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Dokumentenidentifikation DE69902927T2 28.05.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 1105240
Titel DREISPANNBACKENFUTTER, EINE METHODE UND EINE VORRICHTUNG ZUM SCHNEIDEN DER ZÄHNE DER SPANNBACKEN
Anmelder Voutev, Gueorgui Vassilev, Sofia/Sofija, BG;
Nachev, Valentin Rashev, Sofia/Sofija, BG
Erfinder NACHEV, Valentin Rashev, 1421 Sofia, BG
Vertreter Dr. Volker Vossius, Corinna Vossius, Tilman Vossius, Dr. Martin Grund, Dr. Georg Schnappauf, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69902927
Vertragsstaaten AT, DE, ES, FI, FR, GB, GR, IT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 25.05.1999
EP-Aktenzeichen 999204647
WO-Anmeldetag 25.05.1999
PCT-Aktenzeichen PCT/BG99/00015
WO-Veröffentlichungsnummer 0099061188
WO-Veröffentlichungsdatum 02.12.1999
EP-Offenlegungsdatum 13.06.2001
EP date of grant 11.09.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 28.05.2003
IPC-Hauptklasse B23B 31/12
IPC-Nebenklasse B23P 13/02   

Beschreibung[de]
GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft ein Dreispannbackenfutter, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schneiden von Zähnen auf den Spannbacken, die bei mit Rotationswerkzeugen arbeitenden Maschinen, wie Bohrern, Fräsern, Senkern, Reibern, sowie bei Handbohrmaschinen, Maschinen mit numerischer Programmsteuerung und bei anderen verwendet werden können.

STAND DER TECHNIK

Ein Dreispannbackenfutter zum Festhalten von Rotationswerkzeugen ist bekannt, das einen Körper mit einer Basisöffnung zum Koppeln an die Rotationsmaschine und drei Öffnungen umfasst, deren Achsen in Bezug auf die Längsachse des Körpers geneigt sind. Spannbacken befinden sich in den Öffnungen, wobei eine der Oberflächen der Backen als Zahnbereich, der in das konische Gewinde eines Zahnrads eingreift, ausgebildet ist. Das Sichern des Werkzeuges erfolgt durch Rotation des Zahnrads, entweder manuell oder mittels eines Schlüssels. Die Spannbacken sind dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne in dem Zahnbereich eine Ganghöhe und eine Form aufweisen, die mit denen des konischen Gewindes des Zahnrads, in das sie eingreifen, übereinstimmen. Außerdem weist jeder Zahn des Gestells der Spannbacken eine unterschiedliche Krümmung und einen unterschiedlichen Neigungswinkel auf.

Ein weiteres Dreispannbackenfutter zum Spannen von Bohrern und anderen Rotationswerkzeugen ist bekannt (2), dessen Konstruktion sich nicht wesentlich von dem oben beschriebenen unterscheidet. Die Zähne in den Zahnbereichen der Spannbacken sind von denen des zuvor beschriebenen Futters verschieden, um die Spanngenauigkeit zu verbessern und die Drehung der Spannbacken bezüglich ihrer Achsen zu verhindern. Wichtigere Parameter sind die Form der Oberfläche, auf der die Zähne geschnitten werden, wobei die Oberfläche durch ihre Radien und die Lage ihrer Achse bezüglich der Drehachse während des Schneidens und der Rotationsachse des Schneidewerkzeugs bestimmt wird, und wobei die Krümmungen der Zähne durch ihre Radien einer Rotation und die Neigungswinkel bezüglich der Längsachse bestimmt werden.

Ein Dreispannbackenfutter zum Spannen von Bohrern und anderen Rotationswerkzeugen ist auch bekannt (3), dessen Konstruktion sich nicht wesentlich von den vorstehend beschriebenen unterscheidet.

Der Unterschied besteht in der Form der Zähne in dem Zahnbereich. Die Zähne sind als Teil einer zylindrischen Schraubenfläche ausgebildet und ihre Ganghöhe und die Form ihres Profils stimmen mit denen des konischen Gewindes des Antriebszahnrads, in das sie eingreifen, überein. Die Zähne in den Zahnbereichen weisen konstante Neigungswinkel auf, die zu dem Erhebungswinkel ihres zylindrischen Gewindes gleich sind.

Ein Spannbacken für ein Maschinenfutter des Jacoby-Typs mit Zähnen, die mit dem Zahnkranz übereinstimmen, ist von Pradota in der US-PS 3,927,892 beschrieben, worauf die Präambel der Ansprüche 1, 3 und 4 basiert. Durch Veränderung der Zahnform der Spannbacken wird der veränderliche Teilkreisdurchmesser des Zahnkranzgewindes untergebracht.

Die oben genannten bekannten Konstruktionen der Dreispannbackenfutter sind nicht genug wirksam bezüglich der Spann- und Drehgenauigkeit des Spannwerkzeugs, sowie bezüglich der gleichmäßigen Bewegung der Spannbacken beim Spannen oder Freilassen des Werkzeugs. Die vorstehend beschriebenen Nachteile sind hauptsächlich auf die Konstruktionsformung der Zähne in den Zahnbereichen zurückzuführen.

Wie oben erwähnt, sind die Krümmung der Zähne und die Neigungswinkel jedes Zahnes verschieden und infolgedessen treten bei einer Bewegung die Zähne der Spannbacken in den Zahnbereichen stufenlos in Kontakt mit den Schraubenflächen des konischen Gewindes, die ihrerseits konstante Ganghöhen und verschiedene Krümmungen und Neigungswinkel in jedem Abschnitt haben. Infolgedessen verändert sich der Eingriff zwischen dem Gestell und dem konischen Gewinde des Zahnrads während des Hubs der Spannbacken und die Kontaktflächen sind entlang einer gekrümmten Raumlinie, schräg bezüglich der Mittelsenkrechten der Spannbacke angeordnet, wobei die Mittelsenkrechte in der Mitte des ersten Zahnes, an der Kontaktseite der Spannbacke, beginnt und an der rechten Seite des letzten Zahns in dem Zahnbereich endet. Die vorstehend beschriebene Kontaktweise des Zahnbereiches mit dem konischen Gewinde des Zahnrads führt zu einer ungleichmäßigen Kraftbelastung der Zähne, die der ungünstigen Wirkung eines Drehmoments bezüglich der Längsachse der Spannbacke ausgesetzt sind, wodurch der Kontakt mit dem Spannwerkzeug beziehungsweise die Rotationsgenauigkeit verschlechtert wird. Ein anderer Nachteil ist der schnelle Verlust der Anfangsgenauigkeit der Backenfutterdrehung, infolge der ungleichmäßigen Belastung und Abnutzung der Kontaktteile.

Es ist ein Verfahren zum Schneiden von Zähnen in Zahnbereichen bekannt, das die nachstehenden Schritte umfasst: ein Backensatz wird in einen Dorn gestellt, wobei die Achsen der Backen schräg zu der Rotationsachse des Dorns verlaufen; ein Schneidewerkzeug, zum Beispiel ein Schneckenfräser, wird zugeführt, dessen Rotationsachse parallel zu der Achse der Spannbacken verläuft; das Schneidewerkzeug bewegt sich, bis die ganze Tiefe der Zähne geschnitten ist; danach wird der Dorn um 1 1/4 Drehungen gedreht und durch axiale Zufuhr des Fräsers um eine Ganghöhe werden alle Zähne in dem Zahnbereich geschnitten.

Es ist auch ein Verfahren zum Schneiden von Zähnen in Zahnbereichen bekannt, das sich von dem vorstehend beschriebenen dadurch unterscheidet, dass an den im Dorn festgestellten Backen ein zylindrisches Gewinde geschnitten wird.

Es ist eine Vorrichtung zum Ausführen des vorstehend beschriebenen Verfahrens bekannt, die eine spezielle Maschine aufweist - Universaldrehmaschine. Der Dorn mit dem zu schneidenden Backensatz ist auf der Spindel der Drehmaschine fixiert. Die Drehvorrichtung der Schneidevorrichtung ist auf dem Schlitten der Maschine befestigt und die Drehachse der Schneidevorrichtung verläuft schräg bezüglich der Drehachse der Maschine. Ein spezieller Zufuhrmechanismus sichert die Synchronisierung zwischen der Drehung der Spindel und der Zufuhrbewegung des Schneidewerkzeugs um eine Ganghöhe, parallel zu den Achsen der zu schneidenden Backen.

Mit den vorstehend beschriebenen bisher bekannten Konstruktionen der Zähne auf Spannbacken und ihren geometrischen Parametern, den Verfahren und Vorrichtungen zum Schneiden von Zähnen ist keine Formung der Zähne zu erreichen, die eine hohe Feststellgenauigkeit des Drehwerkzeugs; Gleichmäßigkeit der Bewegung der Spannbaken beim Spannen und Freilassen des Werkzeugs und eine permanente Aufrechterhaltung der Anfangsgenauigkeit der Drehung des Backenfutters erlaubt. Um die Standard-Genauigkeitsanforderungen bezüglich von Dreispannbackenfuttern zu erfüllen, ist es nötig, dass seine Grundelemente eine hohe Genauigkeitsklasse aufweisen, was die Produktionskosten und die Kosten des Produkts deutlich erhöht.

Die bekannten Dreispannbackenfutter haben auch den Nachteil, dass die Genauigkeit zum Feststellen und Drehen des Spannwerkzeugs sich infolge der Drehung der Spannbacken bezüglich ihrer Längsachse aus verschiedenen Gründen verschlechtert.

GEGENSTAND DER ERFINDUNG

Im Hinblick auf das vorstehend beschriebene liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Konstruktion eines Dreispannbackenfutters bereitzustellen, das sich durch eine gleichmäßige Bewegung der Spannbacken, eine höhere Verlässlichkeit bezüglich des Spannens des Werkzeugs und Rotationsgenauigkeit und einen längeren Zeitraum der Aufrechterhaltung der Anfangsgenauigkeit auszeichnet, wobei zugleich die Möglichkeit der Verringerung der Spanngenauigkeit und einer Drehung des Werkzeugs, verursacht durch die Drehung der Spannbacken um ihre Längsachsen, ausgeschlossen wird.

Eine erfindungsgemäße Aufgabe ist die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung für ein Schneiden von Zähnen bei geringeren Herstellungskosten, wobei die Standard-Genauigkeitsanforderungen der Spannbacken erfüllt werden.

Eine weitere erfindungsgemäße Aufgabe ist die Bereitstellung eines Verfahrens und einer Vorrichtung für ein Schneiden von Zähnen in Zahnbereichen, wodurch eine ausreichende Genauigkeit für eine Bildung von Zähnen der Spannbacken erreicht wird. Diese erfindungsgemäßen Aufgaben werden durch ein Dreispannbackenfutter für eine Befestigung von Rotationswerkzeugen gelöst, das die Merkmale nach Anspruch 1, das Verfahren nach Anspruch 3 und die Vorrichtung nach Anspruch 4 umfasst. Das Futter umfasst einen Körper mit einer Basisöffnung für eine Kopplung an die Rotationsmaschine und drei Öffnungen, deren Achsen bezüglich der Körperlängsachse schräg verlaufen. Spannbacken mit Zahnbereichen an deren Außenfläche, die in das konische Gewinde eines Zahnrads eingreifen, befinden sich in den Öffnungen. Auf der gegenüberliegenden Seite der Zahnbereiche befindet sich eine schräge Kontaktfläche für den Kontakt mit dem Spannwerkzeug.

Alle Zähne in den Zahnbereichen der Spannbacken weisen identische Ganghöhen und Formen des Profils auf, ähnlich zu denen des konischen Gewindes des Zahnrads, in das sie eingreifen. Die Zähne sind auf einer zylindrischen Oberfläche ausgebildet, deren Achse parallel zu der Achse des Spannbackens verläuft. Beide Achsen befinden sich in einer Ebene, die durch deren Mittelsenkrechte hindurchgeht. Der Radius der zylindrischen Oberfläche ist gleich zu dem minimalen Innenradius des konischen Gewindes. Die Zähne sind gebogen eingeschnitten und weisen eine Krümmung auf, die durch die Rotation der Backen um eine Achse mit einem Winkel bezüglich zu der Achse des Spannbackens bestimmt wird. Die Krümmung weist einen Radius auf, der gleich dem minimalen Außenradius des konischen Gewindes ist.

Der Neigungswinkel der Zähne bezüglich der Längsachse der Spannbacken ist gleich zu dem Erhebungswinkel des konischen Gewindes und wird durch deren mittleren Radius bestimmt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Zähne in dem Zahnbereich senkrecht zu der Längsachse der Spannbacken ausgebildet.

Die vorstehend beschriebene Form der Zähne in den Zahnbereichen der Spannbacken wird durch ein Verfahren zum Schneiden von Zähnen auf Spannbacken erreicht. Das Verfahren beinhaltet eine Positionierung der Spannbacken, deren Vorschieben zu einem Schneidewerkzeug, eine Vorwärtsbewegung eines Zufuhr-Form-Mechanismus und eine Rotationsbewegung des Schneidewerkzeugs, wobei die Rotationsachse des Schneidewerkzeugs parallel zu der Achse des zu schneidenden Backens verläuft.

Das Verfahren beinhaltet die nachstehenden Schritte: Positionieren einer Backe entlang ihrer Längsachse in dem Zufuhr-Form-Mechanismus, wobei dessen Rotationsachse in einem Winkel bezüglich der Achse des zu schneidenden Backens steht, und wobei die Vorwärtsbewegung des Zufuhr-Form-Mechanismus eine drehbare, um einen bestimmten Winkel oszillierende Bewegung ist; Vorschieben der zu schneidenden Backe in Richtung des Schneidewerkzeugs; Schneiden des ersten Zahnspalts; Stoppen der vorrückenden Bewegung; axiale Bewegung der zu schneidende Backe in einen Abstand, der einer Ganghöhe des konischen Gewindes entspricht; Umkehren der Vorwärtsrotationsbewegung und Schneiden des zweiten Zahnspalts; Stoppen der Vorwärtsrotationsbewegung, und axiale Bewegung der Backe bis zu einem Abstand einer Ganghöhe des konischen Gewindes.

Die weitere Wiederholung der vorstehend beschriebenen Schrittsequenz erlaubt das Schneiden von allen Zähnen in dem Zahnbereich mit einem gleichen Rotationsradius, bezüglich der Achse, schräg zu dem Zufuhr-Form-Mechanismus.

Das vorstehend beschriebene Verfahren zum Schneiden von Zähnen auf Spannbacken erfolgt durch eine Vorrichtung zum Schneiden von einheitlichen Zähnen, die ein Gehäuse einschließt, auf dem Zufuhr-Form-Mechanismen verbunden mit Schneidemechanismen befestigt sind, wobei die Mechanismen durch ein hydraulisches und ein elektrisches System gesteuert werden. Es befinden sich drei Paare von Mechanismen auf dem Gehäuse, wobei jedes Paar einen Zufuhr-Form-Mechanismus und einen Scheidemechanismus enthält. Der Zufuhr-Form-Mechanismus ist derart angeordnet, dass seine Achse und die Rotationsachse des Schneidewerkzeugs in einer Ebene liegen, und die Anordnung der Basisstützelemente des Zufuhr-Form-Mechanismus bezüglich der Vorderseite der Schneidewerkzeuge für das zweite und dritte Paar der Mechanismen sich von der für das erste Paar um ein Drittel bzw. um zwei Drittel der Ganghöhe des konischen Gewindes unterscheidet.

Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung tritt nur ein Paar von dem auf dem Gehäuse befestigten Mechanismen auf, wobei das Paar einen Zufuhr-Form-Mechanismus und einen Schneidemechanismus einschließt.

Der Zufuhr-Form-Mechanismus umfasst einen Trägerkörper mit einer eingebauten, zylindrischen Reitstockhülse, an die bewegliche und unbewegliche Basispositionierungselemente befestigt sind. Ein Führungszylinder ist axial an der Reitstockhülse befestigt und unbeweglich mit einem Ganghöhen-Teilungs-Mechanismus verbunden, und der Trägerkörper ist in einem Lagergehäuse mit einer eingebauten Zufuhrgruppe untergebracht.

Positionierungselemente: ein Spannzylinder, eine unbewegliche Basisstütze, eine unbewegliche Basisstütze mit einem halbzylindrischen Loch und eine als Prisma geformte bewegliche Basisstütze sind alle an der Reitstockhülse angebracht. Die Anordnung der Basisstützen bestimmt die Achse des zu schneidenden Zahns und den Neigungswinkel des zu schneidenden Zahns.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform liegt die Achse der Basispositionierungselemente des Zufuhr-Form-Mechanismus in einer Ebene mit der Achse des Schneidwerkzeugs und der Achse des Zufuhr-Form-Mechanismus. Der Ganghöhen- Teilungs-Mechanismus umfasst ein Gehäuse, in dem ein Ganghöhen-Templet, verbunden mit der Kolbenstange eines Führungszylinders und mit einer zylindrischen Reitstockhülse, befestigt ist.

Die Zufuhrgruppe des Zufuhr-Form-Mechanismus ist in einem Lagergehäuse untergebracht, in dem ein Gestell an die Kolbenstange eines Führungszylinders eingebaut ist, wobei das Gestell in ein Zahnrad, das an einem Achshals befestigt ist, eingreift.

Der Schneidemechanismus umfasst ein Gehäuse, das an eine Basisplatte über Führungen angebracht ist. Eine Spindel, die auf Lagern innerhalb des Gehäuses steht und ein darauf befestigtes Schneidwerkzeug aufweist, wird durch eine elektrische Antriebsgruppe angetrieben. Der Schneidemechanismus erlaubt eine Bewegung des Schneidewerkzeugs in Quer- und Längsrichtung bezüglich der Spindelachse.

Das erfindungsgemäße Dreispannbackenfutter stellt eine verbesserte Konstruktion dar, die eine Erhöhung der Spannkraft und eine Verbesserung der Drehgenauigkeit des Drehwerkzeugs ermöglicht.

Die spezifische Formung der Spannbacken bezüglich des Zahnbereichs, und insbesondere die Formung der Zähne mit geometrischen Parametern gemäß der Erfindung ermöglicht gleiche Kontaktflächen aller Zähne bei ihrem Eingreifen in die helikale Oberfläche des konischen Gewindes. Die Kontaktflächen sind auf der Mittelsenkrechten des Gestells angeordnet und bestimmen eine gleichmäßige Belastung der Zähne beim Spannen. Auf diese Weise wird die Drehgenauigkeit des eingespannten Werkzeugs und die Bewegungsgleichmäßigkeit der Spannbacken verbessert und die Anfangsgenauigkeit für einen längeren Zeitraum aufrecht erhalten. Durch Anwendung der Erfindung ist es möglich, die Elemente des Backenfutters bei einer niedrigeren Genauigkeitsklasse herzustellen, wobei die Standard-Genauigkeitsanforderungen für Spannbackenfutter beibehalten werden, wodurch die Herstellungskosten beträchtlich gesenkt werden. Mit der vorgeschlagenen Konstruktion des Spannbackenfutters wird gleichzeitig die Möglichkeit einer Genauigkeitsverschlechterung beim Festhalten und eine Drehung des Werkzeugs, verursacht durch die Drehung der Spannbacken um ihre Längsachse, ausgeschlossen.

Das vorgeschlagene Verfahren und die Vorrichtung zum Schneiden von Zähnen auf Spannbacken erlauben ein ausreichend exaktes und präzises Schneiden von Zähnen auf Spannbacken, wobei ein weiteres Schleifen für eine vollständige Behandlung der zu schneidenden Zähne möglich ist. Somit wird die Genauigkeitsklasse des Backenfutters erhöht und gleichzeitig der Reibungskoeffizient beim Eingreifen der Zähne in das Gestell mit dem konischen Gewinde des Zahnrads verringert.

Die vorstehend beschriebenen Konstruktionseigenschaften des Spannfutters führen zu einer erhöhten Spannkraft des Werkzeugs bei reduzierten Werten der angewandten Kräfte für ein Spannen und Freilassen des Rotationswerkzeugs.

BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Dreispannbackenfutters ist anhand der beigefügten Zeichnungen dargestellt. Darin zeigen:

Abb. 1 den Längsschnitt durch ein Spannfutter;

Abb. 2 den Querschnitt durch ein Spannfutter;

Abb. 3 den Längsschnitt durch ein konisches Zahnrad;

Abb. 4 die Seitenansicht des Spannbackens, vorbereitet zum Schneiden der Zähne;

Abb. 5 den Querschnitt entlang der Linie M-M der Abb. 4;

Abb. 6 die Seitenansicht eines Spannbackens mit geschnittenen Zähnen;

Abb. 7 den Querschnitt entlang der Linie N-N der Abb. 4;

Abb. 8 die Draufsicht auf die Zähne in dem Spannbacken;

Abb. 9 die Stirnansicht einer Vorrichtung zum Schneiden von Zähnen in einem Spannbacken;

Abb. 10 die Seitenansicht von Teilschnitten eines Zufuhr-Form-Mechanismus;

Abb. 11 den Querschnitt entlang der Linie A-A der Abb. 10;

Abb. 12 den Querschnitt entlang der Linie B-B der Abb. 10;

Abb. 13 den Querschnitt entlang der Linie C-C der Abb. 10;

Abb. 14 die Stirnansicht des Schneidemechanismus;

Abb. 15 die Ansicht in Pfeilrichtung F der Abb. 14;

Abb. 16 die Ansicht in Pfeilrichtung D der Abb. 14.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Im weiteren wird in der Beschreibung eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung dargestellt, die ein Dreispannbackenfutter mit einer spezifischen Formung der Zähne der Spannbacken, ein Verfahren zum Schneiden von Zähnen der Backen und eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens betrifft.

Das Dreispannbackenfutter umfasst einen Hauptkörper 1 mit drei Öffnungen 2, deren Achsen schräg bezüglich der Längsachse des Körpers 1 verlaufen. In den Öffnungen 2 sind die Spannbacken 3 untergebracht, wobei die Backen mit Kontaktflächen 4 versehen sind. Zahnbereiche sind auf den Außenflächen der Backen ausgebildet und die Zähne der Zahnbereiche greifen in das konische Gewinde eines Zahnrads 5 ein, an das eine Hülse 6 unbeweglich angebracht ist.

Alle Zähne der Spannbacken besitzen eine identische Ganghöhe und Form des Profils, ähnlich zu denen des konischen Gewindes, in das sie eingreifen. Die Zähne sind auf einer zylindrischen Oberfläche 7 ausgebildet (Abb. 4), deren Achse parallel zu der Achse 8 der Spannbacken 3 verläuft. Beide Achsen liegen in einer Ebene, die durch deren Mittelsenkrechte hindurchgeht. Der Radius der zylindrischen Oberfläche 7 ist gleich dem minimalen Radius des konischen Gewindes. Die Zähne sind mit einer Krümmung 9 gebogen eingeschnitten (Abb. 8), die durch die Rotation der Backen 3 um eine Achse bei einem bestimmten Winkel bezüglich der Achse 8 der Spannbacken bestimmt ist, wobei die Krümmung 9 einen Radius, der gleich dem minimalen Außenradius des konischen Gewindes ist, und einen Neigungswinkel bezüglich der Längsachse 8 der Backen 3 aufweist, der gleich dem Erhebungswinkel des konischen Gewindes ist, entsprechend dessen mittleren Radius.

Gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die Zähne der Spannbacken 3 senkrecht zu der Achse 8 der Spannbacken 3, d. h. ohne eine Neigung, geschnitten.

Um eine hohe Drehgenauigkeit und eine gleichmäßige Bewegung der Spannbacken zu erreichen und die Anfangsgenauigkeit für eine längere Zeit aufrecht zu erhalten, und um die Möglichkeit einer Verschlechterung der Genauigkeit beim Festhalten und beim Drehen des Werkzeugs in Folge der Drehung der Spannbacken um ihre Längsachsen auszuschließen, wird ein Spannfutter mit Zähnen in den Spannbacken bereitgestellt, das vorzugsweise die in der Bulgarischen Patentanmeldung Nr. 102424 beschriebene Lösung enthält.

Die vorstehend beschriebenen Spannbacken mit spezifisch gestalteten Zähnen werden durch ein Verfahren zum Schneiden von einheitlichen Zähnen geschnitten, wobei nur ein Spannbacken in einem Zufuhr-Form-Mechanismus liegt und befestigt ist. Der Backen wird zu einem Schneidemechanismus vorgeschoben und gleichzeitig das Schneidewerkzeug gedreht.

Erfindungsgemäß wird das Schneiden durch Vorwärtsbewegung und Rotationsbewegung des Zufuhr-Form-Mechanismus durchgeführt. Nach Schneiden des ersten Zahnspalts wird die Vorwärtsrotationsbewegung des Zufuhr-Form-Mechanismus gestoppt und die Backe wird axial bis zu einem Abstand bewegt, der gleich einer Ganghöhe des konischen Gewindes ist. Der zweite Zahnspalt wird beim Umkehren der Vorwärtsrotationsbewegung geschnitten, gefolgt von einem Stoppen und einer erneuten Bewegung des Backens bis zu einem Abstand einer Ganghöhe des konischen Gewindes.

Die vorstehend beschriebene Schrittsequenz wird, bis alle Zähne mit demselben Rotationsradius bezüglich der Achse des Zufuhr-Form-Mechanismus geschnitten sind, wiederholt. Danach wird die fertige Backe freigesetzt und automatisch oder manuell aus der Vorrichtung entnommen.

Das vorstehend beschriebene Verfahren zum Schneiden von einheitlichen Zähnen auf den Spannbacken 3, gemäß der Erfindung, erfolgt durch eine Vorrichtung zum Schneiden von einheitlichen Zähnen, die ein Gehäuse 10 einschließt, auf dem sich drei Paare von Mechanismen befinden. Jedes Paar enthält einen Zufuhr-Form-Mechanismus 11 und einen Scheidemechanismus 12, wobei der Zufuhr-Form-Mechanismus 11 derart angeordnet ist, dass seine Achse 13 und die Rotationsachse 14 des Schneidewerkzeugs in einer Ebene liegen.

Die Anordnungen der Basisstützen 22 und 23 der Zufuhr-Form-Mechanismen 11 unterscheiden sich hinsichtlich der Vorderseite des Schneidewerkzeugs 15 für das zweite und dritte Paar der Mechanismen von der für das erste Paar um ein Drittel bzw. um zwei Drittel der Ganghöhe des konischen Gewindes.

Die Basisstützen 21, 22, 23 bestimmen die Anordnung der Achsen der zu schneidenden Backen 3 und den Neigungswinkel der Zähne, der gleich zu dem Erhebungswinkel des konischen Gewindes ist, bestimmt durch dessen Mittelradius.

Der Zufuhr-Form-Mechanismus 11 beinhaltet einen Trägerkörper 16 mit einer eingebauten, zylindrisch geformten Reitstockhülse 17 und einen daran befestigten Spannzylinder 18.

Das Spannen der zu schneidenden Backen 3 erfolgt durch ihr Spannen zwischen dem Kopf 19 der Kolbenstange 20 und der unbeweglichen Basisstütze 21, der unbeweglichen Basisstütze mit dem halbzylindrischen Loch 22 und der beweglichen Basisstütze 23, die senkrecht mit Hilfe einer Feder 24 orientiert ist. Ein Führungszylinder 25 ist axial an der Reitstockhülse 17 befestigt und die Kolbenstange 26 des Zylinders 25 durchläuft eine Abdeckung 25 und ist unbeweglich mit einem Ganghöhen-Teilungs-Mechanismus 28 verbunden.

Der Ganghöhen-Teilungs-Mechanismus 28 beinhaltet ein Gehäuse 29, in dem ein Ganghöhen-Templet 30 entfernbar mit einer Kolbenstange 31 eines Hydraulikzylinders 32 verbunden ist, wobei das Ganghöhen-Templet 30 mit den Abdeckungen 33, 34 und 35 verschlossen ist. Der Trägerkörper 16 des Zufuhr-Form-Mechanismus 11 lagert auf Achshälsen 36 und 37, die in Lagergehäusen 38, 39 untergebracht sind. In dem Lagergehäuse 39 ist auch eine Zufuhrgruppe 40 untergebracht, wobei die Zufuhrgruppe 40 einen Führungszylinders 41 und ein Gestell 42 beinhaltet, das an der Kolbenstange des Führungszylinders 41 befestigt ist. Das Gestell 42 greift in ein Zahnrad 43 ein, das unbeweglich an dem Achshals 37 befestigt ist. Die Zufuhrgruppe 40 ist durch eine Abdeckung 44 abgeschlossen. An einem Ende des Trägerkörpers 16 ist ein Ausstoßer 45 für eine Zwangsbewegung der beweglichen Basisstütze 23, wenn die zylindrische Reitstockhülse 17 sich an der Vorderendstellung befindet, angebracht. Der Schneidemechanismus 12 beinhaltet ein Gehäuse 46, in dem eine Spindel 47 auf Lagern liegt. Das Schneidewerkzeug 15 ist auf der Spindel 47 angebracht und das Gehäuse 46 ist an eine Basisplatte 48 über Führungen 49 angebracht.

Der Schneidemechanismus 12 wird mit Hilfe einer Schraube 50 und einer darin eingebauten Mutter 51 justiert, wobei die Schraube 50 durch ein Schwungrad mit einem Nonius 52 bewegt wird. Das Schneidewerkzeug 15 wird durch einen Motor 53, der unbeweglich auf dem Gehäuse befestigt ist, und durch eine herkömmliche Transmission, d. h. einen Riemen 54 und eine Riemenscheibe 55, die an der Spindel 47 befestigt ist, angetrieben.

Die vorstehend beschriebene Konstruktion des Schneidemechanismus erlaubt eine Längs- und Querbewegung des Schneidewerkzeugs 15, um eine gleichmäßige Anordnung bezüglich der zu schneidenden Backen 3 zu erreichen. Die vorgeschlagene Konstruktionsgestaltung ist nicht in Hinblick auf andere technische Lösungen, die ähnliche Möglichkeiten bereitstellen, begrenzt.

Eine weitere Ausführungform der Vorrichtung beinhaltet ein Gehäuse 10 mit nur einem Paar eines Zufuhr-Form-Mechanismus 11 und eines Schneidemechanismus 12, das derart gesteuert werden kann, dass ein Backensatz für ein Futter geschnitten wird.

Wenn die Zähne schräg bezüglich der Längsachse 8 des Backens 3 geschnitten werden, liegen die Achsen der Basisstützen 21, 22, 23, die die Lage der Achse 8 in dem Zufuhr-Form-Mechanismus 11 bestimmen, schräg bezüglich der Ebene, in der die Achse 13 des Zufuhr-Form-Mechanismus 11 und die Achse 14 des Schneidemechanismus 12 liegen.

Die Vorrichtung zum Schneiden von Zähnen auf Spannbacken 3 ist mit einem hydraulischen System 56 und einer Schmieranlage 57, schematisch in den Abbildungen gezeigt, versehen. Die gesamte elektronische Steuerung der Schritte, insbesondere die Synchronisierung der Bewegung der Arbeitseinheiten und Mechanismen für ein Schneiden der Spannbacken 3, erfolgt durch ein nicht gezeigtes elektronisches System.

ANWENDUNG DER ERFINDUNG

Das Dreispannbackenfutter wird auf folgende Weise angewandt:

Das Spannfutter wird auf bekannte Weise an der Spindel der Arbeitsmaschine mittels des Hauptlochs in seinem Körper 1 befestigt. Das befestigte Werkzeug greift in die zwischen den Backen 3 ausgebildete Öffnung ein und das konische Zahnrad 5 wird mittels eines geeigneten, in den Körper 1 eingesetzten Verriegelungsschlüssels angetrieben. Infolge des Eingriffs zwischen dem konischen Gewinde und der Zähne der Spannbacken 3 bewegen sich die Backen linear in die schrägen Öffnungen 2 und greifen ein und halten das befestigte Werkzeug durch ihre Kontaktflächen 4. Auf Grund der gleichen Geometrien der Zähne und der identischen Profile und Ganghöhen der Zähne des Gestells und des konischen Gewindes verläuft die Aufnahme über ununterbrochene Kontaktflächen, die entlang einer Mittelsenkrechten des Gestells angeordnet sind, wobei eine gleiche und gleichmäßige Kraftbelastung der Zähne erreicht wird.

Die Vorrichtung zum Schneiden von Zähnen auf Spannbacken führt die Schrittsequenz durch, die bereits in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschrieben wurde. Die Spannbacken 3 werden manuell oder automatisch an die unbewegliche Basisstütze 21 befestigt und mit Hilfe des Kopfs 19 der Kolbenstange 20 des Spannzylinders 18 in den Basisstützen 22, 23 befestigt und fixiert. Die so verschlossenen Backen 3 werden mittels der zylindrischen Reitstockhülse 17 zu einer Ausgangsstelle für ein Schneiden von Zähnen geführt. Das Schneidewerkzeug 15 wird in eine Drehbewegung versetzt und gleichzeitig führt der Zufuhr-Form-Mechanismus 11 eine Drehzufuhrbewegung bei einem vorbestimmten Winkel aus und so wird der erste Zahnspalt geschnitten.

Sodann wird die Vorwärtsbewegung des Zufuhr-Form-Mechanismus 11 gestoppt und das Ganghöhen-Templet 30 durch die Kolbenstange 31 des Hydraulikzylinders 32 auf eine Ganghöhe bewegt. Die Spannbacken 3 werden auf einen Abstand von einer Ganghöhe bewegt, um den zweiten Zahnspalt durch Umkehrbewegung des Zufuhr- Form-Mechanismus 11 zu schneiden. Sodann wird die Zufuhrdrehbewegung gestoppt und die Backen 3 auf eine Ganghöhe bewegt. Die vorstehend beschriebene Schrittsequenz wird wiederholt, bis alle Zähne des Gestells geschnitten sind. Nach Abschluss des Schneidens aller Zähne kehrt die Reitstockhülse in ihre Anfangsposition mittels des Führungszylinders 25 zurück und der Ausstoßers 45 bewegt die vertikal orientierte bewegliche Basisstütze 23, die als Prisma ausgebildet ist. Die Kolbenstange 20 des Spannzylinders 18 setzt automatisch den Spannbacken 3 mit auf der Außenfläche geschnittenen Zähnen frei.

Wenn die Vorrichtung nur ein Paar von Mechanismen beinhaltet, wird für das Schneiden eines jeden Backens 3 aus dem Satz von Backen für ein Futter die Position des Vorderteils des Schneidewerkzeugs 15 im Hinblick auf das Basisprisma des Zufuhr-Form-Mechanismus 11 entsprechend angepasst.


Anspruch[de]

1. Dreispannbackenfutter, umfassend einen Körper (1) mit drei Öffnungen (2), deren Achsen schräg bezüglich der Körperlängsachse verlaufen, wobei die Spannbacken (3) mit Zahnbereichen an deren Aussenfläche, die in das konische Gewinde eines Zahnrads (5) eingreift, in die Öffnungen eingebracht sind, und auf der gegenüberliegenden Seite zu den Zahnbereichen eine schräge Kontaktfläche (4) für der Kontakt zum Spannwerkzeug besteht, dadurch gekennzeichnet, dass alle Zähne in den Zahnbereichen der Spannbacken (3) einheitliche Geometrien, identische Ganghöhe und Form des Profils, ähnlich zu denen des konischen Gewindes des Zahnrads (5), in das sie eingreifen, besitzen, die Zähne auf einer zylindrischen Oberfläche (7) ausgebildet sind, deren Achse parallel zu der Achse (8) der Spannbacken (3) verläuft, wobei beide Achsen in einer Ebene, die durch deren Mittelsenkrechte hindurchgeht, liegen, und der Radius der zylindrischen Oberfläche (7) gleich dem minimalen Innenradius des konischen Gewindes ist, wobei die Zähne mit einer Krümmung (9), die durch die Rotation des Backens um eine Achse (13) mit einem Winkel bezüglich zu der Achse (8) des Spannbackens (3) festgelegt ist, gebogen eingeschnitten sind, und die Krümmung (9) einen Radius aufweist, der gleich dem minimalen Aussenradius des konischen Gewindes ist, wobei der Neigungswinkel der Zähne bezüglich der Längsachse (8) des Spannbackens (3) gleich dem Erhebungswinkel des konischen Gewindes ist, bestimmt durch dessen mittleren Radius.

2. Dreispannbackenfutter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne in dem Zahnbereich senkrecht zu der Längsachse (8) des Spannbackens (3) stehen.

3. Verfahren zum Schneiden von Zähnen auf Spannbacken nach Anspruch 1, umfassend die folgenden Schritte: Positionieren der Backen (3), Vorschieben dieser Backen in einen Schneidemechanismus (12), Stellen des Zufuhr- und Formmechanismus (11) auf eine Vorwärtsbewegung und des Schneidemechanismus (12) auf eine Rotationsbewegung, wobei die Rotationsachse parallel zu der Achse (8) des zu schneidenden Backens verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass ein Backen (3) entlang seiner Längsachse in dem Zufuhr- und Formmechanismus (11) positioniert wird, dessen Rotationsachse (13) in einem Winkel bezüglich zu der Achse (8) des zu schneidenden Backens steht, wobei die Vorwärtsbewegung des Zufuhr-Form-Mechanismus eine drehbare, um einen bestimmten Winkel oszillierende Bewegung ist; Vorschieben des zu schneiden Backens (3) in Richtung des Schneidewerkzeug (15); Schneiden des ersten Zahnspalts; Stoppen der vorrückenden Bewegung; axiales Bewegen des zu schneidenden Backens (3) bis zu einer Entfernung, die gleich einer Ganghöhe des konischen Gewindes ist; Umkehren der Vorwärts-Rotationsbewegung und Schneiden des zweiten Zahnspalts; Stoppen der Vorwärts-Rotationsbewegung; und axiales Bewegen des Backens (3) bis zu einer Entfernung einer Ganghöhe des konischen Gewindes.

4. Vorrichtung zum Schneiden von Zähnen in Spannbacken zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, wobei die Vorrichtung ein Gehäuse (10) umfasst, auf dem Zufuhr-Formmechanismen verbunden mit Schneidemechanismen befestigt sind, die Mechanismen durch ein hydraulisches und ein elektronisches System gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass sich drei Paare von Mechanismen auf dem Gehäuse (10) befinden, wobei jedes Paar einen Zufuhr-Form-Mechanismus (11) und einen Schneidemechanismus (12) enthält, wobei der Zufuhr-Form-Mechanismus (11) derart angeordnet ist, dass seine Achse (13) und die Rotationsachse (14) des Schneidwerkzeugs (15) in einer Ebene liegen, und die Anordnung der Basisstützelemente (22, 23) der Zufuhr- Form-Mechanismen (11) bezüglich der Vorderteile der Schneidwerkzeuge (15) für das zweite und dritte Paar der Mechanismen von den Anordnungen der Basisstützelemente (22, 23) für das erste Paar der Mechanismen um ein Drittel bzw. um zwei Drittel der Ganghöhe des konischen Gewindes unterschiedlich ist.

5. Vorrichtung zum Schneiden von Zähnen in Spannbacken nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich nur ein Paar der Mechanismen auf dem Gehäuse (10) befindet, wobei das Paar einen Zufuhr-Form-Mechanismus (11) und einen Schneidemechanismus (12) umfasst.

6. Vorrichtung zum Schneiden von Zähnen in Spannbacken nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zufuhr-Form-Mechanismus (11) einen Trägerkörper (16) mit einer eingebauten, zylindrischen Reitstockhülse (17) umfasst, an die bewegliche und unbewegliche Basispositionierungselemente (21, 22, 23) befestigt sind, und ein Führungszylinder (25) axial an der Reitstockhülse (17) befestigt und unbeweglich mit einem Ganghöhen-Teilungs-Mechanismus (28) verbunden ist, und der Trägerkörper (16) in einem Lagergehäuse (39) mit einer eingebauten Zufuhrgruppe (40) untergebracht ist.

7. Vorrichtung zum Schneiden von Zähnen in Spannbacken nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Basispositionierungselemente ein Spannzylinder (18), eine unbewegliche Basisstütze (21), eine unbewegliche Basisstütze mit einem halbzylindrischen Loch (22) und eine als Prisma geformte bewegliche Basisstütze (23) sind.

8. Vorrichtung zum Schneiden von Zähnen in Spannbacken nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Basisstützen (21, 22, 23) die Lage der Achse (8) des zu schneidenden Backens (3) und den Neigungswinkel der zu schneidenden Zähne bestimmt.

9. Vorrichtung zum Schneiden von Zähnen in Spannbacken nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse der Basisstützelemente des Zufuhr-Form-Mechanismus (11) in einer Ebene mit der Achse (14) des Schneidwerkzeugs (15) liegt.

10. Vorrichtung zum Schneiden von Zähnen in Spannbacken nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ganghöhen-Teilungs-Mechanismus (28) ein Gehäuse (29) umfasst, in dem ein Ganghöhen-Templet (30) verbunden mit einer Kolbenstange (31) eines Führungszylinders (32) und mit einer zylindrischen Reitstockhülse (17) befestigt ist.

11. Vorrichtung zum Schneiden von Zähnen in Spannbacken nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrgruppe (40) in einem Lagergehäuse (39) untergebracht ist, in dem ein Gestell (42) an die Kolbenstange eines Führungszylinders (41) eingebaut ist, wobei das Gestell (42) in ein Zahnrad (43) eingreift, das an einem Achshals (37) befestigt ist.

12. Vorrichtung zum Schneiden von Zähnen in Spannbacken nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneidemechanismus (12) ein Gehäuse (46) umfasst, das an eine Basisplatte (48) über Führungen (49) angebracht ist, und eine Spindel (17), die auf Lagern innerhalb des Gehäuses (46) steht und ein darauf errichtetes Schneidwerkzeug (15) besitzt, durch eine elektrische Antriebsgruppe (53, 54, 55) angetrieben wird.







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