DE4215419A1 - Numerisch gesteuertes Aufsatzgerät für eine spanabhebende Werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Aufsatzgerät für eine Werk­ zeugmaschine zum spanabhebenden Bearbeiten und/oder Er­ zeugen von gerad- und wendelgenuteten Werkzeugen mit einem um eine Hochachse drehbaren Teilkopf, der eine in einem Gehäuse drehbeweglich gelagerte Werkstückspindel und einen auf einer Parallelführung angebrachten Reit­ stock umfaßt, wobei ein in der Werkstückspindel einge­ spanntes Werkstück mittels numerischer Steuereinrich­ tungen in Längs- und Querrichtung geführt ist und Rota­ tionsbewegungen ausführen kann.

Aus der DE 39 36 699 ist ein derartiges Aufsatzgerät für eine Werkzeug-Schleifmaschine bekannt, die einen numerisch steuerbaren Längsschlitten mit einem darauf angeordneten numerisch steuerbaren Querschlitten auf­ weist. Der Querschlitten trägt einen numerisch steuer­ baren Teilkopf, welcher mit einem einstellbar angeord­ neten Reitstock starr verbunden ist. Der Teilkopf ist um seine Hochachse und um eine die Hochachse schneiden­ de Querachse feststellbar gelagert. Durch die Motoren der jeweiligen numerischen Steuerung werden die Längs- und Drehbewegungen sowie die Querversetzung des in der Werkstückspindel eingespannten und zu schleifenden Werkstückes hervorgerufen. Die numerische Steuerung wird durch Servomotoren oder durch Schrittschaltmotoren bewerkstelligt.

Wie die Erfahrung gezeigt hat, wird hierbei als nach­ teilig angesehen, daß die Längsverschiebung des Werk­ stückes durch einen Längsschlitten hervorgerufen wird. Dadurch muß nämlich das komplette Aufsatzgerät bewegt werden und die Bauhöhe des Aufsatzgerätes ist entspre­ chend hoch. Da als Längsschlitten nur teuere Präzi­ sionsschlitten zum Einsatz kommen können, um die benö­ tigte Genauigkeit und die geforderte Spiel- und Tor­ sionfreiheit zu erhalten, ist ein solches Aufsatzgerät aufwendig und teuer in der Herstellung. Weiterhin ist der zum Schleifen zur Verfügung stehende freie Raum an der Werkzeugmaschine begrenzt.

Aus der DE 32 32 689 ist eine Vorrichtung zum Schleifen von gerad- und wendelgenuteten Schneidwerkzeugen be­ kannt, bei der die Bewegungen des in einer Werkstück­ spindel eingespannten Werkstückes, die aus der Kombina­ tion einer Dreh- und einer Vorschubbewegung bestehen, manuell durchgeführt werden. Hierzu ist die Werkstück­ spindel über eine mit einem Kugelkäfig versehene Füh­ rungsbuchse in einem teilkopfähnlichen Gehäuse gelagert und wird über eine an ihre Mantelfläche mit bestimmba­ rem Anpreßdruck in Eingriff bringbare, um eine in ra­ dialer Richtung zur Spindel verlaufende Achse drehein­ stellbare Rolle bei der Hin- und Herbewegung gleichzei­ tig in eine entsprechende Drehbewegung versetzt. Zur Stabilisierung langer Werkstücke kann die Vorrichtung mit einem Stützfinger versehen werden, der das Werk­ stück führt und auf der der Einspannseite entgegenge­ setzten Seite stützt und eine Durchbiegung verhindert. Abgesehen davon, daß die Handsteuerung der Schleifvor­ richtung, bei der über die Einstellung des Anstellwin­ kels der Druckrolle die gewünschte Steigung erzielt wird und die daher nicht ohne Schlupf arbeiten kann, nachteilig ist, kann diese Vorrichtung nicht als Auf­ satzgerät in Verbindung mit numerisch gesteuerten Werk­ zeugschleifmaschinen verwendet werden. Ferner lassen die Stabilität des Stützfingers und seine Einstellbar­ keit Wünsche offen. Andererseits besteht ein großer Be­ darf an solchen Aufsatzgeräten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen durch eine verbesserte Vorrichtung der gattungsgemäßen Art, die schlupffrei arbeitet und deren Bedienung vereinfacht sowie durch Verringerung der Bauhöhe der Vorrichtung der zum Schleifen zur Ver­ fügung stehende Raum vergrößert wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Aufsatzgerät ist die Werk­ stückspindel in Umfangs- und axialer Richtung mittels einer Führungsbuchse beweglich im Gehäuse gelagert und wird direkt motorisch angetrieben; vorzugsweise dient hierzu eine Kugelführungsbuchse gemäß der genannten DE 32 32 689. Die Bewegungen des Werkstückes werden hierbei von numerisch steuerbaren Einheiten, also Ser­ vo- oder Schrittschaltmotoren erzeugt, so daß dem Werk­ stück ohne Verwendung eines Längsschlittens über die Werkstückspindel direkt eine zusammengesetzte Bewegung, bestehend aus der Überlagerung von Längs- und Drehbewe­ gungen, hervorgerufen durch die numerischen Steuerun­ gen, aufgezwungen werden kann. Das Gehäuse ist auf ei­ ner Drehplatte des Teilkopfes um eine senkrechte Achse verdrehbar und auf einem Querschlitten ebenfalls nume­ risch gesteuert, querverschieblich gelagert.

Da ferner das Gehäuse eine synchron mit der Werkstück­ spindel längsverschiebliche Führung trägt, die als Trä­ ger für einen mit einer Zentrierspitze versehenen Reit­ stock dienen kann, ist das eingespannte Werkzeug in je­ der Arbeitslage sicher gehalten. Die längsverschiebli­ che Führung ist bevorzugterweise in Form zweier im Ab­ stand voneinander gelagerter Stäbe ausgebildet.

Für die numerisch steuerbaren Motoren für die zusammen­ gesetzten Dreh- und Linearbewegungen der Werkstückspin­ del ist ein tragendes zweites Gehäuse vorgesehen, das mittels der Führungs- und Leitmittel längsverschieb­ lich, aber gegen Verdrehung gesichert, an dem ersten Gehäuse gelagert ist. Hierzu steht das zweite Gehäuse mit dem ersten Gehäuse über die als Leitmittel dienende Gewindespindel derart in Wirkverbindung, daß beim Dre­ hen der Gewindespindel die Werkstückspindel und die Führung zusammen mit dem zweiten Gehäuse relativ zum ersten Gehäuse in axialer Richtung bewegbar ist.

Schließlich kann über den weiteren Motor und eine Ge­ windespindel der den Teilkopf tragende Support quer verschoben werden, wobei die gesamte Anordnung auf dem Maschinentisch einer spanabhebenden Werkzeugmaschine aufgespannt ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung er­ geben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand einer in der Zeichnung näher dargestellten Ausführungsform erläu­ tert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht der Längsseite,

Fig. 2 eine Draufsicht,

Fig. 3a eine Ansicht der linken Stirnseite, und

Fig. 3b eine Ansicht der rechten Stirnseite der bevorzugten Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Aufsatzgerätes.

Wie in Fig. 1 dargestellt, umfaßt die als Aufsatzgerät für eine Werkzeugmaschine ausgebildete Anordnung einen Teilkopf 1, der mittels einer Drehplatte 18 auf einem Quersupport 19 angeordnet ist. Der Quersupport 19 ist mit einem numerisch steuerbaren Motor 20 ausgestattet, der die Querbewegung des Teilkopfes 1 bewirkt. Die ge­ samte Anordnung ist auf einem Maschinentisch 21 einer hier nicht dargestellten spanabhebenden Werkzeugmaschi­ ne befestigt.

Der Teilkopf 1 besteht aus einem ersten Gehäuse 2, in Welchem eine Werkstückspindel 3 mittels einer vorzugs­ weise als Kugelführungsbuchse ausgebildeten Lagerung 4 hin- und her- sowie drehbeweglich, d. h. in axialer und in Umfangsrichtung beweglich, gelagert ist. Die Werk­ stückspindel 3 ist an ihrer in der Fig. 1 dargestell­ ten rechten Stirnseite mit einem normgerechten Aufnah­ mekonus 22 für Fräswerkzeuge versehen, der zur Aufnahme eines zu bearbeitenden wendelgenuteten Werkstückes 5 dient. In dem ersten Gehäuse 2 ist ferner eine Lagerung 7 zur Aufnahme einer Führung 6 vorgesehen, so daß die Führung 6 in axialer Richtung längsverschieblich ist. Die Führung 6 befindet sich in einem entsprechenden Ab­ stand unterhalb der Werkstückspindel 3 und besteht in der bevorzugten Ausführungsform aus zwei im Abstand pa­ rallel voneinander gelagerten Stäben 6′, 6′′. Die Füh­ rung 6 dient als Träger eines Reitstockes 8, der über eine Zentrierspitze 9 das Werkstück 5 an seiner freien Seite haltert und stabilisiert. Auf der dem Werkstück 5 entgegengesetzten Seite befindet sich ein zweites Ge­ häuse 10, in dem Bohrungen zur Aufnahme der Werkzeug­ spindel 3 und der Führung 6 sowie einer Gewindespindel 28 (vgl. Fig. 3) vorgesehen sind, wobei die Verbindung zwischen dem zweiten Gehäuse 10 und der Werkzeugspindel 3 sowie der Führung 6 gehäusefest ist. Um das zweite Gehäuse mit den damit verbundenen Einheiten Werkstück­ spindel 3 und Führung 6 relativ zum ersten Gehäuse 2 zu bewegen, dient die oben genannte Gewindespindel 28, die mit einem am zweiten Gehäuse angeblockten, ebenfalls numerisch gesteuerten Motor 17 in Wirkverbindung steht und in eine im ersten Gehäuse 2 gehäusefest gelagerte Spindelmutter 29 eingreift. Das zweite Gehäuse 10 dient ferner zur Aufnahme eines weiteren numerisch gesteuer­ ten Motors 11, der oberhalb der Werkstückspindel 3 ge­ häusefest angebracht ist und über ein Schneckenrad 12 die Werkstückspindel 3 in Drehung versetzt, um eine Teilungswinkelbewegung des zu bearbeitenden Werkstückes zu erzeugen. Die Werkstückspindel 3 ist an ihrer dem Aufnahmekonus 22 entgegengesetzten Seite mit einer Werkstückspannvorrichtung 13 versehen, mit der das Werkstück 5 eingespannt wird.

Der Motor 17 ist, wie bereits erwähnt, in dem zweiten Gehäuse 10 gelagert und wirkt auf die in Fig. 1 sche­ matisch dargestellte Gewindespindel 28 ein, um die ge­ wünschte Längsbewegung der Werkstückspindel zu erzeu­ gen, so daß bei Betätigung der Motoren 11 und 17 das zweite Gehäuse 10 mit der Werkstückspindel 3 und der Führung 6 relativ zu dem ersten Gehäuse 2 längsbewegt und gleichzeitig die Werkstückspindel gedreht wird im Ausmaße der Steigung der Wendelnuten und/oder der Tei­ lung des Werkstückes 5. Mittels Befestigungsschrauben 16 ist das zweite Gehäuse fest aber lösbar mit der Füh­ rung 6 verbunden.

Fig. 2 zeigt die bevorzugte Ausführungsform der Erfin­ dung in Draufsicht. Wie bereits beschrieben, ist das erste Gehäuse 2 über die Drehplatte 18 um die Hochachse einstellbar auf dem Quersupport 19 zwecks fester Vor­ einstellung eines Winkels angebracht, und der Motor 20 bewirkt die gewünschte Querbewegung relativ zum Maschi­ nentisch 21, auf dem die Anordnung befestigt ist. In dem ersten Gehäuse 2 sind die Lagerungen 4 und 7 der Werkstückspindel 3 und der Führung 6 sowie der Gewinde­ spindel 28 mit der dazu gehörenden Spindelmutter 29 in den entsprechenden Bohrungen untergebracht. Auch ist dort die Führung 6 mit ihren zwei Stäben 6′ und 6′′ zu erkennen.

Wie zu ersehen ist, wird das Werkstück 5 einerseits durch den Aufnahmekonus 22 und andererseits durch die Zentrierspitze 9 des auf der Führung 6 sitzenden Reit­ stockes gehaltert, wobei das Werkstück 5 mittels der Werkstückspannvorrichtung 13 in den Aufnahmekonus 22 gezogen wird.

Die Fig. 3a und 3b zeigen Ansichten der Anordnung nach Fig. 1 in axialer Richtung auf die linke bzw. rechte Querseite bezüglich der Fig. 1.

Der Teilkopf 1 ist über die Drehplatte 18 auf dem Quer­ support 19 mit dessen steuerbaren Motor 20 zur Erzeu­ gung der Querbewegung angebracht und die gesamte Anord­ nung auf dem Maschinentisch 21 befestigt. Das zweite Gehäuse 10 trägt - wie bereits erwähnt - den Motor 11 zur Erzeugung der Rotationsbewegung der Werkstückspin­ del 3, die vermittels des Antriebs 23 des Motors 11 auf das Schneckenrad 12 erzeugt wird. Die Stäbe 6′ und 6′′ der Führung 6 sind durch die Befestigungsschrauben 16 mit dem zweiten Gehäuse 10 fest aber lösbar verbunden. Der mit dem zweiten Gehäuse 10 fest verbundene Motor 17 bewirkt über die nur schematisch dargestellte Gewinde­ spindel 28 die Linearbewegung des zweiten Gehäuses 10 und der mit diesem fest verbundenen Werkstückspindel 3 und der Führung 6 relativ zum ersten Gehäuse 2.

Zu erkennen ist ferner der Maschinentisch 21, auf dem der Quersupport 19 sitzt, welcher die Drehplatte 18 des Teilkopfes 1 trägt. Die Stäbe 6′ und 6′′ der Führung 6 tragen den Reitstock 8, der hier angenähert die Form eines Dreieckes mit abgerundeten Ecken hat. Der Reit­ stock ist durch eine Klemmvorrichtung, bestehend aus einem Klemmschlitz 24 und einer Klemmschraube 25 mit der Führung verbunden. In der oberen Ecke des Reitstoc­ kes ist die Zentrierspitze 9 mittels einer weiteren Klemmvorrichtung, bestehend aus einem Klemmschlitz 26 und einer Klemmschraube 27, eingelassen, so daß das Werkstück 5 an seinem freien Ende unterstützt ist.

Die Schaltmittel zur Verknüpfung von Dreh- und Längsbe­ wegung für das Bewegen der Werkstückspindel im Ausmaße der gewünschten Steigung und/oder Teilung der zu bear­ beitenden Werkzeuge sind, da an sich bekannt, der Ein­ fachheit halber hier weder dargestellt noch beschrie­ ben.

Claims (7)

1. Numerisch gesteuertes Aufsatzgerät für eine Werkzeugmaschine zum spanabhebenden Bearbeiten und/oder Erzeugen von gerad- und wendelgenuteten Werkzeugen mit einem um eine Hochachse drehbaren Teilkopf, der eine in einem Gehäuse drehbeweglich gelagerte Werkstückspindel und einen auf einer Parallelführung angebrachten Reit­ stock umfaßt, wobei ein in der Werkstückspindel einge­ spanntes Werkstück mittels numerischer Steuereinrich­ tungen in Längs- und Querrichtung geführt ist und Teil- sowie Rotationsbewegungen ausführen kann, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die im Gehäuse (2) drehbeweglich ge­ lagerte Werkstückspindel (3) zusätzlich in Richtung ihrer Drehachse hin- und herbeweglich in dem Gehäuse (2) gelagert und direkt durch numerische Steuerungen (Motoren 11 und 17) bewegbar ist.

2. Aufsatzgerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die numerisch gesteuerten Motoren (11, 17) für die Rotationsbewegung (11) und für die Längsbewegung (17) der Werkstückspindel (3) auf einem gemeinsamen zweiten Gehäuse (10) angeordnet sind, das über Führungs- und Leitmittel (6, 28) mit dem ersten Gehäuse (2) getrieblich derart verbunden ist, daß das zweite Gehäuse (10) durch die numerische Steuerung für die Längsbewegung (17) in axialer Richtung relativ zum ersten Gehäuse (2) bewegbar ist.

3. Aufsatzgerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Führungsmittel (6) in dem ersten Gehäuse (2) in Längsrichtung beweglich gelagert sind.

4. Aufsatzgerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der numerisch gesteuerte Motor für die Längsbewegung (17) mit einer Gewindespindel (28) in Wirkverbindung steht, die drehbar, aber gehäusefest im zweiten Gehäuse (10) gelagert ist und in eine im ersten Gehäuse (2) befindliche Spindelmutter (29) eingreift.

5. Aufsatzgerät nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Werkstückspindel (3), die Füh­ rungsmittel (6) und das Leitmittel (Gewindespindel 28) im zweiten Gehäuse (10) enden und dort gehäusefest ge­ lagert sind.

6. Aufsatzgerät nach Anspruch 5. dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Führung (6) aus zwei parallel in dem ersten Gehäuse (2) gelagerten Stäben (6′, 6′′) be­ steht.

7. Aufsatzgerät nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstück­ spindel (3) über mindestens eine mit einem Kugelkäfig versehene Führungsbuchse (4) in dem ersten Gehäuse (2) drehbar und hin- und herbeweglich gelagert ist.