verschiebbar ist.
Im Führungskörper S ist eine Stange 7 verankert, deren anderes Ende durch eine in der Bohrung 6 sitzende Hülse 8 hindurchragt und an deren Aussenseite durch zwei Muttern 9 ge sichert ist. Zwischen der Hülse 8 und dem Führungs körper 5 befindet sich eine Schraubenfeder 10, welche stets danach trachtet, den Zentrierschaft 4 in seiner gezeichneten, äussersten Lage zu halten.
Der hohlzylindrische Gehäuseabschnitt 3 ist an sei ner Frontseite offen und wird von einer Kappe 11 um geben, welche mittels eines Sprengringes 1 1 a am Ge häuseabschnitt 3 gesichert ist. Die Kappe 11 weist in ihrer Stirnwand eine Zentralbohrung 12 sowie 6 um diese Zentralbohrung herum angeordnete Bohrungen 13 auf (Fig. 2). Die Zentralbohrung 12 dient zur Lagerung und Führung des Zentrierschaftes 4, während in jeder der 6 Bohrungen 13 eine Mitnehmerschneide 14 ge lagert ist. Jede Mitnehmerschneide 14 weist eine dem nicht dargestellten Werkstück zugewandte Schneidkante 15 (Fig. 5) auf und ist auf der entgegengesetzten Seite mit einer Abrundung 16 versehen. Die Mitnehmer schneiden sind in den Bohrungen 13 praktisch parallel zur Zentrierspitzenachse verschiebbar.
Wie Fig. 1 zeigt, weist jede Mitnehmerschneide 14 eine quer zu ihrer Längsachse verlaufende Durchgangsbohrung auf, in wel cher ein Sicherungsstift 17 angeordnet ist. In der Ein baulage der Mitnehmerschneiden nach Fig. 1 ragen die Stifte 17 einseitig aus den Durchgangsbohrungen heraus in Längsnuten 18, welche in der Kappe<B>11</B> parallel zu den Bohrungen 13 verlaufen. Dadurch werden die Mit nehmerschneiden in ihrer jeweiligen Winkellage gesichert und können sich im Betrieb nicht verdrehen.
Da die Mitnehmerschneiden 14 gemäss Fig. 5 mit einer nur einseitig wirkenden Schneidkante 15 versehen sind, müssen diese bei Umkehrung der Drehrichtung um 180 umgesteckt werden. Dies ist bei der be schriebenen Ausführungsform dank der in Durchgangs bohrungen der Mitnehmerschneiden sitzenden Stifte 17 ohne weiteres möglich. Nach dem Umstecken der Mit nehmerschneiden ragen die Stifte 17 aus der gegen überliegenden Seite der Mitnehmerschneidenbohrung in die Nuten 18 hinein.
Im Innern des hohlzylindrischen Gehäuseabschnittes 3 ist eine Taumelscheibe 19 angeordnet, deren Kon struktion aus den Fig. 3 und 4 ersichtlich ist. Diese Taumelscheibe weist einen im wesentlichen scheiben förmigen Grundkörper 20 auf, der von einer einseitig konisch erweiterten Bohrung 21 durchsetzt ist. Die in Fig. 3 sichtbare Seite des Grundkörpers 20 besitzt 6 radiale Nuten 22, welche alle auf den Mittelpunkt der Taumelscheibe zulaufen und einen praktisch dreiecks- förmigen Querschnitt (siehe Fig. 4) haben. Der durch die beiden Schrägflächen der Nuten 22 eingeschlossene Winkel beträgt bei einer bevorzugten Ausführungsform 120", kann aber selbstverständlich innerhalb weiter Grenzen variiert werden.
An der Peripherie des Grund körpers 20 sind 2 einander gegenüberliegende Zapfen 23 vorgesehen, welche in der Einbaulage der Taumel scheibe 19 in zwei im Gehäuseabschnitt 3 vorgesehene Nuten 30 eingreifen. Der peripherische Rand 24 des Grundkörpers 20 ist gewölbt.
Auf der den Nuten 22 gegenüberliegenden Seite weist die Taumelscheibe 19 eine sphärische Lagerfläche 25 auf, deren Mittelpunkt M mit demjenigen der oben genannten peripherischen Bombierung 24 zusammen fällt.
In ihrer Einbaulage stützt sich die Taumelscheibe mit ihrer Lagerfläche 25 gegen die ebenfalls sphärisch ausgebildete Stützfläche 26 (Fig. 7) einer Zwischen scheibe 27, welche sich ihrerseits gegen die schräge Stirnfläche einer Spannzange 28 abstützt. Die Spann zange 28 ist in bekannter Weise mit gegeneinander versetzten Schlitzen versehen und lässt sich somit ela stisch zusammenpressen. Wie Fig. 1 zeigt, legt sich die Spannzange gegen eine Abschrägung des Gehäuses 1 an. Zwischen der Spannzange 28 und dem Führungs körper 5 des Zentrierschaftes befindet sich eine Zwi schenhülse 29.
Die beschriebene Vorrichtung arbeitet folgender- massen: Beim Einspannen des Werkstückes wird dieses zu nächst in eine nicht dargestellte, auf der Pinole an geordnete Spitze eingesetzt und durch Verschieben der Pinole mit seiner Stirnseite gegen den Stirnseiten-Mit nehmer gefahren. Dabei dringt die Zentrierspitze 4a zunächst in die Zentralbohrung 12 ein und wird dann, unter Zusammendrücken der Feder 10, in axialer Rich tung mitgenommen. Gleichzeitig wird die Stirnfläche des Werkstückes gegen die Mitnehmerschneiden 14 gepresst. Beim Auftreffen der Mitnehmerschneiden 14 auf das Werkstück dringen die Schneidkanten 15 in das Werk stück ein.
Ist die Werkstückoberfläche uneben, bei spielsweise mit lokalen Einkerbungen versehen, oder schräg, so werden die Mitnehmerschneiden je nach ihrer Lage verschieden tief in den Stirnseiten-Mitnehmer hin eingedrückt. Die Taumelscheibe 19, welche sämtlichen Mitnehmerschneiden als Abstützung dient, gleicht die von den einzelnen Mitnehmerschneiden übertragenen Kräfte auf Grund ihrer sphärischen Lagerung selbst tätig aus, indem sie um den Punkt M eine Taumelbe wegung ausführt, welche in Fig. 1 durch die Winkel a veranschaulicht ist. Sämtliche Mitnehmerschneiden drin gen somit, trotz der Unebenheiten des Werkstückes, etwa gleich tief in das letztere ein und übernehmen somit auch einen praktisch gleich grossen Anteil des zu über tragenden Drehmomentes.
Auch wird auf diese Weise gewährleistet, dass immer mindestens 3 Mitnehmer schneiden mit dem Werkstück in kraftschlüssigem Kon takt sind.
Beim Bearbeiten der Werkstücke kommt es zwang läufig immer wieder vor, dass diese durch das Werkzeug stark abgebremst werden bzw. dass das vom Werkstück ausgehende Widerstandsmoment sprungartig anwächst. Es muss somit ein grösseres Drehmoment übertragen werden, was aber mit Sicherheit nur bei entsprechend grösserer Eindringtiefe der Mitnehmerschneiden in das Werkstück möglich ist. Auch dieses Problem wird durch die beschriebene Vorrichtung selbsttätig --.löst.
Beim Anwachsen des Widerstandsmomentes wird auf die Mitnehmerschneiden eine zusätzliche Kraft aus geübt, welche diese auf dem Umfang ihres Drehkreises zu verschieben sucht. Ist diese Kraft genügend gross, so gleiten die abgerundeten Enden 16 (Fig. l und 5) der Mitnehmerschneiden auf den Schrägflächen der Nu ten 22, und die Mitnehmerschneiden werden, je nach der Grösse der Gleitbewegung, mehr oder weniger in Richtung auf das Werkstück nach vorne und damit in das Werkstück hineingepresst. Die einwandfreie Cber- tragung des grösseren Drehmomentes ist damit sicherge stellt.
Wenn das Werkstück beim Einspannvorgang gegen die Z2ntrierspitze 4a vorgeschoben wird, so wird diese, wie bereits erwähnt, zunächst ins Innere des Stirn seiten-Mitnehmers hineingedrückt. Sobald die Werk stückoberfläche jedoch mit den Mitnehmerschneiden in Berührung kommt, wird ein Druck von den Mitnehmer- schneiden über die Taumelscheibe 19 und die Zwi schenscheibe 27 auf die Spannzange 28 übertragen. Letztere wird somit zusammengedrückt, presst sich dabei gegen die Oberfläche des Zentrierspitzenschaftes 4 und hält diesen fest. Das Werkstück bleibt auf diese Weise sicher in der Bearbeitungsstellung zentriert.
Bei merklichem Verschleiss der Zentrierspitze 4a muss diese überschliffen werden. Da dies aber eine Verkürzung der Zentrierspitze mit sich bringt, ist es erforderlich, die Endlage der Zentrierspitze in bezug auf die Frontseite des Stirnseiten-Mitnehmers neu fest zulegen. Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungs form lässt sich dies mit geringstem Aufwand durch einfaches Verkürzen der Zwischenhülse 29 erreichen.
Die beschriebene Ausführungsform lässt sich vom Fachmann innerhalb weiter Grenzen variieren. So liessen sich die Schrägflächen 22 ohne weiteres in verschiedener Form, z. B. als Radialnuten mit abgerundetem Nuten grund, ausführen.
End face driver The present invention relates to an end face driver for centering and driving work pieces from lathes for metal cutting.
It is known to clamp workpieces on lathes between tween a quill-side tip and a so-called end face driver. Such an end face driver generally has a housing that can be coupled to the work spindle of the lathe, from whose end face facing the workpiece a center point coaxial to the housing and at least three displaceably mounted drivers protrude, which are arranged at a radial distance from this Z: ntrier point .
When the lathe is in operation, the cutting edges penetrate something into the surface of the workpiece facing them and take the workpiece with them as they rotate. In this way, high torques can be transmitted with good concentricity.
On the other hand, it is also known that these face drivers still have some very unpleasant disadvantages. For example, no satisfactory solution has yet been found to adapt the contact pressure of the driver cutting edges on the workpiece to the constantly changing torque in operation. Also with the known end face with takers difficulties arise again and again as soon as the workpiece surface facing the driver cutting edges is not completely flat. The cutting edges then only partially engage the workpiece surface and are subject to very different demands. Attempts have already been made to remedy the above-mentioned parts by hydraulic support of the driver cutting edges.
Such arrangements are, on the one hand, relatively complicated and, on the other hand, have the disadvantage that the contact pressure has to be set by hand from case to case on the basis of a manometer reading; There can therefore be no question of an automatic adjustment of the contact pressure to the changing torque. In addition, the hydraulic system is immediately put out of operation by any small leak.
The present invention solves the problems identified in a completely new way in that with their ends located inside the housing facing the end face of a swash plate, which has a spherical bearing surface on the opposite side of the driver cutting edge and is located with this against one in the housing fixed, also spherical support surface is supported in such a way that the driver cutting edges penetrate the housing to different depths depending on the unevenness of the workpiece end face, thereby causing the swashplate to be inclined in such a way that the reaction forces acting by the swashplate on the individual driver cutting edges are practically the same size.
On the accompanying drawing, an exemplary embodiment of the subject invention is illustrated.
Fig. 1 is a longitudinal section of an end face with takers.
Fig. 2 shows half of the associated forehead view, and Figs. 3 to 8 show details of execution.
The end face driver shown in the drawing, neglecting essential details, has a housing 1 which is partly designed in the form of a clamping cone 2 to which a practically hollow cylindrical section 3 adjoins. A centering shaft 4 provided with a centering point 4a is mounted inside the housing 1. This centering shaft 4 has, at its end portion located within the cone 2, a circular-cylindrical guide body S which is axially displaceable in the housing hole 6.
In the guide body S a rod 7 is anchored, the other end of which protrudes through a seated in the bore 6 sleeve 8 and is secured on the outside by two nuts 9 GE. Between the sleeve 8 and the guide body 5 there is a helical spring 10 which always seeks to hold the centering shaft 4 in its drawn, outermost position.
The hollow cylindrical housing section 3 is open on its front side and is given by a cap 11, which is secured by means of a snap ring 1 1 a on the housing section 3 Ge. The cap 11 has in its end wall a central bore 12 and 6 bores 13 arranged around this central bore (FIG. 2). The central bore 12 is used to support and guide the centering shaft 4, while in each of the 6 bores 13 a driver blade 14 is ge superimposed. Each driver cutting edge 14 has a cutting edge 15 (FIG. 5) facing the workpiece (not shown) and is provided with a rounded portion 16 on the opposite side. The drivers cut are displaceable in the bores 13 practically parallel to the center point axis.
As FIG. 1 shows, each driver cutting edge 14 has a through bore extending transversely to its longitudinal axis, in wel cher a locking pin 17 is arranged. In the A mounting position of the driver blades according to FIG. 1, the pins 17 protrude on one side out of the through bores in longitudinal grooves 18 which run parallel to the bores 13 in the cap 11. As a result, the cutting edges are secured in their respective angular position and cannot twist during operation.
Since the driver cutting edges 14 according to FIG. 5 are provided with a cutting edge 15 that acts only on one side, they must be repositioned by 180 when the direction of rotation is reversed. This is easily possible in the embodiment described, thanks to the pins 17 seated in the through-holes of the driver cutting edges. After repositioning the driver blades, the pins 17 protrude from the opposite side of the driver blade bore into the grooves 18.
In the interior of the hollow cylindrical housing section 3, a swash plate 19 is arranged, the construction of which can be seen in FIGS. 3 and 4. This swash plate has an essentially disk-shaped base body 20 which is penetrated by a bore 21 that is conically widened on one side. The side of the base body 20 visible in FIG. 3 has 6 radial grooves 22, which all run towards the center of the swash plate and have a practically triangular cross-section (see FIG. 4). The angle enclosed by the two inclined surfaces of the grooves 22 is 120 "in a preferred embodiment, but can of course be varied within wide limits.
On the periphery of the base body 20, two opposing pins 23 are provided, which engage in the installed position of the swash plate 19 in two grooves 30 provided in the housing section 3. The peripheral edge 24 of the base body 20 is curved.
On the side opposite the grooves 22, the swash plate 19 has a spherical bearing surface 25, the center point M of which coincides with that of the above-mentioned peripheral crown 24.
In its installed position, the swash plate is supported with its bearing surface 25 against the likewise spherical support surface 26 (FIG. 7) of an intermediate disk 27, which in turn is supported against the inclined face of a collet 28. The collet 28 is provided in a known manner with mutually offset slots and can thus be compressed ela stically. As FIG. 1 shows, the collet rests against a bevel of the housing 1. Between the collet 28 and the guide body 5 of the centering shaft there is an intermediate sleeve 29.
The device described works as follows: When the workpiece is clamped, it is first inserted into a tip, not shown, on the quill and driven by moving the quill with its face against the face carrier. The centering tip 4a first penetrates the central bore 12 and is then taken along in the axial direction while compressing the spring 10. At the same time, the end face of the workpiece is pressed against the driver cutting edges 14. When the driver cutting edges 14 hit the workpiece, the cutting edges 15 penetrate into the workpiece.
If the workpiece surface is uneven, for example provided with local notches, or at an angle, the driver cutting edges are pressed into the face driver to different depths depending on their position. The swash plate 19, which serves as a support for all driver cutting edges, compensates for the forces transmitted by the individual driver cutting edges due to their spherical bearing, by executing a wobble movement around point M, which is illustrated in FIG. 1 by the angle a . All driver blades penetrate thus, despite the unevenness of the workpiece, about the same depth into the latter and thus also take over a practically equal proportion of the torque to be transmitted.
This also ensures that at least 3 cutting drivers are always in frictional contact with the workpiece.
When machining the workpieces, it happens again and again that they are strongly decelerated by the tool or that the moment of resistance emanating from the workpiece increases suddenly. A greater torque must therefore be transmitted, but this is only possible with a correspondingly greater depth of penetration of the driver cutting into the workpiece. This problem is also solved automatically by the device described.
When the moment of resistance increases, an additional force is exerted on the driver cutting edges, which seeks to move them on the circumference of their turning circle. If this force is sufficiently large, the rounded ends 16 (Fig. 1 and 5) of the driver blades slide on the inclined surfaces of the grooves 22, and the driver blades are, depending on the size of the sliding movement, more or less in the direction of the workpiece at the front and thus pressed into the workpiece. The perfect transmission of the larger torque is thus ensured.
When the workpiece is pushed forward against the Z2ntrierspitze 4a during the clamping process, this is, as already mentioned, first pressed into the interior of the face driver. As soon as the workpiece surface comes into contact with the driver cutting edges, however, a pressure from the driver cutting edges is transmitted to the collet 28 via the swash plate 19 and the intermediate disk 27. The latter is thus pressed together, pressing itself against the surface of the centering tip shaft 4 and holding it in place. In this way, the workpiece remains safely centered in the machining position.
If the center point 4a is noticeably worn, it must be ground. However, since this brings about a shortening of the centering point, it is necessary to set the end position of the centering point with respect to the front of the face driver. In the embodiment described above, this can be achieved with very little effort by simply shortening the intermediate sleeve 29.
The embodiment described can be varied within wide limits by the person skilled in the art. So could the inclined surfaces 22 easily in various forms, for. B. run as radial grooves with rounded grooves.