DE1477275B2

DE1477275B2 - Drehautomat mit umlaufendem werkzeugkopf

Info

Publication number: DE1477275B2
Application number: DE19651477275
Authority: DE
Inventors: Horst 7000 Stuttgart Unterturkheim Eisenhardt
Original assignee: Gebr Wendler GmbH, 7410 Reuthn gen
Priority date: 1965-05-19
Filing date: 1965-05-19
Publication date: 1971-05-06
Also published as: US3381558A; CH443844A; GB1152332A; DE1477275A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehautomaten, bei dem ein an einem umlaufenden Werkzeugkopf radial zustellbar angeordneter Werkzeughalter seine Zustellbewegung über eine mit dem Werkzeugkopf gleichachsige Kurvenscheibe erhält, die ihre in der Drehzahl von der Werkzeugkopfdrehung abweichende Drehbewegung von einem Planeten-Differentialgetriebe mit zwei gleichachsigen Sonnenrädern ungleicher Zähnezahl erhält, von denen das eine Sonnenrad mit dem Werkzeugkopf umläuft und mit dem zweiten Sonnenrad durch mindestens ein Paar an einer gemeinsamen Welle befestigter, in einem drehbaren Planetenradträger gelagerter Planetenräder verbunden ist.

Bei Drehautomaten dieser Bauart führt das bzw. jedes Werkzeug im umlaufenden Werkzeugkopf jeweils ein vollständiges Arbeitsspiel aus, wenn der betreffende Werkzeughalter die ihm zugeordnete Kurvenscheibe überholt oder von ihr überholt wird. Im Laufe jeder Relativumdrehung der Kurventrägerspindel gegenüber der Hauptspindel wird also ein Werkstück bearbeitet. Dies gilt unter der Voraussetzung, daß die mit dem Werkzeughalter zusammenwirkende Umfangsfläche der Kurvenscheibe nur eine einzige Stelle mit maximalem Achsabstand aufweist. Falls sich diese Umfangsfläche jedoch aus mehreren identischen, in gleichmäßigen Umfangsabständen gegeneinander versetzten Kurvenflächen mit jeweils einer Erhebung zusammensetzt, so ist die Anzahl der Arbeitsspiele je Relativumdrehung entsprechend höher. Bei festliegender Zahl der Erhebungen der Kurvenscheibe ist die Dauer eines Arbeitsspiels, also die Taktzeit des Drehautomaten um so kürzer, je größer der Drehzahlunterschied zwischen der Hauptspindel und der Kurventrägerspindel ist.

Bei Drehautomaten dieser Gattung besteht daher das Problem, daß das Untersetzungsverhältnis zwischen der Werkzeugkopfspindel und der Kurventrägerspindel sehr klein sein muß — je nach Art des zu bearbeitenden Werkstücks in der Größenordnung von 100 : 99 bis unter 2000 :1999 —, damit für die Bearbeitung jedes Werkstücks eine ausreichende Zahl von Umdrehungen des" Werkzeugkopfes zur Verfügung steht.

Bei einem bekannten Drehautomaten der eingangs beschriebenen Gattung (schweizerische Patentschrift 260 918) ist die zur Hauptspindel koaxiale, umlaufende Kurvenscheibe als Planetenradträger ausgebildet, in dem Planetenradsätze mit jeweils zwei Verzahnungen gelagert sind. Von diesen Verzahnungen kämmt die eine mit einer Sonnenradverzahnung des umlaufenden Werkzeugkopfes, während die zweite Verzahnung mit einer stillstehenden Sonnenradverzahnung an einem Teil des Spindelstocks im Eingriff steht. ' ^:

Bei diesem bekannten Drehautomaten läßt sich das erforderliche kleine Übersetzungsverhältnis zwischen Werkzeugkopf und Kurvenscheibe nur mit Sonnenrädern und/oder Planetenrädern von sehr großer Zähnezahl und — bei gegebenem Zahnmodul,— großem Durchmesser erreichen. Daher ist die höchstzulässige Drehzahl der Werkzeugkopfspindel dieses Drehautomaten derart begrenzt, daß der Drehautomat nicht für die wirtschaftliche Bearbeitung draht- oder stangenförmigen Werkstoffs geeignet ist.

Das Übersetzungsverhältnis zwischen der Werkzeugkopfspindel und der Kurvenscheibe ist bei dem beschriebenen bekannten Drehautomaten durch die Zähnezahlen der Sonnen- und Planetenradverzahnungen festgelegt. Wenn man davon ausgeht, daß die Drehzahl des Werkzeugkopfes durch die optimale Schnittgeschwindigkeit der Drehwerkzeuge festgelegt ist, dann besteht bei dem bekannten Drehautomaten keine Möglichkeit, ohne Umbau des Planetengetriebes den Drehzahlunterschied zwischen dem Werkzeugkopf und der Kurvenscheibe und damit die Anzahl der Werkstücke, die je Zeiteinheit bearbeitet werden,

ίο zu verändern.. .".,

Es ist ferner ein Plandrehkopf bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 038 376), der sich von einem Drehautomaten der eingangs bschriebenen Gattung unter anderem dadurch unterscheidet, daß der Antrieb für einen am umlaufenden Werkzeugkopf angeordneten Werkzeugträger eine diametral im Werkzeugkopf gelagerte Spindel mit darauf befestigtem Kegelritzel umfaßt. Zwischen einem mit dem Werkzeugkopf umlaufenden ersten Sonnenrad und einem mit dem Kegelritzel kämmenden zweiten Sonnenrad, dessen Differenzdrehzahl gegenüber dem ersten Sonnenrad die Geschwindigkeit der Zustellbewegung des Werkzeugträgers bestimmt, ist ein drittes Sonnenrad angeordnet, das über Planetenräder mit ortsfesten Achsen vom ersten Sonnenrad mit gleicher Drehzahl, aber in umgekehrter Drehrichtung angetrieben wird wie das erste Sonnenrad. Zwischen dem zweiten und dem dritten Sonnenrad ist ein weiterer Planetenradsatz angeordnet, von dem jedes Planetenrad sowohl mit dem zweiten wie mit dem dritten Sonnenrad im Eingriff steht, was nur dann möglich ist, wenn das zweite und das dritte Sonnenrad genau die gleiche Zähnezahl haben, zwischen ihnen also keine Übersetzung besteht. Der Planetenradträger der mit dem zweiten und dem dritten Sonnenrad kämmenden Planetenräder ist über ein Schneckengetriebe mit beliebiger Geschwindigkeit und in beliebiger Drehrichtung um die gemeinsame Achse der beiden Sonnenräder drehbar. Bei dieser Anordnung steht der Werkzeughalter am umlaufenden Werkzeugkopf still, wenn der Planetenradträger sich nicht dreht.

Diese Anordnung ist für einen Drehautomaten ungünstig, weil der Werkzeugkop* eines Drehautomaten im Gegensatz zu einem Plandrehkopf normalerweise mit mehreren tausend Umdrehungen pro Minute umläuft und der Antrieb des Planetenradträgers mit möglichst geringem Aufwand vom Antrieb des Werkzeugkopfes abgeleitet sein muß, damit sich der erwünschte Zusammenhang zwischen der Drehzahl des Werkzeugkopfes und der radialen Zustellbewegung des oder der Werkzeughalter herstellen läßt. Wollte man bei dem bekannten Plandrehkopf die dort nur von Hand antreibbare Schnecke von derselben Hauptantriebswelle aus antreiben, die einen mit mehreren tausend Umdrehungen pro Minute umlaufenden Werkzeugkopf antreibt, dann müßte zwischen der Hauptantriebswelle und der Schnecke ein vielstufiges und daher besonders aufwendiges und verlustreiches Untersetzungsgetriebe vorgesehen sein, da der Planetenradträger bei dem bekannten Plandrehkopf nur wenige Umdrehungen pro Minute auszuführen hat.

Bei einem anderen bekannten Plandrehkopf (französische Patentschrift 693 730) weist ein auf dem Plandrehkopf radial verschiebbarer Werkzeughalter eine Zahnstange auf, die mit einem im Plandrehkopf gelagerten Ritzel kämmt, das seinerseits von einem Schneckengetriebe angetrieben wird. Die Schnecke

ist einstückig mit einem Zahnrad, das auf der Plandrehkopfspindel frei drehbar ist. An der Plandrehkopfspindel ist eine Verzahnung ausgebildet, die mit einer Verzahnung am Planetenradträger eines Planeten-Differentialgetriebes kämmt. Das Differentialgetriebe weist zwei Sonnenräder auf, von denen das eine auf einer Vorgelegewelle befestigt ist, die über ein weiteres an ihr befestigtes Zahnrad das mit der Schnecke einstückige, mit der Plandrehkopfspindel gleichachsige Zahnrad antreibt und eine halb so große Zähnezahl aufweist wie die Verzahnung am Planetenradträger. Das zweite Sonnenrad des Planetengetriebes läßt sich von einem Handrad oder einem Vorschubgetriebe aus antreiben. Solange das zweite Sonnenrad stillsteht, läuft das erste Sonnenrad und mit ihm die Vorgelegewelle mit der doppelten Drehzahl des Planetenradträgers um; dies bedeutet wegen des beschriebenen Zähnezahlverhältnisses, daß die Schnecke mit der gleichen Drehzahl umläuft wie der Plandrehkopf, zwischen beiden also keine Relativbewegung stattfindet, die eine Zustellbewegung des Werkzeughalters bewirken könnte. Für eine Zustellbewegung ist eine mehr oder weniger langsame Drehung des zweiten Sonnenrades erforderlich.

Bei beiden beschriebenen Plandrehköpfen umfaßt der Antrieb für die radiale Zustellbewegung des Werkzeughalters eine oder mehrere Wellen, über die die für die Zustellbewegung erforderliche Leistung bei geringer Drehzahl übertragen wird; diese Wellen werden daher mit einem hohen Drehmoment belastet. Das gleiche gilt zumindest für einige der an der Drehmomentübertragung beteiligten Verzahnungen, die nur mit besonders hohem Bauaufwand durch Lastverzweigung auf mehrere parallelgeschaltete Zahnradsätze entlastet werden könnten. Die bekannten Plandrehköpfe, die schon an sich nicht für hohe Drehzahlen geeignet sind, können gemäß Vorstehendem auch deshalb nicht als Vorbild für die Weiterbildung eines Drehautomaten der eingangs beschriebenen Gattung dienen, weil die Steuerung für die Zustellbewegung des Werkzeughalters wegen der hohen Drehmomentbelastung und der langen Kraftübertragungswege innerhalb des bei einem Drehautomaten verfügbaren Raumes nicht genügend starr ausgebildet sein kann, um eine hinreichend schwingungsfreie Zustellbewegung bei hoher Zerspannungsleistung zu ermöglichen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehautomaten der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, mit dem sich auch komplizierte Werkstücke, deren Bearbeitung eine große Zahl von Umläufen des Werkzeugkopfes erfordert, wirtschaftlich, d. h. mit hoher Drehzahl des Werkzeugkopfes und großen radialen Schnittdrücken, herstellen lassen, wobei zur Anpassung der Bearbeitungsgeschwindigkeit an Größe und Form des Werkstücks die Taktzeit des Drehautomaten in einem weiten Bereich veränderbar sein soll. Wenn beispielsweise einfache Werkstücke in einer Taktzeit von einer Sekunde und schwieriger zu bearbeitende Werkstücke auf demselben Drehautomaten in einer Taktzeit von 60 Sekunden herstellbar sein sollen, dann bedeutet dies, daß der Drehzahlunterschied der Kurventrägerspindel gegenüber der Werkzeugkopfspindel im Bereich zwischen 60 und 1 Relativumdrehungen je Minute veränderlich sein muß, wenn die Kurvenscheibe nur ein Maximum aufweist. Bei einer entsprechend der optimalen Schnittgeschwindigkeit festgelegten Drehzahl der Werkzeugkopfspindel von beispielsweise 6000 U/min muß demnach die absolute Drehzahl der Kurventrägerspindel im Bereich zwischen 5940 und 5999 U/min oder zwischen 6060 und 6001 U/min veränderlich sein. Die Drehzahl der Kurventrägerspindel soll in einem dieser Bereiche mit großer Genauigkeit stufenlos regelbar sein, damit die für die Bearbeitung von Werkstücken unterschiedlicher Form und Größe günstigste Taktzeit genau und ohne

ίο Umrüsten eingestellt werden kann.

Diese Aufgabe ist bei einem Drehautomaten der eingangs beschriebenen Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zweite Sonnenrad des Planeten-Differentialgetriebes am Träger der Kurvenscheibe fest ist und der Planetenradträger über ein stufenlos verstellbares Regelgetriebe mit einer Hauptantriebswelle verbunden ist, von der unter Umgehung des Regelgetriebes auch der umlaufende Werkzeugkopf angetrieben wird.

Die erfindungsgemäße Anordnung des Planetengetriebes bewirkt, daß der vom Regelgetriebe jeweils erzeugte Drehzahlunterschied zwischen der Werkzeugkopfspindel und dem Planetenradträger in einem festen Untersetzungsverhältnis von beispielsweise 50:1 in den gewünschten Drehzahlunterschied zwischen der Hauptspindel und der Kurventrägerspindel verwandelt wird. Gewisse unvermeidbare Abweichungen der Abtriebsdrehzahl des Regelgetriebes vom Sollwert werden im selben Verhältnis verkleinert und haben somit keinen störenden Einfluß auf die taktzeitbestimmende Relativdrehzahl der Kurventrägerspindel gegenüber der Werkzeugkopfspindel. Zum Regeln dieser Relativdrehzahl kann daher ein gewöhnliches Regelgetriebe mit bei solchen Getrieben üblichem Regelbereich und üblicher Regelgenauigkeit verwendet werden. Sämtliche Bauteile im Antrieb für die Zustellbewegung der Werkzeughalter laufen mit Drehzahlen in derselben Größenordnung wie die Werkzeugkopfdrehzahl um und werden daher bei gegebener Zerspannungsleistung mit nur geringen Drehmomenten belastet. Daher und wegen der Befestigung des zweiten Sonnenrades am Träger der Kurvenscheibe, die eine insgesamt kompakte Anordnung ermöglicht, ist die Steuerung für die Zustellbewegung der Werkzeughalter bei gegebenem Bauvolumen besonders starr.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes haben die paarweise aneinander befestigten Planetenräder die gleiche Zähnezahl, und der Zähnezahlunterschied der Sonnenräder beträgt nur einen oder wenige Zähne. Die hierfür erforderliche Korrektur des Achsabstandes läßt sich in bekannter Weise durch Profilverschiebung herstellen. Bei den beschriebenen bekannten Vorrichtungen mit während des Betriebes beeinflußbarer Zustellbewegung des Werkzeughalters oder der Werkzeughalter am umlaufenden Werkzeugkopf wird die Relativdrehung der Kurventrägerspindel in bezug auf die Hauptspindel wie erwähnt von einer langsam laufenden Welle abgeleitet. Von einer solchen Welle läßt sich, beispielsweise im Übersetzungsverhältnis 1:1, auch die Drehung einer Steuerwelle ableiten, die bei Drehautomaten üblicherweise zumindest die Vorschubbewegungen des Werkstoffs sowie die Öffnungs- und Schließbewegungen einer Spannvorrichtung für den Werkstoff steuert. Die Steuerwellendrehzahl muß der Relativdrehzahl zwischen Kurventrägerspindel und Hauptspindel gleich sein, wenn

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das oder jedes Werkzeug im umlaufenden Werkzeugkopf während einer Relativdrehung gegenüber der Kurventrägerspindel ein Arbeitsspiel ausführt. Die Steuerwellendrehzahl muß dagegen ein mehrfaches der Relativdrehzahl zwischen Kurventrägerspindel und Hauptspindel betragen, wenn die Zustellbewegung der Werkzeuge im umlaufenden Werkzeugkopf von einer Kurvenscheibe mit mehreren Maxima gesteuert wird.

Beim erfindungsgemäßen Drehautomaten, bei dem die Drehbewegung der Kurventrägerspindel ohne erhebliche Untersetzung von der mit hoher Drehzahl umlaufenden Hauptantriebswelle abgeleitet ist, kann für die nötige Synchronisation zwischen der Steuerwellendrehung und der Relativdrehung der Kurventrägerspindel gegenüber der Hauptspindel gemäß einem weiteren Erfindungsmerkmal ein Subtrahier-Planetengetriebe vorgesehen sein, dessen eines Sonnenrad mit dem Hauptspindelantrieb und dessen zweites Sonnenrad mit dem Abtrieb des Regelgetriebes verbunden ist und dessen Planetenradträger Paare miteinander kämmender Planetenräder besitzt, von denen das eine mit dem ersten Sonnenrad und das andere mit dem zweiten Sonnenrad im Eingriff steht, und die Hauptsteuerwelle des Automaten antreibt.

Der erfindungsgemäße Drehautomat kann zum Langdrehen oder zum Formdrehen eingerichtet sein. Beim Langdrehen wird der Werkstoff während der Bearbeitung allmählich vorgeschoben. Beim Formdrehen lösen dagegen Bearbeitungs- und Vorschubvorgänge einander ab; die Steuerkurven für Werkzeug- und Werkstoffvorschub werden nacheinander wirksam. Das ruckartige Vorschieben des Werkstoffs beim Formdrehen erfordert eine bestimmte, von Form und Größe des Werkstücks praktisch unabhängige Zeit. Bei Formdrehautomaten ist es daher zweckmäßig und üblich, die Steuerkurven für Werkstoffvorschub und -spannung auf einer Hilfssteuerwelle anzuordnen, die einen eigenen Antrieb hat, der von der Hauptsteuerwelle jeweils nach Beendigung der eigentlichen Bearbeitungsvorgänge in Gang gesetzt wird.

Bei bekannten Formdrehautomaten mit Hilfssteuerwelle ist es nachteilig, daß die Hauptsteuerwelle sich zwischen dem Ein- und Ausschalten der Hilfssteuerwelle weiterdreht, so daß für unmittelbar von der Hauptsteuerwelle gesteuerte, vor dem Einschalten der Hilfssteuerwelle stattfindende Bewegungen des Automaten, insbesondere die Zustellbewegungen der Werkzeuge im umlaufenden Werkzeugkopf, ein bestimmter Teil der vollen Hauptsteuerwellenumdrehung verlorengeht. Infolgedessen müssen bei bekannten Formdrehautomaten für Werkstücke, die in unterschiedlichen Taktzeiten hergestellt werden, auch unterschiedliche Steuerkurven für die unmittelbar von der Hauptsteuerwelle gesteuerten Bewegungen verwendet werden.

Bei den erfindungsgemäßen Drehautomaten läßt sich dieser Nachteil gemäß einer Weiterbildung der Erfindung dadurch vermeiden, daß der Antrieb des zweiten Sonnenrades des Subtrahiergetriebes durch das Regelgetriebe auskuppelbar und statt dessen ein direkter Antrieb von der Hauptantriebswelle einkuppelbar ist, der das gleiche Übersetzungsverhältnis hat wie der Antrieb des ersten Sonnenrades von der Hauptantriebswelle. Diese Anordnung macht es möglich, die Hauptsteuenvelle und die Relativbewegung zwischen der Kurventrägerspindel und der Hauptspindel bei weiterhin mit unveränderter Drehzahl umlaufenden Werkzeugkopf stillzusetzen, ohne daß das Regeigetriebe verstellt zu werden braucht; während dieser Stillsetzung kann eine getrennt angetriebene Hilfssteuerwelle umlaufen, die nach dem Ablauf aller von ihr gesteuerten Vorgänge den Antrieb des zweiten Sonnenrades des Subtrahiergetriebes durch das Regelgetriebes wieder einkuppelt ίο und gleichzeitig den direkten Antrieb von der Hauptantriebswelle wieder auskuppelt.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt eines Drehautomaten, von dem einzelne Baugruppen nur angedeutet sind,

F i g. 2 einen waagerechten Längsschnitt längs der LinieH-II in Fig. 1,

Fig. 3 einen vergrößerten senkrechten Längsschnitt durch den Spindelstock des Drehautomaten und

F i g. 4 eine perspektivisch gezeichnete Einzelheit aus Fig. 3.

Der dargestellte Drehautomat umfaßt ein kastenförmiges Maschinengestell 1, dessen Oberseite einen Maschinentisch 2 bildet. Am hinteren, in Fig. 1 linken Teil des Maschinentisches 2 ist eine sich in Längsrichtung des Drehautomaten erstreckende Prismenführung 3 angeordnet, auf der eine insgesamt mit 4 bezeichnete Einrichtung zum Vorschieben des Werkstoffs 5 geführt ist. Der mittlere Teil des Maschinentisches 2 trägt einen teilweise in das Maschinengestell 1 hineinragenden Spindelstock 6, und auf dem vorderen, in Fig. 1 rechten Teil des Maschinentisches sind zwei parallele, ebenfalls längsverlaufende Prismenführungen 7 und 8 angeordnet, auf denen eine Gegenspannvorrichtung 9 bzw. eine Abtrennvorrichtung 10 feststellbar geführt sind. Auf dem rechten Teil des Maschinentisches 2 läßt sich auch noch ein Trommelrevolver mit zusätzlichen Bearbeitungsvorrichtungen anordnen.

Im Maschinengestell 1 ist ein elektrischer Hauptantriebsmotor 11 angeordnet, der eine Hauptantriebswelle 12 über auswechselbare Zahnräder 13 und 14 und einen Zahnriemen 15 antreibt. Auf der Hauptantriebswelle 12 sind drei weitere Zahnräder 16, 17 und 18 angeordnet. Das Zahnrad 16 ist frei drehbar, kann aber mittels einer Elektromagnetkupplung 19 mit der Hauptantriebswelle 12 gekuppelt werden. Das Zahnrad 17 ist auf der Hauptantriebswelle 12 befestigt und über einen Zahnriemen 20 mit dem Antriebszahnrad 21 eines Regelgetriebes 22 verbunden, dessen Übersetzungsverhältnis an einem Handrad 23 stufenlos verstellbar ist. Auf der Abtriebswelle 24 des Regelgetriebes 22 sind zwei miteinander fest verbundene Zahnräder 25 und 26 gelagert und mittels einer Elektromagnetkupplung 27 mit der Abtriebswelle kuppelbar. Das Zahnrad 25 ist durch einen Zahnriemen 28 mit dem Zahnrad 16 verbunden.

Die Hauptantriebswelle 12 ist ferner über das Zahnrad 18, ein Zahnrad 30 und einen beide Zahnräder umschlingenden Zahnriemen 31 mit einer Zwischenwelle 29 verbunden, die im unteren Teil des Spindelstocks 6 gelagert ist. Auf der Zwischenwelle 29 sind zwei weitere Zahnräder 35 und 36 befestigt. von denen das erste über einen Zahnriemen 37 mit

einem Zahnrad 38 auf einer hohlen Hauptspindel 39 verbunden ist. Die Hauptspindel 39 ist an ihrem hinteren, in Fig. 3 linken Ende im Spindelstock 6 gelagert und an ihrem vorderen Ende mit einem zylindrischen, ebenfalls im Spindelstock gelagerten Werkzeugkopf 42 verschraubt.

Auf dem äußeren Umfang der Hauptspindel 39 ist gleichachsig mit ihr eine sich nach vorn topfförmig erweiternde Hülse gelagert, die im folgenden als Kurventrägerspindel 45 bezeichnet wird. An der hinteren Stirnfläche der Kurventrägerspindel 45 ist ein Sonnenrad 46 eines mit der Hauptspindel 39 gleichachsigen Planetengetriebes 47 festgeschraubt. Das Planetengetriebe 47 umfaßt noch ein zweites Sonnenrad 48, das an der vorderen Stirnseite einer auf der Hauptspindel 39 festsitzenden Büchse 49 festgeschraubt ist. An der hinteren Stirnseite der Büchse 49 ist das erwähnte Zahnrad 38 festgeschraubt.

Die beiden Sonnenräder 46 und 48 sind durch mehrere Planetenradsätze 50, 51 miteinander verbunden, von denen in Fig. 3 nur einer sichtbar ist. Die Planetenradsätze umfassen je zwei Planetenräder ¹ 50 und 51 mit gemeinsamer Planetenradwelle 52, von denen das erste mit der Planetenradwelle aus einem Stück besteht und das zweite auf der Planetenradwelle befestigt ist. Die Sonnenräder 46 und 48 haben geringfügig voneinander abweichende Zähnezahlen, das Sonnenrad 46 beispielsweise die Zähnezahl ζ — 49 und das Sonnenrad 48 die Zähnezahl ζ = 50. Die beiden Planetenräder 50 und 51 jedes Planetenradsatzes haben dagegen gleiche Zähnezahlen. Die Planetenradwellen 52 sind in einem Planetenradträger 53 gelagert, der seinerseits im Spindelstock 6 gelagert ist. Mit dem Planetenradträger 53 ist ein Antriebszahnrad 56 verschraubt.

Im unteren Teil des Spindelstocks 6 ist ein weiteres, als Subtrahiergetriebe ausgebildetes Planetengetriebe 57 angeordnet. Dieses Planetengetriebe umfaßt eine zentrale Welle 58, die an ihrem in F i g. 3 linken Ende im Spindelstock 6 und an ihrem rechten Ende in einem im Spindelstock gelagerten Planetenradträger 61 gelagert ist. Die Welle 58 wird über ein an ihrem rechten Ende befestigtes Zahnrad 64 und über einen Zahnriemen 65 von dem in F i g. 1 dargestellten Zahnrad 26 auf der Abtriebswelle 24 des Regelgetriebes 22 angetrieben und treibt ihrerseits über ein an ihrem linken Ende befestigtes Zahnrad 66, das durch einen Zahnriemen 67 mit dem erwähnten Zahnrad 56 verbunden ist, den Planetenradträger 53 des ersten Planetengetriebes 47 an. Im mittleren Bereich der Welle 58 ist ein Sonnenrad 68 des Planetengetriebes 57 befestigt.

Gleichachsig mit der Welle 58 ist im Planetenradträger 61 und im Spindelstock 6 eine Hohlwelle 69 gelagert. Die Hohlwelle 69 weist an ihren Enden Stirnzahnräder 72 und 73 auf. Das Zahnrad 72 ist dem Sonnenrad 68 auf der Welle 58 in Zähnezahl und Modul gleich und bildet ein zweites Sonnenrad des Subtrahier-Planetengetriebes 57. Das Zahnrad 73 kämmt mit dem erwähnten Zahnrad 36 auf der Zwischenwelle 29. Im Planetenradträger 61 sind Planetenradsätze 74, 75 gelagert, die — wie F i g. 4 deutlicher zeigt — je zwei miteinander kämmende, in Drehrichtung des Planetenradträgers gegeneinander versetzte Planetenräder 74 und 75 umfassen, von denen das erste mit dem ersten Sonnenrad 68 und das zweite mit dem zweiten Sonnenrad 72 kämmt.

Am in Fig. 3 rechten Ende des Planetenradträgers 61 ist ein Kettenrad 76 befestigt.

Im oberen rechten Teil des Maschinengestells 1 ist gemäß F i g. 1 und 2 querliegend eine Hauptsteuerwelle 77 gelagert, die über eine Schneckenraduntersetzung 78 von einer Zwischenwelle 79 angetrieben wird. Auf der Zwischenwelle 79 ist ein Kettenrad 80 befestigt, das über eine Rollenkette 81 vom Kettenrad 76 am Planetenradträger 61 angetrie-

lG· ben wird. Die Hauptsteuerwelle 77 trägt eine Kurvenscheibe 82, die über einen im Maschinengestell 1 gelagerten Winkelhebel 83 die Zustellbewegung der Abtrennvorrichtung 10 steuert. Weitere Kurvenscheiben 85 auf der Hauptsteuer welle 77 sind zur Steuerung nicht dargestellter, beispielsweise an einem Revolverkopf angeordneter Zusatz vorrichtungen vorgesehen. Die Hauptsteuerwelle 77 trägt ferner einen Schaltnocken 86, der mit einem elektrischen Schalter 87 zusammenwirkt.

Mit der Hauptsteuerwelle 77 ist über ausrückbare Kegelräder 88 und 89 eine Hilfssteuerwelle 90 verbunden, die sich über die gesamte Länge des Maschinengestells 1 erstreckt. Das Kegelrad 89 der Hilfssteuerwelle 90 kann, statt in der dargestellten Weise mit dem Kegelrad 88 der Hauptsteuerwelle 77 zu kämmen, mit einem Kegelritzel 91 eines im Maschinengestell 1 angeordneten Bremsmotors 92 gekuppelt sein, der über den Schalter 87 mit Strom versorgt wird. Die Hilfssteuerwelle 90 trägt einen Nocken 93, der nach jeder Umdrehung der Hilfssteuerwelle einen die Stromzufuhr zum Bremsmotor 92 unterbrechenden Schalter 94 betätigt. An den Stromkreis des Bremsmotors 92 sind auch die erwähnten Elektromagnetkupplungen 19 und 27 derart angeschlossen, daß bei laufendem Bremsmotor 92 die Kupplung 19 eingeschaltet und somit das Zahnrad 16 mit der Hauptantriebswelle 12 gekuppelt ist, die Kupplung 27 aber ausgeschaltet ist, so daß das Zahnradpaar 25,26 auf der Abtriebswelle 24 des Regelgetriebes 22 frei umläuft. Bei stillstehendem Bremsmotor ist die Schaltstellung der Kupplungen 19 und 27 umgekehrt.

Am rechten Teil der Hilfssteuerwelle 90 ist eine

Kurvenscheibe 95 befestigt, von der die Gegenspannvorrichtung9 gesteuert wird. Am linken Teil der Hilfssteuerwelle 90 sind eine Kurventrommel 99 sowie Kurvenscheiben 100 und 101 befestigt. Die Kurventrommel 99 steuert die längs der Prismenführung 3 hin- und hergehende Bewegung der Vorschubvorrichtung 4. Die Kurvenscheiben 100 steuern gemeinsam die Öffnungs- und Schließbewegungen einer in der Vorschubvorrichtung 4 angeordneten Spannzange, die den Werkstoff 5 jeweils bei der Vorwärtsbewegung der Vorschubeinrichtung mitnehmen und ihn während der Rückzugsbewegung freigeben. Die Kurvenscheiben 101 steuern gemeinsam die Öffnungs- und Schließbewegungen einer Spannvorrichtung 108, mit der sich der Werkstoff 5 innerhalb des umlaufenden Werkzeugkopfes 42 genau zentrisch einspannen läßt.

Im Werkzeugkopf 42 sind, in Drehrichtung gegeneinander versetzt, drei achsparallele Zapfen 111 axial unverschiebbar gelagert, an denen je ein Kurvenfolgehebel 114 und ein Werkzeughalter 119 befestigt ist.

Am rechten Ende der Kurventrägerspindel 45 ist eine ringförmige Kurvenscheibe 122 befestigt, an deren Innenfläche die freien Enden der Kurvenfolgehebel 114 unter der Wirkung der Riehkraft bei um-

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laufendem Werkzeugkopf 42 anliegen. Die Kurvenscheibe 122 kann derart gestaltet sein, daß sie bei jeder vollständigen Relativumdrehung gegenüber dem Werkzeugkopf 42 die drei Kurvenfolgehebel 114 und damit auch die drei Werkzeughalter 119 nacheinander je einmal radial nach innen schwenkt und dann wieder in ihre Ausgangsstellung zurückkehren läßt. In diesem Fall kann bei jeder Relativumdrehung ein Werkstück fertiggestellt werden. Die Kurvenscheibe 122 kann aber auch drei ,gleiche, in gleichen Winkelabständen gegeneinander versetzte Abschnitte aufweisen; in diesem Fall werden die Werkzeughalter 119 bei jeder vollständigen Relativumdrehung zwischen der Kurvenscheibe und dem Werkzeugkopf 42 dreimal jeweils gleichzeitig nach innen geschwenkt, so daß jeweils nach einer drittel Relativumdrehung ein Werkstück fertig gedreht ist. An Stelle einer gemeinsamen Kurvenscheibe 122 können den drei Werkzeughaltern 119 und ihren Kurvenfolgehebeln 114 drei verschiedene, axial nebeneinander angeordnete Kurvenscheiben zugeordnet sein; eine solche Anordnung ist vor allem zum Langdrehen vorteilhaft.

Der beschriebene Drehautomat arbeitet beispielsweise als Formdrehautomat folgendermaßen:

Der Werkstoff 5 durchläuft nacheinander die Vorschubvorrichtung 4, den Spindelstock 6 mit dem umlaufenden Werkzeugkopf 42 und die Gegenspannvorrichtung 9. Es sei angenommen, ein fertig bearbeitetes Werkstück sei mit der Abtrennvorrichtung 10 vom Werkstoff 5 abgetrennt worden, der Werkstoff sei dann um eine Werkstücklänge nach rechts vorgeschoben worden, und die Vorschubvorrichtung 4 sei anschließend in ihre in F i g. 1 dargestellte Ausgangsstellung zurückgekehrt. Die Spannvorrichtung 108 und die Gegenspannvorrichtung 9 halten den Werkstoff5 festgespannt. Die Hauptspindel 9 wird vom Hauptmotor 11 über die Hauptantriebswelle 12 und die Zwischenwelle 29 angetrieben, beispielsweise mit der konstanten Drehzahl von viertausend U/min. Die Kupplung 19 ist ausgerückt und die Kupplung 27 eingerückt, so daß der Planetenradträger 53 des ersten Planetengetriebes 47 von der Hauptantriebswelle 12 über das Regelgetriebe 22 und die Welle 58 mit beispielsweise 3000 U/min angetrieben wird.

Wenn ferner angenommen wird, das mit der Hauptspindel 39 umlaufende Sonnenrad 48 habe 49 Zähne, das mit der Kurventrägerspindel 45 umlaufende Sonnenrad 46 dagegen 50 Zähne, dann bleibt die Kurventrägerspindel jeweils um Vso Umdrehung gegenüber der Hauptspindel zurück, wenn der Planetenradträger 53 eine Relativumdrehung gegenüber der Hauptspindel ausführt. Die Relativdrehzahl der Kurventrägerspindel 45 gegenüber der Hauptspindel 39 beträgt daher bei den angenommenen Drehzahlen (4000-3000): 50 = 20 U_r(,,/min.

Weiter werde angenommen, die Zahnradpaare 35, 38 sowie 36, 73 und 56, 66 hätten jeweils das Übersetzungsverhältnis 1:1. Im Subtrahier - Planetengetriebe 57 läuft dann das Sonnenrad 72 mit der Drehzahl der Hauptspindel um, also mit 4000 U/min, während sich das Sonnenrad 68 mit der Drehzahl des Planetenradträgers 53 des ersten Planetengetriebes 47 dreht, also mit 3000 U/min. Wegen der Drehrichtungsumkehrung durch die unmittelbar miteinander kämmenden Zahnräder 36, 73 drehen sich die Sonnenräder 72 und 68 gegenläufig. Die Drehzahl des Planetenradträgers 61 des Subtrahiergetriebes 57 ist daher gleich der halben Differenz der Drehzahlen der Sonnenräder 72 und 68, im Beispiel also

(4000-3000): 2 = 50 U/min .

Die Drehung des Planetenradträgers 61 wird vom Kettentrieb 76 bis 80 auf die Zwischenwelle 79 und von dort durch die Schneckenraduntersetzung 78 auf die Hauptsteuerwelle 77 übertragen.

Zur Vereinfachung wird schließlich angenommen,

ίο die Kurvenscheibe 124 habe nur ein einziges Maximum, so daß nach jeder Relativumdrehung zwischen Hauptspindel 39 und Kurventrägerspindel 45 ein Arbeitstakt des Drehautomaten vollendet ist. Die Drehzahl der Hauptsteuerwelle 77 muß in diesem Fall der Relativdrehzahl zwischen Kurventräger- und Hauptspindel gleich sein. Die Untersetzung zwischen dem Planetenradträger 61 und der Hauptsteuerwelle muß dann das Verhältnis 25 : 1 haben, was mit der gewählten Untersetzung zwischen den Sonnenrädern 46 und 48 des Planetengetriebes 47 zusammenhängt. Die Drehzahl der Hauptsteuerwelle 77 ist demnach im beschriebenen Beispiel

500 : 25 = 20 U/min .

Wenn die Steuerkurve 122 dagegen drei in gleichen Drehwinkelabständen gegeneinander versetzte Maxima aufweist, so daß jeder Werkzeughalter 119 während jeder Relativumdrehung drei vollständige Zustell- und Rückzugsbewegungen ausführt, dann müssen die Übersetzungen 76, 80 und 78 derart gewählt sein, daß die Drehzahl der Haupisteuerwelle 77 das Dreifache der Relativdrehzahl zwischen Kurventräger- und Hauptspindel beträgt.

In jedem Fall führt die Hauptsteuerwelle 77 während einer vollständigen Zustell- und Rückzugsbewegung der Werkzeughalter 119 eine vollständige Umdrehung aus. Während der Einwirkung der Drehwerkzeuge auf den Werkstoff 5 trennt die von der Hauptsteuerwelle 77 gesteuerte Abtrenneinrichtung 10 ein in einem vorangegangenen Arbeitstakt bearbeitetes Werkstück vom Werkstoff ab.

Bei der aus F i g. 1 und 2 ersichtlichen Schaltstellung der Kegelräder 88 und 91 läuft die Hilfssteuerwelle 90 ständig mit der Hauptsteuerwelle 77 um. Bei der dargestellten Verwendung des Drehautomaten als Formdrehautomat sind die auf der Hilfssteuerwelle befestigten Kurven 95, 99, 100 und 101 so gestaltet, daß die Stellung der von ihnen gesteuerten Vorrichtungen während der Bearbeitungszeit (Maschinenhauptzeit) unverändert bleibt. Nach Abschluß der eigentlichen Bearbeitung werden die Spannvorrichtung 108 und die Gegenspannvorrichtung 9 geöffnet, während gleichzeitig der Werkstoff 5 in der Vorschubvorrichtung 4 festgespannt wird. Anschließend wird die Vorschubvorrichtung 4 mit dem Werkstoff 5 um eine Werkstücklänge nach rechts vorgeschoben. In ihrer vorderen Endstellung gibt die Vorschubvorrichtung 4 den Werkstoff 5 frei, gleichzeitig spannen die Spannvorrichtung 108 und die Gegenspannvorrichtung 9 den Werkstoff in seiner neuen Stellung fest. Schließlich geht die Vorschubvorrichtung 4 in ihre hintere Endstellung zurück, und ein neuer Arbeitstakt beginnt.

Wenn Form und Größe des Werkstücks beim Formdrehen eine längere Maschinenhauptzeit erfordern, wird die Hilfssteuerwelle 90 zweckmäßigerweise nicht mehr mit der Hauptsteuerwelle 77, son-

dem mit dem Bremsmotor 92 gekuppelt. Während der Maschinenhauptzeit steht der Bremsmotor 92 und mit ihm die Hilfssteuerwelle 90 still, und die Hauptsteuerwelle 77 führt eine volle Umdrehung aus. Am Ende dieser Umdrehung betätigt der Nocken 86 den Schalter 87. Hierdurch wird der Bremsmotor 92 in Betrieb gesetzt; gleichzeitig wird durch die Kupplungen 19 und 27 das Regelgetriebe 22 überbrückt, so daß die Welle 58 mit dem Sonnenrad 68 des Subtrahierplanetengetriebes 57 unmittelbar von der Hauptsteuerwelle 12 angetrieben wird, und zwar mit gleicher Drehzahl, aber weiterhin in umgekehrter Drehrichtung wie das Sonnenrad 72. Der Planetenradträger 61 bleibt deshalb stehen und mit ihm die Hauptsteuerwelle 77. Außerdem läuft die Kurventrägerspindel 45 jetzt mit gleicher Drehzahl um wie die Hauptspindel 39. Sämtliche Werkzeugvorschubbewegungen des Drehautomaten sind somit während des Umlaufs der Hilfssteuerwelle 90 unterbrochen.

Nach einer vollen Umdrehung der Hilfssteuerwelle 90 betätigt der Nocken 93 den Schalter 94. Hierdurch wird der Bremsmotor 92 und mit ihm die Hilfssteuerwelle 90 selbst augenblicklich stillgesetzt. Gleichzeitig wird das Regelgetriebe 22 wieder in den Antrieb der Welle 58 und der Kurventrägerspindel 53 eingeschaltet. Der ursprüngliche Zustand ist somit wieder hergestellt, und ein neuer Arbeitstakt beginnt.

Claims

Patentansprüche:

1. Drehautomat, bei dem ein an einem umlaufenden Werkzeugkopf radial zustellbar angeordneter Werkzeughalter seine Zustellbewegung über eine mit dem Werkzeugkopf gleichachsige Kurvenscheibe erhält, die ihre in der Drehzahl von der Werkzeugkopfdrehung abweichende Drehbewegung von einem Planeten-Differentialgetriebe mit zwei gleichachsigen Sonnenrädern ungleicher Zähnezahl erhält, von denen das eine Sonnenrad mit dem Werkzeugkopf umläuft und mit dem zweiten Sonnenrad durch mindestens ein Paar an einer gemeinsamen Welle befestigter, in einem drehbaren Planetenradträger gelagerter Planetenräder verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Sonnenrad (46) am Träger (45) der Kurvenscheibe (122) fest ist und der Planetenradträger (53) über ein stufenlos verstellbares Regelgetriebe (22) mit einer Hauptantriebswelle (12) verbunden ist, von der unter Umgehung des Regelgetriebes auch der umlaufende Werkzeugkopf (42) angetrieben wird.

2. Drehautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die paarweise aneinander befestigten Planetenräder (50,51) die gleiche Zähnezahl haben und der Zähnezahlunterschied der Sonnenräder (46, 48) nur einen oder wenige Zähne beträgt.

3. Drehautomat nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Subtrahier-Planetengetriebe (57), dessen eines Sonnenrad (72) mit dem Hauptspindelantrieb (31, 30, 29) und dessen zweites Sonnenrad (68) mit dem Abtrieb (24, 26, 65) des Regelgetriebes (22) verbunden ist und dessen Planetenradträger (61) Paare miteinander kämmender Planetenräder (75, 74) besitzt, von denen das eine (75) mit dem ersten Sonnenrad (72) und das andere (74) mit dem zweiten Sonnenrad (68) im Eingriff steht, und die Hauptsteuerwelle (77) des Automaten antreibt.

4. Drehautomat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des zweiten Sonnenrades (68) des Subtrahiergetriebes (57) durch das Regelgetriebe (22) auskuppelbar und statt dessen ein direkter Antrieb (28) von der Hauptantriebswelle (12) einkuppelbar ist, der das gleiche Übersetzungverhältnis hat wie der Antrieb des ersten Sonnenrades (72) von der Hauptantriebswelle.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen