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Vorrichtung zum Herstellen von Vertiefungen, Schlitzen, Sacknuten
oder ähnlichen Aussparungen in Werkstücken, Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Herstellen von Vertiefungen, Schlitzen, Sacknuten oder ähnlichen Aussparungen
in Werkstücken, insbesondere von zur Aufnahme von Wälzkörpern dienenden Ausnehmungen
in Lagerkäfigen.
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Es sind bereits Verfahren und Vorrichtungen bekanntgeworden, um beispielsweise
eckige Schlitze aus einem plattenförmigen oder gewölbten Material herausarbeiten
zu können. Man bohrte zunächst eine Reihe von zweckmäßig sich überschneidenden zylindrischen
Löchern und fräste sodann mit einem Fingerfräser die Seitenflächen des Schlitzes
glatt, wobei jedoch an den beiden Enden des Schlitzes dem Fräserdurchmesser entsprechende
Abrundungen verblieben. Schließlich räumte man die Schlitze mit besonderen eckigen
Räumnadeln auf das endgültige Maß aus, wobei infolge der erforderlichen größeren
Materialabnahme an den herzustellenden Ecken und infolge der oft eng begrenzten
Räumtiefe meist eine Reihe von Räumnadeln geringen Räumhubes nacheinander verwendet
werden mußten.
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Die Aussparungen lassen sich auch nach dem bekannten Langlochfräsverfahren
herstellen, wobei die endgültige eckige Form derselben dann noch durch nachträgliches
Räumen erzeugt wird.
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Eine andere bekannte Vorrichtung bedient sich eines Spezialbohrers
mit geraden Schneidkanten, der von einer besonderen beweglichen Antriebsvorrichtung
derart geführt ist, daß während seiner Drehung die bearbeitende Schneidkante zunehmend
in der herauszuarbeitende Ecke hineingeführt wird, während der Bohrer rechtzeitig
wieder so weit zurückgezogen wird, daß die nachfolgende Schneidkante die Seitenfläche
des Schlitzes unbearbeitet läßt, um danach mit einem neuen Vorschub des Bohrers
für sich in die Ecke geführt zu werden.
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Die Erfindung geht von einer anderen bekannten Vorrichtung aus, bei
der die Herstellung der Vertiefungen, Sacknuten od. dgl. mit einem Werkzeug erfolgt,
dessen in einem Werkzeughalter befestigter Schaft an seinem freien, einen Schneidkopf
bildenden Ende die längs eines Kreisbogens angeordneten und über einen Teil des
Umfanges sich erstreckenden, fräserzahnartigen Schneiden aufweist. Der Werkzeughalter
ist hierbei um eine senkrecht zur Vorschubrichtung und Längsrichtung der Ausnehmung
verlaufende, die Mittelachse des Schneidkopfes bildende Schwenkachse durch eine
einen verstellbaren Kurbel-oder Exzentertrieb aufweisende Schwenkvorrichtung periodisch
in wechselnden Richtungen drehbar, und das Schneidwerkzeug oder das Werkstück wird
parallel zur Mittellage des Schaftes in bezug auf dessen Schwenklagen schrittweise
vorgeschoben.
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Der zweck der Erfindung ist, eine derartige Vorrichtung zu verbessern.
Sie besteht darin, daß die Schwenkachse des Schneidkopfes des Schneidwerkzeuges
während der Schwenkbewegung auf einer in sich geschlossenen Kurvenbahn zusätzlich
geführt ist und die Kurvenbahn symmetrisch zur Mittellage des Schaftes liegt. Der
Werkzeughalter kann hierbei die Pleuelstange des Kurbel- oder Exzenterantriebes
bilden, an deren freiem Ende der Schaft des Schneidwerkzeuges befestigt ist, wobei
zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Kurbel- oder Exzenterantrieb eine in einem
Gestell drehbar gelagerte Kulisse als Führung für die Pleuelstange angeordnet ist.
Ist der Werkzeughalter an einem um die Schwenkachse des Schneidkopfes verschwenkbaren
Kurbelarm befestigt, dessen Schwenkwelle in einem Gehäuse gelagert ist, dann kann
die Schwenkwelle in einer Büchse exzentrisch gelagert werden, die um ihre fest liegende
Längsachse in derselben Drehrichtung ständig angetrieben wird.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in den beiden soeben geschilderten
Ausführungsformen wiedergegeben. Die Bewegungsrichtung von bewegten Teilen ist durch
Pfeile gekennzeichnet. Es zeigt Abb. 1 die Vorrichtung nach dem ersten Beispiel
in einer Seitenansicht und einem teilweisen Schnitt nach der Linie I-1 der Abb.
2, Abb. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Abb. 1, Abb.3 ein in vergrößertem
Maßstab dargestelltes Werkzeug nach der Erfindung in Draufsicht; Abb. 4 die Vorrichtung
nach dem zweiten Beispiel in einem Längsschnitt nach der Linie IV-IV,der Abb. 5,
Abb.
5 eine Seitenansicht in Richtung V auf die Vorrichtung nach Abb. 4.
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In den Abb. 1 bis 3 ist 1 ein Schneidwerkzeug mit einer etwa halbkreisförmig
entsprechend dem Radius r abgerundeten Stirnseite, die an der Rundung mit etwa einem
Fräser entsprechenden Schneiden 2 versehen ist. Die Schneiden erstrecken sich von
der kreisbogenförmigen Abrundung aus an beiden Seitenflächen 3 der Stirnseite noch
ein geringes Stück radial nach innen, wobei der übrige Teil der Seitenflächen gegenüber
den Schneiden etwas zurücktritt. Das Schneidwerkzeug 1 ist mit seinem Schaft 4 in
einen Werkzeughalter 5 eingespannt, der über das Schaftende nach hinten verlängert
und mit seinem dortigen Ende 6 auf einem Exzenter 7 einer Antriebswelle 8 gelagert
ist. Auf der Seite des Schaftes ist der Werkzeughalter als Gleitstück 9 ausgebildet
und in einer drehbaren Kulisse 10 gleitend gelagert. Sowohl die Antriebswelle 8
als auch die Kulisse 10 sind in einem Tragbock 11 parallel zueinander gelagert,
die Antriebswelle über zwei kräftige Kugellager 12 und die weniger beanspruchte
Kulisse 10 mittels eines einfachen drehbaren Bolzens 13, der gegen eine axiale Verschiebung
durch zwei Gegenmuttern 14 gesichert ist. Der Werkzeughalter ist durch die Kulisse
und einen auf der Kulisse befestigten Deckel 15 geführt. Mit 16 ist ein von der
Vorrichtung mit Aussparungen zu versehender Rollenlagerkäfig bezeichnet, der strichpunktiert
dargestellt ist und an dem verschiedene Aussparungen durch ebenfalls strichpunktierte
Konturen 17 angedeutet sind. Wie aus den Abb. 1 und 2 zu ersehen ist, ist die Lage
der Vorrichtung zum Werkstück derart, daß die Bewegung des Werkzeuges innerhalb
der durch die Breite der herzustellenden Aussparung gegebenen Ebenen erfolgt.
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Wird die Vorrichtung durch Drehen der Antriebswelle 8 in Pfeilrichtung
in Bewegung gesetzt, so macht die Stirnseite des Schneidwerkzeuges 1 eine der Kurvenbahn
k folgende Bewegung, und es ist offensichtlich, daß bei einer Bearbeitung die Schneiden
2 das Werkstück 16 stets in einem günstigen Schneidwinkel angreifen, wobei die erzeugte
Höhe h der Aussparung um einen der Höhe der Kurvenbahn k entsprechenden Betrag größer
als die Höhe h' der Werkzeugstirnseite ist. Außerdem ist ersichtlich, daß das Werkzeug
außer einer in einer Richtung H auf das Werkstück zu- und von demselben wegführenden
Hauptbewegung gemeinsam mit dem Werkzeughalter 5 eine Schwenkbewegung um die Achse
A des Bolzens 13 ausführt, wobei sämtliche Bewegungen des Werkzeuges innerhalb der
durch die Breite der herzustellenden Aussparung gegebenen Ebenen erfolgen.
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Wie weiterhin aus den Abb. 1 und 2 zu ersehen ist, kann durch die
Wahl der Exzentrizität e und des Abstandes a die Größe und Form der Kurvenbahn k
weitgehend bestimmt werden, so daß mit entsprechend abgewandelten Vorrichtungen
die verschiedensten Bearbeitungsformen, z. B. verschiedene Kurvenhöhen und Kurventiefen,
erzeugt werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren könnte auch mit einer Vorrichtung
durchgeführt werden, bei der das Schneidwerkzeug an der dem Gleitstück gegenüberliegenden
Seite, d. h. an dem Ende 6 des Werkzeughalters 5 angeordnet ist, wobei dieser entsprechend
auszubilden wäre und das Werkstück sich an der entsprechenden Seite befinden müßte.
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In den Abb. 4 und 5 ist das Schneidwerkzeug 1 in einem Werkzeughalter
18 eingespannt, der in einem Abstand b vom Werkzeug in eine Schwenkwelle 19 übergeht,
deren Mittelachse senkrecht zur Werkzeugbewegungsebene in Richtung der Schwenkachse
B (vgl. Abb. 3) der stirnseitigen Werkzeugabrundung verläuft. Die Schwenkwelle 19
ist in einer exzentrischen Büchse 21 gelagert, welche ihrerseits über zwei Wälzlager
22 in einem Tragbock 23 der Vorrichtung gelagert ist. Die Mittenverlagerung ei der
Schwenkwelle gegenüber der Drehachse der Büchse 21 ist etwa halb so groß wie der
Radius r der Abrundung der Werkzeugstirnseite. Die Büchse 21 ragt jenseits des Werkzeughalters
18 aus dem Tragbock 23 heraus und wird dort durch ein auf ihm befestigtes Zahnrad
24 von einem gleich großen Antriebszahnrad 25 aus angetrieben, dessen Antriebswelle
26 durch zwei Wälzlager 27 in dem genannten Tragbock 23 gelagert ist. Die Schwenkwelle
19 ragt an der Seite des Zahnrades 24 noch aus der Büchse 21 heraus, und an seinem
dortigen freien Ende ist ein Schwenkhebel 29 befestigt, in dessen Längsschlitz 30
ein als Kurbelzapfen 31 ausgebildeter Exzenter der Antriebswelle 26 eingreift. Infolge
einer in diesem Ausführungsbeispiel gewählten größeren Exzentrizität ist dieser
Kurbelzapfen nicht unmittelbar auf der Antriebswelle, sondern auf dem von derselben
angetriebenen Antriebszahnrad 25 befestigt und trägt gegenüber den Schlitzwandungen
des Schwenkhebels 29 noch ein Kugellager 32. Die Schwenkwelle 19 ist schließlich
gegenüber der Büchse 21 noch durch je ein Längskugellager 33 und 34 axial abgestützt.
Das Zahnrad 24 und das Antriebszahnrad 25 greifen in dem Ausführungsbeispiel derart
ineinander, daß beide Exzenter (Schwenkwelle 19 und Kurbelzapfen 31) zu ihren Drehachsen
stets eine gleiche Winkelstellung einnehmen.
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Wird die Vorrichtung beispielsweise von der Antriebswelle 26 aus durch
deren Drehung in Pfeilrichtung angetrieben, so erfährt die Schwenkwelle 19 und damit
das Schneidwerkzeug 1 sowohl eine der Mittenverlagerung ei entsprechende ständige
Kreisbewegung, durch welche das Schneidwerkzeug zum Werkstück hin- und von demselben
wieder weggeführt wird, als auch eine Schwenkbewegung von etwa 45° durch den Kurbelzapfen
31, wobei die Bearbeitung des Werkstückes (vgl. Abb. 1 und 2) im vorliegenden Beispiel
gerade bei der in den Abb. 4 und 5 gezeigten vorderen Stellung beider Exzenter (Büchse
21 und Kurbelzapfen 31) erfolgt. Für eine stetige Bearbeitung des Werkstückes ist
noch erforderlich, daß nach jedem Bewegungszyklus des Schneidwerkzeuges die ganze
Vorrichtung dem Werkstück durch Vorschub näher gebracht wird. Das kann entweder
durch Bewegung des Werkstückes gegen das Schneidwerkzeug oder auch durch die Bewegung
der Vorrichtung mitsamt dem Schneidwerkzeug gegen das Werkstück erfolgen. In den
Abb. 4 und 5 ist ein der letztgenannten Ausführung entsprechender Vorschub für die
dort gezeigte Vorrichtung mit dargestellt. Dort befindet sich auf der Antriebswelle
26 noch ein weiterer Exzenter 35 mit einem Hebel 36. Parallel zur Antriebswelle
befindet sich hinter derselben eine Vorschubwelle 37, auf der ein Vorschubhebel
38 befestigt ist. Dieser Hebel 38 ist an seinem Ende mit einem Schlitz 39
versehen, in welchen das Ende des Hebels 36 mittels eines Bolzens 40 einstellbar
angelenkt ist. Auf der Welle 37 ist weiterhin frei beweglich eine Kurvenscheibe
41 angeordnet, deren Kurve einer logarithmischen Spirale entspricht, wobei der Gesamthub
der Kurvenscheibe während einer Umdrehung mindestens dem Gesamtvorschub der Vorrichtung
vom Beginn des Bearbeitungsvorganges bis zur Fertigstellung eines Schlitzes entspricht.
Diese Kurvenscheibe stützt sich hinten gegen einen an einer feststehenden Konsole
42 befindlichen Anschlag 43 ab.
Die Kurvenscheibe 41 ist mit dem
Hebel 38 über einen Freilauf 44 gekuppelt, der von den durch den Exzenter 35 hervorgerufenen
hin- und hergehenden Bewegungen des Hebels 38 nur jeweils die Bewegungen in einer
Richtung auf die Kurvenscheibe 41 überträgt, wobei die Kurvenscheibe im Sinne eines
zunehmenden Hubes gegenüber dem Anschlag 43 gedreht wird. Da die Vorschubbewegung
nur während eines Bruchteils einer Umdrehung der Antriebswelle 26 erfolgt, kann
sie durch eine geeignete Lage des Exzenters 35 in bezug auf die Bewegungszyklen
des Schneidwerkzeuges leicht so gelegt werden, daß der Vorschub der Vorrichtung
nur dann erfolgt, wenn das Schneidwerkzeug sich nicht im Eingriff befindet. Damit
sich die Kurvenscheibe 41 und damit die ganze Antriebsvorrichtung nicht von selbst
von dem Anschlag 43 gegen das Werkstück bewegen kann, ist noch eine Schraubenfeder
45 vorgesehen, mit der die ganze Vorrichtung nach hinten gegen den Anschlag 43 gespannt
ist. Diese Schraubenfeder bewirkt schließlich auch, daß nach Herstellung jedes Schlitzes
die Vorrichtung selbsttätig wieder in ihre Ausgangslage zurückgeführt wird.
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Bei einer beispielsweise um eine Schwenkwelle 19 erfolgenden Schwenkbewegung
der Werkzeugspitze ist es nicht erforderlich, daß die Vorwärts- und Rückwärtsbewegung
des Schneidwerkzeuges gleichzeitig, z. B. durch eine überlagerte Kreisbewegung,
erfolgt. Wird z. B. die am Werkzeughalter befestigte Schwenkwelle nicht in einer
exzentrischen Büchse, sondern in einem Schlitten gelagert, mit welchem er in Richtung
auf das Schneidwerkzeug zu und von demselben wieder weg verschiebbar ist, so erfolgt
die Schwenkung des Schneidwerkzeuges nur um die Achse der Schwenkwelle. Hierbei
könnte die hin- und hergehende Bewegung des Schlittens so erfolgen, daß-z. B. bei
einem Schlittenantrieb durch einen Exzenter der Antriebswelle, der in einem senkrecht
zur Bewegungsrichtung verlaufenden Schlitz des Schlittens geführt ist - die Schwenkachse
während des Schwenkens des Schneidwerkzeuges mit dem Schneidwerkzeug und dem Schlitten
auf das Werkstück zu- und von demselben wegbewegt wird, oder auch so - z. B. bei
einem Krümmungsradius der vorderen (dem Werkzeug zugekehrten) Seite des Schlitzes,
der etwa gleich dem Radius des die Exzenterbewegung umschließenden Kreises ist --,
daß mindestens während der vorderen (beim Werkstück erfolgenden) Schwenkbewegung
des Schneidwerkzeuges die Schwenkachse praktisch keine Bewegung durchführt. Diese
letztgenannte Ausführung ist in den Fällen zweckmäßig, wo auf eine genau kreisförmige
Drehung des Schneidwerkzeuges am Werkstück besonderer Wert gelegt wird, während
jedoch in den meisten Fällen die vorstehend ausführlich geschilderten anderen Arbeitsweisen
die Betriebsbedingungen erfüllen.
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Zur Anfertigung von Teilen mit mehreren Aussparungen ist es schließlich
besonders zweckmäßig, auf ein entsprechendes Werkstück zugleich zwei z. B. gegenüberliegende
Vorrichtungen oder auch mehrere gegebenenfalls rund um das Werkstück verteilte Vorrichtungen
arbeiten zu lassen.