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Spindeltrommellagerung eines Mehrspindeldrehautomaten Die Erfindung
betrifft die Spindeltrommellegerung eines Mehrspindeldrehautomtaten mit schaltbarer
Spindeltrommel zur Bearbeitung von Futterteilen.
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Es ist bekannt, die Spindeltrommel mit ihrem Außendurchmesser in einer
entsprechenden Bohrung des Spindelkastenkörpers zu lagern. Dieses Lager nimmt die
radial auf die Spindeltrommel wirkenden Schnittkräfte auf. Da die Größe des j'tennmaßes
des Spindeltrommelaußendurchmesserß recht erheblich ist (zwischen~400 mm und 700
mm), ist aus fertigungstechnischen GrUnden ein großes und recht unterschiedliches
Spiel erforderlich.
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Weiterhin können Form- und Lageabweichungen, besonders die Abweichung
vom Kreis fertigungstechnisch schlecht beherrscht und aufgrund der Größe des Nennmaßes
kaum gemessen werden.
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Ninzukommt, daß das Spiel zwischen Spindeltrommel und Spindelkastenkörper
um so größer gewählt werden muß, umsomehr sich die Spindeltrommel im Arbeitsprozeß
erwärmt und demæufolge ausdehnt. Daher ist es meistens erforderlich, die Größe des
Spiels nach den Einsatzbedingungen der Maschine festzulegen, d. h. bei sogenannten
Sohnelläufern das Spiel von vornherein größer zu wählen als bei Langsamläufern.
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Außer den bereits erwähnten erhöhten Anforderungen an die Fertigungs-
und Meßtechnik, die zur Herstellung einer derartigen Passung erforderlich sind,
besitzt diese Ausfuehrung noch den flachteil, daß beim Schalten der Spindeltrommel
um einen bestimmten Winkel eine ausreichende Wiederholgenauigkeit, die von direktem
Einfluß auf die Arbeitsgenauigkeit des Erseugnisses ist, nicht erreicht wird
Die
Ursache dafür liegt in den hohen und erheblich sohwankenden Deibmomenten der Reibpaarung
Spindeltrommel und Spindelkastenkörper aufgrund des großen Reibdurchmessers sowie
in dem durch den großen Nenndurchmesser der Passung bedingten großen Spiel und dem
kreisformfehler' die auch trotz krftiger Indexierung keine ausreiohend genaue Wiederholung
der Spindeltrommelschaltung garantieren.
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Ein weiterer Nachteil besteht in der starken Veränderung der Größe
des Spiels bei wachsender Brwärmung der Spindeltrommel.
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Dabei verlagert sich einmal die Achse der Spindeltrommel, was zu unterschiedlichen
Durchmessern führt, zum anderen ist ein Wechsel der Einsatz bedingungen von Schnell-
in Langsamläuf er und umgekehrt nicht mglich, weil die Große des Spiels zwischen
Spindeltrommel und Spindelkasten bereits bei der Fertigung der Maschine den späteren
Einsatzbedingungen angefast werden muß.
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Ein weiterer erheblicher Nachteil der beschriebenen Spindeltrommellagerung
besteht in der Schrägstellung der Spindeltrommelachse durch unterschiedliche ErwGrm
mg der vorderen und der hinteren Drehspindellager.
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Zur Vermeidung aller genannten Nachteile Set nun bei fast allen Mehrspindeldrehautomaten
in die Spindeltrommel ein Führungsrohr eingesetzt worden, das den Werkzeugträger
für die Langdrehwerkzeuge trägt und auf der anderen Seite des Arbeitsraumes im Räderkasten
gelagert ist. Dadurch wird zwar eine durch die Erwärmung der Spindeltrommel bedingte
Verlagerung der Spindeltrommelachse auch dem Werkzeugträger für die Langdrehwerkzeuge
mit erteilt und verlagerungsbedingte Abweichungen von der Drehgenauigkeit teilweise
kompensiert, die übrigen Nachteile bleiben Jedoch erhalten. Des weiteren bereitet
auch die Fertigung der Spindelbohrungen zur Aufnahme der Drehspindeln in der Spindeltrommel
in bezug auf Parallelitat der Bohrungsachse zum Puhrungsrohr und des radialen .cstandes
zu derselben große Schwierigkeiten Die Ursache dafür muß in der voneinander getrennten
Fertigung von Spindeltrommel und Führungsrohr während der Genauigkeitsbohrbearbeitung
bzw.
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in der Verwendung von Vorrichtungen, die den Komplex Spindeltrommel-Führungsrohr
in einer von der späteren Funktion in der Maschine anders g@stalteten Art in der
Bearbeitungsmaschine aufnehmen, gesucht werden.
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fls ist bereits vorgeschlageu worden, die Spindeltrommel nur suf dem
Führungsrohr, das seinerseits sehr lang im Räderkasten abgestützt ist, fliegend
zu lagern.
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Aufgrtind des hohen Gewichtes der Spindeltrommel ist aber eine erhöhte
Durchbiegung zu erwarten. Außerdem werden die Fertigungsschwierigkeiten nicht abgestellt
und die Steife des Systems sinkt Soll aber, wie ebenfalls vorgeschlagen, die Spindeltrommel
nach der Schaltung in einen Kegel der Spindelkastenbohrung gezogen werden, steigen
die Fertigungsschwierigkeiten Sanz erheblich und eine dberbestimmung der Spindeltrommellaererung
tritt ein.
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Ein weiteres Problem stellt die axiale Lagerung der Spindeltrommel
dar.
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Bei einigen Ausfühmlngen von Mehrspindeldrehautomaten geschiebt das
im Spindelkasten. Diese axiale Abstützung der Spindeltrommel im Spindelkasten ist
als Gleitführung schwierig spielfrei zu gestalten. Auf sie wirken alle Probleme
der Verlagerung der Spindeltrommel durch Wärmedeformation ein, es ist ein Verschleiß
zu erwarten.
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ird die Spindeltrommel über das Fuhrungsrohr im Räderkasten axial
festgehalten, so kann diese Lagerung durch Verwendung vorgespannter \Wälzlager spiel-
und verschleißfrei gehalten erde, Die Beanspruchung des Räderkastens durch axial
wirkende Bearbeitungskräfte führt jedoch erfahrungsgemäß zu einer elastischen Deformation
des Räderkastens und damit, verbunden mit einer axialen Verschiebung der Spindeltrommel
während des Arbeitsprozesses, zu Ungenauigkeiten.
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zweck der Erfindung ist es, eine Spindeltrommellagerung zu schaffen,
die einfach und genau zu fertigen ist, die universell bei Schnell- und Langsaniläufern
eingesetzt werden kann und deren Fertignngs und Arbeitsgenauigkeit erhöht ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spindeltrommellagerung zu schaffen,
bei der das Pührungsrohr durch die Spindeltrommel hindurchragt, die einstellbare
Abstützung der Spindeltrommel am äußeren Umfang erfolgt, das Führungsrohr und die
Spindeltrommel eine gemeinsame radiale Abstützung im Räderkasten und in einer Gestellbaugruppe
hinter der Spindeltrommel besitzen, das Führungsrohr am äußeren Umfang einstellbar
hydro-statisch gelagert werden kann, die Genauigkeitsbearbeitung des Führungsrohres
und der Spindeltrommel in gleicher Lagerung wie in der Maschine erfolgen kann und
die radiale Steife der Lagerung erhöht wird.
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Erfindungsgemäß geschieht dies dadurch, daß das Führungsrohr beiderseitig
gelagert ist und so gestaltet wurde, daß es durch die gesamte Spindeltrommel hindurchragt.
Die Spindeltrommel besitzt an ihrer geschliffenen Stirnseite eine Nabe, die durch
Druckkörper gegen einen entsprechenden Bund des Spindelkastens gepreßt wird. Die
Druckkörper bestehen aus einem dehnbaren ringförmigen Hohlkörper, in dem ein Anschlußrohr
einvulkanisiert ist und der eine Hydraulikflüssigkeit umschließt. Der Hohlkörper
ist eingebettet in das ringförmige Profilstück, das an seiner offenen Seite durch
ein ebenfalls ringförmiges Druckstück verschlossen ist.
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Zwischen der Spindeltrommel und dem Spindelkasten ist in radialer
Richtung Spiel vorgesehen.
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Des weiteren kann das Führungsrohr einmal im Räderkasten und andererseits
auf 4 Druckstücken über die Spindeltrommel gelagert werden. Diese Druckstücke sind
einstellbar an Pxzenterbolzen im Spindelkasten befestigt und ermöglichen durch entsprechende
Cltaschen die Ausbildung hydro-statischer Lager.
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Die axiale Abstützung des Komplexes FuErungsrohr und Spindeltrommel
erfolgt über einen Bund und eine Scheibe am Raderkasten, Die Erfindung soll nachstehend
anhand von zwei Ausführungsbeispielen erläutert werden.
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In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 tängsschnitt
durch Linrichtung nach husftihrungsbeispiel 1 Ring. 2 Einzelheit X nach Fig. 1 Fig.
3 Längssohnitt durch die Einrichtung nach Ausführungsbeispiel 2 Fig. 4 Schnitt Ä-A
nach Fig. 3 Ausführungsbeispiel 1 Auf einem Maschinenbett 1 sind der Räderkasten
2, der Spindel-':astell 3 und der Getriebekasten 4 befestigt.
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Das Führungsrohr 5 tragt den Werkzeugträger 6 und die Spindeltronmlel
7. Es ist an seinen beiden Enden einmal im Räderkasten 2 unu einem in einer Nabe
10 des Getriebekastens 4 drehbar gelagert Die Verbindung zwischen dem Führungsrohr
5 und der Spindeltrommel 7 ist derart, daß weder ein Verdrehen noch ein Verschieben
beider Teile gegeneinander möglich ist. Der Werkzeugträger 6 trägt die Werkzeughalter
8 und die Werkzeuge 9 für die Langdreharbeitsgänge. Der Werkzeugträger 6 ist in
der bei Mehrspindeldrehautomaten üblichen Weise auf dem Führungsrohr 5 axial verschiebbar.
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Die Spindeltrommel 7 trägt in gleichmäßiger Teilung die Drehspindeln
11, die ihrerseits an einem Ende die Spannfutter 12 zur Aufnahme der nicht dargestellten
Werkstücke und am anderen Ende eine Kupplungshälfte 13 tragen, in deren Klauenzähne
14 eine zweite upplungshälfte 15 eingreift, die auf einer Getriebewelle 16 drehfest,
aber verschiebbar, angeordnet ist.
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Die Verschiebung erfolgt über einen bekannten und deshalb nur schematisch
dargestellten Mechanismus 18. Die Spindeltrommel 7 trägt weiterhin ein Zahnrad 17,
über welches, wie bekannt, die Drehbewegung der Spindeltrommel 7 eingeleitet wird.
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Weiterhin sind am äußeren Umfang der Spindeltrommel 7 Indexplatten
19 in der gleichen Anzahl wie DrehspindeB111 eingesetzt, in die ein am Spindelkasten
3 gelagerter Indexbolzen 20 einrastet.
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Die Betätigung des Indexbolzens 20 erfolgt durch einen bekaaiiten
und deshalb nur schematisch dargestellten Mechanismus 22.
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Am Umfang der Spindeltrommel 7 ist außerdem eine Nabe 21 vorgesehen,
deren geschliffene Stirnseite 41 sich gegen einen Bund 23 des Spindelkastens 3 anlegt.
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Der in Abb. 2 als Einzelheit dargestellte Druckkörper setzt sich zusammen
aus einem dehnbaren ringförmigen Hohlkörper 24, in dem ein Anschlußrohr 25 einvulkanisiert
ist und der eine llydraulikflijssigkeit 26 umschließt.
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Der Hohlkörper 24 ist eingebettet in das ringförmige Profilstück 27,
das an seiner offenen Seite durch das ebenfalls ringförmige Druckstück 28 verschlossen
ist.
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Der gesamte Druckkörper stützt sich auf der einen Seite gegen die
Nabe 21 und auf der anderen Seite über einen Distanzring 29 an dem Flansch 30 ab.
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Z--;ischen der Spindeltrommel 7 und dem Spindelkasten 3 bzw.
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dem Profilstück 27 und dem Distanzring 29 ist in radialer Richtung
soviel Spiel, daß kein Zwang auf die Spindeltrommel 7 während deren Drehung ausgeübt
wird.
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Der Spindelkasten 3 trägt an den Konsolen 31 die Werkzeugtrager 32
zur Aufnahme der erkzeughalter 33 mit den Werk-zeugen zur Querdrehbearbeitung 34.
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Vor der Schaltung der Spindeltrommel 7 wird die Itydraulikflüssigkeit
26 Im Dnickkörper 9ruckfrei gemacht, wodurch der rflpreßdruck zwischen der Nabe
21 der Spindeltrommel 7 und dem Bund 23 des Spindelkastens 3 aufgehoben wird.
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Anschließend wird der Antrieb der DrehspinCeln 11, der vor einen;
nicht näher dargestellten Getriebe im Getriebekasten 4 über die relle 16 und die
Kupplung 13; 14; 15 eingeleitet wird, durch Betätigung des schematisch dargestellten
Mechanismus 18 derart unterbrochen, daß die Klauenzähne 14 außer Eingriff gebracht
werden. itun wird über das Zahnrad 17 die Spindeltrommel weitergeschaltet.
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Sie dreht sich in der Lagernng des Führungsrohres 5 im oder kasten
2 und in der Nabe 10 des Getriebekastens 4.
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Durch diese relativ kleinen Reibdurchmesser der Lagerstellen ist das
Reibmoment wSlrend des Schaltens sehr niedrig. Deshalb Kann auch der Indexbolzen
20 die Spindeltrommel 7 leicht am Ende der Schaltung ausrichten.
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Ist die Schaltbewegung beendet, so wird wieder die Hydraulikflüssigkeit
26 mit Druck beaufschlagt, der Hohlkörper 24 dehnt sich aus und das Druckstück 2S
wird an die Nabe 21 der Spindeltrommel 7 angepreßt. Diese legt sich dadurch an den
Bund 23 des Spindelkastens 3 fest an.
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Diese Äiipreßkraft muß so groß gewählt werden, daß alle Kräfte, die
durch die werkzeuge 9; 34 auf die Drehspindeln 11 und damit uf die Spindeltrommel
7 übertragen werden, keine radiale oder axiale Verschiebung der Spindeltrommel 7
und auch keine Verdrehung gegenüber dem Spindelkasten 3 bewirken können.
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Der Antrieb der Drehspindeln 11 ann nun wieder aber die Kupplung 13;
14; 15 eingeleitet werden.
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Durch die allseitige reibsohlüssige Verbindung zwischen Spindeltrommel
7 und Spindelkasten 3 über die geschliffene Stirnseite 41 der Nabe 21 und dem Bund
23 wird jedes Spiel zwischen Spindeltrommel 7 und Spindelkasten 3 ausgeschaltet.
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Gleichzeitig ist die Ausdehnung der Spindeltrommel infolge Erwärmung
der Drehspindeln 11 ohne Einfluß auf die Lage der Spindeltrommelachse.
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Eine besonders genaue Feinbearbeitung der Spindeltrommel 7 ist durch
die gemeinsame Bearbeitung derselben mit dem Fünrungsrolir 5 gegeben. Besonders
wirksam dabei ist, daß die Spindeltrommel 7 während der Feinbearbeitung der Bohrungen
für die Spindellager, der Justage der Indexplatte 19 und des Schleifens der Stirnseite
41 der Nabe 21 beidseitig auf dem Führungsrohr 5 gelagert werden kann.
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Ein weiterer Vorteil ist, daf.die Feinbearbeitung der Bohrung im SSindellasten
3 zur ausnahme der Spindeltrommel 7 auf die Stirnseite 41 des Bundes 23 beschränkt
bleibt.
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Ausführungsbeispiel 2 Im Unterschied zu Ausführungsbeispiel 1 wird
das FUliruugsrohr 5 nicht im Getriebekasten 4, sondern außer der Lagerung im Räderkasten
2- über die SSindeltrommel 7 auf 4 Druckstückeri 35 gelagert, die ihrerseits an
Exzenterbolzen 36 im pindelkasten 3 befestigt sind.
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Die axiale Abstützung des Komplexes Führungsrohr 5 und Spindeltrommel
7 erfolgt über den Bund 37 und die Scheibe 38 im Räderkasten 2.
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Die Druckstücke 35 tragen Oltaschen 39, die beim Einpumpen vo Hydraulikflüssigkeit
die Ausbildung hyoro-statischer Mager ermöglichen.
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Im Spindelkasten 3 sind gegenüber aen Druckstücken 35 2 Andrückbolzen
42 gelagert, die durch die schematisch dargestellten hydraulischen Arbeitszylinder
40 gegen die Spindeltromniel 7 angedrückt oder von ihr abgehoben werden können.
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Das Andrücken der Spindeltrommel 7 gegen den Spindelkasten 3 erfolgt
hier durch Andrückbolzen 42 gegen Druckstücke 35.
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Vor der Schaltung der cpindeltrommel 7 werden über die hydraulischen
Arbeitszylinder 40 die Andrückbolzen 42 von der Spindeltrommel 7 gelöst.
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Gleichzeitig werden die Oltaschen 39 mit Drucköl beaufschlagt, so
daß sich während der nun folgenden Schaltung der Spindeltrommel 7 zwischen dieser
und den Drucketücken 35 ein hydrostatisches Lager ausbildet, welches das Reibmoment
stark herabsetzt. Am Ende der Schaltung ermöglicht diese geringe Reibung ein leichtes
Ausrichtender Spindeltrommel 7 durch den Indexbolzen 20.
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Zum Festlegen der Spindeltrommel 7 in radialer Richtung werden dann
die Oltaschen 39 druckentlastet und die Arbeitszylinder 40 drücken die Andrückbolzen
42 gegen die Spindeltrommel 7 und gegen die Druckstücke 35. Die axiale Sicherung
der Spindeltrommel 7 erfolgt durch den Bund 37 des Führungsrohres 5 und die Scheibe
38 im Räderkasten 2.
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Auf eine zweite Lagerung des Führungsrohres 5 in einer Nabe 10 des
Getriebekastens 4 kann verzichtet werden.
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Trotzdem wird das Führungsrohr 5 durch die ganze Spindeltrommel hindurchgeführt,
um die breits genannten Vorteile bei der Feinbearbeitung wirksam werden zu lassen.
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Zur Vermeidung von Verlagerungen der Spindeltrommelachse durch Erwärmung
und Ausdehnung der Spindeltrommel 7 werden die Druckstücke 35 über Exzenterbolzen
36 an die zu erwartenden Einsatzbedingungen (Schnell- oder langsamläufer) der Maschine
angepaBt.
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Bei dieser Ausführung entfällt die Feinbearbeitung der Bohrung im
Spindelkasten 3 vollständig. Aber auch hier muß vor jeder Schaltung der Spindeltrommel
7 der Spindelantrieb ausgekuppelt und nach Beendigung der Schaltung wieder eingekuppelt
werden.