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Drehmaschine mit längsbeweglichem und verschiebbarem Werkzeugträger
Die Erfindung betrifft Drehmaschinen mit längsbeweglichem und verschwenkbarem Werkzeugträger,
insbesondere für halb- oder vollselbsttätige Plan- und Ausdrehmaschinen.
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Es sind Drehmaschinen mit schwingenden und gleichzeitig längsverschiebbaren
Werkzeugträger bekannt. Bei diesen werden die Bewegungen von der Steuerwelle aus
über Zwischenglieder übertragen, und zwar die Längsbewegung von einer Topfkurve
über Zwischenhebel, die Querbewegung von einer Flachkurve über Zwischenhebel mit
Zahnsegment auf eine drehbare Buchse mit Zahnsegmenthebel und Keilnut und von da
erst auf den Keil der Achse des Werkzeugträgers.
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Weiter sind Drehmaschinen bekannt, deren schwingende und längsbewegliche
Werkzeugträger zwar in der Querrichtung direkt ohne Zwischenglieder von einer Flachkurve
gesteuert, dessen Längsbewegung jedoch über einen Zwischenhebel von einer Topfkurve
betätigt werden. Der Werkzeugträger ist mit seiner Hohlwelle auf einem feststehenden,
freitragenden Wellenkern gelagert.
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Bei beiden Maschinen werden zur Steuerung der Arbeitsbewegung Übertragungselemente,
beispielsweise Zwischenhebel und Zahnsegmente benutzt, die störanfällig sind, Spiel
und Elastizität in die Obertragung bringen und bei der Herstellung der Werkstücke
zu Ungenauigkeiten führen.
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Ein weiterer Nachteil ist die Steuerung durch Topfkurven (Kronenscheibe),
deren Herstellung gegenüber Flachkurven schwieriger und teurer ist und deren axiale
Beanspruchung zusätzliche Forderungen an die Steuerwellenlagerung stellt; auch die
Stabilität der Topfkurve selbst ist gegenüber der Flachkurve geringer.
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Die Anordnung des Werkzeugträgers auf einem feststehenden, freitragenden
Wellenkern hat den Nachteil, daß letzterer im Betrieb gegenüber auftretenden Schnittkräften
dem Werkzeugträger eine wenig stabile Lagerung bietet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehmaschine zu schaffen,
deren Werkzeugsteuerung eine minimale Anzahl von Zwischengliedern aufweist und einfach,
wenig störanfällig und starr gebaut ist.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der an sich bekannte,
mit einer Hohlwelle fest verbundene Werkzeugträger zwischen einem feststehenden
Wellenkern und dem Maschinengestell gelagert und der Steuerhebel für die Längsbewegung
koaxial zur Hohlwelle auf dem feststehenden Wellenkern gelagert ist und von einer
Flachkurve gesteuert wird.
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Der Steuerhebel für die Längsbewegung weist eine konzentrisch zu seiner
Lagerung angebrachte Schraubenkurve auf, die mit einer gleichartigen entgegengesetzt
ausgebildeten und auf dem Wellenkern feststehenden Schraubenkurve zur Anlage kommt.
In einer auf der Hohlwelle befestigten Wippe sind an sich bekannte Federbolzen angeordnet,
die zur Rückführung der Hohlwelle dienen und eine kraftschlüssige Verbindung der
Schraubenkurventeile herbeiführen.
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Die Hohlwelle des Werkzeugträgers ist gleichzeitig als Zylinderraum
ausgebildet und kann zur Ausführung eines Eilganges in axialer Richtung mittels
Druckmittel verschoben werden.
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Der feststehende Wellenkern ist gleichzeitig als Basis für die Anordnung
eines an sich bekannten schaltbaren Anschlages für die Längsbewegung des Werkzeugträgers
ausgebildet, dessen Elemente vollkommen dicht gekapselt und schmutzgeschützt unter
Öl im Zylinderraum der Hohlwelle liegen.
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Die zur Begrenzung der Schwenkbewegung dienende Wippe trägt verstellbare
und einstellbare Anschlagbolzen, die mit einer Schaltwalze in Verbindung stehen,
welche als Längsnuten ausgebildete Aussparungen aufweist, die der Längsbewegung
des Werkzeugträgers entsprechen und derart angeordnet sind, daß jeweils nur ein
Anschlagbolzen auf dem Durchmesser
der Schaltwalze aufsitzt. Die
Anzahl der Aussparungen in der Schaltwalze entspricht der doppelten Anzahl der an
der Wippe angeordneten verstellbaren Anschlagbolzen.
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Um ein Blockieren der Schaltwalze oder ein Abbrechen der Anschlagbolzen
dann zu vermeiden, wenn sich bei Weiterschaltung der Schaltwalze noch ein Anschlagbolzen
in deren Aussparungen befindet, sind die Steuerhebel für die Begrenzungsanschläge
mit federnden Nocken versehen.
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Als Vorteil der erfindungsgemäßen Drehmaschine ist es anzusehen, daß
diese mit einem Minimum an Zwischengliedern auskommt und einen einfachen, starren
und wenig störanfälligen Aufbau besitzt.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Es zeigt Abb. 1 eine Seitenansicht der für die Erfindung wesentlichsten
Teile der Maschine im Schnitt, Abb.2 eine Draufsicht entsprechend Abb. 1 als Schnitt
A-B durch das Maschinengestell, Abb. 3 eine Ansicht nach »Z«, Gestell geschnitten,
Abb. 4 eine Abwicklung der Schaltwalze 17, Abb. 5 Einzelheiten des Teiles 27.
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Von der automatischen Plan- und Ausdrehmaschine ist in Abb. 1 das
Maschinengestellt in seiner Zuordnung zum Sgindelstock 1 a und dem Werkzeugträger
2 und seiner Lagerung dargestellt: Mit 3 ist ein fest an dem Maschinengestell 1
angeordneter Wellenkern bezeichnet, auf welchem eine Hohlwelle 4 längsbeweglich
und verschwenkbar steckt. Letztere ist außerdem in dem Maschinengestell 1 gelagert
und ist mit dem Werkzeugträger 2 verbunden, der die eigentlichen Werkzeughalter
5 trägt. Ein Tiefensteuerhebel 6 ist auf dem Wellenkern 3 längsbeweglich
und verschwenkbar gelagert und weist eine koaxial zur Lagerung angebrachte Schraubenkurve
6 a auf, die mit einem gleichartig ausgebildeten, fest an dem Maschinengestell 1
angebrachten Kurvenstück 7 in Wirkungsverbindung steht. Letzteres ist zweckmäßigerweise
gleichzeitig als Lagerung für den feststehenden Wellenkern 3 ausgebildet:
Ein Plansteuerhebel 8
sitzt fest auf der Hohlwelle 4 und steht parallel
zum Tiefensteuerhebel 6 mit der Kurve 9 in Verbindung, während die Kurve
10 den Tiefensteuerhebel 6 steuert. Die Kurven 9, 10 bestehen aus
einem Scheibenkurvenpaar, welches fest zu einem Kurvenpaket zusammengefügt ist.
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Der Tiefensteuerhebel 6 als auch der Plansteuerhebel 8 werden
durch Zugfedern 11 gegen die Kurven 9, 10 gezogen. Die Steuerhebelnocken
12 sind so breit ausgeführt, daß sie beim Abtasten der Kurven 9, 10
seitliche
Bewegungen ausführen können, die der Längsbewegung des Werkzeugträgers 2 entsprechen.
In der Hohlwelle 4 sind Federbolzen 13 angeordnet, die gegen ein auf
dem Wellenkern 3 zwischen der Hohlwelle 4 und dem Tiefensteuerhebel 6 befindliches
Axialkugellager 14 drücken und ein auftretendes Spiel im Kugellager
14 verhindern, das beim Abfangen durch Tiefenanschläge und bei Verschiebungen
der Hohlwelle 4 in Längsrichtung durch Druckmittel auftreten kann. Eine auf
der Hohlwelle 4 befestigte Wippe 15 ist mit verstellbaren und einstellbaren
Anschlagbolzen 16 versehen und schlägt damit auf einer Schaltwalze 17 zur
Begrenzung der Schwenkbewegung des Werkzeugträgers 2 an. Die Schaltwalze 17 weist
als Längsnuten ausgebildete Aussparungen 18 auf; die der Längsbewegung des Werkzeugträgers
2 entsprechen und derart angeordnet sind, daß jeweils nur ein Anschlagbolzen 16
auf dem Durchmesser der Schaltwalze 17 aufsitzen kann. Die Anzahl der Aussparungen
18 entspricht der doppelten Anzahl der Anschlagbolzen 16. Die Anschlagstellen
sind vorzugsweise durch Hartmetalleinsätze 19 gegen Abnutzung geschützt. Ein weiteres
Axialkugellager 20 ist auf der Hohlwelle 4 zwischen der Innenseite des Maschinengestelles
1 und der Wippe 15 angeordnet. In letzterer befinden sich mehrere federbeaufschlagte
Bolzen 21, die gegen das Axialkugellager 20 drücken und damit eine kraftschlüssige
Verbindung über die Hohlwelle 4 und das Axialkugellager 14 mit der an dem Tiefensteuerhebel
6 und dem Maschinengestell 1 angebrachten Schraubenkurven 6a, 7 herstellen. Die
Hohlwelle 4 ist auf der dem Werkzeugträger 2 zugekehrten Seite als Zylinderraum
22 ausgebildet, der zur Ausführung eines Eilganges des Werkzeugträgers 2 in axialer
Richtung mittels Druckmittel dient. Der feststehende Wellenkern 3 ist gleichzeitig
als Basis für die Anordnung eines bekannten schaltbaren Anschlages 23 für die Begrenzung
der Längsbewegung mittels Anschlagschrauben 23 a ausgebildet. Seine Elemente liegen
vollkommen dicht gekapselt und schmutzgeschützt unter öl im Zylinderraum 22. Die
Steuerung des Anschlages 23 erfolgt durch eine in dem Wellenkern 3 befindliche Achse
24, die durch ein Zahnrad 25 und ein Zahnsegment 26 mit einem Steuerhebel 27 in
Verbindung steht. Letzterer ist mit einer hohlgebohrten Welle 28 fest verbunden,
in welcher eine Achse 29 lagert, auf der ein Steuerhebel 30 zur Steuerung der Schaltwalze
17 fest angeordnet ist. Auf der Achse 29 sitzt ein Zahnsegment 31, welches mit einem
an der Schaltwalze 17 befestigten Zahnrad 32 im Eingriff steht. Die Steuerhebel
27, 30, die gleich ausgeführt sind, weisen in ihrer Längsnut 33 federnde Nocken
34 auf, die eine Blockierung der Maschine oder ein Brechen der Anschlagbolzen
16
dann verhindern, wenn sich beim Weiterschalten der Schaltwalze 17 noch
ein Anschlagbolzen 16 in ihren Aussparungen 18 befinden sollte. Die Kurvenscheiben
35, 36 sind auf der gleichen Welle mit den Kurven 9, 10 angeordnet, deren Antrieb
in bekannter Weise erfolgt. Die beschriebene Anordnung ermöglicht insbesondere das
Plan- und Ausdrehen von flachen Teilen, die in einer Zangen- oder Knaggenspannung
aufgenommen sind.
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Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgende: Nach dem Einschalten
der Maschine bewegen sich die zu einem Kurvenpaket verbundenen Kurven 9, 10, 35,
36 in Pfeilrichtung. Erfolgt ein Abfall auf der Kurve 9, bewegt sich der Plansteuerhebel
8 unter der Kraft einer der Zugfedern 11 gegen den Mittelpunkt der Kurve 9. Mit
diesem dreht sich die Hohlwelle 4, der Werkzeugträger 2 sowie der Werkzeughalter
5. Diese Planbewegung am Werkstück wird durch das Aufschlagen eines der einstellbaren
Anschlagbolzen 16 auf der Schaltwelle 17 begrenzt. Danach erfolgt, Je nach Auslegung
der Kurve, beispielsweise das Zurückschwenken von 4, 2., 5, 8 durch entsprechenden
Anstieg auf der Kurve 9. Bei dem nun folgenden Abfall auf der Kurve 35 wird der
Steuerhebel 30 unter der Wirkung einer der Zugfedern 37 gegen den Mittelpunkt der
Kurve 35 bewegt; dadurch wird die Schaltwalze 17 durch Zusammenwirken der Welle
29, des Zahnsegmentes 31 und des auf der Schaltwalze 17 befestigten Zahnrades 32
um eine Stellung weitergedreht. Darauf kann die zweite Plandrehbewegung durch die
Kurve 9 eingeleitet werden. Der mittlere
einstellbare Anschlagbolzen
16 trifft nun auf den mittleren Hartmetalleinsatz 19 der Schaltwalze
17. Die anderen, etwas überstehenden Anschlagbolzen 16
tauchen in die
auf der gleichen Achse liegenden Aussparungen 18 der Schaltwalze
17.
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Auf diese Weise lassen sich wahlweise drei Plandrehbewegungen durch
feinstellbare Anschläge begrenzen, wobei nach Erreichen des Anschlages noch eine
Längsbewegung des Werkzeugträgers 2 ausgeführt werden kann. Die Längsbewegungen
des Werkzeugträgers werden in folgender Weise gesteuert: Durch Abfall auf der Kurve
10 wird der Tiefensteuerhebel 6 unter der Kraft einer der Federn
11
gegen den Mittelpunkt der Kurve bewegt. Die an ihm befestigte Schraubenkurve
6 a gleitet axial an dem gleichartig ausgeführten, feststehenden Kurvenstück
7
unter der Kraft der Federbolzen 21 zusammen mit der Hohlwelle
4 nach hinten, wodurch der Werkzeugträger 2 und der Werkzeughalter 5 gegen
das Werkstück gezogen und die gewünschte Tiefenbearbeitung ausgeführt wird. Begrenzt
wird die Tiefenbewegung durch Aufschlagen einer der einstellbaren Anschlagbolzen
23 a auf dem Tiefenanschlagambos 23. Nach dem Zurückführen durch einen Anstieg auf
der Kurve 10 erfolgt ein Abfall auf der Schaltkurve 36, der Tiefenschalthebel
27 wird unter Wirkung einer der Zugfedern 37 gegen den Kurvenmittelpunkt
bewegt. Durch das Einwirken der Hohlwelle 28, des Zahnsegmentes
26 und des Zahnrades 25 auf die Achse 24
wird der Tiefenanschlag
23 um einen bestimmten Winkel verdreht, wonach wahlweise die nächste Tiefendrehbewegung
mittels des nächsten einstellbaren Anschlagbolzens 4 a begrenzt werden kann.
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Um das Zuführen eines neuen Werkstückes zu ermöglichen, ist es erforderlich,
den Werkzeugträger 2 axial vom Spindelkopf weg zu verschieben. Dies wird dadurch
bewirkt, daß durch eine Bohrung im feststehenden Wellenkern 3 ein Druckmittel
in den Zylinderraum 22 gebracht wird. Unter dessen Einwirkung werden Hohlwelle
4, Werkzeugträger 2 und Werkzeughalter 5 axial verschoben,
bis die Kante der Wipp; 15 am Axialkugellager-Ring 20 anschlägt. Um
zu verhindern, daß sich dabei die Bauteile des Axialkugellagers 14 verlagern,
sind in der Hohlwelle 4 die Federbolzen 13 angeordnet, die einen Kraftschluß
zwischen den Teilen 14, 6a, 7 aufrechterhalten.
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Da beide Steuerhebel 6, 8 eine Axialbewegung ausführen, sind die Steuerhebelnocken
12 genügend breit vorgesehen, genau parallel geschliffen und zur Pflege leicht
auswechselbar angebracht. Da die Nocke ohnehin über den Kurvenumfang gleitet, bringt
die zusätzliche axiale Gleitung keine grundsätzlichen Nachteile. Falls z. B. durch
fehlerhaftes Einstellen auf den Schaltkurven 35, 36 ein Anstieg zum Zurückschalten
erfolgt, ohne daß vorher das Rückführen von 4, 2, 5
stattgefunden hat, besteht
die Möglichkeit, daß die Schaltwalze 17 bzw. der Tiefenanschlag 23 gewaltsam unter
den hart aufliegenden Anschlagbolzen 16 bzw. 23a weggedreht werden.
Um dies zu vermeiden, sind die Schalthebel 27, 30 mit der federnden Nocke
27a versehen; diese wird mit ihrem Ansatz durch eine Zugfeder 27 6 gegen
den Schenkel der Hebel 27, 30 gezogen. Erfolgt nun ein Kurvenanstieg, ohne
daß sich die Welle 29 bzw. die Hohlwelle 28 verdrehen kann, weicht die Nocke
27a nach hinten aus, um später, nach Freigabe von 17 bzw. 23, die Hebel 27,
30 in die normale Lage nachzuziehen und die Schaltbewegung auszuführen.