Die Erfindung betrifft eine Gewindeschneidvorrichtung mit einer drehbar in einem Halter gelagerten Werkzeugspindel, die an ihrem vorderen Ende ein Spannglied trägt und an ihrem hinteren Ende über eine Antriebsvorrichtung über je eine Kupplung mit zwei Drehgeschwindigkeiten antreibbar ist.
Für die Herstellung von Innen- oder Aussengewinden auf Drehautomaten sind eine ganze Anzahl von Konstruktionen bekannt. Bei einer derselben wird ein Gewindewerkzeug mittels eines Werkzeughalters in einer Werkzeugaufnahmebohrung im Revolverkopf befestigt. Der Revolverkopf und damit auch das Gewindewerkzeug wird nun mit dem Vorschub entsprechend der Gewindesteigung in das Werkstück eingedrückt. Ist die gewünschte Gewindetiefe erreicht, so wird mit Hilfe eines Steuernockens auf der Steuerwelle ein Drehrich tuagswechsel der Arbeitsspindel durchgeführt. Das Gewindewerkzeug kann dann von dem geschnittenen Gewinde wieder ablaufen.
Bei einer anderen bekannten, etwas abgewandelten Konstruktion wird der Rücklauf des Gewindewerkzeuges nicht über einen Steuernocken auf der Steuerwelle ausgelöst, sondern es wird der Auszugweg des Werkzeugträgers dazu benutzt, einen Steuerschalter zu betätigen, von dem aus dann die Drehrichtungsänderung der Arbeitsspindel eingeleitet wird.
Anstatt nun den Rücklauf des Gewindewerkzeuges durch einen Drehrichtungswechsel der Arbeitsspindel vorzunehmen, kann der Werkzeugträger selbst bei einer anderen bekannten Konstruktion in eine andere Drehrichtung umgeschaltet werden. Auch hier wird der Auszugweg des Werkzeugträgers zum Betätigen eines Steuerschalters benutzt, über den dann die entsprechende Kupplung für den Drehrichtungswechsel im Antrieb für das Gewindewerkzeug geschaltet wird.
Ferner sind auch überlaufende Halter bekannt, bei welchen nach Erreichen der gewünschten Gewindelänge der Werkzeugträger bei einer bestimmten Auszuglänge freigegeben wird und somit samt dem Gewindewerkzeug mit dem Werkstück frei umlaufen kann. Beim Drehrichtungswechsel der Arbeitsspindel, der beispielsweise über einen Steuernokken ausgelöst werden kann, wird der Werkzeugträger wieder gesperrt, und das Gewindewerkzeug kann dann von dem geschnittenen Gewinde ablaufen.
Bei allen vorerwähnten Vorrichtungen sind ausserhalb der eigentlichen Gewindeschneidvorrichtung noch weitere Glieder, beispielsweise Schaltglieder oder Kupplungen, erforderlich. um die entsprechenden Drehbewegungen des Werkzeuges in die Wege zu leiten. Es ist also erforderlich, bei der Werkzeugmaschine selbst entsprechende Massnahmen zu treffen, um diese für das Gewindeschneiden auszubilden.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Gewindeschneidvorrichtung zu schaffen, bei der die erforderlichen Umschaltglieder und Antriebe in der Gewindeschneidvorrichtung selbst vorhanden sind. so dass also bei der zugehörigen Werkzeugmaschine keine besonderen Massnahmen für das Gewindeschneiden getroffen werden müssen.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs erwähnten Gewindeschneidvorrichtung gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass ein Antriebsglied vorgesehen ist, das im Halter gelagert ist und ein erstes Zahnrad trägt, das mit einem zweiten Zahnrad einer im Halter gelagerten Vorgelegewelle kämmt, die ein drittes Zahnrad trägt, das mit einem vierten Zahnrad kämmt, das auf der Werkzeugspindel drehbar angeordnet ist, und dass die Werkzeugspindel axial aus einer hinteren Stellung in eine vordere Stellung verschiebbar ist, in denen die Werkzeugspindel mit dem ersten bzw. dem vierten Zahnrad über je eine Kupplung gekuppelt ist wobei die Zahnräder so gewählt sind, dass das vierte Zahnrad gegenüber dem ersten Zahnrad ins langsame übersetzt ist.
Durch die Anordnung der Vorgelegewelle und der Zahnräder einschliesslich der Kupplungen geschieht nun das Umschalten und der Antrieb der Werkzeugspindel unmittelbar in der Vorrichtung. Der Vorgang ist dabei so, dass bei einer sich mit konstanter Drehgeschwindigkeit drehenden Arbeitsspindel das Gewinde durch Überholen geschnitten wird. Bei Erreichen einer bestimmten Gewindetiefe hört dann der Vorschub der Gewindeschneidvorrichtung auf, worauf dann die eine Kupplung gelöst und beim Rückwärtshub der Gewindeschneidvorrichtung die andere Kupplung eingeschaltet wird, so dass dann die Werkzeugspindel mit einer kleineren Drehgeschwindigkeit als die Arbeitsspindel läuft. Hierdurch wird das Gewindewerkzeug vom Gewinde abgezogen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Werkzeugspindel ein Kupplungsmittelteil hat, das mit einem mit dem ersten Zahnrad fest verbundenen hinteren Kupplungsglied bzw. mit einem mit dem vierten Zahnrad fest verbundenen vorderen Kupplungsglied kuppelbar ist.
Zwar wäre es möglich, allein durch den Vorgang des Anschneidens an einem Werkstück die hintere Kupplung zu betätigen, doch ist es zweckmässig, wenn eine Rückzugfeder vorgesehen ist, um die Werkzeugspindel in die hintere Stellung zu bewegen.
Eine günstige Konstruktion ergibt sich, wenn das Antriebsglied eine Antriebshülse hat und die Werkzeugspindel am hinteren Ende einen in der Antriebshülse angeordneten Schaft hat, auf dem die Rückzugsfeder angeordnet ist, die sich gegen das Schaftende und die Antriebshülse abstützt.
Eine vorteilhafte Bauart ergibt sich, wenn das Kupplungsmittelteil mit der Werkzeugspindel durch einen Mitnahmebolzen drehfest verbunden ist. Im Zusammenhang mit dieser Anordnung des Kupplungsmittelteils ist es günstig, wenn der Mitnahmebolzen mit Spiel ein Loch der Werkzeugspindel durchgreift und in der Werkzeugspindel eine Anpressfeder angeordnet ist, um den Mitnahmebolzen in Achsrichtung dem Vorderende zu zu bewegen. Hierdurch wird erreicht, dass beim Auskuppeln der hinteren Kupplungen die Kupplungszähne derselben nicht aneinander ratschen, sondern völlig freikommen. Damit kann dann das Kupplungsmittelteil so lange fi-ei und ohne Ratschen zwischen den beiden Kupplungen laufen, bis der Rückwärtsvorschub der ganzen Gewindeschneidvorrichtung eingeleitet wird.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt durch die Gewindeschneidvorrichtung gemäss der Erfindung,
Fig. 2 eine Vorderansicht gemäss Fig. 1,
Fig. 3 einen Teilschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1,
Fig. 4 einen Teilschnitt entsprechend Fig. 3, jedoch bei gelöster hinterer Kupplung und gekuppelter vorderer Kupplung,
Fig. 5 und 6 schematische Darstellungen zur Erläuterung der Antriebsanordnung innerhalb der Gewindeschneidvorrichtung.
In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4 ist ein Gehäuse als Ganzes mit 10 bezeichnet, das einen Gehäusehauptteil 12 und einen Gehäuseansatz 14 hat. In dem letzteren ist eine Antriebshülse 16 durch ein Radiallager 18 gelagert und wird über ein äusseres Kegelrad 20 angetrieben, wobei noch zwischen dem Kegelrad und der Stirnfläche des Gehäuseansatzes 14 eine Anpassscheibe 22 angeordnet ist.
Mit der Antriebshülse 16 ist ein erstes Zahnrad 24 fest verbunden. Zwischen diesem Zahnrad und dem Gehäusehauptteil ist ferner noch ein Axiallager 26 angeordnet. Das erste Zahnrad 24 trägt ein Kupplungsglied 28 und kämmt mit einem zweiten Zahnrad 30, das auf einer Vorgelegewelle 32 befestigt ist. Diese ist bei 34 und im Gehäusedeckel 36 des Gehäusehauptteils 12 gelagert und trägt ferner ein drittes Zahn rad 38, das mit einem vierten Zahnrad 40 kämmt. Dieses letztere Zahnrad trägt ein Kupplungsglied 42 und hat ferner einen Flansch 44, der mit einer Lagerbuchse 46 fest verbunden wird.
In dieser Lagerbuchse ist eine Werkzeugspindel 48 mit ihrer Verschiebehülse 50 gelagert. Diese Werkzeugspindel 48 hat ferner am hinteren Ende einen Schaft 51, der in einer Führungsbuchse 53 gelagert ist, die in der Antriebshülse 16 befestigt ist.
Die Werkzeugspindel 48 trägt an ihrem Vorderende eine Spannzange, die als Ganzes mit 52 bezeichnet ist. Sie hat ferner ein Kupplungsteil 54 mit einem hinteren Kupplungsglied 56 und einem vorderen Kupplungsglied 58. Diese wirken mit den Kupplungsgliedern 28 und 42 zusammen, so dass nun eine hintere Kupplung 28, 56 und eine vordere Kupplung 42, 58 gebildet ist. Das Kupplungsmittelteil 54 ist mit Hilfe eines Mitnahmebolzens 60 auf der Werkzeugspindel 48 befestigt.
Dabei durchdringt der Mitnahmebolzen 60 ein Loch 62 der Verschiebehülse 50 mit Spiel und eine Anpressfeder 64 versucht, den Mitnahmebolzen ständig gemäss Fig. 1 nach links zu drücken. Diese Stellung ist in Fig. 4 dargestellt.
Auf dem Schaft 51 ist ferner eine Rückzugfeder 66 angeordnet, die sich gegen einen Anschlagring 68 am Ende des Schaftes 51 und gegen einen Anschlagring 69 und damit indirekt gegen die Führungsbuchse 53 abstützt.
Im folgenden soll nun auf die Wirkungsweise der Gewindeschneidvorrichtung des näheren eingegangen werden.
Es wird angenommen, dass die Gewindeschneidvorrichtung auf einem Teil einer Werkzeugmaschine, beispielsweise im Revolverkopf derselben, angeordnet ist und das Kegelrad 20 mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit angetrieben wird. Ferner läuft das mit einem Gewinde zu versehende Werkstück mit einer bestimmten Geschwindigkeit um. Wird nun die Gewindeschneidvorrichtung als Ganzes vorgeschoben und gemäss Fig. 1 nach links bewegt, so ist die ganze Vorrichtung in der nach Fig. 1 gezeichneten Stellung, in der also die hintere Kupplung 28, 56 gekuppelt und die vordere Kupplung 42, 58 gelöst ist. Damit wird die Werkzeugspindel 48 mit der Geschwindigkeit des Kegelrades 20 angetrieben. Diese Geschwindigkeit ist so gewählt, dass sie die Drehzahl der Arbeitsspindel überschreitet, so dass nun durch Überholen ein Gewinde in dem betreffenden Werkstück geschnitten wird.
Gleichzeitig bewegt sich die Gewindeschneidvorrichtung mit einem vorbestimmten Vorschub von rechts nach links gemäss Fig. 1. Kurz vor Erreichen der gewünschten Gewindetiefe wird dieser Vorschub abgeschaltet, jedoch der Antrieb des Kegdrades 20 beibehalten. Damit zieht sich die Werkzeugspindel 48 selbst nach vorne und schneidet dabei ein weiteres kurzes Gewindestück entsprechend der Kupplungstiefe der hinteren Kupplung 28, 56. Dieses zusätzliche Schneiden hört nach Lösen dieser Kupplung sofort auf, und es dreht sich nun die Werkzeugspindel 48 weiter mit der Geschwindigkeit der Arbeitsspindel bzw. des Werkstückes, wobei beide Kupplungen gelöst sind.
Bei geschlossener hinterer Kupplung 28, 56 und Drehmomentübertragung liegt der Mitnahmebolzen 60 auf der Verschiebehülse 50 gemäss Fig. 3 in Umfangsrichtung an. Um nun ein Ratschen bei Lösen der Kupplung zu verhindern, ist die bereits erwähnte Anpressfeder 64 vorgesehen, die nach Lösen der hinteren Kupplung 28, 56 den Mitnahmebolzen 60 in die Stellung nach Fig. 4 drückt, in der dann die Kupplungsglieder ausser Berührung sind.
Wird nun ein Rückwärtshub der gesamten Gewinde schneidvorrichtung eingeleitet, so bewegt sich das Gehäuse und die zugehörigen Teile nach Fig. 1 von links nach rechts.
Dabei gleitet das ganze Gehäuse und damit auch der Gehäu sehauptteil 12 über die Werkzeugspindel 48 und damit über deren Verschiebehülse 50, so dass dann die vordere Kupplung nach einem kurzen Rückweg geschlossen wird. Nunmehr erhält die Werkzeugspindel 48 ihren Antrieb über die Vorgelegewelle 32 und damit über die ersten, zweiten, dritten und vierten Zahnräder. Dieser Antrieb ist derart, dass die Drehzahl der Werkzeugspindel 48 kleiner ist als die Drehzahl der Arbeitsspindel und damit des Werkstückes, so dass entsprechend dem Rückwärtsvorschub das Gewindeschneidwerkzeug aus dem Gewinde herausgezogen wird.
In den Fig. 5 und 6 sind die beiden Stellungen des Kupplungsmittelteils 54 dargestellt. In Fig. 5 ist die hintere Kupplung geschlossen, und es wird durch Überholung der Drehzahl der Arbeitsspindel und damit des Werkstückes ein Gewinde geschnitten. In Fig. 6 ist die vordere Kupplung geschlossen, so dass die Drehzahl der Gewindespindel kleiner als die der Arbeitsspindel und damit des Werkstückes ist, worauf das Gewindeschneidwerkzeug aus dem Werkstück herausgezogen wird.