DE3238442A1

DE3238442A1 - Vorrichtung zum spangebenden erzeugen eines polygonprofils an werkstuecken

Info

Publication number: DE3238442A1
Application number: DE19823238442
Authority: DE
Inventors: Paul Gödecke; Otto 8402 Neutraubling Meichel
Original assignee: Krones AG; Krones AG Hermann Kronseder Maschinenfabrik
Current assignee: Krones AG
Priority date: 1982-10-16
Filing date: 1982-10-16
Publication date: 1984-04-19
Also published as: DE3238442C2; GB8326913D0; GB2129355A; IT8368046A0; US4538945A; JPS5993212A; GB2129355B; IT1160218B; FR2534507B1; FR2534507A1

Description

Beschreibung

VORRICHTUNG ZUM SPANGEBENDEN ERZEUGEN EINES POLYGONPROFILS AN

WERKSTUCKEN

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum spangebenden Erzeugen eines Polygonprofils ah Werkstücken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es ist bereits eine derartige Vorrichtung bekannt, bei der außer der variablen Übersetzung zwischen Werkstück- und Werkzeugspindel sowie dem variablen Abstand zwischen den Drehachsen des Werkstücks und des Werkzeugs keine weitere Verstellmöglichkeit besteht (DE-PS 911 689). Mit dieser Vorrichtung können mittels ein und desselben Werkzeugs, z.B. eines Scheibenfräsers, zwar Polygonprofile mit verschiedenen Eckenzahlen und verschiedenen Durchmessern, nicht dagegen mit verschiedenen Exzentrizitäten hergestellt werden. Für jede Exzentrizität ist ein spezielles Werkzeug erforderlich. Soll diese bekannte Vorrichtung zum Vorfräsen von P3G-Profilen nach DIN 32 711 oder P4C-Profilen nach DIN 32 712 eingesetzt werden, so wäre für jede Nenngröße, der jeweils ein eigener Exzenter zugeordnet ist, ein eigenes Werkzeug erforderlich. Ein rationelles Vorfräsen von Polygonprofilen ist daher mit der bekannten Vorrichtung nicht möglich.

Weiter ist eine Vorrichtung zum Drehen von Polygonprofilen bekannt, bei der ein mit einem Drehstahl versehener Werkzeugschlitten über einen Kurbelzapfen und ein Gestänge synchron

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zur Werkzeugspindel oszillierend angetrieben wird (DE-PS
133 283). Durch eine Verstellung des Kurbelzapferis sowie eines Schwenkzapfens des Ctestänges ist hierbei nur die Erzeugung verschiedener Ellipsenformen möglich. Auch diese bekannte Vorrichtung ist demnach nicht zu einem rationellen Vordrehen von verschiedenen genormten Polygonprofilen geeignet. Hinzu kommt, der komplizierte Aufbau mit einer Vielzahl von Antriebs- und Lagerelementen sowie der unruhige Lauf infolge der großen Masse der oszillierend bewegten Teile, was einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit und Arbeitsgenauigkeit im Wege steht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln dahingehend zu verbessern, daß ohne Werkzeugwechsel Polygonprofile mit verschiedenen Eckenzahlen und Nenngrößen erzeugt werden können.

Diese Aufgabe, wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zur Umstellung auf ein Polygonprofil mit anderer Exzentrizität kein Werkzeugwechsel erforderlich. Statt dessen muß lediglich ein rasch und einfach ausführbares Verstellen der Exzentrizität des Werkzeugs vorgenommen werden. In einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es daher in Verbindung mit der Verstellbarkeit des Übersetzungsverhältnisses zwischen Werkstück- und Werkzeugspindel sowie deren Achsabstand erstmals möglich, mit einem einzigen Werkzeug, beispielsweise einem hartmetallbestückten Messerkopf, sämtliche Formen und Größen von Poiygonprofilen, insbesondere von P3G- und P4C-Profilen aller Nenngrößen rationell vorzufrasen. Die Annäherung an die ideale Polygonform ist dabei um so größer, Je- größer

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der· Durchmesser des Werkzeugs ist. Nachdem nur ein Werkzeug erforderlich ist, kann dies entsprechend groß gewählt werden.

Mehrere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, die zu einer einfachen Verstellung und einer exakten Fixierung des Werkzeugs beitragen, sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung ist im Anspruch 6 beschrieben. Hierdurch läßt sich das Werkzeug bei jeder Exzentergröße einfach und exakt auswuchten, so daß hohe Drehzahlen und Zerspanungsleistungen erzielt werden können, ohne die Vorrichtung, insbesondere Lagerung und Antrieb der Werkzeugspindel übermäßig zu beanspruchen. Bei einem Messerkopf mit ca. 350 mm Durchmesser und 32 Hartmetallschneiden sowie einer Maximalexzentrizität von 8 mm, wie er für die Erzeugung übli.cher Polygonprofile ausreicht, lassen sich somit ohne weiteres Drehzahlen von 1000. min" erreichen.

Mehrere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung,die zu einer einfachen Verstellung und einer exakten Fixierung des Gegengewichts beitragen, sind in den Ansprüchen 7 und 8 angegeben.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung enthält der Anspruch 9. In diesem Falle kann die Umstellung auf ein anderes Polygonprofil besonders rasch und einfach durchgeführt werden, da ein Verstellen des Werkzeugexzenters automatisch mit einer entsprechenden Verstellung des Gegengewichts gekoppelt ist. Letzteres muß somit nicht separat einjustiert werden.

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Eine Reihe vorteilhafter Weiterbildungen der Erfindung, die zu einem einfachen Aufbau der gemeinsamen Verstellung von Werkzeug und Gegengewicht und einer exakten gegenseitigen Fixierung von Werkzeug und Gegengewicht beitragen, sind in den Ansprüchen 10 bis 14 und 16 angegeben.

Die in Anspruch 15 niedergelegte Weiterbildung der Erfindung schließlich trägt zu einem besonders ruhigen, verschleißfreien Lauf der Vorrichtung bei, da die beiden Zahnriemen evtl. noch vorhandene Restunwuchten dämpfen.

Im nachstehenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Fräsen von Polygonprofilen

Fig. 2 den Schnitt AB nach Fig, 1 in vergrößertem Maßstab

Fig. 3 die Ansicht C nach Fig. 2 bei konzentrischer Anordnung von Werkzeugspindel und Messerkopf

Fig. 4 die Ansicht C nach Fig. 2 bei maximal exzentrischer Lage von Werkzeugspindel und Messerkopf.

Die Vorrichtung nach Fig. Ibis 4 besteht im wesentlichen aus einer herkömmlichen Längsdrehmaschine mit einem Maschinenbett 1, einer Werkstückspindel 2 mit einem Spannfutter 3, einem Reitstock 4, einer Leitspindel 5, einem parallel zur Drehachse der

Werkstückspindel 2 verschiebbaren Support 6 sowie einem quer zur Drehachse der Werkstückspindel 2 auf diesem verschiebbargelagerten Oberschlitten 7. Die Werkstückspindel 2 wird durch einen Motor 8 angetrieben und treibt ihrerseits über ein verstellbares Untersetzungsgetriebe 9 die Leitspindel 5 an.

Auf der Rückseite der Drehmaschine ist parallel zur Werkstückspindel 2 eine Keilwelle 10 drehbar gelagert, die durch ein verstellbares Übersetzungsgetriebe 11 von der Werkstückspindel 2 aus angetrieben wird. Die einstellbaren Übersetzungsverhältnisse zwischen Werkstückspindel und Werkzeugspindel betragen z.B.

1 : 3 und 1:4, wenn die genormten Polygonprofile P3G und P4C vorgefräst werden sollen. Ferner ist auf dem Oberschlitten 7 des Supports 6 im Bereich zwischen der Keilwelle 10 und der Drehachse der Arbeitsspindel 2 eine parallel zur Arbeitsspindel

2 bzw. zur Keilwelle 10 ausgerichtete Werkzeugspindel 12 drehbar gelagert. Diese wird durch zwei endlose Zahnriemen 13 von der Keilwelle 10 aus mit dem Übersetzungsverhältnis 1 : 1 angetrieben. Die beiden Keilriemen 13 laufen über insgesamt vier. Zahnräder, von welchen das erste axial verschiebbar auf der Keilwelle 10 sitzt und das letzte auf dem rechten Ende der Werkzeugspindel 12 befestigt ist, während die beiden mittleren Zahnräder drehfest miteinander verbunden und auf einer durch zwei Hebel 14 geführten Achse gelagert sind. Einer der beiden Hebel-14 ist«konzentrisch zur Keilwelle 10 und der andere konzentrisch zur Werkzeugspindel 12 schwenkbar geführt. Durch die so gebildete "Zahnriemenschere" wird die Werkzeugspindel· 12 in jeder Position des Supports 6 und dessen Oberschlitten 7 exakt mit der Drehzahl der Keilweile 10 angetrieben^. Durch eine Führungsgabel 15 o.dgl.

gt,

rad exakt der Bewegung des Supports 6 folgt.

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Im linken Endbereich der Werkzeugspindel 12 ist ein radialer. Flansch 16 und daran anschließend ein konzentrischer Zapfen 17 ausgebildet, der an seinem Ende mit einem Gewinde versehen ist. Auf diesem Zapfen 17 sitzt eine drehbare Exzenterbuchse 18 mit zwei um 130 Grad gegeneinander versetzten Außenexzentern 19, 20. deren Exzentrizität "e" jeweils 4 mm gegenüt"r der Werkzeugspindelachse beträgt. Auf dem sich an den Flansch 16 anschließenden rechten Außenexzenter 20 ist ein Gegengewicht 21 in Form einer kreisförmigen Scheibe mit seiner Innenbohrung drehbar aufgenommen. Diese Innenbohrung ist um das Maß "e" gegenüber der Mittelachse des Gegengewichts 21 versetzt, so daß das Gegengewicht je nach seiner Winkelposition gegenüber dem Außenexzenter 20 konzentrisch zur Werkzeugspindelachse liegt (Fig. 2 und 3) oder gegenüber dieser eine Exzentrizität von "2 e" aufweist (Fig. 3). Im vorliegenden Falle ist somit für das Gegengewicht 21 eine Exzentrizität von 0 bis 8 mm einstellbar. Auf dem anderen Außenexzenter 19 der Exzenterbuchse 18 ist ein Werkzeug 22 in Form eines mit 32 Hartmetallschneiden bestückten Messerkopfs mit einem Durchmesser von beispielsweise 350 mm mit seiner Innnenbohrung-drehbar aufgenommen. Diese Innenbohrung ist wiederum um das Maß "e" gegenüber der Mittelachse" des Messerkopfs versetzt, so daß dieser je nach seiner Winkeiposition gegenüber dem Außenexzenter 19 konzentrisch zur Werkzeugspindelachse liegt (Fig. 2 und 3 ■', gegenüber dieser eine Exzentrizität von "2 e" aufweist (Fig. 3) oder eine beliebige Zwischenstellung einnimmt. Im vorliegenden Falle ist somit für das Werkzeug 22 eine Exzentrizität von 0 bis 8 mm einstellbar. Durch eine auf das Gewinde des Zapfens 17 aufgeschraubte Mutter 23 werden das Werkzeug 22 und das Gegengewicht 21 gegeneinander sowie gegen den Flansch 16 der Werkzeugspindel 12 axial ver-

spannt und fixiert. Hierbei wird gleichzeitig die Exzenterbuchse IS blockiert, für die somit kein eigenes Spannelement erforderlich ist.

Zur formschlüssigen Übertragung des Drehmoments von der Werkzeugspindei 12 auf das Werkzeug 22 ist letzteres an seiner zum Gegengewicht 21 hinweisenden Seitenfläche mit einer radialen.Nut 24 versehen, in die ein am Gegengewicht; 21 befestigter erster Bolzen 25 eingreift. An der gegenüberliegenden Seitenfläche, des Gegengewichts 21 ist um 180 Grad versetzt ein zweiter Bolzen 2ö befestigt, der in eine entsprechende radiale Nut 27 am Flansch eingreift. Durch die von der Nur 24 und dem Bolzen 25 bzw. dem Bolzen 26 und der Nut 27 gebildeten Kurbelschleifen- ist das Werkzeug 22 in jeder Winkelposition der Exzenterbuchse 18 gegenüber der Werkzeugspindel 12 formschlüssig mir letzterer verbunden.

Die beiden Kurbelschleifen 2.4. 25 und 26, 27 bewirken außerdem eine Zwangs führung des Werkzeugs . 22 und des Gegengewichts 21 sowohl gegeneinander als auch gegenüber der Werkzeugspindel 12, wenn die Exzenterbuchse 18 verdreht wird, derart, daß bei einer Vergrößerung der Exzentrizität des Werkzeugs 22 die Exzentrizität des Gegengewichts 21 gleichfalls vergrößert wird und zwar zur entgegengesetzten Seite hin. Umgekehrt wird bei einer Verkleinerung der Exzentrizität des Werkzeugs 22 die Exzentrizität des Gegengewichts 21 entsprechend verkleinert. Der Außendurchmesser des Gegengewichts 21 ist kleiner als derjenige des Werkzeugs 22, dementsprechend ist seine Breite großer als die- ■ jenige des Werkzeugs, so daß die beiden Elemente im wesentlichen die gleiche Masse aufweisen.. Dies ist erforderlich, weil

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die beiden Außenexzenter 19 und 20 gleich groß sind. Diese beiden Exzenter können, jedoch auch unterschiedlich groß gewählt werden, wobei dann auch die Masse des Gegengewichts 21 anders sein muß. Zu erwähnen ist noch, daß beim Ausführungsbeispiel in den Übergangsstellungen zwischen der Exzentrizität "0" (Fig. 3) und der Exzentrizität "2 e" (Fig. 4) des Werkzeugs 22 nich in allen Positionen ein exakter Massenausgleich vorliegt, wie er in jedem Falle in der Position mit maximaler Exzentrizität "2 e" vorliegt. Wie sich gezeigt hat, ist die hieraus resultierende Restunwucht für den praktischen Betrieb ohne Bedeutung. Bei entsprechender Gestaltung der Verstelleinrichtung für die Exzenterbuchse 19 bzw. für die Führung von Werkzeug 22 und Gegengewicht 21 ist selbstverständlich auch in jeder Position ein exakter Massenausgleich erzielbar.

Soll die Exzentrizität des Werkzeugs 22 verändert werden, so ist nach Entfernen der Mutter 23 lediglich eine entsprechende Verdrehung der Exzenterbuchse 18 gegenüber dem Zapfen 17 herbeizuführen. Dies kann mittels eines Schlüssels oder dgl., der in an der Stirnseite der Exzenterbuchse 18 ausgebildete Vertiefungen 28 eingreift, rasch und einfach durchgeführt werden. Dabei findet automatisch eine entsprechende Verstellung des Gegengewichts 21 bzw. eine Auswuchtung statt. Danach wird die Mutter 23 wieder aufgeschraubt und angezogen, worauf die Vorrichtung arbeitsbereit ist.

Die vorbeschriebene Vorrichtung ist in idealer Weise dazu geeignet, P3G- und P4C-Polygonprofile aller gängigen Nenngrößen. z.B. auf einer zwischen Spannfutter und Reitstock 4 eingespannten, langen Welle 29, vorzufrasen. Dabei wird der erforderliche Vorschub für den Support 6 automatisch durch die Leitspindel 5 bewirkt. Wegen des infolge der automatischen Auswuchtung mög-

lichen großen Durchmessers des Werkzeugs 22 ist die Annäherung an die theoretische Profilform sehr groß, so daß nur noch eine kleine Schleifzugabe für die Endfertigung auf einer Polygonschleifmaschine stehenbleiben muß. Dabei erfclgt die Umstellung auf die jeweils gewünschte Profil-Grundform, Dreikant oder Vierkant, durch entsprechende Einstellung des Übersetzungsgetriebes 11, auf den gewünschten Profil-Grunddurchmesser durch entsprechende Einstellung des Oberschlittens 7, auf den zum Grunddurchmesser gehörigen Exzenter durch entsprechende Einstellung der Exzenterbuchse 18 und auf den gewünschten Vorschub durch entsprechende Einstellung des Untersetzungsgetriebes 9. Irgendwelche Austauschteile, insbesondere verschiedene Fräswerkzeuge, sind somit nicht erforderlich.

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Claims

KRONESAG "■ -"-- pat-ha-pe

Hermann Kronseder 14. Oktober 1982

Maschinenfabrik

Neutraubling

VORRICHTUNG ZUM SPANGEBENDEN ERZEUGEN EINES POLYGONPROFILS AN

WERKSTÜCKEN

Patentansprüche

Vorrichtung zum spangebenden Erzeugen eines Polygonprofils an Werkstücken, mit einer Werkstückspindel und 'einer synchron dazu umlaufenden Werkzeugspindel, auf der ein Werkzeug exzentrisch befestigt ist, wobei sowohl das Übersetzungsverhältnis als auch der seitliche Abstand zwischen Werkstückspindel und Werkzeugspindel verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Exzentrizität des Werkzeugs (22) zur Werkzeugspindel (12) verstellbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Werkzeugspindel (12) und das mit einer exzentrischen Bohrung versehene Werkzeug (22) eine Exzenterbuchse (1.8) eingesetzt ist, die sowohl gegenüber der Werkzeugspindel (12) als auch gegenüber dem Werkzeug (22) verdrehbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzentrizität zwischen dem Umfang des Werkzeugs (22) und dessen Bohrung sowie zwischen dem Mantel der Exzenterbuchse (18) und deren Bohrung gleich groß ist.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (22) mittels einer Kurbelschleifenanordnung (24 bis 27) drehmomentübertragend mit der Werkzeugspindel (^2) verbunden ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (22) axial zwischen einem Ansatz (16) der Werkzeugspindel (12) und einem Spannelement (23 ) fixierbar ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Werkzeugspindel (12) ein Gegengewicht (21) mit verstellbarem Hebelarm angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht (21) rotationssymmetrisch ausgebildet und mit verstellbarer Exzentrizität auf der Werkzeugspindel (12) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Werkzeugspindel (12) und das mit einer exzentrischen Bohrung versehene Gegengewicht (21) eine Exzenterbuchse (18) eingesetzt ist, die sowohl gegenüber der Werkzeugspindel (12) als auch gegenüber dem Gegengewicht (21) verdrehbar ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch eine gemeinsame Verstelleinrichtung (18,24 bis 27) für die Exzentrizität des Werkzeugs (22) und den Hebelarm des Gegengewichts (21), die bei einer Vergrößerung der Exzentrizität des Werkzeugs (22) den Hebelarm des Gegengewichts (21) vergrößert bzw. bei einer Verkleinerung der Exzentrizität den Hebelarm verkleinert.

BAD ORfGfNAL
10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterbuchsen (18) des Werkzeugs (22) und des Gegengewichts (21) drehfest miteinander verbunden oder einstückig ausgebildet sind, derart, daß ihre beiden Außenexzenter (19,20) um 180 Grad gegeneinander versetzt sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht (21) mittels einer Kurbelschleifenanordnung (26,27) drehmomentübertragend mit der Werkzeugspindel (12) verbunden ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gegengewicht (21) axial zwischen einem Ansatz (16) der Werkzeugspindel (12) und einem Spannelement (23) fixierbar ist.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (22) und das Gegengewicht (21) mittels einer ersten Kurbelschleifenanordnung (24,25) drehmomentübertragend-.miteinander verbunden sind, und daß das Werkzeug (22) oder das Gegengewicht (21) mittels einer zweiten Kurbelschleifenanordnung (26,27) drehmomentübertragend mit der Werkzeugspindel (12) verbunden ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug (22) und das daneben angeordnete Gegengewicht (21) zusammen zwischen einem Ansatz (16) der Werkzeugspindel (12) und einem axial wirkenden Spannelement (23) fixierbar sind.
15. Vorrichtung-nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Werkzeugspindel (12) und deren ortsfester Antriebswelle (1Oj eine Scherenanordnung(14) mit zwei Zahnriemen (13 eingeschaltet ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die oeiden Kurbelschleifenanordnungen (24,25 und 26, 27)^vum 180 Grad gegeneinander versetzt sind.

^BAD OR,G,_NAL