-
HINTERGRUND
-
Gebiet der Erfindung
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Feinbearbeitungsmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1, auf eine schaltbare Kupplungseinrichtung, die in einer solchen Feinbearbeitungsmaschine verwendet werden kann, sowie auf ein Bearbeitungswerkzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 16.
-
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Feinbearbeitungsmaschinen, die als Honmaschinen konfiguriert sind oder bei Verwendung entsprechender Bearbeitungswerkzeuge für eine Honbearbeitung genutzt werden können. Solche Feinbearbeitungsmaschinen können vor allem für die Feinbearbeitung von im Wesentlichen zylindrischen Gleitlagerflächen in Bauteilen für den Motorenbau eingesetzt werden, insbesondere für die Bearbeitung von Zylinderlaufflächen eines Motorblockes oder die Bearbeitung von Pleueln.
-
Stand der Technik
-
Das klassische Honen ist ein spanabtragendes Feinbearbeitungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden, bei dem vielschneidige Honwerkzeuge eine aus zwei Komponenten bestehende Schnittbewegung ausführen, die zu einer charakteristischen Oberflächenstruktur der bearbeiteten Innenfläche führt, in der Regel mit überkreuzten Bearbeitungsspuren. Durch Honen sind endbearbeitete Oberflächen herstellbar, die extrem hohen Anforderungen bezüglich Maß- und Formtoleranzen sowie hinsichtlich der Oberflächenstruktur genügen. Dementsprechend werden beispielsweise beim Motorenbau Zylinderlaufflächen, d.h. Innenflächen von Zylinderbohrungen in einem Motorblock oder in einer in einen Motorblock einzubauenden Zylinderhülse, und Lagerflächen für Wellen einer Honbearbeitung unterzogen.
-
Beim klassischen Honen werden expandierbare Honwerkzeuge mit während des Honens radial zustellbaren Schneidgruppen verwendet, um durch eine Vielzahl von Hüben allmählich das gewünschte Sollmaß der Bohrung zu erreichen.
-
Zur Vorbereitung der zu bearbeitenden Werkstücke für das Honen kann den Honoperationen eine Vorbearbeitung durch Feinbohren vorgeschaltet sein, die manchmal auch als Feindrehen oder Feinspindeln bezeichnet wird. Das Feinbohren wird in der Regel ebenfalls zu den Feinbearbeitungsverfahren gezählt. Neben Feinbohrwerkzeugen mit fest eingestellter Schneide kommen auch Feinbohrwerkzeuge mit radial zustellbarer Schneide zum Einsatz.
-
Feinbearbeitungsmaschinen, die mit zustellbaren Bearbeitungswerkzeugen arbeiten sollen, haben in der Regel ein maschinenseitiges Zustellsystem, um die Zustellung während des Betriebs kraftabhängig und/oder wegabhängig zu steuern. Gattungsgemäße Feinbearbeitungsmaschinen haben mindestens eine Feinbearbeitungseinheit, die eine Arbeitsspindel aufweist, welche mittels eines Drehantriebs um eine Spindelachse drehbar und mittels eines Hubantriebs parallel zur Spindelachse hinund her bewegbar ist, wobei in der Arbeitsspindel ein maschinenseitiges Zustellelement angeordnet ist, das mittels eines maschinenseitigen Zustellantriebs parallel zur Spindelachse zustellbar ist.
-
Für viele Bearbeitungsaufgaben reicht es aus, ein Bearbeitungswerkzeug mit einfacher Zustellung bzw. ein einfach aufweitendes Bearbeitungswerkzeug zu verwenden. Solche Bearbeitungswerkzeuge haben einen Werkzeugkörper, der eine einzige radial zur Werkzeugachse zustellbare Werkzeuggruppe trägt, z.B. eine Gruppe von Honleisten, die gleichmäßig oder ungleichmäßig über den Umfang der Werkzeugkörpers verteilt sind. Diese können gemeinsam über ein einziges zentrales werkzeugseitiges Zustellelement, insbesondere einen Konus oder einen Doppelkonus, radial zugestellt oder rückgestellt werden. In diesem Fall kann auch die Feinbearbeitungseinheit konstruktiv relativ einfach aufgebaut sein, da in der Arbeitsspindel nur ein einziges maschinenseitiges Zustellelement und nur ein einziger zugehöriger Zustellantrieb nötig sind.
-
Für komplexere Honaufgaben werden dagegen häufig Honwerkzeuge mit Doppelaufweitung (Doppelaufweitwerkzeuge) genutzt. Ein solches Honwerkzeug hat zwei unabhängig voneinander zustellbare Schneidgruppen. Mit derartigen Honwerkzeugen ist es möglich, zwei Honoperationen nacheinander ohne Werkzeugwechsel durchzuführen, beispielsweise eine Vorhonoperation und eine nachgeschaltete Fertighonoperation. Die Feinbearbeitungseinheit hat dementsprechend ein Zustellsystem, das zwei unabhängig voneinander betätigbare Zustelleinrichtungen umfasst. Dabei kann ein erster Zustellantrieb auf eine zentrisch durch die Arbeitsspindel hindurch laufende Zustellstange wirken und diese axial verschieben, während ein zweiter Zustellantrieb auf eine hohle Zustellstange wirkt, die die zentrale Zustellstange umschließt und relativ zu dieser axial verschiebbar ist. Hierdurch ergibt sich maschinenseitig ein komplexerer Aufbau.
-
Feinbearbeitungseinheiten mit zwei voneinander unabhängigen Zustelleinrichtungen können zur Steuerung unterschiedlichster Bearbeitungswerkzeuge und Prozesse genutzt werden.
-
Die Auslegeschrift
DE 1 271 586 beschreibt ein doppelt-aufweitbares Honwerkzeug mit Honleisten grober Körnung für eine Vorhonbearbeitung und gesondert davon zustellbaren Honleisten feinerer Körnung für eine Fertighonbearbeitung.
-
Die Patentanmeldung
DE 40 24 778 A1 zeigt ein Bearbeitungswerkzeug mit zwei unabhängig voneinander radial zur Werkzeugachse zustellbaren Werkzeuggruppen, wobei eine der Werkzeuggruppen Honleisten für einen spanabhebenden Materialabtrag aufweist, während die andere Werkzeuggruppe Messleisten als Teil eines pneumatischen Durchmessermesssystems aufweist. Es handelt sich also um ein Honwerkzeug, das gleichzeitig auch als Messdorn genutzt werden kann.
-
Die
DE 10 2009 033 528 A1 beschreibt ein Kombinationswerkzeug für die Feinbearbeitung von Bohrungen in Werkstücken, welches ebenfalls zwei unabhängig voneinander radial zustellbare Werkzeuggruppen trägt. Eine der Werkzeuggruppen umfasst radial zustellbare Honleisten für die Honbearbeitung eines zylindrischen Bohrungsabschnitts. Die andere Werkzeuggruppe kann durch radiale Zustellung zwischen einer Neutralstellung ohne Arbeitseingriff am Werkstück und einer Arbeitsstellung mit Bearbeitungseingriff am Werkstück bewegt werden und dient dazu, einen Bohrungsabschnitt mit einer von der Zylinderform abweichenden Form zu bearbeiten. Dazu kann ein Werkzeugelement mit geometrisch bestimmter Schneide vorgesehen sein. Das Kombinationswerkzeug kann z.B. zum kombinierten Honen und Anfasen einer Bohrung verwendet werden.
-
Die
EP 1 790 435 A1 zeigt zum Formhonen geeignete, doppelt aufweitbare Honwerkzeuge, bei denen eine radial zustellbare Werkzeuggruppe Honleisten und die andere radial zustellbare Werkzeuggruppe nichtschneidende Führungsleisten aufweist. Die
DE 10 2007 063 567 A1 zeigt ebenfalls ein doppelt aufweitbares Honwerkzeug zum Formhonen.
-
AUFGABE UND LÖSUNG
-
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Feinbearbeitungsmaschine der eingangs erwähnten Art bereitzustellen, die im Aufbau einfach und robust ist und für eine Vielzahl von gegebenenfalls komplexen Feinbearbeitungsprozessen genutzt werden kann. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Kupplungseinrichtung bereitzustellen, die es erlaubt, konventionelle Feinbearbeitungsmaschinen auf einfache Weise für komplexe Feinbearbeitungsaufgaben umzurüsten. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Bearbeitungswerkzeug bereitzustellen, bei dessen Nutzung eine relativ einfach aufgebaute Feinbearbeitungsmaschine für eine Vielzahl von gegebenenfalls komplexen Feinbearbeitungsprozessen genutzt werden kann.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe stellt die Erfindung eine Feinbearbeitungsmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit. Weiterhin werden eine schaltbare Kupplungseinrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 14 sowie ein Bearbeitungswerkzeug mit den Merkmalen von Anspruch 16 bereitgestellt.
-
Der Wortlaut sämtlicher Ansprüche wird durch Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
-
Bei einer erfindungsgemäß konfigurierten Feinbearbeitungsmaschine ist das von der Arbeitsspindel getragene Bearbeitungswerkzeug ein mehrfach zustellbares Bearbeitungswerkzeug, insbesondere ein Bearbeitungswerkzeug, das eine doppelte Aufweitung erlaubt. Hierzu hat das Bearbeitungswerkzeug einen um eine Werkzeugachse drehbaren Werkzeugkörper, der zwei unabhängig voneinander radial zur Werkzeugachse zustellbare Werkzeuggruppen trägt. In dem Werkzeugkörper ist dazu ein parallel zur Werkzeugachse bewegliches erstes werkzeugseitiges Zustellelement zur Zustellung der ersten Werkzeuggruppe und ein unabhängig vom ersten werkzeugseitigen Zustellelement parallel zur Werkzeugachse bewegliches zweites werkzeugseitiges Zustellelement zur Zustellung der zweiten Werkzeuggruppe angeordnet. Die erste Werkzeuggruppe hat dabei mindestens ein an dem Werkzeugkörper beweglich angebrachtes erstes Werkzeugelement, während die zweite Werkzeuggruppe mindestens ein an dem Werkzeugkörper beweglich angebrachtes zweites Werkzeugelement aufweist. In der Regel hat eine Werkzeuggruppe zwei oder mehr zeitgleich bzw. gemeinsam zustellbare Werkzeugelemente. Es gibt auch Werkzeuggruppen mit nur einem einzigen zustellbaren Werkzeugelement.
-
Bei mindestens einer der Werkzeuggruppen ist mindestens ein Werkzeugelement zur materialabtragenden und/oder materialverändernden Feinbearbeitung an der Innenfläche der Bohrung vorgesehen.
-
Insbesondere kann mindestens eine der Werkzeuggruppen Feinbearbeitungselemente in Form von Honsteinen oder Honleisten aufweisen, so dass das Bearbeitungswerkzeug für eine Honbearbeitung genutzt werden kann. In solchen Fällen ist das Bearbeitungswerkzeug ein Honwerkzeug, bei dem mindestens eine der Werkzeuggruppen Schneidkörper mit geometrisch unbestimmten Schneiden aufweist.
-
Ein Bearbeitungswerkzeug, welches in mindestens einer Konfiguration für eine Honbearbeitung genutzt werden kann, wird im Folgenden als „Honwerkzeug“ bezeichnet. Mit manchen Honwerkzeugen können z.B. zusätzlich auch andere Bearbeitungsoperationen (z.B. Bürsten, Entgraten, Anfasen etc.) oder Arbeitsoperationen (z.B. Messen) durchgeführt werden.
-
Der Begriff „Honen“ soll im Rahmen dieser Anmeldung nicht nur das klassische Honen, sondern auch andere für die Herstellung definierter Oberflächeneigenschaften verwendete Endbearbeitungsverfahren umfassen, insbesondere die Oberflächenstrukturierung mit Hilfe von Laserstrahlung, die in Verbindung mit klassischen Honoperationen genutzt werden kann, das Bürsten von Oberflächen und/oder die Umwandlung oberflächennaher Bereiche mittels Laserstrahl, ebenfalls ggf. in Kombination mit einer oder mehreren klassischen Honoperationen.
-
Die Feinbearbeitungsmaschine ist gekennzeichnet durch eine schaltbare Kupplungseinrichtung, die zwischen einer ersten Kupplungskonfiguration und einer zweiten Kupplungskonfiguration umschaltbar ist, wobei in der ersten Kupplungskonfiguration das maschinenseitige Zustellelement mit dem ersten werkzeugseitigen Zustellelement zur Kraftübertragung gekoppelt und das zweite werkzeugseitige Zustellelement von dem maschinenseitigen Zustellelement entkoppelt und in der zweiten Kupplungskonfiguration das maschinenseitige Zustellelement mit dem zweiten werkzeugseitigen Zustellelement zur Kraftübertragung gekoppelt und das erste werkzeugseitige Zustellelement von dem maschinenseitigen Zustellelement entkoppelt ist.
-
Bei der Feinbearbeitungseinheit ist also zwischen dem maschinenseitigen Zustellelement und den (mindestens zwei) werkzeugseitigen Zustellelementen eine schaltbare Kupplungseinrichtung zur wahlweisen Kopplung des maschinenseitigen Zustellelements mit dem ersten oder dem zweiten werkzeugseitigen Zustellelement vorgesehen.
-
Damit ist es möglich, mit einem einzigen maschinenseitigen Zustellelement wahlweise eine von mehreren, insbesondere von zwei unabhängig voneinander zustellbaren Werkzeuggruppen am Bearbeitungswerkzeug während einer Arbeitsoperation gemäß einem vorgebbaren Zustellprofil kraftabhängig und/oder wegabhängig zuzustellen. Die Umstellung erfolgt mit Hilfe der schaltbaren Kupplungseinrichtung.
-
Ein besonders großer Nutzen ergibt sich bei Ausführungsformen, bei denen in der Arbeitsspindel nur ein einziges maschinenseitiges Zustellelement angeordnet ist. Dieses kann zur Zustellung zweier unterschiedlicher Werkzeuggruppen am Bearbeitungswerkzeug genutzt werden, wobei die Auswahl über die eingestellte Kupplungskonfiguration an der schaltbaren Kupplungseinrichtung erfolgt. Damit können Feinbearbeitungsmaschinen, die eigentlich für eine einfache Aufweitung konstruiert und dementsprechend kostengünstig und robust sind, auch für Arbeitsoperationen genutzt werden, die mit mehrfach aufweitbaren Bearbeitungswerkzeugen realisiert werden können.
-
Beispielsweise kann eine mehrstufige materialabtragende Bearbeitung dadurch durchgeführt werden, dass zunächst die Kupplungseinrichtung in die erste Kupplungskonfiguration gestellt ist, so dass die erste der Werkzeuggruppen während einer Operation zugestellt wird, dass danach die Kupplungseinrichtung von der ersten in die zweite Kupplungskonfiguration umgestellt bzw. umgeschaltet wird und dass danach mit dem gleichen Bearbeitungswerkzeug eine unterschiedliche zweite Bearbeitungsoperation mit Hilfe der zweiten Werkzeuggruppe durchgeführt wird. Die Anzahl erforderlicher Bearbeitungswerkzeugwechsel bei komplexeren Feinbearbeitungsoperationen kann damit erheblich reduziert werden.
-
Es wäre auch möglich, die Kupplungseinrichtung an einer Feinbearbeitungsmaschine zu nutzen, in deren Arbeitsspindel zwei maschinenseitige Zustellelemente angeordnet sind. In diesem Fall würde es reichen, nur eines der Zustellelemente für die Zustellung zu betätigen und die Zustellwirkung mittels der schaltbaren Kupplungseinrichtung auf die eine oder andere Werkzeuggruppe zu lenken.
-
Es ist möglich, die Kupplungseinrichtung so zu konstruieren, dass eine Umschaltung mit Hilfe eines gesonderten Umschaltantriebs automatisch bzw. gesteuert über eine Steuereinheit erfolgen kann. Besonders einfach und robust aufgebaute Kupplungseinrichtungen lassen sich dadurch erzielen, dass die Kupplungseinrichtung manuell zwischen der ersten und der zweiten Kupplungskonfiguration umschaltbar ist. Hiermit kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass es in vielen Fällen nicht nötig ist, das Bearbeitungswerkzeug während des Betriebs zwischen den verschiedenen Bearbeitungskonfigurationen umzustellen. Mit Hilfe einer manuellen Kupplungseinrichtung ist eine besonders einfache und kostengünstige Umrüstung herkömmlicher Feinbearbeitungsmaschinen zu erfindungsgemäßen Feinbearbeitungsmaschinen möglich.
-
Zur Umstellung der Kupplungseinrichtung können Schiebeelemente oder andere translatorisch betätigbare Betätigungselemente vorgesehen sein. Besonders günstig ist es in vielen Fällen, wenn die Kupplungseinrichtung ein Betätigungselement aufweist, das zur Umstellung zwischen der ersten und der zweiten Kupplungskonfiguration relativ zu einem Kupplungskörper drehbar ist. Die Drehung kann um die Kupplungsachse oder um eine andere, ggf. senkrecht dazu verlaufende Achse erfolgen. Hierdurch ist eine äußerst einfache manuelle Bedienung möglich, da die Kraft zum Drehen des Betätigungselementes von einem Bediener mit einer Hand leicht aufgebracht werden kann, während die andere Hand zum Festhalten der Arbeitsspindel oder für andere Tätigkeiten genutzt werden kann.
-
Um zu verhindern, dass es während des Betriebs der mit Kupplungseinrichtung ausgestatteten Feinbearbeitungseinheit zu einer ungewollten Umschaltung kommt, ist bei bevorzugten Ausführungsformen vorgesehen, dass die Kupplungseinrichtung in der ersten und der zweiten Kupplungskonfiguration arretierbar ist. Die Arretierung muss erst bewusst gelöst werden, bevor eine Umschaltung zwischen den Kupplungskonfigurationen erfolgen kann.
-
Für die schaltbare Kupplungseinrichtung sind zahlreiche konstruktive Varianten möglich. Funktionssichere, robuste Ausführungsformen zeichnen sich dadurch aus, dass die Kupplungseinrichtung einen Kupplungskörper hat, der ein maschinenseitiges Ende und ein werkzeugseitiges Ende hat und eine zwischen diesen Enden verlaufende Kupplungsachse definiert. In dem Kupplungskörper ist ein maschinenseitiges Kupplungselement axial, d.h. parallel zur Kupplungsachse verschiebbar geführt. Weiterhin sind in dem Kupplungskörper ein axial verschiebbar geführtes erstes werkzeugseitiges Kupplungselement und ein axial verschiebbar geführtes zweites werkzeugseitiges Kupplungselement vorgesehen, wobei diese werkzeugseitigen Kupplungselemente unabhängig voneinander verschiebbar sind. Die Kupplungseinrichtung ist zwischen einer ersten Kupplungskonfiguration und einer zweiten Kupplungskonfiguration umschaltbar, wobei in der ersten Kupplungskonfiguration das maschinenseitige Kupplungselement mit dem ersten werkzeugseitigen Kupplungselement zur Kraftübertragung gekoppelt und das zweite werkzeugseitige Kupplungselement von dem maschinenseitigen Kupplungselement entkoppelt und in der zweiten Kupplungskonfiguration das maschinenseitige Kupplungselement mit dem zweiten werkzeugseitigen Kupplungselement zur Kraftübertragung gekoppelt und das erste werkzeugseitige Kupplungselement von dem maschinenseitigen Kupplungselement entkoppelt ist.
-
Vorzugsweise werden ausschließlich axiale Kräfte übertragen, eine Drehmomentübertragung ist nicht erforderlich und vorzugsweise auch nicht vorgesehen.
-
Bei manchen Ausführungsformen ist die Kupplungseinrichtung nach Art einer Antriebsstange bzw. nach Art eines Verbindungselementes aufgebaut, welches als gesonderte Baueinheit vorliegt, die ohne großen Aufwand zwischen der Arbeitsspindel und dem Bearbeitungswerkzeug eingefügt werden kann, um die Umschaltmöglichkeit zu schaffen. Gemäß einem Aspekt der Erfindung betrifft diese daher auch eine solche Kupplungseinrichtung.
-
In diesem Fall hat die Kupplungseinrichtung ein maschinenseitiges Ende und ein werkzeugseitiges Ende, wobei an dem maschinenseitigen Ende eine maschinenseitige Kupplungsstruktur zum Kuppeln der Kupplungseinrichtung an die Arbeitsspindel und an dem werkzeugseitigen Ende eine werkzeugseitige Kupplungsstruktur zum Kuppeln der Kupplungseinrichtung an ein Bearbeitungswerkzeug vorgesehen ist. Die maschinenseitige Kupplungsstruktur kann beispielsweise als Teil einer Bajonettverbindung oder als Teil einer Schraubverbindung oder als Teil einer Flanschverbindung ausgestaltet sein. Die werkzeugseitige Kupplungsstruktur kann ebenfalls als Teil einer Bajonettverbindung oder als Teil einer Schraub- oder Flanschverbindung ausgestaltet sein.
-
Die schaltbare Kupplungseinrichtung kann eine starre Verbindung zwischen Arbeitsspindel und Bearbeitungswerkzeug schaffen. Insbesondere bei der Durchführung von Honoperationen ist es jedoch häufig gewünscht, dass das in der Bohrung hin- und herbewegte Honwerkzeug der Bohrung folgen kann, ohne dass einseitige Zwangskräfte eine ungleichmäßige Honbearbeitung verursachen. Insbesondere für solche Fälle sind Ausführungsformen vorteilhaft, bei denen zwischen dem maschinenseitigen Ende und dem werkzeugseitigen Ende ein Gelenk angeordnet ist. Es kann sich beispielsweise um ein Kreuzgelenk oder um ein Kugelgelenk handeln. Auf diese Weise wird eine in sich gelenkige Kupplungseinrichtung geschaffen.
-
Es ist auch möglich, dass die Kupplungseinrichtung in das Bearbeitungswerkzeug integriert ist. Gemäß einem Aspekt der Erfindung betrifft diese daher auch ein solches Bearbeitungswerkzeug. In diesem Fall kann der Kupplungskörper durch den Werkzeugkörper gebildet werden bzw. mit diesem identisch sein. Es ist auch möglich, dass der Kupplungskörper fest oder gelenkig mit dem Werkzeugkörper verbunden ist. Weiterhin kann ein werkzeugseitiges Kupplungselement der Kupplungseinrichtung identisch mit einem werkzeugseitigen Zustellelement sein. Mindestens ein werkzeugseitiges Kupplungselement kann also beispielsweise einen Abschnitt haben, der als Konus oder Doppelkonus ausgebildet ist oder eine andere Schrägfläche hat, die nach Art einen Keils wirkt, um bei axialer Bewegung unmittelbar eine radiale Bewegung eines mit korrespondierender Schrägfläche versehenen Werkzeugelements zu bewirken. Es ist auch möglich, dass ein werkzeugseitiges Kupplungselement mit einem werkzeugseitigen Zustellelement des Bearbeitungswerkzeugs z.B. mittels Schrauben fest mit diesem verbunden ist.
-
Die Umschaltmöglichkeit zwischen den Kupplungskonfigurationen kann auf unterschiedliche Weise realisiert werden. Vorzugsweise ist das maschinenseitige Kupplungselement um eine Kupplungsachse drehbar und das erste und das zweite werkzeugseitige Kupplungselement sind drehfest in dem Kupplungskörper angeordnet. Die Ausgestaltung ist dann so getroffen, dass durch die Drehstellung des maschinenseitigen Kupplungselementes festgelegt wird, ob das maschinenseitige Kupplungselement die Zustellkraft auf das erste oder das zweite werkzeugseitige Kupplungselement übertragen kann.
-
Bei einer Ausführungsform sind das erste und das zweite werkzeugseitige Kupplungselement koaxial zueinander ineinander liegend angeordnet, wobei beispielsweise das erste werkzeugseitige Kupplungselement einen Abschnitt mit einer zylindrischen Außenkontur und das zweite werkzeugseitige Kupplungselement einen hülsenförmigen Abschnitt mit einer zylindrischen Innenkontur haben kann, die als Führungsfläche für die zylindrische Außenkontur des ersten werkzeugseitigen Kupplungselements dient. Das außen liegende zweite werkzeugseitige Kupplungselement kann ebenfalls einen Abschnitt mit einer zylindrischen Außenkontur haben, so dass es in einer zylindrischen Innenkontur eines Führungselementes axial beweglich und spielfrei geführt werden kann.
-
Bei einer Ausführungsform hat das maschinenseitige Kupplungselement an seinem den werkzeugseitigen Kupplungselementen zugewandten Ende einen diametral verlaufenden Eingriffssteg, also einen stegförmigen Eingriffsabschnitt, während das erste und das zweite werkzeugseitige Kupplungselement jeweils an der dem maschinenseitigen Kupplungselement zugewandten Seite einen diametralen Eingriffsschlitz, also einen schlitzförmigen Eingriffsabschnitt, aufweisen, wobei die Eingriffsschlitze schräg, insbesondere senkrecht zueinander ausgerichtet sind. Die Eingriffsschlitze sollten etwas breiter als der Eingriffssteg sein, so dass dieser bei richtiger Orientierung der Kupplungselemente zueinander ohne Kollision mit etwas Spiel in den jeweiligen Eingriffsschlitz eintauchen kann. Die Anordnung ist dabei so getroffen, dass eine axiale Kraftübertragung zwischen dem maschinenseitigen Kupplungselement und einem werkzeugseitigen Kupplungselement nur dann erfolgen kann, wenn der stegförmige Eingriffsabschnitt nicht parallel zum jeweiligen Eingriffsschlitz liegt, sondern quer, insbesondere senkrecht dazu ausgerichtet ist und den Schlitz überbrückt. In diesem Fall kann der stegförmige Eingriffsabschnitt auf die Stirnseite des entsprechenden werkzeugseitigen Kupplungselements gedrückt werden, so dass eine axiale Kraftübertragung stattfinden kann. Für das jeweils andere werkzeugseitige Kupplungselement verläuft der stegförmige Eingriffsabschnitt dann parallel zum zugehörigen Eingriffsschlitz, so dass der stegförmige Eingriffsabschnitt ohne Kraftübertragung in den Eingriffsschlitz eintauchen kann.
-
Über diese Anordnung ist eine wahlweise axiale Kraftübertragung vom axial verschiebbaren maschinenseitigen Kupplungselement zu einem der beiden werkzeugseitigen Kupplungselemente möglich. Eine Drehmomentübertragung ist weder notwendig noch vorgesehen.
-
Die Feinbearbeitungsmaschine kann eine speziell für das Honen konfigurierte Honmaschine sein. Es kann sich auch um eine Feinbohrmaschine mit Zustellsystem handeln. Die Erfindung ist auch bei Bearbeitungszentren nutzbar, sofern in der Arbeitsspindel mindestens ein maschinenseitiges Zustellelement vorhanden ist.
-
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Honmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
-
2 zeigt einen Längsschnitt durch eine schaltbare Kupplungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
-
3 zeigt eine schrägperspektivische Ansicht der Kupplungseinrichtung aus 2;
-
4 zeigt eine schrägperspektivische Ansicht von Kupplungselementen der Kupplungseinrichtung aus 2; und
-
5 zeigt ein doppelt aufweitbares Honwerkzeug mit einer integrierten schaltbaren Kupplungseinrichtung.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
-
In 1 ist eine schematische Ansicht eines Teils einer Feinbearbeitungsmaschine in Form einer Honmaschine 100 gezeigt. Die Honmaschine hat mehrere Honeinheiten, wovon in 1 eine Honeinheit 110 dargestellt ist. Ein aktuell zu bearbeitendes Werkstück 120 mit zylindrischer Bohrung 122 ist unterhalb der Honeinheit auf einer Werkstückhaltevorrichtung fest aufgespannt.
-
Die Honeinheit 110 hat einen von einer Trägerstruktur getragenen Spindelkasten 112, der als Lagerung für die Honspindel 114 dient, die mit vertikaler Spindelachse 116 im Spindelkasten geführt ist. Die Drehung der Honspindel um die Spindelachse wird durch einen Drehantrieb bewirkt, der am Spindelkasten angebracht ist und z.B. über einen Kettentrieb auf die Honspindel wirkt. Ein mit dem Spindelkasten 112 konstruktiv verbundener Hubantrieb bewirkt die parallel zur Spindelachse 116 verlaufenden Vertikalbewegungen der Honspindel beim Einführen des später noch erläuterten Honwerkzeugs 190 in die zu bearbeitende Bohrung 122 bzw. beim Herausziehen des Honwerkzeugs aus dieser Bohrung. Außerdem kann der Hubantrieb während der Honbearbeitung so angesteuert werden, dass das Honwerkzeug innerhalb der Bohrung des Werkstücks eine vertikale Hin- und Herbewegung entsprechend der gewünschten Honparameter ausführt.
-
Das Honwerkzeug 190 hat zwei unabhängig voneinander radial zustellbare Schneidgruppen 192, 194, ist also ein doppelt aufweitbares Honwerkzeug. Die erste Schneidgruppe 192 hat mehrere relativ lange Honleisten, deren Länge so bemessen ist, dass damit in einer ersten Honoperation die gesamte Bohrungslänge bearbeitet werden kann. Die zweite Schneidgruppe 194 hat bei dem Ausführungsbeispiel relativ kurze, spindelnah angebrachte Honleisten, die dazu dienen, danach in einer zweiten Honoperation einen relativ schmalen Streifen in der Nähe des oberen Bohrungsrandes zu bearbeiten. Bei anderen Ausführungsformen können die Honleisten der ersten und der zweiten Schneidgruppe auch gleiche oder nahezu gleiche Länge haben. Zur radialen Zustellung während der Honoperationen sind im Werkzeugkörper 191 ein parallel zur Werkzeugachse bewegliches erstes werkzeugseitiges Zustellelement 193 zur Zustellung der ersten Schneidgruppe 192 und ein unabhängig vom ersten werkzeugseitigen Zustellelement parallel zur Werkzeugachse bewegliches zweites werkzeugseitiges Zustellelement 195 zur Zustellung der zweiten Schneidgruppe 194 angeordnet. Das erste Zustellelement ist eine zentrale Stange mit zwei kegelstumpfförmigen Konusabschnitten, das zweite Zustellelement ist im Bereich dieser konischen Abschnitte hülsenförmig und hat an seiner Außenseite einen Konusabschnitt.
-
Die Honeinheit 110 hat jedoch nur ein einfaches Zustellsystem, das eine einzige hydraulisch oder elektromechanisch betätigbare Zustelleinrichtung hat. Diese Zustelleinrichtung hat einen Zustellantrieb 152 (z.B mit einem Servomotor), der auf eine zentrisch durch die Honspindel hindurch laufende Druckstange 154 wirkt und dieses maschinenseitige Zustellelement axial in Richtung des Werkzeugs oder in Gegenrichtung verschieben kann.
-
Mit Hilfe einer manuell umschaltbaren Kupplungseinrichtung 160 kann das maschinenseitige Zustellelement (Druckstange 154) wahlweise zur Zustellung der ersten Schneidgruppe 192 oder der zweiten Schneidgruppe 194 genutzt werden. Hierzu ist die Kupplungseinrichtung zwischen einer ersten Kupplungskonfiguration und einer zweiten Kupplungskonfiguration umschaltbar, wobei in der ersten Kupplungskonfiguration das maschinenseitige Zustellelement 154 mit dem ersten werkzeugseitigen Zustellelement 193 zur Kraftübertragung gekoppelt und das zweite werkzeugseitige Zustellelement 195 von dem maschinenseitigen Zustellelement entkoppelt ist und in der zweiten Kupplungskonfiguration das maschinenseitige Zustellelement 154 mit dem zweiten werkzeugseitigen Zustellelement 195 zur Kraftübertragung gekoppelt und das erste werkzeugseitige Zustellelement von dem maschinenseitigen Zustellelement entkoppelt ist.
-
In 2 ist ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer Kupplungseinrichtung 200 gezeigt, die z.B. anstelle der Kupplungseinrichtung 160 in der Honmaschine aus 1, aber auch an andersartigen Feinbearbeitungsmaschinen verwendet werden kann. 3 zeigt eine schrägperspektivische Ansicht. Die vollmechanisch schaltbare Kupplungseinrichtung 200 ist nach Art einer Gelenkstange aufgebaut und dient im eingebauten Zustand als in sich bewegliches Verbindungselement zwischen der Arbeitsspindel 202 einer Feinbearbeitungsmaschine und einem an das werkzeugseitige Ende der Kupplungseinrichtung angekoppelten Bearbeitungswerkzeug 290. Dieses ist mit zwei unabhängigen werkzeuginternen Zustellelementen 293, 295 ausgestattet, um die beiden unabhängig radial zustellbaren Werkzeuggruppen zuzustellen, die hier nicht näher erläutert werden.
-
Zentrisch in der Arbeitsspindel 202 verläuft eine axial verschiebbare Druckstange 254, die über einen Zustellantrieb der Feinbearbeitungsmaschine in Richtung des Werkzeugs zugestellt bzw. zurückgezogen werden kann.
-
Die Kupplungseinrichtung hat einen rohrförmigen Kupplungskörper 210, dessen Mittellängsachse die Kupplungsache 212 definiert. Am maschinenseitigen Ende des Kupplungskörpers ist eine maschinenseitige Kupplungsstruktur 214 zur Ankopplung der Kupplungseinrichtung an das freie Ende einer Arbeitsspindel 202 angebracht. Die Kupplungsstruktur hat ein Innengewinde, das auf ein Außengewinde am Ende der Arbeitsspindel 202 geschraubt werden kann. Zum Festziehen bzw. Lockern sind am Außenumfang der maschinenseitigen Kupplungsstruktur ebene Schlüsselflächen für einen Maulschlüssel vorgesehen.
-
Zwischen der maschinenseitigen Kupplungsstruktur und dem Kupplungskörper 210 ist ein Kreuzgelenk 216 vorgesehen, so dass der Kupplungskörper relativ zur maschinenseitigen Kupplungsstruktur um zwei orthogonale Achsen begrenzt beweglich ist. Am gegenüberliegenden werkzeugseitigen Ende 218 ist eine werkzeugseitige Kupplungsstruktur 220 in Form einer Bajonetthülse mit gewinkelten Schlitzen zum Ankoppeln eines Bearbeitungswerkzeugs mit korrespondierenden Bajonettelementen befestigt.
-
Im Inneren des Kupplungskörpers ist koaxial mit der Kupplungsachse 212 ein maschinenseitiges Kupplungselement 230 in Form einer zentralen Stange angeordnet. Dieses einstückig gefertigte Element hat von der Maschinenseite zur Werkzeugseite einen zylindrischen Abschnitt 232 mit einer maschinenseitigen sphärischen Kuppe am freien Ende, eine daran anschließende zylindrische Verdickung 234 und einen weiteren, daran anschließenden zylindrischen Abschnitt 236, an dessen freiem Ende ein diametral zur Kupplungsachse verlaufender Eingriffssteg 238 ausgebildet ist, der in 4 besonders gut zu erkennen ist. Der Eingriffssteg 238 hat im Wesentlichen die Form einer planparallelen Platte mit einer Dicke D1 und einer axialen Länge, die etwa dem Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 236 entspricht. Die zur ebenen Stirnseite 239 verlaufenden Kanten sind angefast.
-
Das maschinenseitige Kupplungselement 230 ist innerhalb des Kupplungskörpers axial, d.h. parallel zur Kupplungsachse 212 beweglich geführt. Hierzu ist im Bereich des Kreuzgelenks 216 eine maschinenseitige Führungshülse 217 und auf Höhe des Eingriffsstegs 238 eine werkzeugseitige Führungshülse 219 vorgesehen, in denen die zugehörigen zylindrischen Abschnitte des maschinenseitigen Kupplungselements seitenspielfrei geführt sind. Die werkzeugseitige Führungshülse 219 dient gleichzeitig als Gegenlager für eine zwischen dieser Führungshülse 219 und der Verdickung 234 eingefügte Schraubendruckfeder 235, die das maschinenseitige Kupplungselement 230 in die in 2 gezeigte zurückgezogene Stellung vorspannt, in der die maschinenseitige Stirnseite der Verdickung 234 an einem nach innen ragenden Ringsteg des Kupplungskörpers anschlägt.
-
Zur Umstellung der Kupplungseinrichtung zwischen einer ersten und einer zweiten Kupplungskonfiguration kann das maschinenseitige Kupplungselement 230 manuell um ca. 90° um die Kupplungsachse 212 gedreht werden. Hierzu ist in einer radialen Bohrung der Verdickung 234 ein Radialstift 240 angebracht, der durch ein Fenster 242 im Kupplungskörper 210 hindurch über die Außenkontur des Kupplungskörpers nach außen ragt. Das Fenster 242 erstreckt sich über einen Umfangswinkel von etwa 90° und kann somit in beiden Drehrichtungen als Anschlag für die Drehbewegung fungieren. Jeweils diametral gegenüber den beiden in Umfangsrichtung begrenzend wirkenden Rändern des Fensters sind an der gegenüberliegenden Seite des Kupplungskörpers radial durchgehende Schlitze eingearbeitet, in die das gegenüberliegende Ende des Radialstifts 240 jeweils eingreifen kann, wenn sich der Radialstift in einer seitlichen Anschlagsposition im Fenster 242 befindet. Zur Erleichterung der Betätigung der Kupplungseinrichtung und zur Abdeckung des Fensters 242 und der gegenüberliegenden Schlitze ist eine Betätigungshülse 245 vorgesehen, die den Kupplungskörper im Bereich des Fensters 242 umschließt und die eine radiale Durchgangsbohrung für den Radialstift 240 hat. Die weitere Funktion der Betätigungseinrichtung wird weiter unten noch näher beschrieben.
-
Am werkzeugseitigen Ende ist im Inneren der Kupplungseinrichtung ein Mitnehmerelement 250 befestigt, das mehrere Funktionen hat. Das Mitnehmerelement 250 hat im Wesentlichen die Form einer in ihrem Inneren zylindrischen Hülse, deren werkzeugseitiges Ende eine flanschartige Verbreiterung hat, die bei eingebautem Mitnehmerelement 250 an einen nach innen ragenden Ringvorsprung der Bajonetthülse 220 angreift, so dass bei Befestigung des Mitnehmerelements 250 im Kupplungskörper 212 auch die Bajonetthülse 220 am Kupplungskörper befestigt ist. Das Mitnehmerelement 250 wird drehfest und axial unbeweglich im Kupplungskörper 212 befestigt, indem nach Einführen des Mitnehmerelementes zwei diametral gegenüberliegende Befestigungsstifte 252 durch radiale Bohrungen im Kupplungskörper 210 in entsprechende radiale Bohrungen im Mitnehmerelement 250 eingeführt werden. Am werkzeugseitigen Ende des Mitnehmerelementes ist außen eine zum Werkzeug hin vorspringende Nase 254 (siehe 4) ausgebildet, die bei angekoppeltem Werkzeug in eine entsprechende Ausnehmung des Werkzeugs eingreift und eine Drehmomentübertragung in beide Drehrichtungen sicherstellt.
-
Im Inneren des Mitnehmerelementes 250 sind zwei werkzeugseitige Kupplungselemente angeordnet, die in 4 besonders gut zu erkennen sind. Das erste werkzeugseitige Kupplungselement 260 hat die Form einer massiven zylindrischen Stange, die im eingebauten Zustand zentrisch zur Kupplungsachse liegt. An dem maschinenseitigen Ende, welches dem maschinenseitigen Kupplungselement 230 zugewandt ist, ist ein diametral verlaufender Eingriffsschlitz 262 eingearbeitet, dessen Breite B1 etwas größer als die Dicke D2 des Eingriffsstegs 238 ist, so dass dieser im Wesentlichen ohne Berührungskontakt in den Eingriffsschlitz 262 eingeführt werden kann, wenn der Eingriffsschlitz parallel zum Eingriffssteg 238 orientiert ist. Die in Axialrichtung gemessene Tiefe des Eingriffschlitzes ist so bemessen, dass auch bei maximal eingeführtem ersten maschinenseitigen Kupplungselement 230 die Stirnseite des Eingriffssteges 238 den Boden des Eingriffsschlitzes 262 nicht berührt.
-
Das zweite werkzeugseitige Kupplungselement 270 hat eine zylindrische Innenkontur und dient als Axialführungselement für das mit zylindrischer Außenkontur versehene erste werkzeugseitig Kupplungselement, welches koaxial dazu angeordnet ist. Das zweite werkzeugseitige Kupplungselement 270 hat an seiner dem maschinenseitigen Kupplungselement 230 zugewandten Ende eine zylindrische Verdickung, in die ein diametraler Eingriffsschlitz 272 eingearbeitet ist, der bezüglich seiner Breite (lichte Weite) und seiner axialen Tiefe im Wesentlichen gleich wie der Eingriffsschlitz 262 des ersten werkzeugseitigen Kupplungselements dimensioniert ist.
-
Der Eingriffsschlitz 262 des ersten werkzeugseitigen Kupplungselements verläuft senkrecht zum Eingriffsschlitz 272 des zweiten werkzeugseitigen Kupplungselements. Die beiden Kupplungselemente sind relativ zueinander drehfest, eine relative Axialbewegung des ersten gegenüber dem zweiten werkzeugseitigen Kupplungselementes und des zweiten werkzeugseitigen Kupplungselementes gegenüber dem Mitnehmerelement 250 ist jedoch möglich. Die drehfeste, aber axial bewegliche Verbindung zwischen erstem und zweitem werkzeugseitigen Kupplungselement wird dadurch erreicht, dass am werkzeugseitigen Ende des zweiten werkzeugseitigen Kupplungselements 270 diametral gegenüberliegende Längsschlitze 274 eingearbeitet sind, in die ein Querstift 264 des ersten werkzeugseitigen Kupplungselementes eingreift. Eine drehfeste Verbindung zwischen dem zweiten werkzeugseitigen Kupplungselement und dem Mitnehmerelement 250 wird dadurch erreicht, dass im Mitnehmerelement diametral gegenüberliegende Längsschlitze vorgesehen sind, in die zwei radial einander gegenüberliegende Querstifte 276 des zweiten werkzeugseitigen Kupplungselements 270 eingreifen. Mithilfe einer Schraubendruckfeder 278, die sich werkzeugseitig am Mitnehmerelement 250 und maschinenseitig am zweiten werkzeugseitigen Kupplungselement abstützt, wird dieses in die in 2 gezeigt zurückgezogene Neutralstellung vorgespannt. Die zentrale Druckstange 260 wird ebenfalls mittels einer Druckfeder vorgespannt.
-
Die Kupplungseinrichtung 200 kann wie nachfolgend beschrieben verwendet werden, um an einer Feinbearbeitungseinheit mit nur einer einzigen maschinenseitigen Zustellstange ein doppelt zustellbares Bearbeitungswerkzeug nutzen zu können.
-
Zunächst wird die Kupplungseinrichtung an das freie Ende der Arbeitsspindel angekoppelt, beispielsweise mit Hilfe einer Schraubverbindung. Vorher oder nachher wird das doppelt aufweitende Bearbeitungswerkzeug mit Hilfe der Bajonettverbindung an das werkzeugseitige Ende der Kupplungseinrichtung angekoppelt. Wenn bei einem Bearbeitungswerkzeug zunächst eine erste Werkzeuggruppe für die Bearbeitung zugestellt werden soll, so wird die Kupplungseinrichtung in die in 2 und 4 gezeigte erste Kupplungskonfiguration gestellt, in der nur eine axiale Kraftübertragung zwischen dem maschinenseitigen Kupplungselement 230 und dem ersten werkzeugseitigen Kupplungselement 260 (zentrale Druckstange) möglich ist. Hierzu wird das maschinenseitige Kupplungselement 230 manuell in die in 2 und 4 gezeigte Drehstellung verstellt, in der der Eingriffssteg 238 senkrecht zum Eingriffsschlitz 262 des ersten werkzeugseitigen Kupplungselements, aber parallel zum Eingriffsschlitz 272 des zweiten werkzeugseitigen Kupplungselements steht.
-
Wird nun während des Betriebs die maschinenseitige Zustellstange in der Arbeitsspindel axial vorgeschoben, so drückt diese auf das spindelseitige abgerundete Ende des maschinenseitigen Kupplungselements 230 und drückt dieses gegen die Kraft der Druckfeder 235 in Richtung des werkzeugseitigen Endes. Dabei schlägt die Stirnseite des Eingriffsstegs 238 an der Stirnseite des zentrischen ersten werkzeugseitigen Kupplungselements 260 an und überbrückt dabei dessen Eingriffsschlitz 262. Bei weiterem Vorschub in Richtung Werkzeug wird dadurch das zentrische erste werkzeugseitige Kupplungselement in Richtung Werkzeug verschoben und wirkt dadurch auf dessen erstes werkzeugseitiges Zustellelement 293, wodurch vermittelt über die schrägen Steuerflächen der konischen Abschnitte eine radiale Zustellung der zugehörigen ersten Schneidgruppe erfolgt.
-
Diese Vorschubbewegung der maschinenseitigen Zustellstange 254 führt jedoch nicht zu einer Kraftübertragung zwischen dem maschinenseitig Kupplungselement 230 und dem zweiten werkzeugseitigen Kupplungselement 270, da der Eingriffssteg 238 in dessen Eingriffsschlitz 272 eintauchen kann, ohne dass eine axiale Kraftübertragung stattfindet. Daher wird nur die erste Werkzeuggruppe zugestellt. Zum Zurückziehen der Werkzeugelemente der ersten Werkzeuggruppe wird dann die Zustellstange der Spindel zurückbewegt, wodurch auch die Kupplungselemente der Kupplungseinrichtung wieder außer Eingriff miteinander bewegt werden.
-
Soll nun in der Folge nur die zweite Werkzeuggruppe des Bearbeitungswerkzeugs genutzt werden, so wird die Kupplungseinrichtung von der ersten Kupplungskonfiguration in die zweite Kupplungskonfiguration umgestellt. Hierzu zieht der Bediener zunächst an dem Radialstift 240, um diesen außer Eingriff mit dem gegenüberliegenden Schlitz im Kupplungskörper zu bringen. Dadurch wird das hülsenförmige Betätigungselement 245 für eine Drehung freigegeben und der Bediener kann das Betätigungselement relativ zum Kupplungskörper um 90° drehen, bis der Radialstift am gegenüberliegenden Fensterrand anschlägt. Ist diese 90°-Stellung erreicht, rastet der Radialstift wieder in den zugehörigen Rastschlitz ein. Durch diese Arretierung der jeweiligen Drehstellung ist eine ungewollte Verstellung der Kupplungseinrichtung konstruktiv blockiert.
-
In der zweiten Kupplungskonfiguration ist nun der Eingriffssteg 2389 in die in 4 gestrichelt gezeichnete Orientierung gedreht, bei der der Eingriffsteg parallel zum Eingriffsschlitz 262 des inneren ersten werkzeugseitigen Kupplungselements 260 und senkrecht zum Eingriffsschlitz 272 des äußeren zweiten werkzeugseitigen Kupplungselements 270 orientiert ist. Wird nun mit Hilfe des maschinenseitigen Zustellantriebs die spindelinterne Zustellstange 254 vorgeschoben und drückt auf das maschinenseitige Kupplungselement 230, so taucht dessen Eingriffssteg 238 nun in den parallel dazu orientierten Eingriffsschlitz 262 des ersten werkzeugseitigen Kupplungselements ein, während sich die Stirnseite 239 des Eingriffsstegs auf der Stirnseite des zweiten werkzeugseitigen Kupplungselements abstützt und dieses bei weiterem axialen Vorschub in Richtung Werkzeug verschiebt. Dadurch wird werkzeugintern das zweite Zustellsystem betätigt, so dass die zweite Werkzeuggruppe radial zugestellt wird. Die Rückstellung erfolgt wie beschrieben.
-
5 zeigt einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform eines doppelt aufweitbaren Honwerkzeugs 390, in das eine schaltbare Kupplungseinrichtung 300 derart integriert ist, dass mit Hilfe einer einzigen maschinenseitigen Zustellstange der Arbeitsspindel wahlweise eine am Werkzeugkörper 391 angebrachte erste Schneidgruppe 392 oder eine unabhängig davon zustellbare zweite Schneidgruppe 394 radial zugestellt werden kann. Zur Zustellung der ersten Schneidgruppe ist ein zentrisches werkzeuginternes Zustellelement 393 mit zwei axial versetzten konischen Abschnitten vorgesehen, deren Außenflächen mit korrespondierenden Schrägflächen an den Honleistenträgern der Werkzeugelemente der ersten Schneidgruppe 392 angreifen. Die Honleisten der zweiten Schneidgruppe 394 werden mit Hilfe eines abschnittsweise hülsenförmigen zweiten werkzeuginternen Zustellelements 395 zugestellt, das das erste Zustellelement umschließt und an seinem Außenumfang zwei axial versetzte konische Abschnitte hat, die mit korrespondierenden Schrägflächen an den Honleistenträgern der zweiten Schneidgruppe 394 zusammenwirken.
-
Das Honwerkzeug hat eine spindelseitige Kupplungsstruktur 315, die als Teil einer Bajonettverbindung dazu dient, das Werkzeug an das mit einer komplementären Bajonett-Kupplungsstruktur ausgestattete Ende einer Honspindel oder einer an einer Honspindel angekoppelten Antriebsstange zu verbinden. Die spindelseitige Kupplungsstruktur 315 ist am spindelseitigen Ende des Kupplungskörpers 310 der integrierten Kupplungseinrichtung angeordnet, welcher wiederum über ein Kreuzgelenk 317 mit dem die Schneidgruppe tragenden Werkzeugkörper 391 begrenzt beweglich verbunden ist.
-
Die integrierte Kupplungseinrichtung 300 hat hinsichtlich der für den Kupplungseingriff zusammenwirkenden Kupplungselemente einen ähnlichen Aufbau wie die anhand von 4 erläuterte Ausführungsform. Daher tragen einander funktional ähnliche oder entsprechende Bauelemente die gleichen Bezugszeichen wie in 4, erhöht um 100.
-
Das maschinenseitige Kupplungselement 330 ist in einer zentrischen zylindrischen Bohrung im Kupplungskörper 310 axial beweglich und um die Kupplungsachse 312 drehbar gelagert. Eine spindelseitige Stirnfläche 331 bildet die Angriffsfläche für eine spindelinterne Zustellstange.
-
Am gegenüberliegenden werkzeugseitigen Ende ist ein plattenförmiger diametraler Eingriffssteg 338 angeformt. Dieser wirkt in der bereits beschriebenen Weise mit zwei koaxial zueinander angeordneten, unabhängig voneinander axial verschiebbaren werkzeugseitigen Kupplungselementen 360, 370 zusammen. Diese sind relativ zueinander und relativ zum Kupplungskörper drehfest gelagert und haben an ihrem dem ersten Kupplungselement 330 zugewandten oberen Ende diametrale Eingriffsschlitze 362 bzw. 372, die in der in 4 gezeigten Weise orthogonal zueinander ausgerichtet sind.
-
Hat das maschinenseitige Kupplungselement 330 die in 5 gezeigte Drehstellung, bei der der Eingriffssteg 338 senkrecht zum Eingriffsschlitz 362 des zentralen ersten werkzeugseitigen Kupplungselement 360 verläuft, so wirkt eine axiale Verschiebung der spindelinternen Zustellstange in Richtung Werkzeug über das maschinenseitige Kupplungselement 330, das erste werkzeugseitige Kupplungselement 360, eine das Kreuzgelenk 317 durchsetzende zentrale Zwischenstange 363 und das daran angeschraubte erste werkzeuginterne Zustellelement 393 auf die Werkzeugelemente der ersten Schneidgruppe 392 und verschiebt diese radial nach außen. Bei Rückzug der maschinenseitigen Zustellstange werden die verschobenen Elemente mittels Federkraft automatisch zurückgestellt.
-
Eine Drehung des maschinenseitigen Kupplungselements 230 um 90° bringt die Kupplungseinrichtung in die zweite Kupplungskonfiguration, bei der ein axialer Vorschub des maschinenseitigen Kupplungselements 330 direkt zu einem axialen Vorschub des zweiten werkzeugseitigen Kupplungselements 370 führt, während der Eingriffssteg 338 in den Schlitz 362 des ersten werkzeugseitigen Kupplungselements eintaucht. Das im Wesentlichen hülsenförmige zweite werkzeugseitige Kupplungselement 370 wirkt bei axialer Verschiebung auf eine das Kreuzgelenk 317 durchsetzende Zwischenhülse 318, die wiederum mit dem zweiten werkzeuginternen Zustellelement 395 gekoppelt ist und dieses axial vorschiebt, so dass sich die daran gekoppelten Werkzeugelemente der zweiten Schneidgruppe 394 radial nach außen bewegen. Die Rückstellung erfolgt wieder vermittelt über Federkräfte, sobald die Zustellstange in der Arbeitsspindel zurückgezogen wird.
-
Die Drehung des maschinenseitigen Kupplungselements 330 erfolgt manuell mittels eines externen Werkzeugs, z.B. eines Verstelldorns aus Rundmaterial. Unterhalb des Bajonettanschlusses 315 ist rechts ein radialer Gewindestift und an der gegenüberliegenden Seite ein in Umfangsrichtung verlaufender Schlitz 342 mit Öffnungswinkel 90° vorgesehen. Durch diesen Schlitz hindurch wird das Werkzeug in das Kupplungselement 330 seitlich eingeführt. Durch Verschwenken des Werkzeugs wird das Kupplungselement in seine beiden Endstellungen gedreht. Der Gewindestift (federndes Druckstück) verhindert ein unbeabsichtigtes Verdrehen des Kupplungselements 330.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 1271586 [0010]
- DE 4024778 A1 [0011]
- DE 102009033528 A1 [0012]
- EP 1790435 A1 [0013]
- DE 102007063567 A1 [0013]
