CH670973A5

CH670973A5 -

Info

Publication number: CH670973A5
Application number: CH4747/86A
Authority: CH
Inventors: Kenji Nakata
Original assignee: Kenji Nakata; Toshitake Takahashi
Priority date: 1985-11-30
Filing date: 1986-11-27
Publication date: 1989-07-31
Also published as: IT8621750A1; JPS62130123A; IT8621750A0; KR900003575B1; IT1197248B; GB8626400D0; FR2590821B1; DE3640254A1; US4741650A; DE3640254C2; CA1264923A; FR2590821A1; KR870004762A; GB2183779A; GB2183779B

Description

BESCHREIBUNG Beim Gewindeschneiden treten oft Schwierigkeiten auf, weil die Späne nicht sauber abgeführt werden können und wegen der Bruchgefahr des Schneidwerkzeuges. Diese Probleme sind verschärft beim Schneiden von Gewinden kleinen Durchmessers.

Aus diesem Grande wurde ein Schneidverfahren entwik-kelt, in welchem dem Vorschub des Schneidwerkzeuges relativ zum Werkstück eine Schwingung überlagert ist. Es ist bekannt, dass bei der Überlagerung einer Schwingung das Entfernen der Späne stark erleichtert wird, weil sie als kurze Bröckelspäne anfallen. Zudem wird damit der Schnittwiderstand reduziert und das Werkzeug geschont. Es wurde schon eine grosse Vielfalt von Maschinen zum Bohren, Gewindeschneiden und Reiben für dieses Schwing-Schneidverfah-ren entwickelt. Bei diesen bekannten Maschinen rotiert das Werkzeug, während das Werkstück über einen separaten Antrieb die Schwingbewegung ausführt. Diese Maschinen sind daher kompliziert, sperrig und teuer.

Es wurde auch schon eine Vorrichtung vorgeschlagen, die einen einzigen Antrieb für die Drehbewegung und die

Schwingung aufweist. Bei dieser Vorrichtung sind allerdings die Dreh- und Schwingbewegung des Werkzeuges ungleichförmig. Ausserdem entspricht die Geschwindigkeit der Schwingbewegung jener der Drehbewegung. Aus diesem Grunde werden die von der Theorie vorausgesagten positiven Effekte, welche eine sehr viel höhere Geschwindigkeit der Schwingbewegung voraussetzen, nicht erreicht. Diese vorgeschlagene Vorrichtung ist daher nicht brauchbar.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Werkzeughalter zu schaffen, der mit einem einzigen Antrieb die Vorteile des Schwing-Dreh-Verfahrens verwirklicht. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäss Anspruch 1 gelöst.

Bei dieser Ausbildung des Werkzeughalters wird beim Drehen der Antriebswelle deren Drehbewegung stark untersetzt auf die Abtriebswelle übertragen und dieser Drehbewegung der Abtriebswelle eine Drehschwingung mit der Frequenz der Antriebswelle überlagert.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform,

Fig. 2 einen Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsform, und

Fig. 3 eine perspektivische Explosivdarstellung des Schwingungserzeugers der Ausfiihrungsformen nach Fig. 1 und 2.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist eine Antriebswelle 1 des Werkzeughalters im Futter 3 einer Werkzeugmaschine mittels eines Zugstutzens 24 eingespannt. Die Antriebswelle 1 ist in einem Gehäuse 2 mittels Wälzlagern 28, 29 drehbar gelagert und mit einem Dichtungsring 30 gegenüber dem Gehäuse 2 abgedichtet. Die Lager 28,29 sind durch eine Mutter 25 axial fixiert.

Die Antriebswelle 1 treibt über ein Untersetzungsgetriebe 4 einen koaxial zur Antriebswelle 1 im Gehäuse 2 drehbar gelagerten und durch eine Mutter 27 axial gesicherten Halter 9. Das Untersetzungsgetriebe 4 umfasst einen flexiblen Zahnring 6 mit Aussenverzahnung und einen starren Zahnring 7 mit Innenverzahnung mit einer um wenige Zähne grösseren Zähnezahl. Der flexible Zahnring 6 wird durch einen mit der Antriebswelle 1 verbundenen Nockenring 5 oval umlaufend deformiert. Diese Art von Untersetzungsgetrieben ist unter dem Markennamen «Harmonie Drive» bekannt und ermöglicht mit wenigen Einzelteilen eine sehr starke Untersetzung. Entweder der flexible Zahnring 6 oder der starre Zahnring 7 ist drehfest mit dem Halter 9 verbunden. Der jeweils andere Zahnring ist drehfest mit dem Gehäuse 2 verbunden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der flexible Zahnring 6 über einen drehfest mit diesem verbundenen Zwischenring 8 mit dem Gehäuse 2 verbunden. Der starre Zahnring 7 ist mit dem Halter 9 verschraubt. Der Halter 9 hat an seinem gegenüberliegenden Ende koaxial zur Antriebswelle 1 ein Muttergewinde 10, in welches eine koaxial zur Antriebswelle 1 angeordnete Abtriebswelle 11 eingeschraubt ist. Diese ist mit einem Dichtungsring 31 gegenüber dem Gehäuse 2 abgedichtet und trägt ein Spannfutter 32 für einen Gewindebohrer. Die Steigung des Gewindes 10 entspricht jener des Gewindebohrers.

Im Halter 9 ist eine Kurbelwelle 12 exzentrisch zur Antriebswelle 1 um ihre Achse schwenkbar gelagert. An beiden Enden der Kurbelwelle 12 ist je ein Kurbelarm 13,14 starr befestigt. Der Kurbelarm 13 hat eine radial zur Kurbelwelle 12 angeordnete Führungsnut 15, in welcher ein Gleitschuh 17 verschiebbar ist. In diesem ist ein mit der Antriebswelle 1 starr verbundener exzentrischer Zapfen 16 drehbar gelagert. Die Drehbewegung der Antriebswelle 1 überträgt sich daher in eine Schwingbewegung der Kurbelwelle 12, wobei der

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Schwenkwinkel durch die Exzentrizität des Zapfens 16 und den Achsabstand der Wellen 1 und 12 gegeben ist. Der Kurbelarm 14 hat einen parallel, aber exzentrisch zur Kurbelwelle 12 und zur Antriebswelle 1 verlaufenden Zapfen 18. Dieser ist in einem Gleitschuh 19 drehbar gelagert. Der Gleitschuh

19 ist in einer radialen Führungsnut 21 einer Übertragungswelle 20 radial verschiebbar geführt. Die Übertragungswelle

20 ist koaxial zur Antriebswelle 1 in einer Büchse 35 drehbar im Halter 9 gelagert und durch eine Mutter 26 axial gesichert. Die Schwingbewegung der Kurbelwelle 12 überträgt sich daher in eine Schwingbewegung der Übertragungswelle 20 um ihre Achse.

Die Übertragungswelle 20 hat ein Aussenvierkant 23, mit welchem sie drehfest, aber axial verschiebbar mit einem Innenvierkant 22 der Abtriebswelle 11 gekoppelt ist. Das Gehäuse 2 ist über einen Mitnehmer 33 mit einem Halteglied 34 der Werkzeugmaschine verbunden.

Im Betrieb arbeitet der dargestellte Werkzeughalter wie folgt: Das Futter 3 dreht mit hoher Geschwindigkeit und verschiebt sich gleichzeitig axial entsprechend der zu schneidenden Gewindesteigung multipliziert mit dem Untersetzungsverhältnis des Untersetzungsgetriebes 4. Über das Getriebe 4, den Halter 9, die Kurbelwelle 12, den Zapfen 18 und die Übertragungswelle 20 wird die Drehbewegung des Futters 3 untersetzt auf das Spannfutter 32 übertragen, das sich somit wendeiförmig mit der Steigung des zu schneidenden Gewindes dreht. Dieser Drehbewegung wird eine rasche Schwingung mit der Frequenz der Antriebswelle 1 überlagert, indem der exzentrische Zapfen 16 über den Kurbelarm 13 die Kurbelwelle 12 in Schwingung versetzt wird, wodurch über den Kurbelarm 14, den Zapfen 18 und den Gleitschuh 19 die Übertragungswelle 20 mit der Umlauffrequenz der Antriebswelle 1 relativ zum Halter 9 schwingt. Diese Schwingung wird über den Aussenvierkant 23 und den Innenvierkant 22 auf die Abtriebswelle 11 übertragen. Da diese über das Gewinde 10 mit der gleichen Steigung wie das zu schneidende Gewinde im Eingriff mit dem Halter 9 ist, ist die Schwingbewegung der Abtriebswelle 11 wendeiförmig mit der Steigung des zu schneidenden Gewindes. Der wendeiförmigen relativ langsamen Vorschubbewegung des Gewindeschneidwerkzeugs ist also eine in Schneidrichtung gerichtete rasche Schwingung überlagert.

Die Vorrichtung kann auch zum Bohren oder zum Ausreiben von Bohrungen verwendet werden. Bei diesen Bearbeitungen spielt die Wendelform der Schwingung keine Rol-

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le, so dass in diesem Fall das Gewinde 10 weggelassen und die Abtriebswelle 11 starr mit der Übertragungswelle 20 verbunden werden kann.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich hauptsächlich von jenem nach Fig. 1 dadurch, dass das dem zu schneidenden Gewinde in der Steigung entsprechende Muttergewinde 37, in welchem die Abtriebswelle 11 eingeschraubt ist, hier mit dem Gehäuse 2 statt mit dem Halter 9 starr verbunden ist. In diesem Fall führt der hier mit 36 angedeutete Antrieb der Antriebswelle 1 eine reine Drehbewegung ohne Axialvorschub aus. Dementsprechend kann das Gehäuse 2 über eine Verbindung 38 starr mit dem Maschinengehäuse 39 verbunden sein.

Bei diesem Ausführungsbeispiel führt die Drehbewegung des Halters 9 über die Übertragungswelle 20 und die Mehrkantverbindung 22,23 und das Gewinde 37 zu einer Schraubbewegung der Abtriebswelle 11. Dieser Schraubbewegung ist wiederum in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eine wendeiförmige Schwingbewegung mit gleicher Steigung überlagert, deren Frequenz der Drehzahl der Antriebswelle 1 entspricht, die um den reziproken Wert des Untersetzungsverhältnisses des Getriebes 4 höher liegt als die Drehzahl der Abtriebswelle 11.

Da in diesem Fall die Abtriebswelle 11 während der Drehung aus dem Gehäuse 2 herausgeschraubt wird, ist ihr Aussengewinde beträchtlich länger als bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Ebenso ist die Vierkant-Drehübertragung 22,23 für einen entsprechend grösseren Hub ausgelegt. Die Dreh-und Hubbewegung der Abtriebswelle 11 kann durch Zählen der Umdrehungen oder durch Endschalter in beiden Drehrichtungen begrenzt werden. Im übrigen entspricht die Ausführungsform nach Fig. 2 jener nach Fig. 1.

Auch bei dieser Ausführungsform kann das Gewinde 37 weggelassen und die Abtriebswelle 11 starr mit der Übertragungswelle 20 verbunden werden, wenn der Werkzeughalter nur zum Bohren oder Reiben verwendet werden soll.

Der beschriebene Werkzeughalter ermöglicht mit einem einzigen Antrieb die Überlagerung einer langsamen Drehbewegung und einer raschen Drehschwingung auf der Abtriebswelle. Damit können die vorzüglichen Schnitteigen-schaften des Dreh-Schwing-Schneidverfahrens voll ausgenützt werden. Mit dem beschriebenen Werkzeughalter wird dies auch zum Gewindeschneiden möglich, weil die hochfrequente Schwingung wendeiförmig mit der Steigung des zu schneidenden Gewindes erfolgt.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Werkzeughalter, insbesondere für einen Gewindeschneider, umfassend eine in einem Gehäuse (2) gelagerte Antriebswelle (1) sowie eine koaxiale Abtriebswelle (11), dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) über ein Untersetzungsgetriebe (4) mit einem koaxial zur Antriebswelle (1) drehbaren Halter (9) verbunden ist, dass im Halter (9) exzentrisch zur Antriebswelle (1) eine Kurbelwelle (12) schwenkbar gelagert ist, die mit zwei Kurbelarmen (13, 14) drehfest verbunden ist, von denen der erste (13) mit einem mit der Antriebswelle (1) verbundenen exzentrischen ersten Zapfen (16) und der zweite (14) über einen sowohl zur Kurbelwelle (12) als auch zur Antriebswelle (1) exzentrischen zweiten Zapfen (18) mit einer koaxial zur Abtriebswelle (11) gelagerten und drehfest mit dieser verbundenen Übertragungswelle (20) wirkverbunden ist.

2. Werkzeughalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zapfen (16) in einem ersten Gleitschuh (17) drehbar gelagert ist, der in einer radialen Führungsnut (15) des ersten Kurbelarmes (13) radial zur Kurbelwelle (12) verschiebbar ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Werkzeughalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Kurbelarm (14) über den zweiten Zapfen (18) drehbar mit einem zweiten Führungsschuh (19) verbunden ist, der in einer radialen Führungsnut (21) der Übertragungswelle (20) radial zu dieser verschiebbar ist.

4. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungswelle (20) längsverschiebbar mit der in ein koaxiales Muttergewinde (10, 37) eingeschraubten Abtriebswelle (11) verbunden ist.

5. Werkzeughalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Muttergewinde (10) starr mit dem Halter (9) verbunden ist.

6. Werkzeughalter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Muttergewinde (37) starr mit dem Gehäuse (2) verbunden ist.

7. Werkzeughalter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Untersetzungsgetriebe (4) einen flexiblen, durch die Antriebswelle (1) umlaufend radial deformierten Zahnring (6) und einen damit kämmenden starren Zahnring (7) mit unterschiedlicher Zähnezahl aufweist, und dass der flexible oder der starre Zahnring (6, 7) drehfest mit dem Halter (9) und der jeweils andere Ring (7, 6) drehfest mit dem Gehäuse (2) verbunden ist.