DE3245195A1

DE3245195A1 - Verfahren und vorrichtung zum automatischen verstellen eines drehwerkzeuges mit schneidentraeger an der arbeitsspindel einer bearbeitungsmaschine

Info

Publication number: DE3245195A1
Application number: DE19823245195
Authority: DE
Inventors: Harold 7443 Frickenhausen Gähr; Gerhard Wohlhaupter
Original assignee: Emil Wohlhaupter GmbH and Co KG
Current assignee: Emil Wohlhaupter GmbH and Co KG
Priority date: 1982-12-07
Filing date: 1982-12-07
Publication date: 1984-06-07
Also published as: DE3245195C2

Description

Beschreibung:
Verfahren unci Vorrlcntung zum automatischen vertellen eines Drehwerkzeuges mit Schneiden tiäje# an der Arbeitsspindel einer Bearbei-@@ngsmaschine @@@ i&Erfindung betrifft in erster Linie ein Verfahren urn automatischen Verstellen eines Drehwerkzeuges Schneidenträger an der Arbeitsspindel einer Bearbeiungsmaschine, bei welcher die Arbeitsspindel in Richtung ihrer Drehachse relativ zu einem Werkstück tranlato@@sch verstellDar und in einem numerisch gesteuerten Freiheitsgrad um ihre Drehachse rotatorisch orientierbar ist, und bei welcher ein Werkzeugwechselapparat zum automatischen Auswechseln des Drehwerzeuges an der Arbeitsspindel vorgesehen ist. ihrer be@@@ff@ die Erfindung eine vorrichtung zur D@@chf@nrung eines solchen Verfahrens, welche vorzgswe1se mit einer dem Werk-@@@gwechsel dienenden, an einer Ringnut des Drehwerkzeuges angreifenden Greiferzange ausgerüstet Es sind Drehwerkzeuge bekannt, die an der Arbeitsspindel einer Bearbeitungsmaschine befestigt werden und einen Schneidenträger enthalten, an dem seinerseits eine an dem zu bearbeitenden Werkstück angreifende Schneide, beispielsweise beim Ausdrehen einer Bohrung, angeordnet ist. Da sich die Schneide im Verlauf der Bearbeitung abnutzt, kann ein vorgegebener Durchmesser einer herzustellenden Bohrung nicht gleichmäßig eingehalten werden. Es ist daher im Verlauf der Zeit eine Verstellung des Schneidenträgers im Drehwerkzeug erforderlich, um dem Verschleiß der Schneiden Rechnung zu tragen und um ein Werkstück innerhalb enger Toleranzen bearbeiten zu können.
Darüber hinaus ist es häufig erforderlich, beispielsweise bei der Herstellung von Stufensohrungen, nacheinander den Schneidenträger in verschiedenen Positionen einzustellen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und Vorrichtungen anzugeben, mit deren Hilfe eine solche Verstellung des Schneidenträgers im Werkzeugkörper desDrehwerkzeugs.automatisch und präzise ausgeführt werden kann.
Die Aufgabe wird bei dem gattungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß man die Bewegung des Werkzeugwechselapparates relativ zur Arbeitsspindel zum Lösen und Klemmen des Schneidenträgers am Werkzeugkörper des Drehwerkzeuges und die numerisch gesteuerte Orientierungs-Drehbewegung der Arbeitsspindel zum Verstellen des Schneidenträgers relativ zum Werkzeugkörper benützt.
Erfindungsgemäße Merkmale einer zur Durchführung dieses Verfahrens geeigneten Vorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen: Fig. 1 eine Axialschnittansicht eines an einer Arbeitsspindel befestigten Drehwerkzeuges mit radial verschieblichem Schneidenträger und Betätigungsstange zur Verstellung des Schneidenträgers, wobei Schneidenträger und Betätigungsstange jeweils in zwei verschiedenen Stellungen dargestellt sind; Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie 2-2 in Fig. 1; Fig. 3 eine Schnittansicht entlang der Linie 3-3 in Fig. 2 und Fig. 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 in Fig. 3.
In einer drehend angetriebenen Arbeitsspindel 1 ist in herkömmlicher Weise ein Drehwerkzeug 2, nämlich ein Ausbohrwerkzeug, drehfest eingespanut. Das Drehwerkzeug 2 trägt in der Nähe seines der Arbeitsspindel 1 abgekehrten Endes einen radial verstellbaren Schneidenträger 3, an dessen freiem Ende eine am (nicht dargestellten) Werkstück angreifende Schneide 4 befestigt ist. Das Werkstück ist in bekannter Weise z. B. auf einem (ebenfalls nicht dargestellten) Maschinentisch festgespannt. Arbeitsspindel 1 und Werkstück sind in Richtung der Drehachse 5 der Arbeitsspindel relativ zueinander translatorisch verstellbar, was dadurch erfolgen kann, daß entweder das Werkstück zur Arbeitsspindel oder die Arbeitsspindel zum Werkstück hin bewegt wird. Auf diese Weise lassen sich mit der um die Achse 5 der Arbeitsspindel und des Drehwerkzeuges 2 rotierenden Schneide 4 Bohrungen am Werkstück ausdrehen.
Der Werkzeugkörper 6 des Drehwerkzeuges 2 weist eine Ringnut 7 auf, an welcher zum Zwecke eines Auswechselns des Drehwerkzeuges 2 in herkömmlicher Weise ein automatisch bewegter Werkzeugwechselapparat angreifen kann. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Werkzeugwechselapparat als Greiferzange 8 ausgebildet, deren äußere Gestalt schematisch aus Fig. 2 ersichtlich ist. Auf der rechten Hälfte von Fig. 2 befindet sich die eine Backe der Greiferzange in Eingriff mit einer am Drehwerkzeug 2 vorgesehenen Nut, während auf der linken Hälfte von Fig. 2 die Greiferbacke von dieser Nut abgelöst ist.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist auf dem Werkzeugkörper 6 eine diesen Körper drehbar umschließende, mit Innengewinde versehene, äußere Hülse 9 drehbar gelagert.
Die Hülse 9 weist ebenfalls eine Ringnut 10 für den Eingriff der Greiferzange 8 auf und ist weiterhin mit einer von der in diese Nut 10 eingreifenden Greiferzange betätigten Verriegelungseinrichtung versehen, mit deren Hilfe die äußere Hülse 9 am Werkzeugkörper 6 festgestellt werden kann. Die Fig. 3 zeigt die Greiferzange 8 im Eingriff mit der Ringnut 10.
Die Hülse 9 enthält zu ihrer Verriegelung am Werkzeugkörper 6 eine in einer Aussparung der Hülse 9 axial bewegliche Klinke Ilr welche in eine von zahlreichen, nebeneinander liegenden Kerben 12 des Werkzeugkörpers 6 einrastbar ist. Die Kerben 12 sind, wie Fig. 4 zeigt, kreisbogenförmig auf einem Absatz des Werkzeugkörpers 6 angeordnet. Die Klinke 11 ist starr mit einem Stift 13 verbunden, der nach unten durch eine Bohrung in einem vorspringenden Bereich der Hülse 9 in die Ringnut 10 vorsteht und an seinem freien Ende eine Schrägfläche aufweist.
Eine Feder 14 drückt von oben auf die Klinke 11 und hält sie in Eingriff mit einer der Kerben 12. Hierdurch ist die Hülse 9 am Körper 6 des Drehwerkzeuges 2 verriegelt.
Zur Aufhebung der Verriegelung wird die Greiferzange, vgl. insbesondere Fig. 3, von der Seite her in Eingriff mit der Ringnut 10 gebracht. Die eine Backe der Greiferzange 8 weist, wie aus Fig. 3 hervorgeht, eine Schrägfläche 15 auf, die an der gegenüberliegenden Schrägfläche am freien Ende des Stiftes 13 angreift und diesen nach oben drückt. Hierdurch wird die starr mit dem Stift 13 verbundene Klinke 11 aus der Kerbe 12 herausgeführt, so daß sich nunmehr der Werkzeugkörper 6 frei in der vom Greifer 8 stationär gehaltenen Hülse 9 verdrehen kann.
In einer Axialbohrung 16 des Werkzeugkörpers 6 ist ein Betätigungsstab 17 axial verschieblich gehalten.
Der Betätigungsstab 17 ist in Fig. 1 jeweils zur Hälfte in zwei möglichen Stellungen gezeichnet. An einem oberen Bund 18 des Stabes 17 greift eine Schraubenfeder 19 an, die den Stab 17 nach oben hin vorspannt. In der Nähe seines unteren Endes weist der an sich kreiszylindrisch ausgebildete Stab eine plane Fläche auf, an welcher eine an sich bekannte (in Fig. 1 gestrichelt gezeichnete) Schrägverzahnung angeordnet ist. Diese Schrägverzahnung am Betätigungsstab 17 steht mit einer korrespondierenden Schrägverzahnung 21 am Schneidenträger 3 in Eingriff, so daß bei einer Axialverschiebung des Betätigungsstabes 17 der Schneidenträger 3 eine entsprechende Radialverstellung erfährt.
Um diese Radialverstellung, beispielsweise zur Kompensierung eines Verschleißes der Schneide 4, automatisch ausführen zu können, dient folgende Anordnung: Vom Betätigungsstab 17 steht starr ein Stift 22 ab, der zusammen mit dem Betätigungsstab 17 in einer Ausnehmung 23 des Werkzeugkörpers 6 axial um eine bestimmte Strecke verschieblich ist. Das Eingreifen des Stiftes 22 in die Ausnehmung 23, die von entsprechender Breite ist, verhindert gleichzeitig eine Verdrehung des Betätigungsstabes 17 relativ zum Werkzeugkörper 6. Auf der Außenseite des Werkzeugkörpers 6 und zwischen dieser und der äußeren Hülse 9 ist eine innere Hülse 24 vorgesehen, die mit einem Außen gewinde in das Innengewinde der Hülse 9 eingreift.
Die innere Hülse 24 kann auf der Außenseite des Werkstückkörpers 6 gleiten. Sie ist durch einen Vorsprung 25 am freien Ende des Stiftes 22, der in eine Bohrung der Hülse 24 eingreift, starr mit dem Betätigungsstab 17 verbunden und daher auch an einer Drehung relativ zum Werkzeugkörper 6 gehindert.
Wird bei entriegelter und durch den Greifer 8 festgehaltener Hülse 9 die Arbeitsspindel 1 und damit das Drehwerkzeug 2 verdreht, so dreht sich die innere Hülse 24 mit. Da sie über Schraubgewinde in Eingriff mit der äußeren Hülse 9 steht, verschiebt sie sich während der Drehung des Werkzeuges 2 in axialer Richtung. Hierdurch wird über den Stift 22 der Betätigungsstab 17 axial mitgenommen, was zu der gewünschten Radialverstellung des Schneidenträger 3 führt. In Fig. 1 ist rechts die untere Endstellung des Betätigungsstabes 17 und links dessen obere Endstellung dargestellt. Der an der Schneide 4 des Schneidenträgers erzielbare Verstellhub ist in Fig. 1 durch die beiden Pfeile A und B angedeutet.
Nach vollzogener Radialverstellung des Schneidenträgers 3 wird die Arbeitsspindel 1 stillgesetzt und der Greifer 8 aus der Ringnut 10 entfernt. Hierdurch kann sich der Stift 13 unter der Wirkung der Feder 14 wieder nach unten schieben und die Klinke 11 ql in die nächste Kerbezeinrasten.
Die Arbeitsspindel 1 ist in an sich bekannter Weise numerisch gesteuert, und zwar derart, daß sie bezüglich ihrer Drehachse rotatorisch in bestimmter Winkelstellung genau orientierbar ist. Dieser numerisch gesteuerte Freiheitsgrad der Arbeitsspindel 1 wird erfindungsgemäß in der beschriebenen Weise dazu ausgenutzt, um den Schneidenträger in präziser Weise zu verstellen. Da eine Axialverstellung der inneren Hülse 24 relativ zur äußeren Hülse 9 nur dann möglich ist, wenn die äußere Hülse 9 durch den Greifer 8 vom Werkzeugkörper 6 entriegelt und festgehalten ist, dient die Verriegelung der äußeren Hülse 9 am Werkzeugkörper 6 gleichzeitig dazu, auch die innere Hülse 24 festzuklemmen.
Die über die Arbeitsspindel eingeleitete Drehbewegung kann außer durch das beschriebene, im-wesentlichen aus den Hülsen 9, 24 und der Betätigungsstange 17 bestehende Gewindegetriebe auch über irgendein anderes Getriebe auf den Schneidenträger übertragen werden, ohne hierdurch vom Erfindungsgedanken abzuweichen.
Vorzugsweise sind auch die translatorische Relativbewegung Arbeitsspindel - Werkstück und die Bewegung des Werkzeugswechselapparates (Greiferzange 8) numerisch gesteuert.
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Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum automatischen Verstellen eines Drehwerkzeuges mit Schneidenträger an der Arbeitsspindel einer Bearbeitungsmaschine, bei welcher die Arbeitsspindel in Richtung ihrer Drehachse relativ zu einem Werkstück translatorisch verstellbar und in einem numerisch gesteuerten Freiheitsgrad um ihre Drehachse rotatorisch orientierbar ist, und bei welcher ein beweglicher Werkzeugwechselapparat zum automatischen Auswechseln des Drehwerkzeuges an der Arbeitsspindel vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß man die Bewegung des Werkzeugwechselapparates (8) relativ zur Arbeitsspindel (1) zum Lösen und Klemmen des Schneidenträgers (3) am Werkzeugkörper (6) des Drehwerkzeuges (2) und die numerisch gesteuerte Orientierungs-Drehbewegung der Arbeitsspindel zum Verstellen des Schneidenträgers relativ zum Werkzeugkörper benützt, 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer dem Werkzeugwechsel dienenden, an einer Ringnut (10) des Drehwerkzeuges (2) angreifenden Greiferzange (8), dadurch gekennzeichnet, daß an der Greiferzange (8) eine Auflauffläche (15) vorgesehen ist, an der beim Eingreifen der Zange in die Ringnut (10) des Drehwerkzeugs (2) ein federbelastetes Verriegelungsglied (11,13) aufläuft und hierdurch den Schneidenträger (3) zur Verstellung freigibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (10) für den Angriff der Greiferzange (8) an einer das Drehwerkzeug (2) drehbar umschließenden, mit Innengewinde versehenen, äußeren Hülse (9) angeordnet ist, die über die Verriegelungseinrichtung (11,12) mit dem Werkzeugkörper (6) verriegelbar ist, daß mit dem Innengewinde der äußeren Hülse (9) eine mit Außengewinde versehene, innere Hülse (24) in Eingriff ist, die drehgesichert auf dem Werkzeugkörper (6) parallel zu dessen Drehachse (5) verschiebbar und mit einer im Werkzeugkörper axial beweglichen Betätigungsstange (17) verbunden ist, und daß die Betätigungsstange (17) über eine Schrägverzahnung (21) mit dem Schneidenträger (3) in Eingriff ist, so daß sich bei durch die Greiferzange (8) festgehaltener äußerer Hülse (9) und Verdrehung des Werkzeugkörpers (6) die innere Hülse (24) zusammen mit der Betätigungsstange (17) axial verschiebt und hierdurch den Schneidenträger (3) radial verstellt.