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Drehvorrichtung, insbesondere Kopierdrehvorrichtung 'Die Erfindung betrifft eine Drehvorrichtung, insbesondere eine Kopierdrehvorrichtung, zur Herstellung von kreisförmig. umlaufenden Innennuten in einem hohlen Werkstück, wobei das Nutenprofil eine gegen das Innere des Werkstücken öffnende und daher für das Drehmesser schlecht zugängliche Hinterschneidung aufweist. Als Beispiel eines solchen Werkstückes ist in Fig. 1 ein Kupplungsstück für Kunststoffschläuche im Schnitt dargestellt, das einen z. B. aus Messing bestehenden Drehkörper vorstellt, dessen beide Hälften je ein Ende des Schlauches dadurch halten, dass dieses, wenn es axial von aussen in das Kupplungsstück eingeschoben wird, sich in den scharfen Nutenrändern unter gleichzeitiger Verengung verkeilt.
Sobald sich unter der Wirkung des Innendruckes die. Schlauchenden dehnen und axial aus der Kupplung auszutreten trachten, greifen die scharfkantigen Zahnringe in das etwas nachgiebige Schlauchmaterial ein und fixieren dieses zugsicher und druckdicht im Kupplungstsück. Zu diesem Zweck besitzt jede der Kupplungshälften Nuten 1, die Hinterschneidungen 2 aufweisen. Die letzteren öffnen sich gegen das Innere des Kupplungskörpers und sind aus diesem Grund schwierig herstellbar, umsomehr als die Schneidenränder 3 scharf sein müssen, was praktisch nur durch einen Drehvorgang erzielbar ist.
Zur Herstellung eines Nutenprofiles, welches Hinterschneidungen nach Art des in Fig. 1 gezeigten Beispiels besitzt, schlägt die vorliegende Erfindung eine einfache aber wirkungsvolle Drehvorrichtung vor, die zweckmässig als Kopierdrehvorrichtung ausgeführt wird und mit der es je nach der Form der Kopierschablone möglich ist, verschieden profilierte hinterschnittene Zahnringe oder auch andere Hinterschneidungen besitzende Profile im Innern von Hohlkörpern zu drehen, wobei die Profilflanken nicht nur, wie gezeigt, nach aussen öffnende Kegelmäntel von insgesamt konischer Hüllfläche, sondern Hüllflächen beliebiger Form besitzen können.
Erfindungsgemäss kennzeichnet sich die vorliegende Drehvorrichtung dadurch, dass das Drehmesser um eine die Werkstückachse kreuzende-im Grenzfall schneidende - Achse drehbar ist, wodurch der radiale Messervorschub durch Bewegung der Mes- serschneide auf einer Kreisbahn zustande kommt, indem die Messerspitze sich auf einem Kreisbogen- stück bewegt, dessen Sehne d : ie Rotationsachse des Werkstückes unter einem Winkel kreuzt, der zwi- schen 00 und 900 liegt. Es ist vorteilhaft, wenn das Messer während dieser Drehung gleichzeitig einen Vorschub in Achsrichtung des Werkstückes ausführt.
Zum besseren Verständnis des Gesagten und zur Erläuterung weiterer Erfindungsmerkmale sei auf die schematischen Fig. 2 und 3 verwiesen.
Fig. 2 dient der Erläuterung des Funiktionsprin- zipes der Vorrichtung und Fig. 3 zeigt ihren grundsätzlichen Aufbau als Kopiervorrichtung, jedoch ohne in Einzelheiten einzugehen.
In Fig. 2 bezeichnet 10 einen um die Drehachse 11 rotierenden Hohlzylinder, der an der Innenseite mit Nuten zu versehen sei, wie sie etwa die rechte Hälfte des in Fig. 1 dargestellten Kupplungsstückes trägt. Die Spitze 12 des Messers, von dem lediglich der Kopf (in Draufsicht) dargestellt ist, ist nun um eine Achse j ? 3'derart dreh- bar, dass die Spitze 12 sich längs des Kreisbogens 14 bewegen kann.
Wenn also, das Messer aus der gezeichneten Ausgangsstellung, in der es an der Innenseite des Körpers 10 einen Span anhebt, um die Achse 13 vorwärts geht, dringt es in den Körper 10 ein und da sich die Messerschneide am Bogen 14 bewegt, wird eine hinterschnittene Nut erzeugt, die gegen das Innere des Hohlkörpers 10 öffnet, wie dies für die Kupplung, Fig. 1 verlangt sei.
15 bezeichnet einen weiteren nunmehr an Stelle des Werkstückes 10 betrachteten Drehkörper, der wieder um die Achse 11 oder - entsprechend verschoben-um eine zu dieser Achse parallele Achse rotieren möge, aber im grösseren Abstand vom Schwenkmittelpunkt 13 des Messers angeordnet ist. Das Messer 16 wird bei seinem Vorschub annahmegemäss wieder dem Kreisbogen 14 folgen und in der (theoretischen) Extremlage die Stellung 16'einnehmen. Die Hinterschneidung ist in diesem Falle grösser als für das Werkstück 10, was auch dann zuträfe, wenn das Messer 16 die Form des Messers 12 besässe.
Man erkennt, dass eine Hinterschneidung immer dann zustande
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kommt, wenn sich die Messerspitze auf einem Kreisbogenstück bewegt, dessen Sehne die Rotationsachse 11 des Werkstückes unter einem Winkel kreuzt, der von 900 verschieden und grösser als 00 ist. Betrüge dieser Winkel 900, so läge der Fall des Abstechens vor, betrüge er 00, so würde es sich um das Drehen einer Zylinderfläche handeln. Durch eine entsprechende Profilierung des Messers ist es möglich, die schliesslich erhaltene Nut beliebig zu profilieren.
Das soweit beschriebene Drehverfahren lässt sich nun aus Gründen die später erläutert werden in der Weise ausgestalten, dass man dem Messer 12 bzw. 16, während es um seine Drehachse 13 schwingt, einen normalen, in Richtung A vor sich gehenden Vorschub erteilt. Wenn die Messerspitze 12, soferne sie nur um den Mittelpunkt 13 schwingt, beispielsweise den Punkt 12'erreicht (was natürlich nur theoretisch zu verstehen ist, da ja in Wirklichkeit das Material des Werkstückes 10 stehen bleiben muss), so wird es einen Punkt 12" erreichen, soferne sich der Drehmittelpunkt 13 in der Zeit während welcher das Messer
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12" wandert. Man erkennt somit, dass man dadurch, dass man d'er Messerdrehung noch einen geradlinigen Vorschubweg überlagert, ein noch weiter gehende Hinterschneidungsmass erzielt.
Der von der Messerspitze auf die Weise beschriebene Weg setzt sich aus einem Kreisbogen und einer geradlinigen Bewegung zusammen, wird somit Teil einer Zykloide sein, die sich jedoch praktisch als Gerade darstellen lässt.
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die folgendegang je nachdem, ob die Vorrichtung während des Einschneidens der vorhergegangenen Nut einen Vorschub in Richtung A, Fig. 2, vollführt hat oder nicht, verschieden. Falls dieser Vorschub nicht angewendet wurde, d. h. falls das Messer während des ersten Arbeitsganges in den Punkt 12'geraten ist, wird es um den Punkt 13 zurückschwingen und das Werkstück freigeben. Um die folgende Nut zu schneiden, wird entweder das Werkstück oder das Messer axial, d. h. in Richtung der Achse 11 um den Nutenabstand verschoben und der Vorgang wird wiederholt.
Anders verhält es sich für den Fall, dass dem
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Kreisbogen umsomehr nähert, je schneller, bei weiterlaufendem Vorschub in Richtung A, dieses
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geht.grosser Annäherung, annimmt, dass es sich tatsächlich um einen Kreisbogen handelt, so wird das Messer in den Punkt 12" zurückgeführt, von wo es wieder einen 12-12'" entsprechenden Vor- schubwes ausführt. Man erkennt, dass sich auf diese Weise schon von selbst ein Profil einstellt. welches jenem der Fig. 1 entspricht.
In Fig. 3 ist nun ein praktisches Ausführungsbeispiel für eine als Kopierdrehvorrichtung ausgebildete erfindungsgemässe Drehvorrichtung ersichtlich gemacht. Man erkennt das Drehmesser mit dem Drehmesserkopf 12 und den Messerschaft 12a, der in einem Halter 18, z. B. durch Schrauben 19, geklemmt ist.
Der Halter 18 ist insgesamt
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dieDas Werkstück ist mit 10 angedeutet, wobei man sich vorzustellen hat, dass es in bekannter Weise in einem Drehbankfutter 20 geklemmt sei.
Mit dem Teil 18 ist ein Drehglied 21 fest verbunden und mit dessen Ende wirkt ein Tasthebel 22 zusammen, der um einen Bolzen 23 schwenkbar ist und an seinem einen Ende 24 eine Einstellschraube 25 trägt. Das andere Ende 26 des Hebels 21 wirkt mit der Schablone 27 zusammen. Diese ist auf einem axial in Lagerkörpern 28 verschiebbaren bzw. feststellbaren Dorn 29 ausgebildet. Die Lagerkörper 28 werden ihrerseits drehbar in ortsfest auf'der Drehbank befestigten Lagern 30 gehalten.
Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung kann nun, je nachdem ob man mit oder ohne Achsialvorschub (A, Fig. 2) arbeitet, verschieden sein.
In der Praxis erweist es sich als vorteilhafter, mit Achsialvorschub zu arbeiten, doch sei vor erst die Wirkungsweise erläutert, wie sie sich bei Weglassen des Achsialvorschubes einstellt : Es sei die innerste Nut 31, Fig. 1, zu schneiden. Das Werkstück 10 rotiert, das Messer 12 ist angestellt,
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der Hebel 22 und damit auch der Hebel 21 im Gegenuhrzeigersinn schwingen und das Messer 12 seine Arbeit beginnt, vgl. Punkt 12 der Fig. 2. Sobald Teil 26 des Hebels 22 die erste Steuerkante 32 des Schablonenkörpers 27 überfahren hat, d. h.
Punkt 12', Fig. 2, erreicht ist, springt das Messer 12a, etwa unter der Wirkung einer nicht gezeichneten Feder, in
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die Vorrichtung 12, 18, 21. 22, nicht aber 27-30, als Ganzes um eine Zahnbreite in Richtung der Drehachse nach rechts verschoben und der Vorgang für den folgenden Zahn wiederholt, wobei Teil 26 des Hebels 22 den Zahn 33 des Schablonenkörpers 27 abtastet. Die beschriebenen Vorgänge führen schliesslich nach entsprechender Wiederholung zu einem Profil wie in Fig. 1. rechte Hälfte, angezeichnet, wobei die Konizität der Hüllfläche aller Zähne dadurch zustande kommt, dass die Zähne 32,33... insgesamt eine zur Achse von 29 schwach geneigte Tangente besitzen. Die Form der Zähne 32,33 geht also in das Werkstück ein.
Nach Umdrehen des Werkstückes 10 im Drehbankfutter 20 kann die zweite Hälfte der Hülse bearbeitet werden.
Es ist ersichtlich, dass man mit einem einzigen Zahn der Schablone 27 das Auslangen findet, wenn die Zähne des Werkstückes untereinander auch genau gleich sein durften, d. h. auf einem Zylinder als Hüllfläche lägen.
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Wie schon weiter oben dargelegt, ist es jedoch für die praktische Vorgangsweise vorteilhafter, dem Werkzeug 12, während es die Nuten schneidet, einen Vorschub in Richtung des Pfeiles A, Fig. 3, zu erteilen, was man in einfacher Weise dadurch erreicht, dass man die Teile 18, 21, 22, 23 als Ganzes auf einer mit dem Support oder dem Planschlitten der Drehbank zu verbindenden Platte anordnet, wogegen die Schabloneneinrichtung 27-30 dieser Vorschubbewegung nicht folgt. Als'dann ist die Wirkungsweise folgende :
Die Messerspitze folgt der aus Fig. 2 mit 12-
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im Zuge der Rechtsbewegung des letzteren von der Flanke 32 im Sinne der Durchführung einer Drehung um den Punkt 23 gesteuert wird, was zu einer Drehung des Messers um den Punkt 13 führt.
Sobald der erste Zahn 32 überfahren wurde, fällt 26 unter dem Einfluss einer nicht dargestellten Feder in die folgende Zahnlücke, um anschliessend vom Zahn 33 gesteuert zu werden und so fort. In diesem Falle würde man also mit einem einzigen Zahn der Schablone nicht das Auslangen finden.
Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung bildet der Teil 29, Fig. 3, zwei Reihen von Tast- zähnen aus, nämlich eine obere und eine untere, und die Welle 29 ist im Lagerkörper 30 exzentrisch angeordnet. Durch Drehen der Welle 29 um 1800 um ihre Achse wird wahlweise das eine und dann'das andere Tastprofil wirksam. Die Exzentrizität wird dazu ausgenützt, um das Drehwerkzeug, je nachdem welche der beiden Schablonen wirksam ist, mehr oder weniger anzustellen, d. h. zum. Schruppen bzw. Schlichten des Profile :) zu verwenden.
Eine einfache Art der Herstellung eines solchen Schablonendornes besteht dann darin, dass man auf das Dornende die Profilierung durch Drehen aufbringt und nachträglich Abfla- chungen 34 vorsieht, welche die" Schrupp-" von der "Schlicht"schablone trennen. In Wirklichkeit sind diese Schablonen identisch, nur werden sie in verschiedenen, durch die Exzentrizität bedingten Stellungen wirksam.
Die Erfindung erlaubt zahlreiche Ausführungsvarianten, insbesondere was die Form der herzustellenden hinterschnittenen Profile anbelangt, welche sich durch entsprechende Profilierung der Schablonen bestimmen. Ferner ist eine kinematische Umkehrung der Vorrichtung möglich, in der Weise, dass das Werkstück steht und das Drehmesser rotiert. Der Vorschub des Drehmessers er- folgt dann, was die Bewegung auf dem Bogen, stück 12-12'bzw. 12-12", Fig. 2 anbelangt dadurch, dass man sich, grob gesprochen, vorzustellen hat, es rotiere die Einrichtung 12, 18, 21, 22 um die Achse des Teiles 29, was dann verlangt, dass das Werkstück gleichachsig mit dem Teil 29 angeordnet wird.
In einem solchen Fall wird das Aggregat 12, 18, 21, 22 zweckmässig kompakt zusammengefasst und vereinfacht um den Teil 29 rotieren und zwar mit oder ohne Vorschub in Richtung A und es wird der Schablonenkörper wieder stillstehen ; letzterer wird dann allerdings nicht ohne weiteres ein Schruppund ein Schlichtprofil aufweisen können. Eine Vorrichtung, welche die Bearbeitung feststehender Werkstücke erlaubt, ist für Sondermaschinen wichtig, in denen das Werkstück, um gleichzeitig mehrere Seiten desselben bearbeiten zu können, feststeht.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Drehvorrichtung, insbesondere Kopierdrehvorrichtung, zur Herstellung von kreisförmig umlaufenden Innennuten in einem hohlen Werkstück, wobei das Nutenprofil eine in das Innere des Werkstückes öffnende Hinterschneidung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmesser um eine die Werkstückachse kreuzende (im Grenzfall schneidende) Achse drehbar ist, wodurch der radiale Messervorschub durch Bewegung der Messerschnei'd'e auf einer Kreisbahn zustande kommt, indem die Messerspitze sich auf einem Kreisbogenstück bewegt, dessen Sehne die Rotationsache des Werkstüdkes unter einem Winkel kreuzt, der zwischen 00 und 900 liegt.