-
Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum Dreh-Drehräumen von Werkstücken, mit einem Träger, der direkt oder indirekt an einer Werkzeugmaschine angebracht werden kann, und mehreren Segmenten, die an dem Träger befestigt sind, wobei an jedem der Segmente mehrere Aufnahmen für Schneideinsätze vorgesehen sind und wobei am Träger für jedes Segment eine hydraulische Spanneinheit vorgesehen, mit der dieses am Träger festgespannt werden kann.
-
Derartige Werkzeuge zum Dreh-Drehräumen sind aus dem Stand der Technik bekannt, insbesondere zum Bearbeiten von Kurbelwellen. Ein Beispiel findet sich in der
WO 2008/113 311 A1 . Bei diesem Werkzeug werden die Segmente mittels mehrerer Schrauben an dem Träger befestigt. Die Schrauben greifen radial in den Träger ein, um jedes Segment am Träger zu befestigen. Alternativ werden die Segmente über eine Spannvorrichtung mit Exzenter am Träger befestigt, wobei ein Spannbolzen der Spannvorrichtung ebenfalls radial angeordnet ist, um das Segment am Träger zu befestigen.
-
Ein Werkzeug der eingangs genannten Art ist aus der
DE 10 2012 017 419 A1 bekannt. Bei diesem Werkzeug werden die Segmente mittels eines mechanischen Verriegelungsmechanismus und einem hydraulischen Aktuator am Träger befestigt.
-
Die
JP 3 184 019 U zeigt ein Werkzeug zum Dreh-Drehräumen, bei dem die Spannvorrichtung am Träger als rein hydraulische Verriegelung konzipiert ist, die ein einzelnes, umlaufendes Segment mittels einer Verzahnung und einer durch hydraulischen Druck erzeugten axialen Anpresskraft am Träger fixiert.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das bekannte Werkzeug dahin gehend weiterzubilden, dass die Segmente mit höherer Präzision am Träger angebracht und mit geringem Aufwand einzeln ausgetauscht werden können.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Werkzeug der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Spanneinheit ein Spannelement aufweist, das von einer Seitenfläche des Trägers betätigt werden kann, insbesondere in der Form einer Spannschraube. Eine hydraulische Spanneinheit kann als in sich abgeschlossenes Modul mit geringem Aufwand am Träger angebracht werden, sodass jedes Segment einzeln mit einer hohen Spannkraft am Träger festgespannt werden kann. Indem die Spanneinheit seitlich betätigt werden kann, ist daher nicht notwendig, die Segmente so auszuführen, dass durch sie hindurch ein Werkzeug zum Festspannen der Segmente angesetzt werden kann. Stattdessen kann die Spanneinheit von der Seite her betätigt werden, wo sie gut zugänglich ist.
-
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung sind in der hydraulischen Spanneinheit mehrere Druckkolben vorgesehen, insbesondere drei Druckkolben, die parallel betätigt werden können. Auf diese Weise kann mit geringem Aufwand die zum Festspannen der Segmente notwendige Volumenverdrängung an Hydraulikfluid erzielt werden, ohne dass hierfür ein in axialer Richtung sehr langer Betätigungsweg in der hydraulischen Spanneinheit vorgesehen werden muss.
-
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass im Träger mehrere Druckstößel angeordnet sind, die von der hydraulischen Spanneinheit beaufschlagt werden können, insbesondere zwei Druckstößel für jedes Segment. Die Druckstößel dienen dazu, die in der hydraulischen Spanneinheit erzeugte Betätigungskraft mechanisch innerhalb des Trägers weiterzuleiten. Hierdurch wird vermieden, dass große Volumina innerhalb des Trägers mit Hydraulikfluid gefüllt werden müssen.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass jedes Segment mit mehreren Zugbolzen versehen ist, an denen die Druckstößel so angreifen können, dass die Zugbolzen in den Träger hinein beaufschlag werden, insbesondere zwei Zugbolzen. Die Zugbolzen erstrecken sich geeignet weit in den Träger hinein, sodass dort die von der hydraulischen Spanneinheit erzeugte Betätigungskraft in eine Spannkraft umgesetzt werden kann, mit der das jeweilige Segment fest am Träger gespannt wird.
-
Vorzugsweise ist zwischen Druckstößel und zugeordnetem Zugbolzen ein Keilgetriebe vorgesehen, das eine Verschiebung des Druckstößels in eine Spannbewegung des Zugbolzens umsetzt. Das Keilgetriebe ermöglicht es mit minimalem Aufwand, eine Verschiebebewegung des Druckstößels in eine Spannbewegung des Zugbolzens umzusetzen. Hierfür ist lediglich mindestens eine Keilfläche am Zugbolzen nötig, die sich in einem Winkel > 0 und < 90° relativ zur Verschieberichtung des Druckstößels erstreckt. Durch geeignete Auswahl der Ausrichtung der Keilfläche lässt sich das Übersetzungsverhältnis des Keilgetriebes an die jeweiligen Anforderungen anpassen.
-
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder Druckstößel zwischen seiner der Spanneinheit zugewandten Seite und dem Träger abgedichtet ist, sodass Hydraulikfluid der Spanneinheit innerhalb dieser verbleibt. Dies ermöglicht es, die hydraulische Spanneinheit mit geringem Aufwand auszutauschen, ohne dass Hydraulikfluid im Träger verbleibt und dann auslaufen könnte. Dadurch ist der Wartungsaufwand insgesamt stark verringert.
-
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Spanneinheit eine abgeschlossene Baugruppe ist, die am Träger montiert ist. Sollte eine Wartung oder Reparatur der hydraulischen Spanneinheit notwendig sein, kann diese nach Lösen von wenigen Befestigungsschrauben als komplette Einheit vom Träger abgenommen und durch eine neue Spanneinheit ersetzt werden.
-
Vorzugsweise ist eine von Hand lösbare mechanische Rastverbindung vorgesehen, mit der das Segment am Träger fixiert werden kann. Die Rastverbindung dient dazu, das entsprechende Segment provisorisch am Träger zu fixieren, bevor die hydraulische Spannvorrichtung betätigt wird bzw. nachdem sie gelöst wurde. Dies verhindert, dass sich das Segment während der Montage bzw. Demontage in unerwünschter Weise vom Träger löst.
-
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Innenradius des Segments im Ausgangszustand geringfügig größer ist als der Außenradius einer Aufnahme am Träger, auf der das Segment befestigt wird. Die unterschiedlichen Radien führen dazu, dass das Segment, wenn es am Träger festgespannt wird, geringfügig elastisch auf einen kleineren Innenradius gebogen wird, wodurch gewährleistet ist, dass es gleichmäßig am Umfang des Trägers aufliegt.
-
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Ausführungsform beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt ist. In diesen zeigen:
-
1 in einer schematischen, abgebrochenen Seitenansicht einen Träger mit einem daran angeordneten Segment;
-
2 einen Schnitt entlang der Linie II-II von 1;
-
3 in einer schematischen Teilansicht den Träger mit Segment von 1, wobei die innen liegenden Bauteile sichtbar sind; und
-
4 in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus 3.
-
In 1 ist ein Träger 10 zu sehen, der direkt oder indirekt an einer Werkzeugmaschine angebracht werden kann. Am Träger 10 können mehrere Segmente 12 angebracht werden, von denen hier nur ein einziges gezeigt ist. Jedes der Segmente weist mehrere Aufnahmen 14 auf, in denen Schneideinsätze entweder direkt oder indirekt über Kassetten angebracht werden können. Wenn der Träger 10 vollständig mit Segmenten und diese wiederum vollständig mit Schneideinsätzen bestückt sind, ist ein Werkzeug zum Dreh-Drehräumen von Werkstücken gebildet, mit dem beispielsweise Kurbelwellen bearbeiten werden können.
-
Jedes Segment 12 ist zur Befestigung am Träger mit mehreren Zugbolzen 20 versehen (siehe 3), die mit dem Segment 12 verschraubt sind. Die Zugbolzen 20 erstrecken sich parallel zueinander und hier parallel zu einer Mittelebene, die in Umfangsrichtung betrachtet durch die Mitte des Segments und durch die Drehachse des Trägers 10 verläuft. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel werden zwei Zugbolzen 20 je Segment 12 verwendet. Jeder Zugbolzen 20 erstreckt sich innerhalb einer entsprechenden Führungsbohrung 22 im Träger 10.
-
Innerhalb des Trägers 10 sind weiterhin mehrere Druckstößel 30 angeordnet, die sich allgemein ausgehend von einer für jedes Segment 12 mittig angeordneten Aufnahme 40 für eine nachfolgend im Detail erläuterte hydraulische Spanneinheit 42 hin zu den Führungsbohrungen 22 erstrecken, um dort mit den Zugbolzen 20 zusammenzuwirken. Die Druckstößel 30 sind ähnlich wie die Zugbolzen 20 in Führungsbohrungen 32 im Träger verschiebbar gelagert.
-
Jeder Druckstößel 30 wirkt mit dem ihm zugeordneten Zugbolzen 20 mittels eines Keilgetriebes zusammen, das gebildet ist durch eine Keilfläche 24 am Zuganker 20 und eine Betätigungsfläche 34 am Druckstößel 30. Die Keilfläche 24 und die Betätigungsfläche 34 sind relativ zueinander so ausgerichtet, dass eine Verstellbewegung des Druckstößels 30 in der Richtung des Pfeils B dazu führt, dass auf den entsprechenden Zugbolzen 20 eine Spannkraft ausgeübt wird, die in der Richtung des Pfeils Z wirkt. Bezogen auf 3 werden die Zugbolzen 20 also, wenn die Druckstößel 30 voneinander weg nach außen gedrückt werden, nach unten gezogen, wodurch eine Spannkraft auf das entsprechende Segment 12 ausgeübt wird.
-
Jeder Druckstößel 30 ist an seiner der hydraulischen Spanneinheit 42 zugewandten Seite mit einem Führungsfortsatz 35 versehen, an dem eine Dichtung 36 angebracht ist. Weiterhin sind hier schematisch angedeutete Rückstellfedern 38 vorgesehen, die den Druckstößel 30 von der Führungsbohrung 22 weg in Richtung zur hydraulischen Spanneinheit 42 hin beaufschlagen.
-
Um die Druckstößel 30 in der Richtung der Pfeile B zu verstellen, ist die hydraulische Spanneinheit 42 vorgesehen. Diese ist als abgeschlossene Baugruppe ausgebildet (siehe auch 2), die in die Aufnahme 40 im Träger 10 eingesetzt werden kann.
-
Die hydraulische Spanneinheit 42 weist einen Grundkörper 44 auf, der mittels mehrerer Befestigungsschrauben 45 im Träger 10 befestigt ist.
-
Im Grundkörper 44 sind mehrere Druckkolben 46 angeordnet. Bei der gezeigten Ausführungsform werden drei Druckkolben 46 verwendet, die gleichmäßig um ein Spannelement 48 herum so angeordnet sind, dass sie ein gleichseitigen Dreieck definieren, in dessen Mitte das Spannelement 48 angeordnet ist. Das Spannelement 48 ist hier als Spannschraube ausgeführt, deren Kopf von einer Seitenfläche des Trägers 10 aus zugänglich ist.
-
Die Druckkolben 46 sind an einer Druckplatte 50 gelagert, deren Position in axialer Richtung bezogen auf die Drehachse des Trägers 10 von der Spannschraube 48 bestimmt wird. Wenn die Spannschraube 48 angezogen wird, wird die Druckplatte 50, die an einer Außenseite der hydraulischen Spanneinheit 42 angeordnet ist, in diese hinein verstellt, wodurch auch die Druckkolben 46 in den Grundkörper 44 der hydraulischen Spanneinheit 42 hinein verschoben werden.
-
Die Spannschraube 48 ist bei der gezeigten Ausführungsform als Differenzialschraube ausgeführt, die mit einem ersten, bezogen auf 2 linken Gewindeabschnitt in eine Gewindebohrung im Grundkörper 44 eingreift und mit einem zweiten, gegenläufigen Gewindeabschnitt (bezogen auf 2 rechts angeordnet) in eine Gewindebohrung der Druckplatte 50. Auf diese Weise können bei geringen Spannmomenten vergleichsweise hohe Kräfte auf die Druckplatte 50 ausgeübt werden.
-
Die Spannschraube 48 ist mit einem Anschlag 52 versehen, der bestimmt, wie weit die Spannschraube aus dem Grundkörper 44 herausgeschraubt werden kann.
-
Jeder der Druckkolben 46 ist in einer Druckkammer 54 angeordnet, die miteinander über Verbindungskanäle 56 und einen Anschlusskanal 58 mit einer Anschlussleitung 60 in Verbindung stehen. Die Anschlussleitung 60 erstreckt sich von zwei einander gegenüberliegenden Außenseiten des Grundkörpers 44 bis hin zur Mitte, wobei jede Seite der Anschlusskammer 60 als Verlängerung der Führungsbohrungen 32 ausgebildet ist, in denen die Druckstößel 30 angeordnet sind.
-
Der Träger 10 ist außerdem mit einem von Hand lösbaren mechanischen Rastmechanismus 80 versehen, der dazu dient, ein Segment provisorisch am Träger zu befestigen. Der Rastmechanismus 80 weist ein von Hand betätigbares Betätigungselement 82 (hier eine Schraube) auf, das mit einem Verriegelungselement 84 verbunden ist (siehe 2). In der in 2 gezeigten, nicht betätigten Stellung wird das Betätigungselement 82 zusammen mit dem Verriegelungselement 84 von einer (nicht gezeigten) Rückstellfeder in die Verriegelungsstellung beaufschlagt, in der das Verriegelungselement 84 an einem Verriegelungsbolzen 86 angreift, der am Segment 12 vorgesehen ist. Wird das Betätigungselement 82 bezogen auf 2 nach links gedrückt, gibt das Verriegelungselement 84 den Verriegelungsbolzen 86 frei.
-
Um ein Segment 12 am Träger 10 zu befestigen, wird dieses so am Träger 10 angeordnet, dass sich die Zugbolzen 20 in den Führungsbohrungen 22 befinden. Die Vorfixierung des Segments 12 am Träger 10 erfolgt mittels des Rastmechanismus 80, mit dem das Segment 12 so weit am Träger vormontiert werden kann, dass es nicht unbeabsichtigt vom Träger abfallen kann, auch wenn es ansonsten nicht weiter über die Zugbolzen 20 festgespannt ist.
-
Nachdem die Zugbolzen 20 in die Führungsbohrungen 22 eingreifen, kann das Spannelement 48 so betätigt werden, dass über die Druckplatte 50 die Druckkolben 46 in die ihnen zugeordneten Druckkammern hineingeschoben werden. Dadurch wird ein in den Druckkammern vorhandenes Hydraulikfluid aus den Druckkammern heraus in die Anschlussleitung 60 verdrängt, wo es auf die Druckstößel 30 einwirkt und diese in der Richtung der Pfeile B verstellt. Diese Verstellbewegung wird über das aus Keilfläche 24 und Betätigungsfläche 34 gebildete Keilgetriebe in eine Spannbewegung entlang der Richtung Z der Spannbolzen 20 umgesetzt. Dadurch wird das jeweilige Segment 12 fest am Außenumfang des entsprechenden Trägers festgespannt.
-
Für eine gleichmäßige Spannwirkung ist vorteilhaft, dass der Innenradius jedes Segments geringfügig größer ist als der Außenradius der Fläche am Träger 10, auf dem das Segment festgespannt wird. Im Ausgangszustand kann also jedes Segment 12, bevor die Zugbolzen 20 gespannt werden, auf dem Träger 10 „kippen”, und zwar um einen Punkt, der etwa im Bereich des Rastmechanismus 80 liegt. Durch die Wirkung der Zugbolzen 20 beim Festspannen wird das entsprechende Segment 12 geringfügig elastisch verformt, sodass es schließlich mit seiner gesamten Innenfläche an der Außenfläche des Trägers 10 anliegt.
-
Wenn das Segment 12 wieder entfernt werden soll, wird das Spannelement 48 gelöst, sodass Hydraulikfluid in die Druckkammern zurückströmen kann. Dies wird unterstützt von den Rückstellfedern 38, welche die Druckstößel 30 zur hydraulischen Spanneinheit 42 hin beaufschlagen, wodurch die Zugbolzen 20 freigegeben werden.
-
Wie insbesondere in 4 zu sehen ist, greifen die Druckstößel 30 mit ihrem von den Zugbolzen 20 abgewandten Enden in den Grundkörper 44 der hydraulischen Spanneinheit 42 ein. Dies gewährleistet, dass sich im Träger 10 selbst kein Hydraulikfluid befindet. Besonders bei einem Austausch der hydraulischen Spanneinheit 42 ist es vorteilhaft, wenn der Träger 10 „trocken” ist, sodass es kein Problem mit größeren Volumina von Hydraulikfluid gibt, die nach Ausbau der Spanneinheit vom Träger 10 entfernt werden müssten.
-
Um die hydraulische Spanneinheit 42 auszutauschen, werden die Druckstößel 30 von den Außenseiten des Trägers entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 38 so weit nach außen gezogen, dass sie nicht mehr in den Grundkörper 44 der hydraulischen Spanneinheit 42 eingreifen. Diese kann dann nach Lösen der Befestigungsschrauben 45 seitlich aus der Aufnahme 40 entfernt werden.
