DD277860A1 - Formdreh- und bohrkopf - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Formdreh- und Bohrkopf, insbesondere fuer Fraes- und Bohrmaschinen, der als Zusatzbaugruppe mit Hilfe eines Kegelzapfens in die Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine einsetzbar ist und einen Planschieber aufweist der seinen Antrieb quer zur Rotationsachse der Arbeitsspindel ueber einen Zusatzantrieb erhaelt, wobei die Drehzahl der Arbeitsspindel im Verhaeltnis 1:1 dem Planschiebertraeger uebertragen wird. Erfindungsgemaess erfolgt der Vorschubantrieb fuer den Planschieber, ausgehend vom Stellmotor des Zusatzantriebes ueber zwei Wellgeneratoren in Doppelanordnung. Jeder Wellgenerator weist zwei Ringraeder und ein in diesen abrollendes flexibles Zahnrad auf, wobei ein Ringrad des einen Wellgenerators mit einem Ringrad des anderen Wellgenerators fest verbunden ist, ein Ringrad mit dem Vorschubantrieb in Verbindung steht und ein Ringrad fest auf der Antriebswelle fuer den Planschiebertraeger sitzt. Figur

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Als Anwendungsgebiet der Erfindung kommon Werkzeugmaschinen, insbesondere Fräs- und Bohrmaschinen sowie Boarbeitungszentren mit kompletter 4- oder 5-SnitenBoarbeitung in Betracht.

Dio Erfindung ist bei Erslausstattungen einsot/bar und eignet sich auch fur Nachrüstungen.

Charakteristik des bekannten stondes der Technik

Bckannto Formdroh· und Bohrkopfo bestehen in den moisten Anwondungsfallen aus einem Gehäuse in dem drehbar ein Planschioborträger gelagert ist, dessen Antriebsachse koaxial mit einem in die Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine einsotzbaren Kogolzapfon verbunden ist. Der auf dem Planschiobertrager quer zur Rotationsachse verschiebbar gelagerte Planschiebor, der auch das Werkzeug tragt, erhalt seinen Antrieb auf unterschiedliche Weise in Form einer der Drehung dor Arbeitsspindel überlagerten Zusatzbewegung. Bei einer bekannten Losungsvariante dieser Art, welcha durch dio EP 54838; B23 B29/034 bekannt wurde, besteht vom Gehäuse eines Plandrehkopfes aus über einen Kragarm oino Kuppelverbindung zum Spindelkopf der Werkzeugmaschine. Dio Antriebsbowegung fur den Querschieber wird über ein Gotriebe und eine Gewindespindel auf diesen übertragen.

Als Getriebe zur Übertragung und Ableitung der Vorschub- und Zustellbewegung fur den Planschiober sind beispielsweise Planoten-Differentialgotriobo bekannt, wie in der DEOS 2940827; B23 B29/034 beschrieben, oder es werden andere Übertragungselemente eingesetzt. So ei folgt die Bewegungsübertragung bei einem durch die DE-OS 3316867; B 23 B 3/26 bekanntgewordenen Plandrohkopf mittels Zahnriementrieb uuer ein Schraubgetriebe und Nasonkoilantrieb oder Schraubgetriebe, Doppelhebel und Nasenkoilantrieb.

Bei dem in Betracht gezogenen bekannten Stand der Technik lassen sich bei der Anwendung der damit verbundenen Losungen verschiedene Mangel nicht umgehen

- Trotz dos hohen ge'.riebctochnischon Aufwandes auf kleinem Raum Raum innerhalb dos Gehäuses bleiben die erreichbaren Großen dt-s Plunschiobervorschubes auf etwa 0,25 mm pro Umdrehung des Zusat^ntriebsmotors beschenkt. Ein Botrag, der fur viele Anwendungsfallo zu grr-ß ist.

- Bei voller Beanspruchung fuhrt hoher Verschleiß an don I !bewegungselementen zum baldigen Nachlassen der Fertigungsgenauigkoitan dos Plandrehkopfes.

Fur die genannten Mangel sind folgende Sachvorhalte ursächlich:

- Das Übersetzungsverhältnis der Zusatzbev/ogung, ausgehend von der eingeleiteten Drehbewegung des Zusatzantriebsmotors stellt einen Kompromiß mit dem durch die platzbodingt kleinen Zahnraderabmessungon und Lagorgroßen übertragbaren Verstellmomonto dar. Dabei erweisen sich insbesondere die funktionsbedingt hohen Drehzahlen der kleinen Zwiscnonrader von Differentialgetrieben hu.kommlicher Bauwoiso, dio bei einer Drehzahl der Arbeitsspindel von 1000min ' immerhin Werte von 6000 Umdrohungen/rnin ' erreichen, als verschleißfordomd.

Ziel der Erfindung

Als Ziel der Erfindung worden folgende Vorteilo angostrebt:

- erweiterter Paramoterberoich dos Planschieborvorschubes in Form kleiner Verslellgroßen unter 0,25mm pro Umdrehung des Zusatzantriebsmotors

- orhohto Lebensdauer der Getriebeelemente für den Planschiebervorschub

- lange Aufrechterhaltung dor Vorschub- und Spielgenauigkeit zur Eireichung hoher Ferligungsyenauigkeiten

- Erhöhung der Leistungsfähigkeit und dar Handhabbarkeit

Darlegung des Wesens der Erfindung

Dor Erfindung liegt dio Aufgabo zugrunde, einen Formdreh- und Bohrkopf fur Werkzeugmaschinen, bestehend aus einem Gehäuse, in dem drehbar ein Planschieberträger gelagert ist. dessen Antriebswelle koaxial fest mit einen-, in die Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine einset/baren Kegelzapfen verbunden ist und der Antrieb des im Planschiebertrager gelagerten Planschiobers über oine Spindel mit Kegelrad erfolgt, dessen Antriebsplanrad koaxial zur Antriebswelle eine im Gehäuse fest angeordnete Hohlachse durchdringt, auf der ein einöm Zusatzantrieb zugeordnetes Stellrad drehbar gelagert ist, zu schaffen, bei dem dio Untersetzung der fur die Vorschubbewegung in den Plandreh· und Ausbohr kopf eingeleiteten Drehzahl der Zusatzbowegung durch relativ langsam laufende, großore Zahnräder stark vergrößert wird.

Erfindungsgemäß wird das dadurch orroicht, daß das Stellrad und die Hohlachse fest mit je einem elliptischen Wellgenerator verbunden sind, jedem Wellgenerator wie an sich bekannt ein von einem verformbaren Wälzlager getragenes, in seiner Teilkroisgeomotrie floxiblos Zahnrad zugeordnet ist. wobei jedes dieser Zahnrader in zwei innonverzahnte Ringrader eingreift, von denen ein Ringrad des oinen Wellgencrators mit einem Ringrad des zweiten Wellgenerators fest verbunden ist, das andere Ringrad des mit dem Stellrad verbundenen Wellgoneralors mit dem Antriebsplanrad fur die Spindel des Planschiebers in fester Verbindung steht und das zwoito Ringrad dos auf der Hohlachse befestigten Wellgenerators fest mit der Antriebswelle des Planschiebertragors verbunden ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung, sowio konstruktiv vorteilhafte Gestaltungsmerkrnate, einschließlich eier Wirkungsweise sind aus dem folgenden Ausfuhrungsboispiel ersichtlich:

Ausführungsbeispiel

Die zugehörige Zeichnung zeigt schematised den erfindungsgemaßen Getriebeaufbau eines in die Arbeitsspindel 1 einer Werkzeugmaschine eingesetzten Formdreh· und Oohrkopfes. Im Gehäuse 2 dos Formdroh· und Bohrkopfes ist drohbar ein Planschiebertragor 3 gelagert dessen Antriebswelle 4 koaxial fest mit einem in die Arbeitsspindel 1 der Werkzeugmaschine oinsctzbaron Kegelzapfcn 5 verbunden ist Im Planschiobertrager 3 ist in einer Längsführung quer zur Rotationsachse der Antriebswelle 4 verschiebbar ein Planschiebor 6 aufgenommen, der eine Verstollmuttor 7 aufweist, in welche eine Gewindespindel 8 eingreift, auf der ein Kegolrad 9 angebracht ist. Dieses Kegolrad 9 steht mit einem Antriobsplanrad 10 in Zahnningriff das koaxial zur Antriebswelle 4 im Gehäuse 2 gelagert ist

Die Antriebswelle 4 durchdringt eine im Gehäuse 2 fest angeordnete Hohlachse 11 auf welcher drehbar cm StelIra<1 )2 Aufnahme findet, welches als Riemenscheibe ausgebildet ist, von der aus ein Riomon 13 in einem am Gehäuse 2 befindlichen Kragarm 14 über eino zweite Riemenscheibe 15 gespannt ist, deren Antriebswelle 16 mit einer Kupplung 17 in Wirkvorbindung tritt. Der Kupplung 17 ist ein am Spindolkaston der Werkzeugmaschine angebrachter NS gesteuerter Stollmotor 18 zugeordnet. Nach den Merkmalen dor Erfindung ist das Stellrad 12 fest mit einem elliptischen Wollger.erator 19 verbunden, dor gemeinsam mit ihm koaxial zur Hohlachse 11 auf diosor umlauft. Auf dor Hohlachse 11 ist weiterhin drehfest oin zweiter Wellgenoralor 20 angeordnet. Jeder Wellgnnerator 19; 20 wird von einem in radialer Richtung vor formbar on Walzlager 21; 22 umschlossen, wobei diese Walzlager 21; 22 an der Innenseite von flexiblen Zahnradern 23; 24 an je zwei Punkton anliegen. Dio Flexibilität diosor Zahnrader 23; 24 bezieht sich auf dio Veränderlichkeit ihrer Teilkroisgeometrio. Das Zahnrad 23 auf dom Wollgenorator 19 wird von zwei innenverzahnten Ringradern 25; 26 umschlossen in deren Innenverzahriungon es derart eir.;|reili. daß die Zahnbreite des Zahnrades 23 dio Zahnbreiton beider Ringrader 25; 26 im Einbauzustand überdeckt. Auf dio gleiche Weise sind dei η floxiblon Zahnrad 24 auf dem Wellgenerator 20 zwei inncnverzahnto Ringrader 27; 28 zugeordnet. Das eine Ringrad 26 dos oinen Wellgenorators 19 ist mit einem Ringrad 28 dos zweiten Wellgenerators 20 fest verbunden. Das andoro Ringrad 25 dos mit dom Stollrad 12 verbundenen Wellgenorators 19 steht mit dem Antricbsplanrad 10 fur die Gewindespindel 8 in fester Verbindung Das zweite Ringrad 27 dos auf der Hohlachse 11 befestigton Wellgonoralors 20 ist fost mit der Antriebswelle 4 fur den Planschiobortragcr 3 verbunden Dabei stutzt sich dio Verbindung dos Ringrados 25 mit dom Antricbsplanrad 10 in einer Lagerstelle auf einem Wälzlager 29 ab, das dio beiden miteinander gekoppelten Ringrader 26; 28 überdeckt. Alle Ringrader 25; .' ο; 27; 28 liegen mit ihren Achsen konzentrisch zur Antriebswelle 4

Die Wirkungsweise dos erfindungsgomaßon Formdreh· und Bohrkopfes ist folgende:

Bei eingesetztem Kegelzapfon 5 in d.o Arbeitsspindel 1 ist auch die Kupplung 17 mit dem Stellmotor 18 verbunden Die Drehzahl der Arbeitsspindel 1 übertragt sich über dio Antriebswelle 4 im Verhältnis 1:1 auf den Planschiebertrager 3, dor somit im Gehäuse 2 rotiert Die Vorschubbewegung des Planschiebers 6 wird durch Betätigung des Stellmotors 18 eingeleitet. Dessen Drehzahl n._t wird über Antriebswelle 16 dor Riemenscheibe 15 vermittelt und durch den Riemen 13 im Verhältnis der Durchmesser der Riemenscheiben auf das Stollrad 12 übertragen wodurch sich der Wellgenerator 19 auf der Hohlwelle 11 vordreht und dabei das ciastischG Wälzlager 21 und das flexible Zahnrad 23 radial umlaufend verformt, so daß sich das Zahnrad 23 entgegen der Drehrichtung des Wellgencrators 19 bewegt und daboi im gegenüber der Antriebswelle 4 unverdrehtem Ringrad 26 abwalzt Dadurch \ rird dem Ringrad 25 eino stark reduzierte Drehbewegung erteilt, welche dom Antriebsplanrad 10 vermittelt wird

Da dieses mit dem Kegelrad 9 auf dor Gewindespindel 8 im Eingriff steh:, wird diese vordreht und erteilt damit wahrend ihrer Verschraubung in der Vorstellmuttor 7 dom Planschiober 6 die gowunschio Vorschubbewegung.

Bei (olgenden angenommenen Parametern (ur die GesamtUnterset/ung ergibt sich eine aufgabengemaß dimensionierte Größe der Vorschubbewegung pro Umdiehung des Stellmotors 18 zu: 0,01 bis 0,0625mm und einer Vorschubgeschwindigkeit vonO bis 250mm/min '.

Zahno/ahl Z_M Ringrad 2b 142

Zahno/ahl Z,₆ Ringrad25 140

Zahno/ahl Z₁, Ringrad27 - 142

Zahno/ahl I_n Ringrad 28 = 140

Zahnozahl Zji Zahnrad23 - 140

Zähnezahl Zj, Zahnrad 24 --- 140

Zahno/ahl Z._o Antriobsp'anrad --

Zahne/ahl Z, Kegelrads 45

Gangzahl 2_t Gewindospindel 8 ·

Steigung h, Gewindespindel 8 -- 2, 3 oder 4 mm

Drehzahl n,, Stellmotor 18 - 0...4000min '

Durchmesser Du Riemenscheibe 15 50mm

Durchmesser Du Stellrad 12 --50mm

(Übersetzungsverhältnis des Riementriebes 1)

Der technisch-ökonomische Effekt der Erfindung liegt insbesondere in der möglichen feineren Zustellung der Vorschubwerto und der Erhöhung dor Zustollgenauigkeit um oino Zehnerpotnn/.

Aufgrund der großen Untersetzung sind hohof J Vorschubkriflo ubertragbat, was /u einer Steigerung der Leistungsfähigkeit des Formdreh· und Bohrkopfes führt Dio uberwiogondo Zahl der rotierenden Antriebsloile gruppieren sich um die Hohiachso unri laufen mit wesentlich geringeren Drohzalilen als bei den bekannten Lösungen um, was die dynamischen Eigenschaften erheblich verbessert Dio stabileren und nicht so hoch beanspruchten Antriobsteile unterliegen einem geringen Vorschleiß, erreichen oino langero Lebensdauer und garantieren oino längere Erhaltung der f ertigungsgenauigkcit Der Zusatzantrieb ist raum- und massosparond. Damit ist dor Kopf bossor handhabbar

Claims (1)

1. Formdreh- und Bohrkopf für Werkzeugmaschinen, bestehend aus einem Gehäuse, in dem drehbar ein Planschieberträger gelagert ist, dessen Antriebswelle koaxial fest mit einem in die Arbeitsspindel der Werkzeugmaschine einsetzbaren Kegelzapfen verbunden ist und der Antrieb des im Planschieberträger gelagerten Planschiebers über eine Spindel mit Kegelrad erfolgt, dessen Antriebsplanrad koaxial zur Antriebswelle im Gehäuse gelagert ist, wobei die Antriebswelle eine im Gehäuse fest angeordnete Hohlachse durchdringt, auf der ein einem Zusatzantrieb zugeordnetes Stellrad drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellrad (12) und die Hohlachse (11) fest mit je einem elliptischen Wellgenerator (19; 20) verbunden sind, jedem Wellgenerator (19; 20) wie an sich bekannt ein von einen verformbaren Wälzlager (21; 22) getragenes flexibles Zahnrad (23; 24) zugeordnet ist, wobei jedes Zahnrad (23; 24) in zwei innenverzahnte Ringräder (25; 26; 27; 28) eingreift von denen ein Ringrad (26) des einen Wellgenerators (19) mit einem Ringrad (28) des zweiten Wellgenerators (20) fest verbunden ist, dasandere Ringrad (25) des mit dem Stellrad (12) verbundenen Wellgeneratorr, (19) mit dem Antriebsplanrad (10) in fester Verbindung steht und das zweite Ringrad (27) des auf der Hohlachse (11) befestigten Wellgenerators (20) fest mit der Antriebswelle (4) verbunden ist.

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