DE911689C

DE911689C - Vorrichtung zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstuecken

Info

Publication number: DE911689C
Application number: DEB9834A
Authority: DE
Inventors: Paul Benninghoven
Original assignee: BREUER WERKE GES MIT BESCHRAEN
Current assignee: BREUER WERKE GES MIT BESCHRAEN
Priority date: 1950-09-16
Filing date: 1950-09-16
Publication date: 1954-05-17

Description

Vorrichtung zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken, mit der es möglich ist, von der Kreisform abweichende Querschnitte zu erzeugen. Derart profilierte Werkstücke werden in allen Zweigen der Technik für die verschiedenartigsten Verwendungszwecke und in den mannigfaltigsten Ausführungsformen verwendet. Erwähnt seien z. B. Werkzeuge, wie Reibahlen, Senker, Gewindebohrer, Holzbohrer, Vielkante (Muttern und Schraubenköpfe sowie Steckschlüssel), Profilwellen, wie Mehrkeilwellen, z. B. für Getriebe, Griffräder, Schalträder, Transportrollen, Malteserkreuze und Stifttriebe. Für Innenprofilierung kommen z. B. in Frage Ölnute:ntaschen bei Getriebeteilen, Mitnehmernuten in Naben, Spiralnuten und ähnliche Profilierungen. Bei der Herstellung von Mehrkanten hat man schon vorgeschlagen, sowohl das Werkstück wie auch ,die Werkzeugschneide umliaufen zu lassen, wobei die Anzahl der Werkzeugschneiden, das Drehzahlverhältnis zwischen Werkzeug und Werkstück und die sich überschneidenden Radien der beiden umlaufenden Teile veränderlich waren. In ähnlicher Weise hat man auch bereits achsparallele Nuten in Walzwerkswalzen eingearbeitet.
Demgegenüber besteht die Erfindung zunächst darin, daß bei Umlauf des Werkstückes und eines Werkzeuges mit einer oder mehreren Schneid-Ilächen außer den genannten Faktoren auch noch die Drehrichtung von Werkstück und Werkzeug sowie die Stellung ihrer Drehachsen zueinander veränderlich sind. Vorzugsweise führt erfindungsgemäß die Werkzeugspindel außer ihrer Umlaufbewegung noch eine kreisende oder hin und: her gehende Bewegung in Abhängigkeit von ihrer Drehzahl zwecks Erzeugung des jeweils gewünschten. Querschnittes aus.
Durch diese Maßnahmen ist es möglich, zum Unterschied von den bekannten Vorrichtungen nahezu jeden beliebigen Querschnitt zu erzeugen, was bisher nur mit sehr komplizierten und teurem Werkzeugen bzw. nur mit Spezialmaschinen: zu erreichen war. Die Art des oder der verwendeten Werkzeuge ist an sich beliebig. Außer normalen Stählen können also beispielsweise auch scheibenartige Werkzeuge verwendet werden. Weiter gehört es zur Erfindung, daß an Stelle des Werkzeuges oder außer diesem das Werkstück neben seiner Umlaufbewegung noch eine hin und her gehende, geradlinig oder gekrümmt verlaufende Anstellbewegurig zwecks Herbeiführung der einzelnen Werkzeugeingriffe ausführt. Ferner kann die erfindungsgemäße Vorrichtung derart ausgebildet bzw. angeordnet sein, daß eine Innenbearbeitung hohler Werkstücke in grundsätzlich gleicher Weise möglich ist. Schließlich können mehrere Werkzeuge gleichzeitig oder nacheinander am Werkstück in, der geschilderten Weise zur Wirkung gebracht werden. Bei der neuen Vorrichtung führen in bekannter Weise Werkstück und Werkzeug eine ununterbrochene Drehbewegung um ihre Achse aus. Bei größerer Werkstückslänge findet außerdem gleichzeitig eine Relativverschiebung zwischen Werkzeug und Werkstück in dessen Längsrichtung statt. Das Werkzeug wird am Werkstück in Umfangsrichtung derart unterbrochen zur Wirkung gebracht, d:aß die Spanabnahme bei jedem Eingriff des Werkzeuges nur über einen Teil des Urifanges des Werkstückes erfolgt und durch Änderung des Drehzahlverhältnisses und/oder des Drehsinnverhältnisses und/oder des Verhältnisses der Radien von Werkstück und Werkzeug und/oder der Stellung der Drehachsen dieser Teile zueinander die verschiedensten Werkstücksprofile erzeugt werden können: Das bedeutet, daß keine ununterbrochene Spanabnahme stattfindet, sondern daß auf kurzzeitige Spanabn.ahmen im Vergleich zu diesen längere Ruhepausen für das Werkzeug folgen; es besagt weiter, däß die Umfangsprofilierung des Werkstückes in einer Art Teilverfahren vor sich geht, ohne daß aber dafür irgendeine Teilungseinrichtung erforderlich wäre, und schließlich bedeutet es die Möglichkeit der Verwendung ganz einfacher Werkzeuge, die grundsätzlich der jeweils herzustellenden Profilierung nicht angepaßt zu sein. brauchen und daher in allgemeinerer Weise verwendbar sind.
Bezeichnet man die Anzahl der einzelnen Spanabnahmen am Werkstück durch das Werkzeug in der Zeiteinheit mit Eingriffszahlen, so müssen die 1#_''iiigriffszahl des Werkzeuges und die Drehzahl nies Werkstückes im Hinblick auf die Anzahl der am Werkstücksumfang zu erzeugenden Formen aufeinander abgestimmt werden. Dabei ist es zunächst -rundsätzlich belanglos, von welcher Art das verwendete Werkzeug ist. Im allgemeinen wird es aber aus wirtschaftlichen Gründen zweckmäßig sein, einen gewöhnlichen einfachen Stahl nach Art der Drehstähle zu wählen" der vorteilhaft mit Hartmetall bestückt ist.
Dieser Stahl ruft je nach dem gewählten Drehzahlverhältnis von Werkstück und Werkzeug eine oder mehrere gleiche Formen am Werkstücksumfang hervor. Naturgemäß ist es möglich und in manchen Fällen vorteilhaft, das Werkzeug auch mit zwei oder mehr Schneiden zu versehen, die nacheinander zur Wirkung kommen. Auf diese Weise läßt sich, abgesehen von einer maschinellen Vereinfachung, bei Verwendung derselben Drehzahlen die Bearbeitungszeit verkürzen, oder es können günstigere Schnittgeschwindigkeiten: gewählt werden. Wird z. B. nur ein einfacher Stahl verwendet, so greift er bei einem Drehzahlverhältnis zwischen Werkstück und Werkzeug von t : i, z :2, 3::2 oder 5::2 usw. nur an einer bzw. an zwei- einander gegenüberliegenden Stellen am Werkstücksumfang an. Haben dabei Werkstück und Werkzeug an den Eingriffsstellen die gleiche Bewegungsrichtung (Gleichlauf), so ergeben. sich (eventuell unter gegenseitiger Verschiebung von Werkzeug und Werkstück in dessenLängsrichtung) zwei Nuten, deren Profil von den Durchmessern des Werkstückes und des von dein Werkzeug beschriebenen Kreises; von ihren Umfangsgeschwindigkeiten und von der Stellung ihrer Drehachsen zueinander abhängt.
Für das Herausarbeiten von geraden oder schwach gekrümmten Flächen wird die gegenläufige Bewegungsrichtung (Gegenlauf) bevorzugt. Durch bloße Änderung des Drehzahlverhältnisses zwischen Werkstück und Werkzeug lassen sich :drei oder mehr Nuten bzw. Abflachungen mit dem einfachen Stahl bei sonst unveränderten. Bedingungen herstellen.
Dieselben Verhältnisse gelten. sinngemäß für die Verwendung von: Mehrstahlwerkzeugen mit der Maßgabe, daß die Anzahl der am Werkstücksumfang herstellbaren Formen auch im Verhältnis zu der Anzahl der Stähle erhöht wird. Für die Herstellung bestimmter Werkstücksprofile kann es zweckmäßig sein, außer der Umlaufbewegung noch eine kreisende oder hin und her gehende Bewegung auszuführen, wobei die letzte geradlinig oder gekrümmt sein kann und wobei der Abstand -zwischen den beiden Drehachsen. verändert werden oder gleichblei.ben kann. Die zusätzliche hin und her gehende oder kreisende Bewegung der Werkzeugspindel ist dann von besonderer Bedeutung, wenn scheibenförmige Werkzeuge, wie Schleifscheiben und Fräser, verwendet werden. Diese müssen außer ihrer Umlaufbewegung noch eine im wesentlichen hin. und her gehende Bewegung durchführen, damit die einzelnen Eingriffe in das Werkstück zustande kommen. Die hin und her gehende Anstellbewegung kann radial zum Werkzeugmittelpunkt oder in einem Winkel dazu erfolgen, aber z. B. auch dadurch hervorgerufen werden, daß das Werkzeug auf seiner Spindel exzentrisch gelagert ist oder daß bei zentrischer Lagerung die Werkzeugspindel neben ihrer Umlaufbewegung noch' eine kreisende Bewegung ausführt. Auch für das scheibenartige Werkzeug gilt, daß je nach dem gewählten Verhältnis seiner Eingriffsbewegungszahl zur Drehzahl des Werkstückes eine oder mehrere gleiche Formen am Werkstücksumfang erzeugt werden können. An Stelle nur eines Werkzeuges können auch mehrere gleichzeitig arbeitende Werkzeuge eingesetzt werden, die in beliebiger Anordnung zueinander stehen können. Auf diese Weise ist nicht nur eine Abkürzung :der Bearbeitungszeit, sondern auch eine kombinierte Profilgebung des Werkstückes möglich. Die Werkzeuge können entweder sämtlich oder teilweise im Gleichlauf bzw. Gegenlauf mit dem Werkstück arbeiten, um beliebige Formen zu erzeugen.
Es ist weiter möglich, die Angriffsstellen des oder der Werkzeuge am Werkstück während der gegenseitigen Längsverschiebung von Werkstück und Werkzeug in Umfangsrichtung des Werkstückes zu verschieben, was z. B. in einfacher Weise mit Hilfe eines Differentials bewerkstelligt werden kann. Das hat zur Folge, daß die Profilierungen über die Länge des Werkstückes nicht geradlinig, sondern schraubenförmig verlaufen., wie es in manchen Fällen, z. B. bei Spannuten von Werkzeugen, erforderlich ist. Schließlich lassen sich auch mit ähnlichen Mitteln wie beim Konischdrehen voll Wellen in konische Werkstücke Formen von über die Werkstückslänge gleicher Tiefe oder in Werkstücke mit gleichbleibendem Querschnitt Formen mit über die Länge sich ändernder Tiefe einarbeiten.
Bei allen diesen. Möglichkeiten besteht keinerlei Einschränkung in bezug auf den Winkel, den die Werkstücksachse und die Werkzeugspindel miteinander bilden.
Die Zeichnung dient an Hand von beispielsweisen Ausführungen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.
Die Abb. 1 zeigt die Herstellung von Spannuten in Vierschneidern. Die Anordnung zeigt im Querschnitt eine Werkzeugspindel 1 mit dem Stahl e und eine zweite Spindel 3 mit dem Stahl q., während das Werkstück mit 5 bezeichnet ist. Die eingetragenen Pfeile geben den Drehsinn des Werkstückes bzw. Werkzeuges beim Bearbeiten an. Das Drehzahlverhältnis der beiden Werkzeugspindeln zu der Werkstücksachse beträgt 4. : 1. Dadurch, daß das Werkzeug 1 im Gegenlauf und: das Werkzeug 3 im Gleichlauf arbeiten, werden von den Stählen 2 und q. aus dem runden Rohling die flach gekrümmten Formen 6 und die stärker gekrümmten Formen 7 an#jeweils vier Stellen des Werkstücksumfanges herausgearbeitet.
Die Abb.2 zeigt die Erzeugung eines Zweikantes 8 aus einem runden Drehling mit Hilfe eines im Gegenlauf arbeitenden Stahles 1o, wobei die Werkzeugspindel die doppelte Umdrehungszahl wie das Werkstück hat. Die Abb. 3 zeigt ein Beispiel für Innenprofilierung, und zwar arbeitet der mit vierfacher Drehzahl gegenüber dem Werkstück 11 umlaufende Stahl 12 im Gleichlauf aus der Bohrung des Werkstückes an vier Stellen kreisförmige Nuten heraus.
Inder Abb. q. ist ein Beispiel für die Verwend Dung eines scheibenförmigen Werkzeuges, und zwar einer Schleifscheibe, dargestellt. Die Schleifscheibe 13 läuft mit beliebiger Drehzahl im Gegenlauf zum Werkstück 14 um. Durch exzentrische Lagerung der Schleifspindel 15 gelangt diese bei jedem Umlauf zum Eingriff in das Werkstück und arbeitet infolge der vierfachen Umlaufzahl im Verhältnis zur Drehzahl des Werkstückes an vier Stellen des Werkstücksumfanges Konkaven heraus. Die Krümmung der Konkaven ergibt sich aus der Drehrichtung der Schleifspindel, die im gezeichneten Beispiel im Gegenlauf zum Werkstück erfolgt.
In der Abb. 5 ist grundsätzlich der gleiche Vorgang für das Ausarbeiten von Nuten 16 aus dem Innenumfang eines Werkstückes 17 dargestellt.
Abb.6 gibt im Grundriß eine Maschine mit einer Vorrichtung nach der Erfindung wieder. Die Werkzeugspindelstöcke 17a und 18 sind einzeln schwenkbar auf einem Schlitten 1g aufgesetzt und werden mittels Gelenkwellen 20 und 21 von dem Hauptspindelkasten 22 aus angetrieben. Die Drehzahlen der Werkzeugspindeln können je nach dem Bedarf in das gewünschte Übersetzungsverhältnis zur Werkzeugspindel 23 gebracht werden. Auch die Drehrichtungen können nach Bedarf gewechselt werden. Mittels des Vorschubes werden die als einfache Stähle24 und 25 ausgebildeten Werkzeuge all dem Werkstück 26 mit entsprechender Tiefen einstellung vorbeigeführt und erzeugen so die jeweils gewünschten Formen am Werkstücksumfang.
Die Abb. 7 bis g zeigen die Herstellung eines Vierkantes 27 mit genau ebenen Flächen: 28 mit Hilfe eines umlaufenden Stahles 29, der auf einer zentrisch zur Drehachse angeordneten Hohlwelle 30 befestigt ist, in deren Bohrung eine zweite Welle 31 exzentrisch gelagert ist.
Der durch Pfeile angedeutete Drehsinn der beiden Wellen 3o und 31 ergibt in Verbindung mit ihrem Drehzahlverhältnis 1 :3 den mit einer unterbrochenen Linie angedeuteten Weg der Drehstahlspitze. Bei einem Drehzahlverhältnis von Werkstück zu Welle 30 = 1 : 4. und dem eingezeichneten Drehsinn des Werkstückes werden bei einer Spanabnahme die ebenen Flächen 28 des Vierkantes 27 erzeugt, sofern die Entfernung von der Stahlspitze zur Drehachse der Welle 30 in einem bestimmten Verhältnis zur Querschnittsgröße des Werkstückes 27 steht.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken zwecks Erzielung von gegenüber der Kreisform abweichenden Querschnitten mit Umlaufbewegung des Werkstückes und einer oder mehrerer Schneidflächen; wobei das Verhältnis der Drehzahlen und der Radien voll Werkstück und Werkzeug veränderlich ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Drehrichtung beider Teile und die Stellung ihrer Drehachsen zueinander veränderlich sind. 2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugspindel außer ihrer Umlaufbewegung noch eine kreisende oder hin und her gehende Bewegung in Abhängigkeit von ihrer Drehzahl zwecks Erzeugung des jeweils gewünschten Querschnittes ausführt. 3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein scheibenartiges, exzentrisch auf der Spindel gelagertes Werkzeug verwendet wird. 4. Vorrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkstück noch eine hin und her gehende, geradlinig oder gekrümmt verlaufende Anstellbewegung zwecks Herbeiführung der einzelnen Werkzeugeingriffe ausführt. 5. Vorrichtung nach Anspruch i bis .4, gekennzeichnet durch die Anordnung mehrerer gleichzeitig am Werkstück zur Wirkung kommender Werkzeuge. 6. Vorrichtung nach Anspruch i bis 5, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der Werkzeugachse bzw. durch eine solche Ausbildung des Werkzeuges, d.aß eine Innenbearbeitung hohler Werkstücke möglich ist. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 399 336, 552:204; französische Patentschriften Nr. 586 349, 588555; Zeitschr. »Machinary« 56 (1950), S. Douglas T. H am i l t on, »Automatic Screw Machines«, i916, S. 2I3A2I4.