DE2105667A1

DE2105667A1 - Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE2105667A1
Application number: DE19712105667
Authority: DE
Inventors: Joseph Leicester Houldsworth (Großbritannien)
Original assignee: AA Jones and Shipman Ltd
Current assignee: AA Jones and Shipman Ltd
Priority date: 1970-02-13
Filing date: 1971-02-08
Publication date: 1971-08-19
Also published as: FR2079410B3; CH517545A; FR2079410A3; GB1286448A

Description

^SftffiL Siit αί$ Orisinal

Anmelder; Ludwigshafen/Rh.,4.2.1971

A.A. Jones and Shipman ' P 4811 I/fel Limited

und

Joseph Houldsworth

Leicester/England
Karborough Road South

Vertreter;*

Patentanwälte

Dipl.-Ing. Adolf H. Fischer
Dipl.-Ing. Wolf-Dieter Fischer
67 Ludwigshafen/Rhein
Richard-Wagner-Straße 22

Werkzeugmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine Werkzeugmaschine mit Zwei im Abstand voneinander angeordneten Supporten,

zwischen denen ein durch ein Werkzeug bearbeitbares M

Werkstück eingespannt ist. Als Bearbeitungswerkzeuge können dabei Drehstähle, Schleifscheibenfräser od. dgl.

mehr Verwendung finden.

Derartige Supporte sind bei Werkzeugmaschinen als Spindelstock und Reitstock· vorgesehen, wobei in Seelen eine konische Spitze eingesetzt ist, die dazu dient,, das Werkstück festzuhalten, welches zwischen diesen beiden Spitzen in Drehung Versetzt wird. Diese Spitzen können so ausgebildet sein, daß sie in zentrische Vertiefungen

— 2 —
109834/1172

im Werkstück eingreifen oder auch umgekehrt. Das Werkstück wird auf verschiedene Art und Weise in Umdrehung versetzt, damit es mit einem Werkzeug bearbeitet werden kann, wobei das letztere gegenüber dem Werkstück eine Relativverschiebung durchführt, doch kann.ggf. auch umgekehrt sich das Werkstück gegenüber dem Werkzeug bewegen. Es soll nachstehend der Weg, den der Berührungspunkt des Werkzeuges mit dem Werkstück während der Bearbeitung durchläuft, als "Bearbeitungslinie" bezeichnet werden, gleichgültig, ob sich das Werkzeug gegenüber dem Werkstück bewegt oder umgekehrt.

Gleichgültig, ob man ein zylindrisches oder kegeliges Werkstück in einer derartigen Maschine bearbeiten will, wird man stets dafür sorgen müssen, daß die Achse des Werkstückes und· die Bearbeitungslinie in einer Ebene liegen, die man als Seitenebene bezeichnet und die nicht unbedingt horizontal—sein muß. Bei der Herstellung von zylindrischen Werkstücken muß die Achse des Werkstückes parallel zu der Bearbeitungslinie verlaufen, während bei der Herstellung konischer Werkstücke -die Achse des Werkstückes in einer vorbestimmten Neigung zu der Bearbeitungslinie sein muß.

Um genau bearbeitete Werkstücke zu erhalten, müssen die Achsen der beiden Spitzen und des Werkstückes in einer Linie liegen. Es gibt Werkzeugmaschinen, bei denen die Achsen· der Spitzen in Abhängigkeit von der Bearbeitungslinie angeordnet sind, so daß in diesem Falle die Genauigkeit, mit der ein zylindrisches oder kegeliges Werkstück hergestellt werden kann, von der Genauigkeit der Maschinenkonstruktion abhängt. In sehr vielen Fällen ist die Genauigkeit des Werkstückes, das auf einer solchen Maschine hergestellt wird, innerhalb der

109834/1172

gestatteten Toleranzen, doch, gibt es auch verschiedene Fälle, wo der Grad der Genauigkeit des hergestellten Werkstückes unbefriedigend ist. Es ist dann notwendig, irgendwelche Einrichtungen vorzusehen, die entsprechende ^r'^A: Verstellungen der Werkstückachse gegenüber der Bearbei- * tungslinie ermöglichen, wobei derartige Verstellungenoft auch während des Arbeitsganges der Haschine vorgenommen werden müssen. Derartige Einrichtungen sind ale Winkelverstelleinrichtungen bekannt. '

Ein bekanntes Verfahren, um eine solche Einstellung - ·· ·■' ·■ durchzuführen, sieht eine Einrichtung vor, die es
gestattet, eine der konischen Spitzen, die das Werkstück tragen, gegenüber der Achse der anderen Spitze · relativ zu verschieben, wobei dann die Achsen der.
beiden Spitzen im wesentlichen parallel zueinander
verbleiben. . ' '

Bei vielen Drehbänken ist ein Teil des Reit stocks, . -^A * der die konische Spitze trägt, gegenüber dem Übrigen

Reitstock derart verschiebbar, daß eine Bewegung
der Spitze in der Seitciebene ermöglicht wird. Eine
and es Möglichkeit liegt darin, den Beit stock oder einen Teil des Reitstocke schwenkbar zu gestalten, so daß die gewünschte Bewegung ermöglicht wird, wie dies in den · britischen Patenten 857 971 und 1 223 322 der Anmelder beschrieben ist. - -

Wenn die das Werkstück tragenden Sptizen konisch sind, und in entsprechende konische Bohrungen in oder an dem Werkstück eingreifen, kann nur dann eine einwandfreie . Bearbeitung durchgeführt werden, wenn die Achsen der
beiden kegeligen Spitzen in einer Linie liegen. Aus diesem

109834/1172

Grunde wird dann, wenn man eine Seitenbewegung einer dieser Spitzen durchführt, um eine kegelige Bearbeitung zu erhalten, die Genauigkeit dieser Übereinstimmung vermindert. Ungenaue Einspannungen des Werkstückes können zu fehlerhaften nicht mehr tolerierbaren Ober- " flächen führen, weil diese durch die Bewegung der Spitzen nicht mehr hinreichend herabgesetzt werden können. Man ist also im Hinblick auf die Verschiebung der Werkstückachsen durch abweichende Betriebsbedingungen im Hinblick auf den Umriß begrenzt, insbesondere, wenn die zusammenlaufenden Oberflächen beide konisch sind.

Immerhin ist innerhalb dieser Grenzen die Methode, die Spitzen zu bewegen, recht nützlich, um eine möglichst feine Einstellung der Winkelneigungen zwischen der Werkstückachse und der Bearbeitungslinie zu erreichen· Es werden solche Einstellungen besonders dann gebraucht, wenn die !Toleranzen der Werkstücke sehr gering sind, wie dies z.B. bei einigen Werkstücken der Fall ist, die auf Zylinderschleifmaschinen bearbeitet werden.

Wenn man versucht in den Fällen, wo eine sehr geringe Toleranz der Werkstücke zugelassen ist, mit der Methode der Bewegung der Spitzen zu arbeiten, müssen die Einrichtungen, die eine solche Bewegung ermöglichen, eine sehr genaue Kontrolle dieser Bewegung gestatten, um einen möglichst hohen Grad der Steifigkeit der Werkstückssupports zu sichern·

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, bei derartigen Werkzeugmaschinen Supporte vorzusehen, die eine konische Einstellung mit sehr genauer Winkelneigung ermöglichen, dabei aber einen hohen Grad von Steifigkeit sicherstellen.

109 8 34/1172

Die Lösung dieser Aufgabe wurde erfindungsgemäß darin, gefunden, daß wenigstens einer der Supporte mit einem Tragteil versehen ist, das um seine Längsachse verschwenkbar ist und eine konische-Spitze trägt, deren Achse gegenüber der Achse des Tragteils versetzt ist, so daß sich beim Verdrehen des Tragteils die seitliche Stellung der Spitze verändert. Auf diese Art und Weise kann eine konische Einstellung erreicht werden, indem dieses Tragteil das entsprechende Ende des Werkstückes mitnimmt.

Eine weitere erfindungsgemäße Bauform sieht vor, daß das Tragteil als zylindrische Spindel ausgebildet ist, M an deren einem Ende die Spitze exzentrisch angebracht ist. Ggf. kann das Tragteil in dem Support zum Ein·*· und Ausrücken der Spitzen am Werkstück axial verschiebbar sein. Dabei kann das axiale Verschieben des Tragteils mittels eines geführten Hebelarmes erfolgen, dessen eines Ende in das Tragteil eingreift und es beim Verdrehen des Hebelarmes.um einen Drehbolzen axial verschiebt. Vorteilhaft kann dabei das Ende des Hebelarmes in eine in der äußeren Oberfläche des Tragteils vorgesehene Aussparung eingreifen, wobei die Aussparung so ausgebildet ist, daß die Bewegung des Tragteils begrenzt ist.

Eine weitere erfindungsgemäße Bauform sieht vor, daß zum % Verdrehen des Tragteils ein Hebel vorgesehen ist, dessen eines Ende an dem Tragteil befestigt ist, während sein anderes Ende bewegbar ist; dabei kann ggf. das bewegbare Ende des Hebels mit einer Gabel zusammenwirken, die an einer Verstellschraube geführt ist. Es ist in manchen Fälen vorteilhaft, das bewegbare Ende des Hebels mit einer Rolle zu versehen, die in der Aussparung einer Gabel geführt ist, wobei sich die Aussparung parallel zur Drehachse des Tragteils erstreckt.

* i

• 10 9 8 3 4/1172

Eine weitere erfindungsgemäße Bauform besteht darin, daß die Länge des Hebels ein Vielfaches des Abstandes zwischen den Achsen des Tragteiles und der Spitze beträgt, so daß ein großer Verstellweg der Gabel einem geringen Versatz der Spitze entspricht. Ggf. kann die Gabel auf der Verstellschraube mittels eines Stellringes geführt sein. Es ist in manchen fällen vorteilhaft, an der Gabel bzw. dem Stellring eine, nach außen sichtbare Skalenscheibe anzubringen, die die Null-Stellung der Spitze anzeigt.

Erfindungsgemäß kann eine solche Werkzeugmaschine auch so ausgebildet sein, daß die Verstellschraube eine Rundskala aufweist, die entsprechend dem Versatz der Spitze unterteilt ist.

Aufgrund der Versetzung bzw. der exzentrischen Stellung des Mittels des zylindrischen Tragteils wird eine geringe Umdrehung des letzteren eine Bewegung der Spitzen verursachen, vor allen Dingen in der Seitenebene· Dabei wird aufgrund der Rotation auch eine gewisse Bewegungskomponente senkrecht zu der Seitenebene auftreten. Da aber die gewünschte Größe der Seitenbewegung sehr gering ist, wird die sie begleitende senkrecht dazu verlaufende Bewegung besonders gering sein, zumal sie von dem gewählten Grad der Exzentrizität des Mittels abhängig ist. Die senkrechte Bewegung kann daheri als unerheblich angesehen werden, da sie im Hinblick auf die gewünschte Form des Werkstückes nur einen ganz geringen Effekt erbringt, wenn überhaupt einen.

Bei einer Werkzeugmaschine kann nach dem Vorschlag der Erfindung, sowohl der Spindelstock als auch der Reitstock die entsprechende neuartige Ausbildung besitzen.

» 109834/1172

Es ist festzuhalten, daß die konischen Spitzen in den jeweiligen Supporten für das Werkstück in der Ruhestellung in jeder beliebigen Richtung zu der Längsachse des Supports versetzt sein können. Zum Beispiel kann die Spitze vertikal oberhalb dieser Achse vorge-. sehen werden, wobei sie seitlich nach der einen oder der anderen Seite dieser Achsen versetzt werden kann, wenn der Support verdreht ist.

Das Tragteil, das vorteilhaft zylindrische Form hat, kann -sowohl im Reitstock als auch im Spindelstock eingesetzt sein, so daß auf diese Art für die konischen Spitzen eine exzentrische Bewegung ermöglicht ist. Dabei ist es von großem Vorteil, wenn dieses Tragteil auch axiale Bewegungen durchführen kann, um mit dem Werkstück in Eingriff zu kommen bzw. außer Eingriff zu kommen. Im allgemeinen wird man den Reitstock einer Werkzeugmaschine so ausstatten, doch können, wie bereits dargelegt, auch beide Supporte so ausgestaltet sein.

Weitere Merkmale der 5"findung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung und den Ansprüchen.

Es zeigen, in schematischen Skizzen,

Figur. Λ eine Seitenansicht einer Zylinderschleif- - maschine., die mit einem Reitstock nach dem Vorschlag der Erfindung ausgestattet ist,

Figur 2 eine Ansicht, in größerer Darstellung, des Reitstockes gemäß Figur 1,

109834/1172

Figur 3 einen Schnitt nach der

Linie III-II1 in Figur 2 und

Figur 4 eine Prinzip-Skizze des. Reitstocks in Ansicht in Richtungdes Pfeiles A in Figur 2.

Die in Figur 1 dargestellte Werkzeugmaschine besteht aus einer Werkbank B, die einen Schlitten S trägt und einen von einem Motor angetriebenen Spindelstock H üblicher Form· Gegenüberliegend ist ein Reitstock T montiert.

Der Spindelstock H und der Reitstock T tragen beide konische Spitzen 1, welche kugelige Enden 2 aufweisen, um zwischen sich ein Werkstück eingespannt zu tragen, welches mit Hilfe eines Motors W angetriebener Schleifscheibe G bearbeitet werden soll. Der Reitstock ist auf einer Tischplatte 3 mit Hilfe von Schraubenbolzen 4 befestigt, wobei deren Kopf in einem T-Schlitz verschiebbar ist, so daß der Reitstock bewegt werden kann, um die Entfernung zwischen ihm und dem Spindelstock zu verändern, damit Werkstücke verschiedener Länge aufgenommen werden können.

Der Tisch 3 ist ein Schwenktisch, wie er üblicherweise bei Zylinderschleifmaschinen Verwendung findet und den Spindelstock und den Reitstock trägt. Das Verschwenken des Tisches ermöglicht eine grobe Einstellung der Winkel zwischen den Achsen eines zwischen den Spitzen montierten Werkstückes und der relativen Bearbeitungslinie der Schleifscheibe. In einem solchen Fall ist der Tisch 3 schwenkbar auf einem Schlitten 3a montiert, der

1 09834/ 1 172

seinerseits auf dem Maschinenbett B verschiebbar ist» •so daß das umlaufende Werkstück gegenüber der Schleifscheibe gekreuzt werden kann. ·

Die .konische Spitze 1 des~Reitstockes T ist in einer . zylindrischen Spindel 5 befestigt, die in dem Reitstock Ί? axial verschiebbar ist, wobei sie in Richtung auf den· Spindelstock durch eine Feder 6 gedruckt wird. Der Druck durch die Feder 6 kann mit Hilfe eines Knopfes 7 eingestellt werden· Die Spindel 5 ist mit einer Ausnehmung 5a-versehen, deren Form in Figur 3 zu entnehmen ist, in die eine Rolle'8 eingreift, die sich an dem einen Ende eines Hebels 9 befindet· Das andere Ende dieses Hebels 9 ist auf einem Drehbolzen 10 so befestigt, daß e'r über einen Handgriff 10a verdreht werden kann, um auf diese Art die Spindel 5 axial zu bewegen und damit die konische Spitze 1 vorzuschieben oder zurückzuziehen, je nach dem wie man die. Drehung vornimmt· Dieser Einbau der Spindel 5 gestattet es, daß sie auch eine kleine begrenzte Drehbewegung um ihre Längsachse durchführen kann·*

Anhand der Figur 4 kann das Prinzip des erfindungsgemäßen Vorschlags erläutert werden. Die Linie X-X bezeichnet einen Abschnitt der Seitenebene, die die Kreuzungslinie der obengenannten Schleifscheibe enthält. Die Linie Y-Y ' ist senkrecht zu der Seitenebene X-X und geht durch die Rotationsachse R der Spindel¹5. Die Linien X-X und Y-Y .sind auch in der Figur 3 eingezeichnet. Die Spitze 1 ist in die Spindel 5 so eingesetzt, daß ein kleiner · Abstand "a" zu deren Rotationsachse besteht· Auf diese Art wird jede Drehung der Spindel 5» gleichgültig in welcher Richtung, (siehe den Pfeil "b")» die Spitze 1 in einen Seitenabstand "c" seitlich von der Mittel-

- 10 -

109834/1172

linie Y-Y der Spindel 5 bringen. Zusätzlich wird die Drehung der Spindel die Spitze in einen Abstand "d" senkrecht zu der Seitenebene X-X bringen. Da aber der Winkel,in welchem sich die Spindel 5 verdreht, sehr gering sein wird, wird also die Verschiebung "c" ein Tausendstel oder ein Millionstel eines Zolls sein und "d" wird so gering sein, daß die Einwirkung auf die Endabmaße des Werkstückes vernachlässigt werden kann. Xn Figur 4 ist jene Situation dargestellt, in der sich die Spitze 1 in der gleichen Linie mit der Linie Y-Y hält und daher senkrecht zu der Seitenebene X-X steht.

An der Spindel 5 ist ein Hebel 11 befestigt, der an seinem äußersten Ende eine Rolle 12 aufweist, die in einen Schlitz 15 eingreift, der sich in einem Schuh befindet. Dieser Schuh ist in Richtung der Linie Y-Y bewegbar, so daß er eine Drehbewegung des Hebels 11 und damit der Spindel 5 herbeiführt. Der Schlitz 13 erlaubt der Rolle 12 eine freie Beweglichkeit in der Richtung der Längsachse der Reitstockspindel 5, so daß die axiale Bewegung der Spindel, um die konische -Spitze 1 vorzubewegen oder zurückzuziehen, keinerlei Einwirkung auf die Drehstellung der Spindel 5 hat. Der Hebel 11 wird durch eine Feder 15 ständig in die . Richtung parallel zur Linie Y-Y gezogen, um auf diese Art ein unerwünschtes Spiel ,in dem ganzen System zu

vermeiden.
.'■■.·*

Der Schuh 14 wird zu einer Bewegung in Richtung der Linie Y-Y durch seine Führung an einer Seitenplatte des Reitstocks gezwungen. Eine von Hand aus verstellbare Schraubspindel 17 greift in eine entsprechende Gewindebohrung am Schuh 14 ein und gibt die Möglichkeit, die Stellung dieses Schuhs entsprechend einzustellen. Eine

tO983A/11 72

Rundskala 18, die auf dem Ende der Verstellschraübe befestigt ist, ist mit einer entsprechenden Einteilung versehen, um 'die Verstellung des Bolzens 4· gegenüber der Linie Y-Y anzuzeigen.

Auf der Oberfläche des Schuhs 14, gegenüber der Aussparung 15» ist eine Skalenscheibe 19 vorgesehen, die durch ein in der Seitenplatte eingelassene , Fensterscheibe 20 beobachtet werden kann und die dazu dient, die Null-Stellung der konischen Spitze 1 einzustellen·

Es versteht sich von selbst, daß die hier beschriebene φ geometrische Anordnung ebenso umgekehrt bzw. entgegengesetzt Verwendung finden kann. Man kann z.B., siehe Figur 4-, die Mittellinie der Spindel 5 auf die andere Seite der Ebene X-X setzen, d.h. also oberhalb von XX. Ebenso können die Lagerungen und die Federbelastungen beim Hebel 11 entsprechend umgekehrt werden.

Wenn die gebrauchte Yt.-.Jtellung nur sehr gering ist, kann die erfindungsgemäße Einrichtung als einziges Mittel zum Kontrollieren der Konizität Verwendung finden, wenn jedo'ch die gebrauchte Verstellung sehr

groß ist, kann man diese als zusätzliche Feinein- Ji

stellung zu den sonst üblichen und gebräuchlichen Kontrollmethoden heranziehen!.

. - 12 109834/1172

Claims

- 12 Pat ent anspräche

ί1)Werkzeugmaschine mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Supporten, zwischen denen ein durch ein Werkzeug bearbeitbares Werkstück eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der Supporte (H oder T) mit einem Tragteil (5) versehen ist, das um seine Längsachse verschwenkbar ist und eine konische Spitze (1) trägt, deren Achse gegenüber der Achse des Tragteils (5) versetzt ist, so daß sich-beim-Verdrehen des Tragteils (5) die seitliche Stellung der Spitze (1) verändert.
2) Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragteil (5) als zylindrische Spindel ausgebildet ist, an deren einem Ende die Spitze (1) exzentrisch angebracht ist.
3) Werkzeugmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragteil (5) in dem Support (T) zum Ein- und Ausrücken der Spitzen (1) am Werkstück, axial verschiebbar ist.
4·) Werkzeugmaschine nach. Anspruch 35» dadurch gekenn-' zeichnet, daß das axiale Verschieben des Tragteils (5) " mittels eines geführten Hebelarmes (9) erfolgt, dessen

eines Ende in das Tragteil -(5) eingreift und es beim . Verdrehen des Hebelarmes (9) um einen Drehbolzen (10) axial verschiebt.

109834/1172
5) Werkzeugmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (8) des Hebelarmes (9) in eine in'der äußeren Oberfläche des Tragteils (5) vorgesehene Aussparung (5a) eingreift, wobei die Aussparung (5a) so ausgebildet ist, daß die Bewegung d^:es Tragt eil s (5) begrenzt ist.
6) Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verdrehen des Tragteils (5) ein Hebel (11) vorgesehen· ist, dessen eines Ende an dem Tragteil (5) befestigt ist, während sein anderes Ende bewegbar ist·
7) Werkzeugmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Ende des Hebels (11) mit einer Gabel (14) zusammenwirkt, die an einer

' Verstellschraube (17) geführt ist,
8) Werkzeugmaschine nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet,daß das bewegbare Ende des Hebels (11) mit einer Rolle (12) versehen ist, die in der Aussparung (13) einer Gabel (14) geführt ist, wobei sich die Aussparung (13) parallel zur Drehachse des Tragteils (5) erstreckt.
9) Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Hebels (11) ein Vielfaches des Abstandes zwischen den Achsen des Tragteils (5) und der Spitze (1) beträgt, so daß ein großer Verstellweg der Gabel (14) einem geringen Versatz der Spitze (1) entspricht.

10-9 834/1172
10) Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 "bis 9» dadurch, gekennzeichnet, daß die Gabel (14) auf der Verstellschraube (17) mittels eines Stellringes(i6)

;* geführt ist.
11) Werkzeugmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß an der Gabel (14) bzw· dem Stellring (16) eine nach außen sichtbare Skalenscheibe (19) angebracht ist, die die Null-Stellung der Spitze (1) anzeigt,
12) Werkzeugmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellschraube (17) eine Rundskala (18) aufweist, die entsprechend dem Versatz der Spitze (1) unterteilt ist.

1 09834/1172