DE2519749A1

DE2519749A1 - Mehrspindeldrehautomat

Info

Publication number: DE2519749A1
Application number: DE19752519749
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Fischer; Detlef Dr Ing Langer
Original assignee: Werkzeugmaschinenkombinat 7 Oktober VEB
Current assignee: Werkzeugmaschinenkombinat 7 Oktober VEB
Priority date: 1974-06-24
Filing date: 1975-05-02
Publication date: 1976-01-15
Also published as: FR2276127B1; FR2276127A1; GB1507900A; DD113315A1

Description

VKB Werkzeugmaschinenkoi'iibinat Leipzig, den 30» 6. 1974 "7. Oktober¹¹ Berlin

Mehrspindeldrch.automat

Die Erfindung betriff i; den Rahmenaufbau, Haupcschlittenantrieb und den Antrieb der unabhängigen Vorschubeinrichtungen eines Mehrspindeidrehau fcomaten mit drehschaltbarer waagerechter Spinde!trommel·

Die ständige Forderung nach Erhöhung der Zerspanungsleistung von Llehrspindeldrehautornaten geht einher mit einer Vergrößerung der Bauteilebelastung durch wachsende Zerspanungskräfte. Gleichzeitig besteht aber die Forderung nach erhöhter Bearbeitungsgenauigkeit der Werkstücke. Ein besonderes Problem stellt die Beherrschung der durch die Werkzeuge des Hauptschlittens verursachten Kräfte auf die Bauteile der Maschine und deren dadurch bedingte Verformung dar. Zwar gewährleistet der allgemein übliche Rahmenaufbau heutiger Mehrspindeldrehautomaten eine große Steife, doch haben Verformungen innerhalb dieses Rahmens, die sich in einer axialen Verlagerung der Spindeltroramel in bezug auf den Spindelkasten bemerkbar machen, noch beträchtlichen Einfluß auf die Arbeitsgenauigkeit der Mehrspindeldrehautomaten.

Zur Vermeidung dieser Arbeitsungenauigkeiten sind Lösungen bekannt, bei denen die Axiallagerung der Spindeltrommel im Spindelkasten vorgenommen wird. Diese Lagerstelle ist zwangsläufig in ihren Dimensionen sehr groß - entsprechend dem Außendurchmesser der Spindeltrommel. Bei derartig großen Lagern ist es schwierig, sowohl die Rundlaufabweichungen, als auch das Lagerspiel und den Verschleiß dieser Lagerstelle zu beherrschen.

Es wurde bereits vorgeschlagen, diese Lagerstelle als Wälzlagerung auszubilden, aber auch dadurch werden nicht das Lagerspiel, die Rund- und Planlaufabweichungen in be-

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friedigender Weise gemindert. Außerdem sind die Kosten einer derartigen Lagerung unvertretbar hoch. Weiterhin kann bei dieser vorgeschlagenen Lösung die Verformung der Räderkastenviände, die aj-s Arbeitsungenauigkoit der Längsschiiütenvjerkzeuge in .Erscheinung tritt, nicht verhindert werden.

Bs wurde deshalb vorgeschlagen, zusätzliche Kräfte, überwiegend hydraulisch erzeugte, zwischen Räderkasten und Spindel;;roxa.nel wirken zu lassen. Diese zusätzlichen Kräfte vermögen jedoch nur das Spiel der opindelüroameilagerung zu beseitigen, haben jedoch auf die Steife und damit auf die Verformung des Rahmens oeim Wirken der Bearbeitungskräfte keinen iiinfiuß.

Eine weitere, bereits ausgeführte grundsätzliche 'Möglichkeit der axialen Lagerung der Spindeltrommel besteht in der axialen Abstützung des Führungsrohres über vorgespannte Wälzlager in der ersten Räderkastenviand. Diese Lösung bietet neoen dem Vorzug geringer !Fertigungskosten den Vorteil hoher Rundlaufgenauigkeit und absoluter Spielfreiheit bei Vermeidung jeglichen Verschleißes. Bei dieser Lösung macht sich jedoch die Durchbiegung der ersten Räderkastenwand, hervorgerufen durch die Arbeitskräfte der Längsschlittenwerkzeuge, als Verschiebung der Spindel tr ominel gegenüber dem Spindelkasten und damit als Bearbeitungsungenauigkeit der Plandrehwerkzeuge bemerkbar. Die Verformung der Bauelemente des Gestells durch eine kräftigere Dimensionierung zu vermindern, ist aber aus materialökonoraischen Gründen abzulehnen.

Der Zweck der Erfindung besteht darin, den Materialaufwand und die Fertigungskosten zu senken bei gleichzeitiger Erhöhung der Zerspanungsleistung, der Arbeitsgenauigkeit, bei hoher Rundlaufgenauigkeit und Spielfreiheit der Spindeltrommellagerung.

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Aufgabe der lix-findung ist es, die AntriebsneehaniDinen der Längsschlittenwerkzeuge im Räderkasten konstruktiv so anzuordnen, sov<ie die steife dec Llaßchinengestella, speziell der ersten Räderkastenwand und deren Ecken so festzulegen, daß keine Verschiebung der axialen Lagerung der Spindeltrommel in der ersten Räderkastenwand in bezug auf den Spindelkasten beim Hinwirken von axialen Kräften durch, die Längsdrehwerkzeuge auftritt·

Erfindungsgemäß geschieht das dadurch, daß neben der Spindel troxnrael auch die Steuerwelle axial in der ersten Räderkastenwand gelagert ist und daß die Übertragung der Vorschubbewegungen von auf der Steuerwelle angeordneten Kurventrommein und Kurven zu dem Hauptschlitten bzw. den Werkzeugen nicht direkt, sondern üoer eine Schwinge vorgenommen wird, deren Lagerung sich ebenfalls in der ersten Eäderkastenwand abstützt.

Weiterhin sollen die Abstände der drei Lagersteilen: Spindeltrommel-Schwinge-Steuerwelle voneinander und in Abhängigkeit von den Dimensionen und der Steife der ersten Räderkastenwand und der anschließenden Teile des Räderkastens so gewählt werden, daß die Durchbiegung der ersten Räderkastenviand an der Stelle, νιο sich die Axiallagerung der Spindel trommel befindet, den Wert liuil annimmt.

Die gleiche vorteilhafte Verteilung der Kraftangriffspunkte soll außer für den Hauptschlittenantrieb auch für die von ihm unabhängigen Vorschubeinrichtungen eingehalten vs erden·

Korrekburen in der Lage des ITulldurchganges, die möglicherweise erforderlich werden, wenn sich die Abstände der Lagerstellen: Spindeltrommel-Schwinge-Steuervvelle nicht mehr verändern lassen, sind durch Variierung der inneren Steife bzw. der Eckensteife der ersten Raderkastenwand zu

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den anschließenden Wänden möglich. Diese Veränderungen sind wesentlich leichter zu realisieren, als eine nachträglicheVerlagerung der Kraftangriffspunkte.

Die Erfindung coil nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

In den zugehörigen Zeichnungen zeigt:

Fig. 1: Längsschnitt durch einen Hehrspindeldrehautomaten (schematisch)

I'ig. 2: Berechnungsmodell

Das Maschinenbett 1, der Räderkasten 2, das Oberteil 3 und der Spindelkasten 4 mit der Spindeltrommel 5 sind zu einem Rahmen zusammengefügt.

Im Räderkasten 2 ist die Steuerwelle 6 gelagert, wobei sich ihre axiale Lagerung, Lagerstelle I, in der ersten Wand χ des Räderkastens 2 befindet. Auf dieser Steuerwelle 6 sind die Kurventrommeln 7; 9 mit den zugehörigen Kurven 8; 10 drehfest angeordnet. Über den Kurven 8; 10 sind im Räderkasten 2 die Schwingen 11; 13 in den Drehpunkten 12; 14, Lagerstelle II, schwenkbar gelagert, die mit den an ihrem unteren Ende Gefestigten Rollen 15 in den entsprechenden Kurvenbahnen der Kurve 8; 10 laufen.

Am oberen Ende der Schwinge 11 wird die Schwenkbewegung der Schwinge 11 über einen in einer nicht näher dargestellten Nut laufenden Gleitstein 16 in eine axiale Bewegung der Schubstange 17 umgesetzt. Am oberen Ende der Schwinge 13 wird deren Schwenkbewegung durch die drehbar angebrachte Verbindungsstange 18 in eine axiale Bewegung der Schubstange 19 umgesetzt.

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Die axiale Bewegung der Schubstange 19 wird direkt auf ein Längsbearbeitungswerkzeug 20 übertragen.

Die axiale Bewegung der Schubstange 17 wird direkt auf den Hauptschlitten 21 übertragen, auf dem die nicht näher dargestellten Längsbearbeitungswerkzouge 22 angebracht werden. Der Hauptschlitten 21 wird durch das mit der Spindeltrommel 5 fest verbundene und in der Lagerstelle III der ersten Wand χ des Räderkastens 2 gelagerten führungsrohr 23 geführt.

Die aus den durch die Arbeitskräfte der Längsbearbeitungswerkzeuge 20; 22 resultierende und in Richtung Spindelkasuen 4 wirkende Kraft ergibt an der ersten Y/and X des Räderkastens 2 ein System von drei Kräften: die in Richtung Spindelkasten 4 wirkende Kraft P 1 an der Lagerstelle I, die Kraft P 2 an der Lagerstelle II in entgegengesetzter Richtung und die wieder in Richtung Spindelkasten 4 wirkende Kraft P 3 an der Lagerstelie III.

Anhand der Pig. 2 wird nachfolgend das Berechnungsmodeli erläutert und die Beziehungen für die Anordnung der Kräfüe P 1; P 2; P 3 bzw. die innere Steife und 3ckensteife der ersten Wand χ des Räderkastens 2 aufgezeigt.

Pur die Ermittlung der Durchbiegung der ersten Wand χ des Räderkastens 2 können Vereinfachungen und Annahmen getroffen werden, ohne daß die Genauigkeit des Ergebnisses beeinflußt wird:

1. Die orthotrope Platte, als die sich die erste Räderkastenwand x; 2 darstellt, wird als Balken mit konstanter Steifigkeit über die gesamte Länge betrachtet.

2. Der Räderkasten 2 wird insgesamt als starr betrachtet, so daß nur die innere Verformung der ersten Räderkastenwand berücksichtigt wird.

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3. Jie Ecken zur ersten Räderkastenwand x; 2 werden als so biegesteif angesehen, daß die Momente IL und Mn übertragen werden (- auf die erste Räderkastenwand wirken -), die größenmäßig über den gesamten Räderkasten unter Kenntnis der Steifigkeiten der einzelnen Wunde und Ecken und deren Wirkung auf die erste Räderkastenwand x; 2 errechne I; werden.
Im aligemeinen ist M, φ Mg.

Eine Durchrechnung dieses Modells rait der !'ordering, daß am Krafteinleitungspunkt von F 3 die Verschiebung Null sein soll, führt auf folgende Beziehung:

Ρ_ηαΡζ(αο)Ρ₃ (αοο)}(ί^ο)\

Dabei sind: a, b, c, 1 einzelne Längen bzw. Gesamtlänge

M., Mg Momente, die an den beiden Balkenenden eingeleitet werden,
P 1, J 2, P 3 gegebene Belastung.

In dieser Beziehung sind a, b, c, 1, IvI^ und M-g frei wählbar, wobei zu beachten ist, daß ein Zusammenhang zwischen F 1, F 2, P 3 und b, c besteht. In der Praxis wird es oft so sein, daß zunächst a, b, c, 1 (und damit F 1, F 2, F 3) konstruktiv festgelegt sind und die Forderung, daß die Verschiebung am Krafteinleitungspunkt von F 3 Null sein soll, durch Variation von M^ und Mg erfüllt wird.

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Claims

Patentansprüche

Mehrspindeldrehautomat mit waagerechter drehschaltbarer Spindeltrommel in Rahmenbauweise, dadurch gekennzeichnet, daß neben der Spindeltrommel (5) auch die Steuerwelle (6) axial in der ersten Wand (x) des Räderkastens (2) gelagert ist und daß sich auf der Steuerwelle (6) die Kurventrommel (7; 9) mit den Kurven (8; 10) befinden, in deren Kurvenbahnen über Rollen (15) in den Lagern (12; 14) Lagerstelle II, drehbare Schwingen (11; 13) angeordnet sind, deren Schwenkbewegung als axiale Bewegung über Schubstangen (17; 19) auf die Längsbearbeitungswerkzeuge (20; 22) übertragen wird und bei dem weiterhin die Abstände der Lagerstellen (I, II, III) voneinander und in Abhängigkeit von der inneren Steife der ersten Wand (x) des Räderkastens (2) und der anschließenden Teile des Räderkastens (2) so gewählt sind, daß der Biegungsverlauf der ersten Wand (x) des Räderkastens (2) an der Stelle, wo sich die Axiallagerung der Spindeltrommel (5) befindet, einen IJulldurchgang aufweist und Korrekturen in der Lage des liulldurchganges durch Variieren der Sckensteife und der inneren Steife der ersten Wand (x) des Räderkastens (2) zu den anschließenden Wänden des Räderkastens (2) möglich sind.

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