Die Erfindung betrifft eine programmgesteuerte Drehbank mit einem Spindelstock und einem Werkzeugsupport mit einem Werkzeugkopf ohne Verstellung.
Die Einsetzung einer programmgesteuerten Drehbank kann in einem breiten Herstellungsbereich von der Kleinfertigung bis zur Massenerzeugung erfolgen, was im Gegensatz zu einer Universaldrehbank durch eine kurze Zeit der Programmsteuerung und eine schnelle Austauschmöglichkeit der zu bearbeitenden Werkstücksorten bedingt ist. Dies trägt zu einer höheren Produktivität der programmgesteuerten Drehbank bei.
Eine solche Drehbank weist ausgezeichnete Eigenschaften auf, wie z. B. Bearbeitungspräzision und eine beliebig oft erreichbare Masshaltigkeit der wiederholt hergestellten Erzeugnisse. Auf der anderen Seite ist der Kostenaufwand für die programmgesteuerte Drehbank mit einer Datensteuerungsanlage höher als derjenige für eine einfache Universaldrehbank. Die Tatsache, dass mehrere Drehbänke mittels einer einzigen Datensteuerungsanlage gesteuert werden können, kann auch bei der Massenerzeugung als günstig betrachtet werden und zur Herabsetzung des Kostenaufwandes für die Datensteuerungsanlage beitragen.
Es ist jedoch wahr, dass die Kosten nicht absolut herabgesetzt werden können, weil eine einzige Datensteuerungsanlage oft neu programmiert werden muss, so dass der Kostenaufwand für eine solche Datensteuerungsanlage viel höher wird als derjenige für eine Datensteuerungsanlage, die zum Steuern einer einzigen Drehbank bestimmt ist. Ungeachtet der Anzahl der verwendeten Datensteuerungsanlagen werden für jede programmgesteuerte Drehbank zwei oder drei Steuerspindeln benötigt.
Vom Standpunkt der Massenerzeugung aus gesehen, beansprucht eine bestehende Mehrspindelrevolverdrehbank eine viel längere Zeit zum Programmieren der Datensteuerungsanlage als eine Universaldrehbank, wobei in Kauf genommen werden muss, dass jede Spindel der bekannten Mehrspindelrevolverdrehbank mit einer solchen Drehzahl gedreht wird, die einer für den schlechtesten Vorgangsverlauf benötigten Schneidgeschwindigkeit entspricht, obwohl schon versucht wurde, den Bearbeitungsvorgang des Werkstückes in eine Reihe Unterstufen zu teilen, die der Anzahl der Spindeln entsprechen würde, und die Bearbeitungszeit auf jede dieser Unterstufen möglichst gleichmässig zu unterteilen.
So braucht das Schneiden auch in den Unterstufen nicht unter den besten Verhältnissen verlaufen, bei welchen die Produktivität herabgesetzt würde, und die Kosten bleiben im wesentlichen dieselben, wie bei einer programmgesteuerten Drehbank.
Überdies sind bekannte programmgesteuerte Drehbänke so gebaut, dass die Bahn der Schneidkante (eine relative Position zwischen dem Werkstück und der Schneidkante) in einer einzigen Ebene, gesteuert wird, welche Ebene die Mittellinie des Werkstückes durchläuft. Zum Beispiel ist die Schneidkange so höhengestellt, dass sie mit der Mittellinie der Hauptspindel und normalerweise mit der Mittellinie des Werkstückes übereinstimmt, wobei das Schneidwerkzeug längs und seitlich dieser Mittellinie gesteuert werden kann, so dass die Werkzeugkante immer in einer einzigen Ebene bewegt wird. Eine programmgesteuerte Drehbank muss mit möglichst vielen Schneidwerkzeugen bestückt werden, um das Bearbeiten von verschiedenen Formen mit einer hohen Leistungsfähigkeit durchführen zu können, wobei diese Werkzeuge in ihre Schneidpositionen, die in der erwähnten einzigen Ebene liegen, gebracht werden müssen.
Zu diesem Zweck werden mehrere Schneidwerkzeuge, die in einem drehbaren, mit einer Verstellspindel versehenen Werkzeugschlitten, einem sogenannten Revolverkopf, eingesetzt sind, so angeordnet, dass ein beliebiges Werkzeug mit Hilfe der Datensteuerungsanlage in seine Schneidposition gestellt werden kann. Diese Werkzeuge, deren Zahl z. B. sechs oder acht macht, können in einem üblichen Revolverkopf radial oder parallel zur drehbar verstellbaren Spindel oder in einem speziellen Revolverkopf entlang der Mantellinien eines Kegels angeordnet werden. In beiden Fällen wird jedoch die Festigkeit der Maschine durch den Verstellmechanismus vermindert.
Insbesondere bei dem Revolverkopf der üblichsten Bauart mit radial angeordneten Schneidwerkzeugen muss jedes Werkzeug grösser gemacht werden (d. h. das Ausmass des von der Verstellmitte gemessenen Überhanges), um die Berührung des Werkstückes durch das benachbarte Werkzeug zu vermeiden, was zu einer weiteren Verminderung der Festigkeit der Maschine führen kann. Überdies wird während eines langfristigen Einsatzes der Maschine die Verstellgenauigkeit herabgesetzt, was einen unerwünschten Einfluss auf die Bearbeitungspräzision der Werkzeuge hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine programmgesteuerte Drehbank zu schaffen, die während einer langen Zeitperiode effektiv und präzis arbeiten kann. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass wenigstens der Spindelstock oder der Werkzeugsupport so angeordnet ist, dass er entlang mindestens einer der drei Achsen numerisch steuerbar ist, wobei durch je zwei dieser Achsen je eine Bahnebene des Werkzeuges bestimmt ist.
Der Erfindungsgegenstand wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Einspindelrevolverdrehbank,
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf dieselbe,
Fig. 3 eine schematische Seitenaufsicht des Werkzeugsupportes im grösseren Massstab,
Fig. 4 und 5 verschiedene Bahnebenen, in welchen verschiedene Schneidwerkzeuge geführt werden,
Fig. 6 eine Seitenansicht der Werkzeuge nach den Fig. 4 und 5 von der Hauptspindel aus gesehen, welche die Anordnung der Werkzeuge zeigt,
Fig. 7 eine weitere Ausführungsform einer Mehrspindelrevolverdrehbank in der Seitenansicht,
Fig. 8 eine Draufsicht auf dieselbe,
Fig. 9 eine Seitenansicht des Werkzeugsupportes,
Fig. 10 eine Seitenansicht des Werkzeugsupportes von seiner rechten Seite gesehen,
Fig. 11 eine Seitenansicht des Werkzeugsupportes von seiner linken Seite gesehen,
Fig.
12 eine Seitenansicht des Spindelstockes vom Werkzeugsupport aus gesehen und
Fig. 13 einen Teilschnitt der Werkstückspindel, der Antriebswelle und der automatischen Zuführvorrichtung.
In der ersten in den Fig. 1 bis 6 dargestellten Ausführungsform weist die Einspindelrevolverdrehbank einen Spindelstock 1 auf, in welchem ein Werkstück 2 mittels eines Spannfutters 3 eingespannt ist; der Spindelstock 1 enthält eine Hauptspindel, eine sie antreibende Vorrichtung und andere Teile. Der Spindelstock 1 wird mittels einer Antriebsvorrichtung 5 auf einem Bett 4 entlang der Z-Achse in Richtung der Hauptspindel bewegt. Der Werkzeugsupport umfasst einen Werkzeugkopf 6, der keine Verstellvorrichtung aufweist, einen Vertikalschlitten 7, an dem der Werkzeugkopf 6 befestigt ist, und einen Querschlitten 8, der hinsichtlich des Bettes 4 entlang der X-Achse beweglich angeordnet ist.
Der Vertikalschlitten 7 wird entlang der Y-Achse auf dem Querschlitten 8 mittels einer Antriebsvorrichtung 9 bewegt.
Der Querschlitten 8 wird entlang der X-Achse mittels einer Antriebsvorrichtung 10 bewegt.
Wie in der Fig. 3 gezeigt ist, enthält die Antriebsvorrichtung 9 zum Bewegen des Vertikalschlittens 7 entlang der Y-Achse und diejenige 10 zur Bewegung des Querschlittens 8 entlang der X-Achse, sowie diejenige 5 zur Bewegung des Spindelstockes 1 entlang der Z-Achse je einen Servomechanismus 9a, 10a, der durch ein Signal einer nicht dargestellten Datensteuerungsanlage gesteuert wird, und Gewindespindeln 9b, 10b, wobei die Bewegungen entweder entlang der einen einzigen oder gleichzeitig entlang den zwei oder drei Achsen vorgenommen werden können. Die Z-Achse stellt die Bewegungsrichtung des Spindelstockes 1, die Y-Achse diejenige des Vertikalsschlittens 7 und die X-Achse die Bewegungsrichtung des Querschlittens 8 dar.
Weil der Werkzeugkopf 6 keine Verstellvorrichtung aufweist, wird die Einstellung des entsprechenden Werkzeuges hinsichtlich des Teiles des zu bearbeitenden Werkstückes durch die Bewegung des Spindelstockes 1 und des Vertikalschlittens 7 mittels dreier Antriebsvorrichtungen 5, 9 und 10 ermittelt. Wenn z. B. nach einem, durch ein in der Fig. 1 dargestellten Plandrehwerkzeug durchgeführten Plandrehen, ein Bohrvorgang mittels eines Bohrwerkzeuges 12 durchzuführen ist, kann die Antriebsvorrichtung 5 zum Bewegen des Spindelstockes 1 entlang der Z-Achse und diejenige 9 zum Bewegen des Vertikal schlittens 7 entlang der Y-Achse betätigt werden, so dass die durch die Z-Achse und Y-Achse definierte senkrechte Ebene eine Bahnebene für das Bohrwerkzeug 12 bildet, womit die Voraussetzung für das Bohren (siehe die Fig. 4) geschaffen wird.
Um ein anderes Schneidwerkzeug 13 in der durch die X- und Z-Achsen definierten Ebene zu führen, kann die Antriebsvorrichtung 5 zum Bewegen des Spindelstockes 1 entlang der Z-Achse und diejenige 10 zum Bewegen des Querschlittens 8 entlang der X-Achse betätigt werden, um den ge wünschten Bearbeitungsvorgang zu ermöglichen.
In der Fig. 6 ist eine Bauart gezeigt, bei welcher die ver schiedenen Schneidwerkzeuge 11 bis 15 auf dem Werkzeug kopf 6 radial angeordnet sind, wobei ihre Schneidkanten nach aussen gerichtet sind. Den auf der X-X-Linie liegenden Schneidwerkzeugen 13, 14 und den auf der Linie Y-X lie genden Schneidwerzeugen 11, 12 ist das Werkzeug 15 zuge ordnet, das auf einer Linie liegt, die mit den zwei erwähnten
Linien einen Winkel von 450 einschliesst. Diese Schneidwerk zeuge können in ihre Bearbeitungsstellungen entlang den
X- und Y-Achsen gebracht werden. Wie die Fig. 6 zeigt, können acht Schneidwerkzeuge an einem Werkzeugkopf 6 befestigt werden, wenn auch in den Fig. 1 bis 6 einige dieser
Schneidwerkzeuge zur Vereinfachung der Figuren nicht dar gestellt sind.
In der zweiten, eine programmgesteuerte Mehrspindelrevolverdrehbank darstellenden Ausführungsform nach Fig. 7 bis 13, ist eine Datensteuerungsanlage mit 101 und eine Drehbank mit Antriebsvorrichtung, die mittels Signale der Datensteueranlage betätigt werden, mit 102 bezeichnet. Die Datensteuerungsanlage 101 kann von jeder im Handel erhältlichen Art sein, die sich je nach der Art der auf der Drehbank zu leistenden Arbeit zum Steuern von zwei, drei oder mehreren Steuerspindeln eignet. Die Drehbank 102 ist eine Sechsspindelrevolverdrehbank. In den Fig. 7, 8 und 9 ist sie zum besseren Verständnis als eine Vierspindeldrehbank dargestellt. Auf dem Bett 103 ist auf der rechten Seite ein
Werkzeugsupport 104 und ein Spindelstock 105 auf der lin ken Seite des Bettes angeordnet. Ein Stangenständer einer automatischen Zuführvorrichtung von Werkstücken ist mit dem Bezugszeichen 106 bezeichnet.
Der Werkzeugsupport
104 kann mehrere Steuerspindeln enthalten, die der Funktion der Steuervorrichtung entsprechen, und er ist entlang drei Achsen (X, Y, Z) steuerbar. Wie aus den Fig. 9 und 10 sichtbar ist, enthält er einen Längsschlitten 107 zum Bewegen des Werksupportes 104 entlang der Z-Achse, welcher Schlit ten längs des Bettes 103 verschiebbar angeordnet ist, einen
Querschlitten 108 zum Bewegen der Werkzeuge entlang der
X-Achse, der auf dem Längsschlitten 107 angeordnet ist, und einen Vertikalschlitten 109 zum Bewegen der Werkzeuge entlang der Y-Achse, der auf dem Querschlitten 108 senkrecht verschiebbar angeordnet ist. Diese Schlitten 107, 108, 109 können unabhängig voneinander oder gleichzeitig mittels drei Antriebsvorrichtungen mit den Servomechanismen 110, Gewindespindeln 111 usw. angetrieben werden.
Dem Vertikalschlitten 109 zum Bewegen der Werkzeuge entlang der Y-Achse sind sechs Werkzeugköpfe 112 zugeordnet, deren jeder drei Schneidwerkzeuge 113 aufweist, welche an dem Schlitten 109 in gleicher Weise befestigt sind. Die Form der Schneidwerkzeuge 113 ist in bezug auf die Formen der herzustellenden Werkstücke und die programmierten Bearbeitungsvorgänge gewählt. Die Teile der Werkzeugköpfe 112 zum Halten der Werkzeuge sind durch die Anzahl der Schneidwerkzeuge 113 gegeben. Die Werkzeugköpfe 112 sind auf einem Kreis mit gleichen Abständen angeordnet, wobei diese Abstände, soweit zwischen den Schneidwerkzeugen 113 keine Kollision auftritt, nicht in jedem Fall gleich sein müssen. Der Spindelstock 105 trägt sechs Werkstückspindeln 114, eine Spindelantriebsvorrichtung 115 zum Antrieb der Werkstückspindeln 114, und einen Teil der automatischen Zuführvorrichtung der Werkstücke.
Wie in der Fig. 12 gezeigt, sind die Werkstückspindeln 114 gegen die entsprechenden Werkzeugköpfe 112 ausgerichtet, und sie werden mittels der Spindelantriebsvorrichtung 115 in Drehbewegung gesetzt. Wie in der Fig. 13 gezeigt, umfasst die Spindelantriebsvorrichtung 115 eine Antriebswelle 118, die in dem Spindelstock 105 in Lagern 116 und 117 drehbar gelagert ist und mittels eines Motors 119 mit umschaltbarer Polzahl angetrieben wird. Die Antriebswelle 118 weist ein Zahnrad 120 auf, das in ein Zahnrad 121 an einer Werkstückspindel 122 eingreift, um die Rotation der Antriebswelle 118 auf die Werkstückspindel 122 zu übertragen.
Gleich wie die Spindelantriebsvorrichtung ist auch die Werkstückspindel 122 in dem Spindelstock 105 gelagert, so dass sie im Gegensatz zu den automatischen Mehrspindelrevolverdrehbänken nicht auf eine Teilmarke gestellt wird, sondern sie wird in ihrer vorbestimmten Stellung im Spindelstock 105 gedreht.
Die Werkstückspindel 122 mit dem Zahnrad 121 ist hülsenförmig gestaltet, weil diese Drehbank eine Stangenrevolverdrehbank ist, und das Ende 122a der Werkstückspindel 122, das in der Nähe des Werkzeugkopfes 112 liegt, ist zur Aufnahme eines Spannfutters konisch ausgebildet. Ein federnder Futterring 123 ist in das konische Ende 122a so eingelegt, dass seine Endstirnseite durch einen in den hydraulischen Zylinder 124 eingesetzten Spannfutterkolben gehalten wird, um so das Werkstück 126 einzuspannen. Der grösste Teil der automatischen Zuführvorrichtung der Werkstücke ist ebenfalls in dem linken Innenraum des Spindelstockes 105 eingebaut, ein Speisekolben 127 bewegt eine Supportplatte 129 mit einem hydraulischen Zylinder 128 nach rechts und links.
An der Supportplatte 129 ist eine Druckplatte 130 und eine Rolle 131 für jede Werkstückspindel so angeordnet, dass der Flanschteil eines in der Werkstückspindel 122 eingebrachten Zuführrohres 132 in den Raum zwischen der Platte 129 und der Rollen 131 hineinragt. Das in der Nähe des Spannfutters liegende Ende des Zuführrohres 132 ist geschlitzt und gehärtet, so dass sein Innendurchmesser kleiner ist als der Aussendurchmesser des Werkstückes 126. Aus diesem Grunde ist das Werkstück 126 im Innern des Zuführrohres 132 so eingelegt, dass sich jenes Ende des Rohres, welches sich in der Nähe des Spannfutters befindet, zwangsläufig ausweitet.
Wenn die Zylinderkammer auf der rechten Seite des Zuführkolbens 127 vor dem Einspannen des Werkstückes
126 durch das Spannfutter 123 unter Druck gesetzt ist, dann wird die Supportplatte 129 nach rechts bewegt, so dass die Druckplatte 130 an den Flanschteil des Zuführrohres 132 drückt, wodurch das Werkstück 126 in dem Zuführrohr 132 nach rechts in die Schneidstellung verlagert wird. Danach wird die Zylinderkammer auf der rechten Seite des Spannfutterkolbens 125 unter Druck gesetzt, damit das Werkstück 126 eingespannt wird, wonach die Zylinderkammer auf der linken Seite des Zuführkolbens 127 unter Druck gesetzt wird, so dass die Supportplatte 129 nach links bewegt wird, und dementsprechend drückt die Rolle 131 den Flanschteil des Zuführrohres 132 nach links. In dieser Stufe ist die Spannkraft des federnden Futterringes 123 grösser als diejenige des Endes des Zuführrohres 132.
Deswegen wird das Werk stück 126 ohne Verschiebung gedreht, während das Zuführrohr 132 allein nach links verschoben wird. Die Umstellung des auf die erwähnten zwei Zylinder 124 und 128 wirkenden hydraulischen Druckes wird mittels eines Wechselventils bewerkstelligt, das der Bewegung des Werkzeugsupportes 104 folgt, und so wird das Werkstück 126 beim Wiederholen der beschriebenen Operation automatisch zugeführt. Es ist ersichtlich, dass das Ende des Werkstückes 126, welches hinter dem Spindelstock 105 nach links hinausragt, in einem Stangenständer 106 gehalten ist (Fig. 8).
Nach einer weiteren Ausführungsform kann durch eine einzige programmgesteuerte Mehrspindelrevolverdrehbank - ohne dass man die Anzahl und das Programm der Datensteuerungsanlagen und Antriebsvorrichtungen ändert, wobei die Anzahl der Werkstückspindeln erhöht werden kann - der Kostenaufwand für eine Datensteuerungsanlage und eine Antriebsvorrichtung für jede Werkstückspindel auf einen Bruchteil des früheren Preises herabgesetzt und so verschiedene Nachteile der programmgesteuerten Drehbank eliminiert werden.
Nach einer weiteren Ausführungsform kann eine programmgesteuerte automatische Mehrspindelrevolverdrehbank die Merkmale einer automatischen Mehrspindelrevolverdrehbank aufweisen, welche Drehbank sich für eine Massenerzeugung eignet und mit mehreren Werkstückspindeln und einer automatischen Zuführvorrichtung zum Zuführen von Werkstücken zu jeder Werkstückspindel versehen ist, wodurch die früher angeführten Nachteile betreffend die Produktivität und den Kostenaufwand der automatischen Mehrspindeldrehbank gelöst werden.
So kann die oben beschriebene programmgesteuerte Mehrspindeldrehbank sowie in der Kleinfertigung als auch in der Massenerzeugung eingesetzt werden.
Bei einer solchen Art der automatischen Mehrspindelrevolverdrehbank ist nur ein einziger Werkzeugsupport pro grammgesteuert, und man kann eine Anzahl von Werkstükken, die der Anzahl der Werkzeugköpfe entsprechen, gleichzeitig bearbeiten. So kann der gleiche Massenerzeugungseffekt, wie im Falle, wo die Anzahl der programmge steuerten Drehbänke der Anzahl der Hilfs-Werkzeugköpfe entspricht, durch eine einzige Drehbank erreicht werden, ohne dass die Anzahl und das Programm der Datensteuerungsanlage und der Antriebsvorrichtung geändert werden muss, das heisst, dass der Kostenaufwand für die Datensteuerungsanlage und die Antriebsvorrichtung zu einem Bruchteil des vorherigen Preises herabgesetzt wird und dementsprechend der ökonomische Nachteil der programmgesteuerten Drehbank eliminiert ist. Überdies, wenn ein einziger Arbeiter z.
B. sechs programmgesteuerte Drehbänke bedient, kann derselbe Arbeiter mindestens zwei automatische programmgesteuerte Sechsspindelrevolverdrehbänke bedienen, was eine krasse Erhöhung der Produktivität darstellt. Ausserdem weist die oben beschriebene automatische programmgesteuerte Mehrspindelrevolverdrehbank keine Vorrichtung auf, wie es bei den Schneidwerkzeugen der bekannten Mehrspindelrevolverdrehbänke üblich ist, so dass die wirkliche Bearbeitungszeit ohne die Zeitverluste und ohne die unökonomische Bewegung der Schneidwerkzeuge höher ist. Ferner ist die Produktivität der beschriebenen Drehbank im Vergleich zu den automatischen Mehrspindelrevolverdrehbänken der bekannten Bauart auch deshalb grösser, weil die Schneidgeschwindigkeit nicht begrenzt ist.
Es besteht kein Bedarf an einem Getriebe, einem Nockenmechanismus und ähnlichen Teilen zur Versetzung der Schneidwerkzeuge, welche Mechanismen einen grösseren Teil der gesamten Kosten darstellen, wodurch der Preis dersgesamten Maschine stark reduziert ist. Die Werkstückspindeln ohne Teilvorrichtung tragen auch zur Beseitigung des Problems einer niedrigen Genauigkeit bei, die nach einem langfristigen Einsatz der Drehbank auftritt: dies bringt eine wesentliche Vereinfachung der Wartung mit sich. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die äusserst kurze Zeit, die zum Programm-Steuern nötig ist, der Kleinfertigung gerecht wird, wogegen die Verwendung von Mehrspindeldrehbänken -der Massenerzeugung angepasst ist.
Obwohl die oben beschriebene Ausführungsform eine Sechsspindelrevolverdrehbank betrifft, kann die Anzahl der Spindel vier, acht oder beliebig gross sein. Es ist auch verständlich, dass die automatische Zuführvorrichtung einen Zuführtrichter und eine Ladevorrichtung enthalten kann, um als Spannfutter zu wirken, und dass der Motor mit umschaltbarer Polzahl durch eine bekannte Antriebswelle-Wechselradkombination ersetzt werden kann, um das gleiche Ergebnis zu erreichen.