DE1502985A1 - Vorrichtung zum Nachbearbeiten von Flaechen innerhalb von Ausnehmungen,insbesondere von ebenen Matrizeninnenflaechen - Google Patents

Description

• Vorrichtung zum Nachbearbeiten von Flächen innerhalb von Ausnehmungen, insbesondere von ebenen Matrizeninnenflächen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachbearbeiten von Flächen innerhalb von Ausnehmungen, insbesondere von ebenen Matrizeninnenflächen. Matrizen, die beispielsweise bei der Herstellung von Schraubenmuttern mittels Kaltschlagpressen Verwendung finden sollen, werden bisher in der Regel durch Handarbeit wie Feilen und Polieren an ihren Innenflächen auf die vorgegebenen Abmessungen und die gewünschte glatte Oberfläche gebracht. Hei derartigen Matrizen kommt es auch darauf an, daß das Profil der Ausnehmung genau symmetrisch aus dem Matrizenkörper herausgearbeitet wird. Dies erfordert höchst präzise, kostspielige Handarbeit. Es besteht daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zum Uachbearbeiten von Flächen innerhalb von Ausnehmungen, insbes. zum Nachbearbeiten von Matrizeninnenflächen zu schaffen. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Brfindung vor, daB eine Vorrichtung einen um eine Achse vierschwenkbaren, angetriebenen Werkzeughalter aufweist. Vorzugsweise kann die Yerschwenkachse des Werkzeughalters senkrecht zu einer zu bearbeitenden Fläche verlaufen. Zweekmäßigerweise dient als Antrieb für die Verschwenkbewegung des Werkzeughalters ein Exzenter od. dgl. Gegebenenfalls kann 'der Werkzeughalter eine Antriebsstange besitzen, die über ein Längelager und ein Drehlager mit einem Kulissenstein und einer Antriebsscheibe in Verbindung steht. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Kulissenstein zum Verstellen der Exzentrizität des Anlenkungspunktes des Werkzeughalters in Bezug auf den Antreiebsacheibendrehpunkt drehbar und exzentrisch in der Antriebsscheibe angeordnet ist. Zweckmäßigerweise sind zum Verstellen und zum Feststellen des Kulissensteins eine Schraubspindel und vorzugsweise eine Klemmschraube an ;der Antriebsscheibe vorgesehen. Es ist zweckmäßig, den Werkzeughalter auf einen m44 Längsverstellschlitten anzuordnen. Vorzugsweise kann der Verk# Stückhalter auch noch auf einem vorzugsweise um eine horizontale Achse versehwenkbaren Querverstellschlitten angebracht sein. Gegebenenfalls lagert man den Querverstellschlitten auf zwei. höhenverstellbaren Stützstempeln. Die Antriebsscheibe steht vorzugsweise über eine bewegliche Welle mit einem Motor in Verbindung. Ferner kann: bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Spannfutter in an sich bekannter Weise drehbar in einer Spindelwelle angeordnet sein, die an ihrem äußeren Ende eine vorzugeweise lösbar angeordnete Teilscheibe aufweist. Dabei kann-man die Halterung für die Spindelwelle verschwenkbar und vorzuge- weise verdrehbar sowie in ihrer Position feetlegbar anordnen. Gegebenenfalls ist an der Halterung für die bpindelwelle eine vorzugsweise gegenüber einer Öffnungsfeder feetlegbare Arretiereinrichtung vorgesehen. Ferner kann man die Spindel- welle mit einer Antriebsscheibe ausrüsten. Ale Bearbeitungewerkzeug kann awecksäßigerweise ein.Stiohel dienen, der vorzugsweise mit einer Diamantepitze oder dergleichen auegerüstet ist. Man kann jedoch auch als Bearbeitungswerkzeug federnd und ggf. drehbar gelagerte Läppecheiben benutzen. Weitere Einzelheiten der Erfindung seinen anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher er- läutert. Be zeigtt fig. i eine Seitenansicht der Vorrichtung, Pig. 2 einen senkrechten Längsschnitt, lig. 2s in vergrößerten Maßstab etnen IAagssohnitt durok eine Natrise, fig. 3 einen senkrechten Querschnitt entsprechend der Linie III-III in yig. 2, Pig. 4. eine Aufsicht auf den Werkzeughalter und die ihn tragende Nabohinenteile, Pig. 5 einen senkrechten Querschnitt durch die Vorrichtung entsprechend der Linie #-V in fig. 2, fig. 6 einen Teil-Querechnitt entsprechend der Linie #I-VI in gig. 5. Eine Vorrichtung 1 zum Nachbearbeiten von Flächen innerhalh von Ausnehmungen weist einen Maschinenständer 2 auf. An dessen einem Ende ist der Werkzeughalter 3 mit den zuge- hörigen Verstellorganen untergebracht und am anderen Ende des Maschinenständers 2 befindet sich das Spannfutter 4 mit den dazugehörigen Verstellorganen. Erfindungegemäß ist der Werkzeughalter 3 um eine lehne versdhwenkbar angeordnet und angetrieben. Diese* Achse ist in Fig. 2 durch die beiden mit 5 bezeichneten etriohpunktierten Linien enge- deutet. Sie steht senkrecht zu.einer zu bearbeitenden Fläche 6 bzw. 6a eines Werkstückes 7 bzw. 7a. Der Werkzeughalter 3 weist zwei Arne 8 auf, deren Enden als Lager- zapfen 9 ausgebildet und in zwei Kugellagern 10 angeordnet sind. Diese Kugelleger befinden sich in einem Joch 11, das mit einem Längsverstellsohlitten 12 in Verbindung steht. Oberhalb des Längsveratelleehlitterie 12 vermag also der Werkzeugträger 3 eine Vereehwenkbewegung auszuführen, wobei die durch die strichpunktierte Linie g angedeutete Achse als Drehmittelpunkt dient. Der Antrieb des Werkzeughaltern 3 erfolgt dabei in Aueführungebeiepiel durch einen Exzenter, jedoch ist die Verschwenkbewegung auch durch Kurbeltriebe möglich. Im Ausführungsbeispiel besitzt der Werkzeughalter 3 eine Antriebsstange 12, die über ein Längslager 13 und zwei Drehlager 14 mit einem Kulissenstein 15 und einer Antriebsscheibe 16 in Verbindung steht. Dabei ist der Kulissenstein 15 exzentrisch und drehbar in der Antriebsscheibe 16 gelagert. Durch Verdrehen des Kulissensteines 15 innerhalb der Antriebsscheibe 16 kann man die Exzentrizität des Anleknkungspunktee des Werkseughaltere 3 bzw. seiner Antriebstange 12 in Bezug auf den Antriebesaheiben-Drehpunkt verändern. Durch die l=zentrizität den Anlenkungepunktea in Bezug auf den Antriebseoheiben-Drehpunkt legt man den Verechwenkwinkel den Werkzeughaltern 3 fest. Zum Verstellen den Kulissensteines 15 eingezeichnet ist. perner ist noch eine Klemm- schraube 18 vorgesehen, welche den Kulissenstein 15 in einer bestimmten Zage zur Antriebesoheibe 16 festzulegen vermag. Der längeveretellechlitten 12 für den Werkzeughalter 3 befindet sich auf einem Querverstellschlitten 19, dessen Unterteil 20 um eine horizontale Achse 21 verschwenkbar ist. Mit dieser Verschwenkbewegung kann man eine Neigung der zu bearbeitenden Fläche 6 gegenüber der Längsmittel-aehse den Werkstückes 7 einstellen. Dies ist bei Matrizen zum Erleichtern des Äuswerfens erwünscht. Die sehr geringe Schrägrtellung den Werkzeughalters erfolgt mittels einer (nicht gezeichneten) ?eineinetellschraube.
• Der Querverrtellechlitten 19 und die von ihm getragenen weiteren Harahinenteile ruhen auf zwei höhenverstellbaren Stützstempeln 22. Diese führen sich in Hülsen 23 und stehen mit Sehraubspindeln 24 in Verbindung. Diese weisen arr ihren unteren Enden Zahnräder 25 auf, die in dem zentralen Antriebsrad 26 kämmen. Verdreht man das Handrad 27, so drehen die mit Links- bzw. Rechtsgewinde versehenen Schraubepindeln sich gleichmäßig mit und heben die Stützstempel 22 ,an. Zum Festlegen der Stützstempel 22 sind noch Uberwurf- kappen 28 vorgesehen, die ein Innenkonus 29 aufweisen. Heim Herunterschrauben der Überwurfkappen drücken diese mit ihrem Innenkonus auf einen entsprechenden Außenkonus der Hülsen.23, so dafl diese die Stützstempel 22 fest- . klemmen (vgl. Big. 5). Um die Stützttempel 22 und die von ihnen getragenen' Maschinenteile in ihrem Abstand zum Spannfutter 4 vor- stellen zu können, sind. im Maschinenständer 2 Längsschlitze 31 vorgesehen, in denen sich die unteren Enden der Schraubspindeln 24 führen und deren mittlere von einer Welle 32 durchsetzt wird, die das Handrad 27 trägt. Eine Stützplatte 33 kann man mittels (nicht gezeichneter) Spannmittel am Maschinenständer 2 festlegen. Die Antriebs- scheibe 16 steht mit einem Motor 34 über eine bewegliche Welle 35 in Verbindung. Die Motordrehzahl ist in weiten Grenzen, beispielsweise zwischen 100 und 4.000 UPM regelbar. Der Querverstellechlitten 19 ist in bekannter Weise mittels einer Sehraubspindel 19a und eines Handrades 19i veraehiebbar. ?ür die Bewegung des Lütnsaferetelleohlittene 12, durch die auch der Werkzeugvorschub bewerkstelligt wird, ist ein be- sonderer (nicht gezeichneter) Veratellaotor vorgesehen, der über ein Untersetzungegetriebe in die Zahnstange 19e eingreifen kann (Fig. 4). Anstelle dieser Zahnstange kann man auch eine Spindel vorsehen, die zum Untersetzen der Umdrehungen des Veretellmotors einen Schneckentrieb aufweist.
• Es kommt bei :per erfindungsgemäßen Vorrichtung auf ein langsames und gleich-mäßiges Vorrücken des längsverstellschlittens an.
• Das Spannfutter 4 der Vorrichtung 1 ist in bekannter Weise drehbar an einer Spindelwelle 36 angeordnet. Sie weist an ihrem äußeren Ende eine lösbar auf ihr angebrachte Teilscheibe 37 auf. Die Spindelwelle 36 sitzt in einer Halterung 38, die um den horizontalen Bolzen 39 verwohwenkbar sowie um die vertikale Lagerachse 40 verdrehbar angeordnet ist. Zum Fest- legen der Position der Halterung 38 dienen Klemmschrauben 41, 42 und 43. Anstelle der Teilscheibe 37 kann man am äußeren Ende der Spindelwelle 36 eine Antriebsscheibe 44 anordnen, die mit einem Keilriemen 45 mit dem Antriebsrad 46 des Motors 34 in Verbindung gebracht werden kann. Mit Hilfe dieser Einrichtung kann man das Spannfutter wie bei einer Drehbank umlaufen lassen.
• An der Halterung 38 fürdie Spindelwelle 36 ist eine Arretier- einrichtung 47 für die Teiloaheibe 37 vorgesehen (Fig. 1). 19 Diese Arretiereinrichtung 47 weist einen doppelarmigen Hebel ;8 auf, der mit einem Haltestift 49 in entspreohende Auenehmungen 50 der Teilscheibe 37 eingreifen kann. Zur Arretiereinrichtung 47 gehört noch ein federbelasteter Bolzen 51, weloher den Hebel 48 aus den Bereich der fieilscheibe herauszudrücken sucht. ferner weist die Arretiereinrichtung 37 noch einen Nieder- halter 52 für den Hebel 48 auf, der diesen entgegen den Druck des Bolzens 51 in die Arretierstellung drückt. Die 2eilscheibe 37 kann man entsprechende der Innenkontur der herzustellenden derkstüoke 7 auswählen und auf das äußere Ende der Spindelwelle aufsetzen.
• Als Bearbeitungswerkzeug kann bei der Vorrichtung 1 ein Stichel 53 dienen, der ggf. mit einer Diamantapitze versehen ist. Ferner können als Bearbeitungswerkzeuge Läppscheiben 54 bzw.l55 dienen, wie sie in den Fig. 6 und 7 bzw. 8 und 9 dargestellt sind. Diese Läppeeheiben können beispielsweise aus Bronze oder Grauguss bestehen und sind mittels zweier parallel angeordneter Federn 56 an einem Einspannblock 57 befestigt. In Fig. 6 ist die Aufsicht und in l@ig. 7 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht einer Läppecheibe 54 mit der zugehörigen befestigungs-. einrichtung 56 und 57 dargestellt. An die Unterseite 58 einer Läppeeheibe kann man (nicht gezeichnete) Diamantpaste od. dgl. auftragen und dann eine zu bearbeitende Fläche durch die Läppeeheibe überstreichen lassen, ähnlich wie dies mittels des Stichels 53 vorgesehen ist. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 kann man folgendermaßen arbeiten: Zunächst wird ein derkatück, beispielsweise das in Fig. 2a dargestellte Werketüek 7a, das als Matrize zur Herstelluhg von Schraubenmuttern dienen soll, soweit auf bekannten Maschinen vorgefertigt, daß der Innensechakant 59 nur noch wenige Zehntel Millimeter geringere Abmessungen als die jollmaße aufweist. Sodann wird dieses Werkstück 7a in das Spannfutter 4 eingespannt und ein Stichel 53 in dem Werkzeughalter befestigt. Dabei kann man den Radius, der von der vorderen Stichelspitze 53a bis zur üerschwenkachse 5 des Werkzeughalters 3 reicht, dem Krümmungsradius 60 der zu bearbeitenden Flächen anpassen (Fig. 2 und 2a). Zum leichteren Zinstellen dieses Radius kann man einen (nicht gezeichneten) Anschlag am Werkzeughalter vorsehen, der in der Linie der Verschwenkaehse 5 liegt und ein leichtes Ausmessen des Abstandes bis zur Stichelspitze 53a ermöglicht. Die Ausladung der Versehwenkbewegung der Stichelspitze, welche der Breite der zu bearbeitenden Fläche 6 bzw. 6a entspricht, kann durch Einstellung der entsprechenden Exzentrizität am Kulissenstein 15 eingestellt werden. Sodann kann man eine Fläche 6 bzw. 6a mit dem Stichel 53 bearbeiten. Bei diesem ersten Arbeitsgang verwendet man gewöhnlich noch einen solchen Stichel, der keine euiamantspitze trägt. Der Vorschub in Achsrichtung des Werkstückes 7 bzw. 7a wird über einen besonderen Antrieb über den Längsverstellschlitten 12 bewirkt. Man kann einen an sich bekannten Endschalter für den IvIotor vorsehen, welcher den: Längsverstellschlitten bewegt. Dieser Endschglter setzt den Motor still, wenn der Schlitten 12 den einstellbaren Anschlaghebel zurückdrückt. Bei diesem Arbeitsgang werden einige Hundertetel bis einige Zehntel Millimeter an der zu bearbeitenden ?läohe 6 bzw. 6a des werketüokez 7 abgenommen. 28 wird also der Vorgang des ?eilene von Hand ersetzt. Dabei tritt auch der Vorteil der exakten eymzetriechen Inlaae der au bearbeitenden ?läehen 6 auf. ]Perser kann das innere Ende der zu bearbeitenden 7läche 6, das in der Figur 2a durch die Linien 60 dargestellt ist, exakt vom Stichel erreicht werden.
• Nach dem Vorbearbeiten einer Fläche 6 wird das Spannfutter um einem der Innenkontur 59 entsprechenden Winkelbetrag verdreht und der vorbeschriebene Arbeitsgang kann wiederholt werden, bis die gesamte Innenkontur 59 fertig ist. Danach wird ein (nicht gezeichneter) Profilstempel, dessen Abmessungen um etwa 0,04 bis 0,05 mm geringer sind als das Innenprofil 59 des Werkstückes 7, dort eingeführt. Die Stirnfläche dieses Profilstempels ist dem Boden 61 der fertigen Ausnehmung 59 entsprechend ausgebildet. Durch Pressen und Verformen des Werkstückes 7 wird dann die gewünschte Form der Bodenfläche 61 mittels des rrofilstempels erreicht. Dabei kann es geschehen, daß der Übergang von den Flächen 6a zu der Bodenfläche 61 in derNähe der Stirnlinien 60 nicht ganz sauber und kontinuierlich ausfällt. Dies kann man dann , durch eine erneute .Bearbeitung mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung nacharbeiten. Anschließend kommt zu einer Verbesserung der Oberfläche der zu bearbeitenden Flächen 6 eine Nacharbeit mittels eines ötichel8 53 in Frage, weicher eine viamantspitze trägt. perner kann man zur Oberfläehenverbeiserung die in den Yig. 6 und 7 bsw. 8 und 9 in Aufeicht und Seitenansicht dargestellten läppecheiben 54 und 55 verwenden. Bein Lippen läßt man den Motor 34 mit hohen Dreh- zahlen und den Werkzeughalter entsprechend mit eehnellen Schwenkbewegungen arbeiten. Damit man mit der Vorrichtung 1 auch die lacettea 62 den Werkstücke: 7a (Fig. 2a) sowie die Profiletenpel herstellen kann, ist bei der Vorrichtung 1 eine beispielsweise auf den Längsverstellsehlitten befestigbare Schleif- oder Fräseinrichtung üblicher Bauart vorgesehen. Dadurch wird ermöglicht, daB ein Profilstempel in dem Spannfutter 4 und reit der selben Teilscheibe 37 angefertigt werden kann. Dadurch ist ein besonders gutes Passen dieses Profilstempels in der Ausnehmung 59 des Werkstückes 7 gewährleistet. Damit dieser Profilstempel auch an seiner Stirnseite im Spannfutter 4 bearbeitet werden kann, ist vorgesehen, daB die 5pindelwelle 36 mit einer Antriebscheibe 44 ausgerüstet und dann der linke Teil der Vorrichtung 1 mit Hilfe des Motors 34 und des Keilriemens 45 wie eine normale Dreh-oder Schleifbank betrieben werden kann. In dem Spannfutter ist eine Justierbohrung 63 vorgesehen, in die ein (nicht gezeichneter) Justierbolzen für die Einrichtung des Werkzeughalters eingeführt werden kann. Nach dem Härten kann eine erneute Nachbearbeitung mittels eines itictiels, der mit einem Diamant ausgerüstet ist, oder mittels der Läppscheibe erfolgen. Dadurch läßt sich auch die beirr härten entstehende sogenannte Weichhaut entfernen und die Innenmaße der Ausnehmung korrigieren.

Claims (21)

1. Patentansprüche. 1. Vorrichtung zum Nachbearbeiten von Flächen innerhalb von Ausnehmungen, insbes. zum Nachbearbeiten von ebenen Matrizeninnenflächen, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) einen um eine Achse (5) verschwenkbaren, angetriebenen Werkzeughalter (3) aufweist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, datJi die Verschwenkachse (5) des Werkzeughalters (3) senkrecht zu einer zu bearbeitenden Fläche (6) verläuft.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb für die Verschwenkbewegung des Werkzeughaltere (3) ein Exzenter od. dgl. dient..
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (3) eine Antriebestange (12) aufweist, die über ein Längelager (13) und wenigstens ein Drehlager (14) mit einem Kulissenstein (15) und einer Antriebsscheibe (16) in Verbindung steht. .
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kulissenstei n zum Verstellen der Exzentrizität des Anlenkungepunktes des Werkzeughalters (3) in Bezug auf den Antriebsscheibendrehpunkt drehbar und exzentrisch in der Antriebsscheibe angeordnet ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verstellen und zum Feststellen des Kulissensteines (15) eine Schraubspindel (17) und vorzugsweise eine Klemmschraube (18) an der Antriebsscheibe (16) vorgesehen sind.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter auf einem Zängsverstellschlitten (12) angeordnet ist. B.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeughalter (3) auf einem vorzugsweise um eine horizontale Achse (21) verschwankbaren Querverstellschlitten (19) angebracht ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Querverstellschlitten (19) auf zwei höhenverstellbaren Stützstempeln (22) labert.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 4, oder einem der folgenden, dadurch bekennzeichnet, daß die Antriebsscheibe (16) über eine bavegliche Welle (35) mit einem Motor (34) in Verbindung steht.
11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder_einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannfutter (4) in an sich bekannter Weise drehbar an einer apindelwelle (36) angeordnet ist die an ihrem äußeren -Unde eine vorzugsweise lösbar angeordnete Teilscheibe (37) aufweist.
12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halterung (38) für die Spindelwelle (36) verschwenkbar und vorzugsweise verdrehbar angeordnet sowie in ihrer Position festlegbar ist:
13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurhh gekennzeichnet, daß an der Halterung (38) für die bpindelwelle (36) eine vorzugsweise gegenüber einer Öffnungsfeder festlegbare Arretiereinrichtung (47) vorgesehen ist.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß an der Spindelwelle (36) eine Antriebsscheibe (44) vorgesehen ist.
15. 15. Vorrichtung nach unspruch 1 oder e.@em der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als Bearbeitungswerkzeug ein göf. mit einer Liamantspitze od. dgl. versehener Stichel (53) vorgesehen ist.
16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß als Bearbeitungswerkzeug federnd gelagerte Läppscheiben (54, 55) dienen.
17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Läppscheiben (54; 55) über zwei parallel zueinander angeordnete Federstäbe (56) mit einem Einspannblock (57) in Verbindung stehen.
18. 18. Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Läppscheiben aus Bronce od. dgl. bestehen.
19. 19. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, .laß an dem Werkzeughalter ein in der Fluchtlinie der Vererhwenkachse (5) liegender Malianschlag für die Bestimmung des Schwenkradius vom Werkzeughalterdrehpunkt zur Stichelspitze vorgesehen ist.
20. 20. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verseltbung des Zängsverstellschlittens (12) ein mit einem Schneckentrieb versehener besonderer Antrieb vorgesehen ist.
21. 21. Vorrichtung nach, nnsprucii 1 oder einem der folgenden, dadurch gel.eruizeichnet, daß sie eine auf den Längsverstellschlitten (12) aufsetzbare Scrileif- bzw. Fräsereinrichtung aufweist.