DE507375C - Werkzeugmaschine zur Herstellung von Ausdrehungen in der inneren Bohrung von Arbeitsstuecken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine zur Herstellung von Ausdrehungen beliebigen, vorzugsweise V-förmigen Querschnitts in Bohrungen von Arbeitsstücken. Insbesondere soll die Einrichtung dazu dienen, eine Ausdrehung in der Bohrung einer Mutter bei ihrem Herstellungsgang zu erzeugen. Des weiteren soll die Maschine geeignet sein, Schraubenmuttern mit innerer Ausdrehung gewünschten Querschnitts aus einer Stange gewünschten Querschnitts oder aus passend geformten Vorwerkstücken herzustellen.

Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß zwei von den beiden Stirnwänden des

ip Arbeitsstückes eingeführte Werkzeuge vorgesehen sind, von denen jedes einen Teil der Ausdrehung herstellt. Des weiteren kann insbesondere zur Herstellung von Aussparungen mit dreieckförmigem Querschnitt ein Werkzeugträger an einer längsverschiebbaren Spindel der Maschine schrägverschiebbar gelagert werden, wobei der Werkzeugträger parallel der zu erzeugenden Fläche geführt ist, während die hierzu erforderliche Führung an dem längsverschiebbaren Teil sich befindet.

An sich ist die Verwendung zweier gleichachsig angeordneter, gegeneinander arbeitender Werkzeuge nicht neu. Ebenfalls bekannt ist die Einführung von Werkzeugen von den beiden Stirnwänden des Arbeitsstückes aus bei der Herstellung gewöhnlicher Bohrungen. Neu ist die Anwendung dieser Arbeitsweise bei der Herstellung von Ausdrehungen in der inneren Bohrung von Arbeitsstücken, wobei jedes Werkzeug nur einen Teil der Ausdrehung herstellt. Der Zweck ist, die insbesondere bei Bohrungen mit kleinem Durchmesser unvermeidlich starke Beanspruchung des einzelnen Werkzeuges auf zwei Werkzeuge zu übertragen, die dadurch bruchsicher werden und weniger Anlaß zu Störungen bieten. Bisher wurden zwei Werkzeuge zur Herstellung von Ringnuten nicht in der durch die Erfindung gekennzeichneten Weise verwendet.

Die Maschine arbeitet in der Weise, daß das eine Werkzeug die eine Fläche der Ausdrehung, das gegenüberliegende Werkzeug die Gegenfläche der Ausdrehung schneidet. Die Werkzeuge selbst sind dabei so geformt und angeordnet, daß sie die vollständige Ausdrehung erzeugen. Der mit der Ausdrehung versehene Körper wird hierbei in fester Lage angeordnet, während die Werkzeuge beim Schneidvorgang umlaufen. Es können aber auch die Werkzeuge fest stehen und der mit Ausbohrung versehene Körper in Umlauf versetzt werden. Auch werden zweckmäßig dabei die Schneidwerkzeuge um einen Winkel von vorzugsweise i8o° gegeneinander versetzt.

Eine Werkzeugmaschine zur Ausführung der Erfindung ist in beispielsweiser Ausführungsform in den Zeichnungen veranschaulicht.

S Abb. ι zeigt in Seitenansicht eine Maschine zur Herstellung von Ausdrehungen mit V-förmigem Querschnitt in der inneren Bohrung von Arbeitsstücken, und zwar solchen Arbeitsstücken (z. B. den Vorkörpern für die xo Erzeugung von Muttern), die für sich in die Maschine eingespannt und entnommen werden können.

Abb. 2 stellt eine Stirnansicht der Maschine dar,

t5 Abb. 3 einen teilweisen Schnitt nach Linie 3-3 der Abb. 2 in vergrößertem Maßstabe in bestimmter Arbeitsstellung der Werkzeughalter,

Abb. 4 und 5 ähnliche Ansichten in anderer Stellung der Werkzeughalter.

In den Abb. 6 bis 10 ist schematisch die

Wirkung der Werkzeuge in der Bohrung eines Arbeitsstückes in fünf verschiedenen Stufen der zu erzeugenden Ausdrehung veranschaulicht.

Abb. 11 zeigt in Rückansicht und Abb. 12 im senkrechten Schnitt eine Einrichtung zur Verhütung zu schnellen Vorschubes der Werkzeuge.

Bei Automaten und anderen Werkzeugmaschinen bekannter Bauarten zur Herstellung innerer Ausdrehungen in Bohrungen von Arbeitsstücken wurden bisher Werkzeuge verwendet, deren Schneiden dem Querschnitt der herzustellenden Ausdrehungen entsprachen. Der große Nachteil bei der Verwendung solcher Werkzeuge besteht darin, daß die Schneidkanten des Werkzeuges sehr lang ausfallen müssen. Infolge der auf die langen Schneidkanten des Werkzeuges ausgeübten Schnittkräfte und des schmalen Schaftes des Werkzeuges weist es geringe Festigkeit auf, so daß Werkzeugbrüche häufig ' die Folge sind.

Diese Nachteile werden durch die Erfindung beseitigt. Die in den Zeichnungen veranschaulichte Maschine ist eine solche mit Zuführung der Arbeitsstücke von Hand und Schaltung von einem Fußtritt aus. Die mit Ausbohrung versehenen Arbeitsstücke (Vorkörper für Schraubenmuttern) werden von Hand in die Maschine eingelegt und herausgenommen. Mit dem Fußtritt wird das Werkstück in bestimmter Lage festgehalten und werden die Werkzeuge in die Arbeitsstellung zum Schneiden der Ausdrehung gebracht.

Es sind zwei Werkzeuge angeordnet, die

um i8o° zueinander versetzt sind, d. h. mit ihren Schneiden in der mit Ausdrehung zu versehenen Bohrung einander im Durchmesser gegenüberliegend angreifen. Diese beiden Werkzeuge erhalten einen Vorschub parallel zu den Ouerschnittsflächen der zu erzeugenden V-förmigen Ausdrehung, wobei das eine Werkzeug parallel der einen Querschnittsfläche der V-förmigen Ausdrehung vorgeschoben wird, das zweite Werkzeug parallel der entgegengesetzt geschrägten Querschnittsfläche dieser Ausdrehung; in der Endstellung nach vollzogenem Vorschub liegen beide Werkzeuge mit ihrer Schneidspitze im Scheitel der zu bildenden Ausdrehung. Das hat den Vorteil, daß die wirksame Schneidkante eines jeden Werkzeuges nur eine sehr geringe Ausdehnung zu besitzen braucht, und zwar unmittelbar an der äußersten gekrümmten Spitze des Werkzeuges, während sie längs der Ouerschnittsfläche der zu bildenden Ausdrehung abstehen kann. Infolge der kleinen Schneidfläche kann der Schaft des Werkzeuges entsprechend stark gemacht werden, so daß er die Schnittkräfte ohne Bruchgefahr leicht aufnehmen kann.

Die in der Zeichnung dargestellte Maschine besteht aus einem Ständer 14 mit den beiden Spindelstöcken 15, 16. Diese bestehen aus zwei zylindrischen gleichachsigen Hohlkörpern 16. In dem Zwischenraum zwischen den einander gegenüberliegenden offenen Stirnseiten dieser zylindrischen Hohlkörper 16 ist eine zweiteilige Klemmvorrichtung 17 und 18 gelagert zur Einspannung eines Muttervorkörpers 20. Die Einspannvorrichtung ist von üblicher Gestalt und nicht dargestellt, kann aber durch eine Stange 21 geschaltet werden, deren äußeres Ende am hinteren Arm eines Fußtritthebels 22 angreift, der um Achse 23 des Ständers 14 schwingt. Beim Herunterdrücken des Fußtrittes werden die Glieder 17 und 18 der Klemmvorrichtung so geschaltet, daß der Mutterkörper eingespannt wird, und zwar in solcher Weise, daß die Achse seiner Bohrung mit der Achse der Hohlzylinder 16 zusammenfällt. Eine gemeinsame Triebwelle 24 in Lagern des Maschinenkörpers 15 verläuft quer im hinteren Teil der Maschine und trägt auf der einen Seite eine Antriebsscheibe 25. Die Abb. 3 bis 5 stellen nur einen der zylindrischen Hohlkörper 16 dar, da der zweite, gleichachsig zu ihm liegende dieselbe Ausbildung aufweist. Auf der Welle 24 sitzen innerhalb des Gehäusekörpers 15 Ritzel 26". In jedem Hohlzylinder 16 ist eine Gleitbüchse 26 gelagert, in der eine Hohlspindel auf Kugellagern 28 angeordnet ist, so daß die Hohlspindel 27 in der Büchse 26 in Umlauf versetzt werden kann. Die Hohlspindel ist am äußeren Ende abgesetzt und tritt durch eine Öffnung eines inneren Flansches der Gleitbüchse 26 hindurch und trägt an dem hervorragenden Ende ein Zahnrad 29, das in Eingriff mit dem Ritzel 26° steht. Die Büchse

26 ist im zylindrischen Hohlkörper 16 gleitend, jedoch nicht drehbar geführt, wobei der Eingriff zwischen Ritzel 26^s und verbreitertem Zahnrad 29 aufrechterhalten bleibt. Die Gleitbüchsen 26 gleiten in den Hohlkörpern 16 in einander entgegengesetzter Richtung, nämlich in Richtung aufeinander zu oder voneinander weg. Dies wird durch Verzahnung auf der Unterseite der Gleitbüchsen 26 (s. Abb. 1) erreicht; in die Verzahnungen greifen Zahnsektoren 31 ein, die auf im Maschinengestell gelagerten Achsen 2,2 sitzen. Auf den Achsen 32 sind Zahnsektoren 33 befestigt von solcher Form und Größe, daß ihre Zähne, wie Abb. 1 zeigt, ineinandergreifen. An den Zahnsektoren 33 greifen Lenker 34 an, die ihrerseits durch Stange 35 mit dem Fußtritt 22 verbunden sind. In der in Abb. 1 dargestellten Lage ist der Fußtritt 22 nach unten gedruckt, und die Sektoren 33 sind so bewegt, daß die Büchsen 26 aufeinander zugeschoben sind und die in Abb. 3 \'eranschaulichte Stellung in Hinsicht auf das Werkstück einnehmen. Die Rückführung der Zahnsektoren 33 in ihre Anfangslage (Lage der größten Entfernung der Büchsen 26 voneinander) erfolgt durch Federn 36, die einerseits an ihnen, anderseits am Rahmengestell angreifen, so daß beim Loslassen des Fußtritts 22 die Federn 36 die Gleitbüchsen 26 auseinanderbewegen (vgl. Abb. 5). Die Wirkung des Fußtritts 22 und der von ihm geschalteten Teile erfolgt in der Weise, daß zuerst das Arbeitsstück festgeklemmt und hierauf die Büchsen 26 geschaltet werden.

Auf dem inneren Ende einer jeden Hohlspindel 27 sitzt ein Werkzeughalter 37 mit einer Schrägfläche 38, die etwa in einem Winkel von 45 ° zur Achse der Spindel 27 verläuft in solcher Weise, daß, wenn die Büchse 26 mit der Hohlspindel 2¹J auf das Werkstück 20 hin verschoben wird, zunächst der Werkstückhalter 37 mitgenommen wird, dann aber, wenn er durch Anschlag an der weiteren Verschiebung verhindert wird,· nur längs des Anschlages, der ihn an dem Vorschub hindert, gleitet. Dieser Anschlag für den Werkzeughalter 37 wird durch eine Achse oder Stange 39 gebildet, welche durch die Hohlspindel 2j der Gleitbüchse 26 hindurchtritt. Diese Achse oder Stange 39 weist am hinteren Ende eine einstellbare Schulter auf, die z. B. durch Schraubenmutter 40 gebildet sein kann, welche sich bei Vorschub der Stange 39 gegen die Stirnfläche des Lagers legt, so daß die Stange 39 die Vorschubbewegung der Büchse 26 so lange mitmachen kann, bis die Schulter 40 der Stange 39 gegen fio die Stirnfläche des Lagers 41 stößt. Bei weiterem Vorschub der Büchse 26 kann die Stange 39 diese Vorschubbewegung nicht mehr mitmachen. Die Stange 39 bildet dann beispielsweise mittels einer Schrägbohrung 42, in welche ein Kupplungsstift 43 des Werkzeughalters 37 eingreift, den feststehenden Anschlag mit der Folge, daß, wenn die Büchse 26 und mit ihr die Hohlspindel 27 noch weiter vorgeschoben wird, der Werkzeughalter längs der Bohrung 42 sich quer verschiebt.

Damit die Vorschubrichtungen der Werkzeuge 44 parallel zu den Querschnittsflächen der V-förmig oder ähnlich gestalteten Ausdrehungen verlaufen, ist die Winkelneigung der Bohrung 42 und des zweckmäßig aus gehärtetem Werkstoff bestehenden Kupplungs-Stiftes 43 des Werkzeughalters 37 parallel zur Winkelneigung der entsprechenden Fläche der V-förmigen Ausdrehung gewählt, während die Achse der Bohrung 42 die Achse der Stange 39 schneidet. Diese Winkelneigung muß der Neigung der Querschnittsflächen der Ausdrehung von V-förmiger oder ähnlicher Gestalt angepaßt werden.

Die beiden Hohlspindeln 27 weisen die oben beschriebene Ausgestaltung auf, so daß bei ihrem Vorschub aufeinander zu zunächst die Stangen 39 gleichzeitig nach Zurücklegen · eines bestimmten Vorschubweges stillgesetzt werden und hierauf die beiden Werkzeughalter 37 gleichzeitig quer und in einem der zu schneidenden Querschnittsfläche der Ausdrehung entsprechenden Winkel vorgeschoben werden. Das Schneiden der Fläche der zu bildenden Ausdrehung erfolgt von beiden Werkzeugen bis zur Spitze der V-förmigen Ausdrehung (falls eine solche erzeugt werden soll) gleichzeitig. In diesem Augenblick treten ein oder mehrere Anschläge in Wirkung, wodurch weiterer Vorschub der Gleitbüchsen 26 verhindert wird und damit weiterer Quervorschub der Schneidwerkzeuge. Die Breite der Schneidwerkzeuge im Verhältnis zur größten Breite der Ausdrehung wird so gewählt, daß sie in ihrer Schneidendstellung den ganzen Werkstoff der zu bildenden Ausdrehung ausgeschnitten haben, wie das in den Abb. 6 bis 10 in verschiedenen Vorschublagen der Schneidwerkzeuge 44 zur Ausbohrung 20 und zu der zu bildenden V-förmigen Ausdrehung dargestellt ist.

Die Rückführung der Schneidwerkzeuge 44 in ihre gleichachsige Lage (Abb. 4 und 6), in welcher sie aus der Bohrung des Arbeits-Stückes (Abb. 5) herausgezogen werden können, erfolgt durch Federn. Zu diesem Zweck ist jede den Quervorschub eines Schneidwerkzeuges steuernde Stange 39 von einer Schraubenfeder 45 in der Hohlspindel 27 umschlossen, die sich mit ihrem einen Ende gegen eine Schulter der Stange 39 stützt, mit

ihrem anderen Ende gegen eine Schulter der Hohlspindel 27. Diese Schraubenfeder 45 wird bei dem Quervorschube (Schnittvor- - schube) des Werkzeughalters 37 bei dem diesen bewirkenden axialen Vorschub der Hohlspindel 27 zusammengedrückt (Abb. 3 und 4), und zwar so lange, bis die äußerste Ouervorschubstellung des Schneidwerkzeuges ., erreicht wird. Wird hierauf die Spindel 27 rückbewegt, so hält die Druckfeder 45 den Werkzeughalter 37 in der vorgeschobenen Lage so lange, bis er sich aus der -Schnittlage (Abb. 3) in die Außerschnittlage (Abb. 4) zurückbewegt hat. Hierauf erfolgt dann bei weiterem Vorschub der' Hohlspindel 2j die Rückbewegung der Werkzeughalter 37 und das Herausziehen der an ihnen befestigten Schneidwerkzeuge 44 aus der Bohrung des . Werkstückes 20 (Abb. 5).
ao Das mit der Bohrung versehene Arbeitsstück 20 (Abb. 4 und 5) wird durch eine Klemmvorrichtung 17, 18, die in diesen Abbildungen nicht veranschaulicht ist, festgehalten. Die Welle 24 wird von der Scheibe 25 in Umlauf versetzt und treibt ihrerseits durch die Ritzel 26° und die Zahnräder 29 die Hohlspindel 2·] in gleicher Richtung an.

Die Getrieberäder 20^a und 29 sind so bemessen und greifen so ineinander, daß die Schneiden der Schneidwerkzeuge 44 stets um einen Winkel von i8o° gegeneinander versetzt liegen. Hingegen führt die Gleitbüchse 26 nur eine Axialbewegung ohne Drehbewegung aus, und zwar durch die Verzahnungen 30 auf ihrer Rückseite, im Gegensatz zu den ständig in ihnen umlaufenden Hohlspindeln 27.

In der in Abb. 5 veranschaulichten Stellung der Werkzeuge wird das Arbeitsstück ein-♦o gespannt, und zwar bei Beginn des Niedertretens des Fußtritts 22. Bei weiterem Niedertreten des Fußtritts 22 werden die Gleitbüchsen 26 aufeinander zu bewegt, so daß die . Werkzeuge die in Abb. 4 veranschaulichte *5 Stellung einnehmen, d. h. in die Bohrung des Arbeitsstückes 20 eintreten. In dieser Stellung gelangen die Schultern 40 mit den Stirnflächen der Kugellager 41 in Berührung und verhindern infolgedessen die weitere Mitnähme der Stange 39. Wird nun der Fußtritt 22 weiter niedergedrückt, so gleiten die Büchsen 26 weiter aufeinander zu. Da aber die Werkzeughalter 37 durch die Stifte 43, die in Bohrungen 42 der Stange 39 eingreifen, an weiterem axialen Vorschub gehindert werden, können sie sich nur in einer der Lage der Stifte 43 entsprechenden Richtung in den Bohrungen 42 verschieben. Bei weiterem Vorschub der Gleitbüchsen 26 und der mit ihnen gekuppelten Hohlspindel 2¹] werden also die Werkzeughalter durch ihre Stifte 43, die in den Bohrungen 42 der Stangen 39 gleiten und hierbei sich längs ihren Schrägflächen 38 auf den Enden der Spindeln 2"] verschieben, quer nach außen bewegt. Die Neigung eines Stiftes 43 und einer zugehörigen Bohrung 42 entspricht derjenigen der zugeordneten Fläche der zu bildenden etwa V-förmigen Ausdrehung, so daß die Schneidwerkzeuge in der gleichen Richtung nach außen bewegt werden und dadurch die V-förmigen Ausdrehungen ausschneiden.

Abb. 6 veranschaulicht die Lage der Schneidwerkzeuge kurz vor dem Schnitt (entsprechend der Stellung Abb. 4). Abb. 10 zeigt die Lage der Schneidwerkzeuge am Ende des Schnittes (entsprechend der Stellung Abb. 3), während die Abb. 7, 8 und 9 Zwischenstellungen veranschaulichen.

Damit den Schneidwerkzeugen 44 kein zu rascher Vorschub erteilt wird, können besondere Regelvorrichtungen angeordnet sein, durch welche das Überschreiten einer bestimmten höchsten Vorschubgeschwindigkeit der Schneidwerkzeuge verhindert wird, so daß, wenn auch der Schaltweg des Fußtritts 22 zu groß ist oder er zu plötzlich niedergetreten wird, die Schneidwerkzeuge doch nicht beschädigt werden können. In einer beispielsweisen Ausführungsform ist eine solche Steuervorrichtung in den Abb. I, 2, 11 und 12 der Zeichnungen veranschaulicht. Sie besteht aus einer mit gewünschter Drehzahl umlaufenden Scheibe 47, die auf einer Welle 48 sitzt und durch ein am hinteren Ende der Maschine angeordnetes Gehäuse 49 hindurchtritt. Auf dieser Welle ist innerhalb des Gehäuses 49 eine Schnecke 50 befestigt. Diese greift in ein Schneckenrad 51 ein, welches gleichachsig zu einer der Spindeln 32, jedoch lose drehbar in der vorspringenden Büchse 52 des Gehäuses 49 angeordnet ist. Wird die Maschine angetrieben, so dreht sich das Schneckenrad mit gleichmäßiger Geschwindigkeit, durch welche nun die höchstmögliche Vorschubgeschwindigkeit der Schneidwerkzeuge wie folgt erreicht wird: Die Stirnfläche des Schneckenrades 51 ist mit einer Ausdrehung versehen, in welcher eine Scheibe 53 angeordnet ist, die mit ihrer Nabe lose auf der Spindel 32 sitzt. Eine Spannfeder 54 verbindet die Scheibe 53 an geeigneter Stelle mit dem Gehäuse 49 gemäß Abb. 11. Zwischen Schneckenrad 51 und Scheibe 53 sind nun Freilaufkupplungen, z. B. bestehend aus Klinke und Sperrad oder aus Kugel 55 und entsprechender Aussparung so angeordnet, daß das Schneckenrad in Richtung des Pfeiles 56 der Abb. 11, d. h. in seiner Antriebsrichtung, frei umlaufen kann, ohne die Scheibe 53 mitzunehmen. Die Scheibe 53 ist nun mit einem seitlich vor-

springenden Stift 57 versehen, welcher in der normalen Lage sich gegen den Anschlag 58 des Gehäuses unter Wirkung der Feder

54 legt.

Auf der Spindel 32 ist ein Arm 59 im Gehäuse 49 aufgekeilt, welcher zwischen Anschlägen 60 des Gehäuses 49 spielt. Der Hebel 59 stößt beim Niedertreten des Fußtritts 22 gegen den Stift 57 und nimmt ihn mit.

ίο Dadurch wird die Scheibe 53 in Richtung des Pfeiles 56 gedreht. Ist dabei die Drehgeschwindigkeit der Scheibe 53 kleiner als die Antriebsgeschwindigkeit des Schneckenrades 51, dann ist der Vorschub der Schneidwerkzeuge (durch die Zahnsektoren 31 und die Verzahnung 30) geringer als das höchst zulässige Maß. Wenn jedoch die Schwingbewegung des Hebels 59, falls er frei ausschwingbar wäre, eine solche Geschwindigkeit erlangen würde, daß die Scheibe 53 schneller als das Schneckenrad 51 gedreht würde, dann wird durch Scheibe 53 die Freilaufkupplung

55 mit dem Schneckenrad 51 verbunden, so daß sich die Scheibe 53 nur mit der Umlaufgeschwindigkeit des Schneckenrades 51 drehen läßt. Diese entspricht einer größten Vorschubgeschwindigkeit der Werkzeuge.

Wird der Fußtritt 22 losgelassen, so kehrt der Hebel 59 in seine Anfangsstellung (Abb. 11) zurück und gestattet die Rückdrehung der Scheibe 53 in ihre Anfangslage unter Wirkung der Feder 54.

An Stelle der Handzuführung der Werkstücke und der Fußtrittschaltung für den Vorschub können auch vollständig selbsttätig arbeitende Maschinen nach der Erfindung ausgebildet werden.

Auch die Schmierung der Maschine und insbesondere der Werkzeuge kann mit bekannten Mitteln, beispielsweise durch eine öl-Umlaufpumpe, erfolgen.

Das Ausführungsbeispiel bezog sich auf Einrichtungen, bei welchen die Werkzeuge umliefen und das Werkstück festgehalten wurde. Man kann aber auch das Werkstück zu den Werkzeugen umlaufen lassen und den Werkzeugen nur die Vorschubbewegung erteilen. Schließlich können auch Werkstück und Werkzeuge beide gegenläufig zueinander gedreht werden.

An Stelle des V-förmigen Querschnitts der zu bildenden Ausdrehung können auch andere Querschnitte, beispielsweise U-förmige oder unterschnittene Querschnitte, erzeugt werden.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Werkzeugmaschine zur Herstellung von Ausdrehungen in der inneren Bohrung von Arbeitsstücken, gekennzeichnet durch zwei von den beiden Stirnwänden des Arbeitsstückes eingeführte Werkzeuge, von denen jedes einen Teil der Ausdrehung herstellt.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 zur Herstellung von Aussparungen mit dreieckförmigem Querschnitt mit in einer längsverschiebbaren Spindel schrägverschiebbar gelagertem Werkzeugträger, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugträger (37) außerdem parallel der zu erzeugenden Fläche geführt ist und diese Führung (42, 43) an einem längsverschiebbaren Teil (39) angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen