DE2658924C2 - Vorrichtung zur Herstellung von Nuten in der Bohrungswandung einer Buchse - Google Patents
Vorrichtung zur Herstellung von Nuten in der Bohrungswandung einer BuchseInfo
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Description
35
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Nuten in der Bohrungswandung einer Buchse,
gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 37 65 305 bekannt und dient zur Herstellung von Schlitzen in der
Bohrungswandung von Ventilbuchsen, wobei die Bearbeitungs- und Abhebebewegungen vom Werkstück
durchgeführt werden, während das Werkzeug nur um seine Antriebsspindel rotiert. Dies bedingt eine
aufwendige Bauart, insbesondere hinsichtlich einer zur Steuerung der Bewegungen dienenden Nockenscheibe
und bedeutet in bezug auf die Abhebebewegungen des Werkzeuges eine unsichere Betriebsweise.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer
Vorrichtung der eingangs genannten Art die für die Werkzeugbewegungssteuerung erforderlichen Nockenscheiben einfacher als bisher auszubilden.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch gekennzeichneten Merkmale gelöst Dadurch sind
bogenförmige Schneidhübe und geradlinige Rückziehhübe des Schneidwerkzeugs durchführbar, die das
Innenbearbeiten von Buchsen sehr kleinen Durchmessers gestatten.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt darin, daß das Werkstück während der
Bearbeitung bewegungslos festgehalten wird, was die Bearbeitungsgenauigkeit erhöht.
Aus der GB-PS 5 67 746 ist im übrigen eine Vorrichtung für die Außenbearbeitung von länglichen
Stangen oder balkenförmigen Rohlingen bekannt, die μ
insbesondere zur Herstellung von Turbinenschaufeln dient. Bei jedem einzelnen Schneidhub veranlaßt die
bekannte Vorrichtung eine seitliche Messer- oder
Werkzeugverschiebung. Damit ist nur eine Außenbearbeitung, und zwar etwa senkrecht zur Längserstreckung
eines Werkstücks möglich. Eine Innenbearbeitung ist mit der bekannten Vorrichtung hingegen ausgeschlossen, so daß durch diesen Stand der Technik die
erfindungsgeraäße Vorrichtung nicht nahegelegt werden konnte,
Bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die an dem Winkelhebel sitzenden Nockenrollen
mit einer einzigen, auf den Spindelträger wirkenden Feder in Berührung mit ihren zugehörigen Nockenscheiben gebracht, wodurch überall Spiel vermieden
wird.
Durch die Nockenscheiben und das zugehörige Gestänge ergibt sich gegenüber der bekannten Vorrichtung mit dreidimensionalen Nocken eine 2V2inal
größere Arbeitsgeschwindigkeit während gleichzeitig infolge der höheren Starrheit des eingespannten
Werkstücks eine etwas größere Schneidtiefe möglich ist Beide Faktoren zusammen verkürzen den Arbeitszyklus der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegenüber der
vorbekannten Vorrichtung um ein Viertel.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der ein Ausführungsbeispiel zeigenden Figuren näher erläutert
Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, bei der die einzelnen
Teile so angeordnet sind, daß die Beschreibung erleichtert wird.
F i g. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linien A-A und B-B aus F ig. 1.
Fig.3 zeigt in schematischer Darstellung die
Bewegung des Werkzeugs und die zugehörige Bewegung der Achse der Werkzeugspindel.
Eine Buchse 1, in die durch spanabhebende Bearbeitung Nuten eingebracht werden sollen, wird in einem
Futter 2 gespannt, das an einer in einem Arbeitskopf 4 gelagerten Arbeitskopfspindel 3 befestigt ist Ein
Schneidwerkzeug 5 ist in einem Werkzeughalter 6 befestigt, der einstückig mit einer Werkzeugspindel 7
ausgebildet ist und der eine oszillierende Winkelbewegung um eine erste Achse 8 in einem Spindelträger 9
ausführt Der Spindelträger 9 ist seinerseits in einem Spindelstock 11 gelagert und führt eine oszillierende
Winkelbewegung um eine zweite Achse 10 aus. Es sei darauf hingewiesen, daß die erste Achse 8 sich im
Abstand von der zweiten Achse 10 des Spindelträgers 9 befindet und parallel zu dieser verläuft. Die Winkelosziliation des Spindelträgers 9 wird in noch zu beschreibender Weise von einem Hebel 12 bewirkt.
Die Winkeloszillation der Werkzeugspindel 7 wird über einen an ihr befestigten Kurbelarm 13, einen
Kurbelzapfen 14 und eine Kurbelstange 15 erzeugt. Es sei darauf hingewiesen, daß die auf den Spindelträger 9
ausgeübte Bewegung die erste Achse 8 vorwärts und rückwärts verschiebt, was ebenfalls einen Einfluß auf die
Oszillationsbewegung hat. Typischerweise oszilliert oder schwenkt die Werkzeugspindel 7 um einen Winkel
von etwa 30° bis 40°, während der Spindelträger 9 um einen Winkel von etwa 10° oszilliert oder schwenkt.
Die Kurbelstange 15 wird von einer Hauptwelle 16 angetrieben, die in am Maschinenrahmen vorgesehenen
Lagern 19 gelagert ist und sich um eine dritte Achse 17 dreht. Eine Kröpfung der Hauptwelle 16, die durch den
Versatz der dritten Achse 17 gegenüber einer vierten Achse 18 gegeben ist und im folgenden mit 17 — 18
bezeichnet wird, ist so gewählt, daß die gewünschte Winkeloszillation der Werkzeugspindel 7 ausgeübt
wird.
Die Oszillation des Spindelträger* 9 und des
zugehörigen Hebels 12 erfolgt durch einen frpien Winkelhebel 20, der über einen Zapfen 21 mit dem
Hebel 12 verbunden ist, wobei spielfreie, reibungsarme
Lager vorgesehen sind.
Der Winkelhebel 20 trägt Nockenrollen 22 und 23, die von einer in die Richtung 26 wirkenden Feder, 42 in
Berührung mit jeweils einer ersten bzw. zweiten Nockenscheibe 25 und 24 gebracht werden. Die Feder ι ο
42 wirkt auf das verlängerte Ende des Zapfens 21 und ist mit ihrem unteren Ende an einem geeigneten Punkt 43
am Maschinenrahmen befestigt
Somit bewegt sich der Winkelhebel 20 unter dem Einfluß der beiden Nockenscheiben 24 und 25 im Raum,
wobei sich die Wirkung der Nockenscheiben 24 und 25 addiert und am Hebel 12 die erforderliche Winkeloszillation
hervorruft
Die erste Nockenscheibe 24 ist auf der Hauptwelle 16
befestigt und bildet über die Hälfte ihres Umfangs einen Kreisbogen mit einem konstanten Radius um die dritte
Achse 17, während über die andere Hllfte ihres
Umfanges ein halbelliptischer Abschnitt mit verringertem Radius vorhanden ist. Die zweite Nockenscheibe 25
ist auf einer über ein Untersetzungsgetriebe 28 von der Hauptwelle 16 angetriebenen Welle 27 angebracht und
verändert über3/« ihres Umfangs ihre Form gemäß einer
Spirale, während im übrigen Umfangsbereich ein konstanter Radius vorhanden ist
Wie F i g. 1 zeigt, hat die zweite Nockenscheibe 25 gerade eine Bewegung der Nockenrolle 22 über die
höchste Stelle der Bewegungsbahn bewirkt und es folgt eine Absenkbewegung bis zu einer Ruhelage, die am
minimalen, einen konstanten Radius aufweisenden Abschnitt beginnt etwa am Punkt 39.
Der Sinn der vorstehend beschriebenen Einrichtung besteht darin, auf das Schneidwerkzeug 5 die in F i g. 3
gezeigten erforderlichen Bewegungen auszuüben. Dabei ist in Fig.3 das Schneidwerkzeug 5 in einer
Mittelstellung des dritten Rückziehhubes beim spanabhebenden Bearbeiten eines Schlitzes dargestellt. In der
angedeuteten Bewegungsfolge beginnt die Schneidspitze 30 des Werkzeugs zunächst am Punkt 29 und
durchläuft eine gekrümmte Bewegungsbahn, um die augenblickliche Stellung der bei 9a angedeutet befindlichen
ersteii Achse 8 und diese Bev.'egungsbahn endet
am Punkt 33. Beim Zurückziehen bewegt sich die Schneidspitze 30 im wesentlichen entlang einer geraden
Linie zum Ausgangspunkt 31 für den zweiten Schneidhub, so daß die gesamte Hewegungsbahn während eines ">»
vollständigen Hubes als ein verzerrtes, umgekehrt betrachtetes »D« angesehen werden kann. Der zweite
gekrümmte oder bogenförmige Schneidhub vom Ausgangspunkt 31 folgt, und man erkennt, daß beide Hübe
sowohl in ihrer Scftneid- als auch in ihrer Rückziehbewegung
so erfolgen, daß die Schneidspitze 30 von der Bohrung frei läuft. Beim dritten, am Punkt 32
beginnenden Schneidhub wird jedoch in der angedeuteten Weise Material aus der Bohrung bzw. der
Bohrungswandung entfernt. Nunmehr werden aufeinanderfolgende Hübe durchgeführt, bis der Schlitz bzw. die
Nut die gewünschte Tiefe erreicht hat. Es sei darauf hingewiesen, daß zur Verdeutlichung des Bewegungsablaufes
die aufeinanderfolgenden Bewegungsbahnen der Schneidspitze 30 in F i g. 3 weit auseinandergezogen
dargestellt sind.
Die Ursache für die geradlinige Bewegungsbahn des Schneidwerkzeugs 5 wird deutlich, wenn man berücksichtigt,
daß nach dem letzten Schneidvorgang, wenn der Schlitz bzw. die Nut die gewünschte Tiefe hat and
das Schneidwerkzeug 5 in tiefstem Eingriff mit dem Material der Bohrungswandung steht, der Rückziehhub
so ausgeführt werden muß, daß das Schneidwerkzeug 5 frei von dem zuvor hergestellten Schlitz bewegt wird, da
sonst das parallele Seitenflächen aufweisende Schneidwerkzeug 5 sich bei Aufwärtsbewegung in einem eng
angepaßten Schlitz verkeilen könnte. Dies ist umso mehr der Fall, wenn noch Spanreste vorhanden sind
Die aufeinander folgenden, geradlinigen Rückziehhübe werden durch kleine Winkeloszillationen des
Spindelträgers 9 erreicht durch die beispielsweise die erste Achse 8 vom Punkt 8c, wo sie sich am unteren
Ende des dritten Hubes befindet nach 8/bewegt wird, wie dies in F i g. 3 angedeutet ist Entsprechend sind die
Lagen der ersten Achse 8 bei Umkehr des Hubes von der Schneidbewegung in die Rückziehbewegung für den
ersten und den zweiten Hub bei 86 und 8egezeigt
Wie bereits erwähnt, hat die erst? Nockenscheibe 24
über die Hälfte ihres Umfangs einen konstanten Radius, und bei Eingriff der Nockenrolle 23 mit diesem halben
Umfang bleibt der Winkelhebel 20, soweit es die Nockenscheibe 24 betrifft still stehen und damit wird
auch der Spindelträger 9 in stationärer Lage gehalten.
Während dieser halben Umdrehung bewegt die Kröpfung 17—18 die Schneidspitze 30 entlang dem
Schneidhub.
Während der nächsten halben Umdrehung der ersten Nockenscheibe 24, wenn die Kröpfung 17—18 das
Schneidwerkzeug 5 zurückzieht bewirkt jedoch die erste Nockenscheibe 24 eine Schwenkbewegung des
Winkelhebels 20 gegen den Uhrzeigersinn um einen kleinen Winkel, im wesentlichen um einen Mittelpunkt
der auf der Achse der Nockenrolle 22 liegt wodurch der Hebel 12 des Spindelträgers 9 in entgegengesetzter
Richtung, also im Uhrzeigersinn schwenkt. Dadurch wird die erste Achse 8 der Werkzeugspindel 7 von der
Bohrung der Buchse weggeführt wie dies beispielsweise für den ersten Hub von Sa bis 8ddargestellt ist.
.Her Winkelhebel 20 wird, wie vorstehend bereits erwähnt auch durch die Berührung von Nockenrolle 22
mit zweiter Nockenscheibe 25 positioniert, wobei die
letztere eine Umfangsfläche entsprechend einem Spiralabschnitt hat. Die zweite Nockenscheibe 25 wird
über das Untersetzungsgetriebe 28 kontinuierlich gedreht, und es erfolgt daher zusätzlich zu der bei jeder
Umdrehung der Hauptwelle 16 von der ersten Nockenscheibe 24 auf den Winkelhebel 20 ausgeübten
Bewegung eine zunehmende Bewegung in Richtung des Anhebens des Winkelhebels 20 und damit eine Drehung
des Hebels 12 gegen den Uhrzeigersinn. Die aufeinanderfolsenden Stellungen der ersten Achse 8 entsprechen
somit für den Schneidhub den Punkten 8a, 86, 8c und für den Umkehrpunkt zum Rückziehhub innerhalb
des ersten, zweiten und dritten Hubes den Punkten Sd,
Es muß dafür gesorgt werden, daß beim Austauschen
von Werkstücken entweder das Futter 2 in Längsrichtung auf dem Bett oder das Schneidwerkzeug 5 und der
Werkzeughalter 6 aus der Bahn bewegt werden. Die letztgenannte Lösung wird bevorzugt, da auf diese
Weise ein Schlitten zwischen dem Arbeitskopf 4 und dem Masrhinenbett überflüssig ist.
Eine Möglichkeit zur Erzielung der Freigabebewegung des Schneidwerkzeugs 5 und des Werkzeughalters
6 ist in F i g. 2 dargestellt. Dort ist der einen konstanten Radius aufweisende Abschnitt Her zweiten Nnrlipn.
scheibe 25, der sich zwischen den Punkten 39 und 38
erstreckt, weggelassen, wie dies durch die gestrichelte Linie 40 angedeutet ist; für den vorstehend erwähnten
Zweck ist ein bewegbarer Anschlag 41 zur Abstützung des Winkelhebels 20 in der Lage vorgesehen, die sich
durch den zuvor erwähnten kreisförmigen Abschnitt der zweiten Nockenscheibe 25 zwischen den Punkten 39
und 38 ergeben hätte. Somit ist zu erkennen, daß die Wirkung der Vorrichtung bezüglich der spanabheben
den Bearbeitung aufeinanderfolgender Schlitze bzw. Nuten die gleiche ist, wie in dem vorstehend
beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Nach Beendigung der spanabhebenden Bearbeitung jedes Schlitzes in der Buchse wird die Arbeitskopfspindel
3 mittels eines intermittierend arbeitenden, über einen Kettentrieb angetriebenen Antriebseinrichtung
36 um einen vorbestimmten Winkel gedreht. Die intermittierend arbeitende AniiieuScinriCniung 36 ;st
von üblicher Bauart und wird nicht im einzelnen beschrieben. Nach Beendigung der Drehung der Buchse
1 wird der nächste Schlitz durch spanabhebende Bearbeitung hergestellt.
Hat die Maschine den letzten Schlitz gefertigt und ist sie in der dargestellten Lage zur Ruhe gekommen, kann
der Anschlag 41, beispielsweise durch Drehung oder seitliche Verschiebung aus der Bahn bewegt werden,
wodurch der Winkelhebel 20 in den durch die Linie 40 angedeuteten Ausschnitt der zweiten Nockenscheibe 25
absinken kann, so daß der Zapfen 21 und damit der Hebel 12 eine erhebliche Winkelbewegung um die
zweite Achse 10 ausführen. Dadurch wird die erste Achse 8 um einen erheblichen Winkel um die zweite
Achse 10 gedreht, während die Teile 10 bis 14 durch die
Kurbelstange 15 im wesentlichen an einer Bewegung
gehindert werden.
Diese Funktionen zusammen bewegen das Schneidwerkzeug 5 und den Werkzeughalter 6 aus dem
Werkstücksbereich heraus, so daß die fertiggestellte Buchse 1 entfernt und ein neues Werkstück eingesetzt
werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich selbstverständlich
noch '.veiter ausgestalt^n, ptwa durch
Einsatz einer automatischen Zufuhreinrichtung, durch die eine Fertigung mit hoher Geschwindigkeit erfolgen
kann. Im übrigen sind verschiedene Einrichtungen zum Abgleich der Maschine nicht dargestellt, da sie in schnell
arbeitenden, spanabhebenden Werkzeugmaschinen allgemein üblich und bekannt sind.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
- oBtentansprüche;1, Vorrichtung zur Herstellung von Nuten in der Bohrungswandung einer Buchse, wobei die Nuten in Längsrichtung der Buchse zueinander parallel 5 verlaufen und an ihren Enden in die Bohrungswandung auslaufen, mit einem zum Einspannen der Buchse dienenden Futter und mit einer in paralleler Ebene zur Längsrichtung der Buchse bzw. des Futters bewegbaren, zur Durchführung von Schneid- und Rückziehhüben dienenden, im rechten Winkel zur Futterlängsachse verlaufenden Werkzeugspindel, welche ein in der Buchse bewegbares Schneidwerkzeug aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspindel (7) in einem um seine Achse (10) drehbaren Spindelträger (9) exzentrisch gelagert ist und ihr Antrieb über einen Kurbelarm (13) sowie eine Kurbelstange (15) von einer Kröpfung (17- 18) einer parallel zur Werkzeugspindel (7) verlaufenden Hauptwelle (16) erfolgt, und daß der Spindelträger (9) an einem Winkelhebel (20) angelenkt ist, der sich an einem ersten Punkt (23) an einer auf der Hauptwelle (16) sitzenden, ein Abheben des Schneidwerkzeugs (5) bewirkenden ersten Nockenscheibe (24) und an einem zweiten Punkt (22) an einer eine Zustellung des Schneidwerkzeugs (5) bewirkenden zweiten Nockenscheibe (25) abstützt
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste bzw. zweite Punkt (23; 22) jeweils auf einer ersten bzw. zweiten Nockenrolle (23; 22) liegen.
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