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Mehrspindlige, NC-gesteuerte Drehmaschine
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Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrspindlige, NC-gesteuerte Drehmaschine
mit mehreren Arbeitsspindeln und einem Werkzeugträger für die Querbewegung (X-Achse)
der Werkzeuge, welcher so viele Werkzeughalter wie Arbeitsspindeln hat.
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Eine solche Drehmaschine ist in der DT-PS 20 33 250 beschrieben. Es
handelt sich dabei um eine Drehmaschine mit zwei Arbeitsspindeln. Als Werkzeugträger
für die Querbewegung der Werkzeuge dient ein Planschlitten, auf dem ein Werkzeughalter
fest und ein zweiter Werkzeughalter in Bezug auf den Werkzeugträger geringfügig
verschiebbar angeordnet sind. Diese Verschiebbarkeit ermöglicht eine sehr einfache
individuelle Korrektur der Werkzeugschneiden.
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Die mit der DT-PS 20 33 250 geschützte Drehmaschine hat sich in der
Praxis bewährt. Um jedoch die Leistung einer Drehmaschine noch weiter zu erhöhen,
entstand ein Bedürfnis nach einer Drehmaschine mit mehr als zwei Arbeitsspindeln
zum gleichzeitigen Herstellen von mehr als zwei gleichen Werkstücken.
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Dieses Bedürfnis könnte dadurch befriedigt werden, daß man bei der
Drehmaschine nach der genannten DT-PS 20 33 250 den Planschieber verlängert und
auf ihn weitere Werkzeughalter anbrächte, denen gegenüber zusätzliche Arbeitsspindeln
vorzusehen wären.
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Nachteilig an einer solchen Konstruktion wäre es, daß die Drehmaschine
sehr breit bauen würde und es rür die Bedienungsperson schwierig oder gar unmöglich
wäre, den Zerspanungsvorgang an den rückwärtig liegenden Werkzeugen zu beobachten.
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Man könnte diese Nachteile vermeiden, wenn man paarweise, beispielsweise
zwei Arbeitsspindeln Ubereinander anordnen würde. Eine derartige Konstruktion bedingt
Jedoch für die oberen Arbeitsspindeln einen zweiten Planschieber mit eigenem Antrieb.
Abgesehen von dem verhältnismäßig großen konstruktiven Aufwand hierfür müßte dabei
das Problem der genau synchronen Bewegung der beiden Planschlitten gelöst werden.
Auch müßten die Führungen des untersten Planschlittens sorgfältig vor Spänebefall
geschützt werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunden, eine mehrspindlige,
NC-gesteuerte Drehmaschine zu entwickeln, die auch mit mehr als zwei Arbeitsspindeln
nicht unangemessen groß oder teuer wird und die es der Bedienungsperson erlaubt,
ohne Schwierigkeiten den Zerspanungsvorgang an allen Werkzeugen zu beobachten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Werkzeugträger
ähnlich einem Planrevolver als achsenparallel zu den Arbeitsspindeln drehbar gelagerte
Scheibe ausgebildet ist, welche entsprechend der Zahl der Arbeitsspindeln Revolverköpfe
hat.
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Durch diese Gestaltung kann durch einen einzigen Antrieb, durch den
die Scheibe gedreht wird, der Vorschub auf der X-Achse rür alle Werkzeughalter gemeinsam
erzielt werden. Die Revolverköpfe sind leicht auf der Scheibe anzuordnen, so daß
wenig Platz benötigt wird und der Zerspanungsvorgang leicht beobachtbar bleibt.
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Zudem bietet die Konstruktion den Vorteil, daß sie gegen Spänebefall
unempfindlich ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erdindung besteht darin, aaß ein
Revolverkopf auf der Scheibe unverschiebbar, die anderen Revolverköpfe jedoch verschiebbar
angeordnet sind. Diese Gestaltung erlaubt eine individuelle Korrektur der Revolverköpfe,
wie sie in dem deutschen Patent 20 33 250 beschrieben ist.
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Dadurch, daß ein Revolverkopf unverschiebbar angeordnet werden kann,
werden für diesen die teuren Führungen und der notwendige motorische Antrieb eingespart.
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Wenn gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
die Arbeitsspindeln und die Revolverköpfe auf koaxialen, durchmessergleichen Teilkreisen
angeordnet sind kann jedes Werkzeug exakt auf die Mitte der Werkstücke gefahren
werden, ohne daß Kollisionsgefahr mit dem Spannfutter besteht.
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Wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vier Arbeitsspindeln
vorgesehen sind und sich jeweils zwei Arbeitsspindeln genau übereinander befinden,
dann wird die Drehmaschine besonders kompakt.
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Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung liegt darin,
daß die verschiebbaren Revolverköpfe in dem Werkzeugträger verschiebbar gelagerten
Führngskörpern mittels einer Schaltwelle gelagert sind, welche arbeitsspindelseitig
mit einer Revolverkopfscheibe und auf der gegenüberliegenden Seite mit einem Kupplungsrad
starr verbunden ist, wobei die Schaltwelle durch Federn in eine erste Stellung vorgespannt
ist, in der die Revolverkopfscheibe drehfest mit dem Werkzeugträger gehalten und
das Kupplungsrad aus einem Schaltzahnrad herausgerückt ist und daß die Schaltwelle
durch einen Hydraulikkolben in eine zweite Stellung bewegbar ist, in der die Revolverkopfscheibe
gegenilber dem Werkzeugträger drehbar und das Kupplungsrad vollständig in Eingriff
mit dem Schaltzahnrad ist.
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Durch diese Ausbildung der Revolverköpfe können alle Revolverköpfe
gemeinsam exakt um einen gewUnschten Betrag gedreht werden, nachdem sie vom Werkzeugträger
abgehoben und das Kupplungsrad vollständig in das Schaltzahnrad eingerückt ist.
Da das Kupplungsrad in Ruhestellung aus dem Schaltzahnrad ausgerückt ist, kann zur
individuellen Werkzeugkorrektur der Führungskörper mit der Revolverkopfscheibe verfahren
werden. Diese Korrektur muß natürlich selbsttätig rückgängig gemacht werden, bevor
die Revolverköpfe erneut gedreht werden. Sie kann gespeichert werden, so daß sie
jeweils erneut vorgenommen wird, sobald das die Korrektur notwendig machende Werkzeug
wieder in Arbeitsstellung gelangt.
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Von Vorteil ist es auch, wenn gemäß einer weiteren Ausgestaltung der
Erfindung das Kupplungsrad mit einer Stirnverzahnung in das Schaltzahnrad greift
und im ausgerUckten Zustand nicht vollständig außer Eingriff mit dem Schaltzahnrad
gebracht ist. Durch diese Mabnahme wird sichergestellt, daß das Kupplungsrad stets
in eine vorgegebene Zahnlücke des Schaltzahnrades greift, was Voraussetzung für
eine automatische Steuerung ist. Hierbei ist zu bedenken, daß der Revolverkopf infolge
ungleicher Werkzeugbeschickung die Neigung haben kann, sich zu drehen, sobald seine
Stirnverzahnung sich aus der entsprechenden Stirnverzahnung des Werkzeugträgers
zu lösen beginnt.
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In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel schematisch
dargestellt und zwar zeigt: Fig. 1 eine Ansicht einer Drehmaschine Fig. 2 einen
Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1 Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie III-III
in Fig. 1 Fig. 4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3
Auf
einem Bett 1 einer Drehmaschine ist ein Spindelkasten 2, ausgerüstet mit vier gemeinsam
angetriebenen Arbeitsspindeln 3, 3', 3", 3"', fest angeordnet.
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Ihm gegenüber befindet sich ein auf dem Bett 1 in üblicher Weise mit
einem Vorschubgetriebe und Transportspindel verschiebbarer Bettschlitten 5. Auf
diesem ist ein Werkzeugträger 6 so gelagert, daß er, angetrieben durch einen Stellmotor
7 (Fig. 3), einer Transportspindel, hier z.B. eine Kugelrollspindel 8 mit einer
spielfreien, an einem Arm 9 des Werkzeugträgers 6 gelagerten Mutter lo eine Drehbewegung
ausführen kann, die in ihrer maximalen Größe der erforderlichen Planbewegung (X-Achse)
eines Werkzeuge511 entspricht.
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An der am Spindelkasten 2 zugewandten Seite des Werkzeugträgers 6
sind, entsprechend der Anzahl der Arbeitsspindeln 3, hier also vier Revolverköpfe
12, 13, 14, 15 angeordnet.
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Die bei NO- Maschinen notwendige automatische Korrektur der Werkzeuge
wird hier bei den einzelnen Revolverköpfen 13, 14, 15 mit Stellmotoren 16 vorgenommen,
in.
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dem jene auf Führungen 17 um den erforderlichen Betrag verstellt werden.
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Nach Beendigung einer Arbeitsoperation an vier Werkstücken 18 müssen
die Revolverköpfe 12-15 umgeschaltet werden, um mit neuen Werkzeugen die nächste
Operation beginnen zu können. Diese Umschaltung, beschrieben an einem Revolverkopf,
geschieht auf folgende Weise (Fig. 4): Auf einer Nabe 19 des Werkzeugträgers 6 ist
ein zentrales Zahnrad 20 gelagert, welches mittels einer hier nicht näher beschriebenen
Antriebsmotors das gleichzeitige Umschalten der Revolverköpfe 12-15 durchführt.
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Eine Revolverkopfscheibe 21 nimmt auf ihrer, dem Spindelkasten 2 zugewandten
Stirnseite die einzelnen Werkzeuge 11 in ihren Stahlhaltern auf. Auf ihrer entgegensetzten
Stirnseite ist ein stirnverzahnter (z.B.
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Hirth-Verzahnung) Ring 22 fest angeordnet, der wiederum über eine
Schaltwelle 27 durch Federn 23 in einen stirnverzahnten Gegenring 24 zur festen
Positionierung eingedrückt wird. Dieser stirnverzahnte Gegenring 24 ist an einem
Führungskörper 25 befestigt, welcher auf den Führungen 17 des Werkzeugträgers 6
zur Korrektur der Werkzeuge 11 durch den Stellmotor 16 und einer Spindel 26 verstellt
werden kann. Außerdem ist in diesem Führungskörper 25 die Schaltwelle 27 des Revolverkopfes
13-15 gelagert.
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Nach dem Kommando zum Umschalten der Revolverkopfscheibe 21 wird ein
auf der Schaltwelle 27 fest angeordneter Hydraulikkolben 28 rechtsseitig beaufschlagt,
wodurch gegen die Kraft der Federn 23 die Revolverkopfscheibe 21 aus dem stirnverzahnten
Gegenring 24 gelöst wird. Gleichzeitig wird ein Kupplungsrad 29 mit einer Stirnverzahnung
30 deren Zahnhöhe größer ist, als die der Verzahnung der stirnverzahnten Ringe 22
und 24 in die Stirnverzahnung eines Schaltzahnrades 31 durch die Schaltwelle hineingezogen
und damit gekuppelt. Nun kann von dem zentralen Zahnrad 20 her die Drehbewegung
für die Umschaltung auf die nächste Werkzeugposition des Revolverkopfes 13 einsetzen,
die über das Schaltzahnrad 31, Kupplungsrad 23, Schaltwelle 27 auf die Revolverkopfscheibe
erfolgt. Nach Beendigung der Umschaltung wird der Hydraulikkolben 28 vom Öldruck
entlastet und die Federn 23 arretieren die Revolverkopfscheibe 21 in den Ringen
22 und 24, wobei gleichzeitig die Stirnverzahnung 30 gelöst wird, aber, bedingt
durch die größere Zahnhöhe noch gegeneinander in den Zahnlücken verbleiben.
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Wenn nun, durch einen Korrekturbefehl bedingt, ein Werkzeug 11 verstellt
werden muß, wird der Führungskörper 25 mit allen seinen Teilen über die Spindel
26 verschoben. Dabei macht das Schaltzahnrad 31 durch die Verzahnung des zentralen
Zahnrades 20 eine geringe Drehbewegung, welche durch die Luft in der Stirnverzahnung
3o ermöglicht ist Vor Beginn einer Umschaltbewegung der Revolverköpfe 12-15 muß
jegliche, eventuell vorhandene Korrekturstellung durch Kommandos vom Band annulliert
werden, damit die Stirnverzahnung 3o ohne einseitig gedrückt zu werden, einkuppeln
kann. Naturgemäß muß das einmal vorhanden gewesene Korrekturmaß beim Neueinsatz
des entsprechenden Werkzeuges vom Band wiederhergestellt werden.
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Der Revolverkopf 12 ist hier beispielsweise fest, d.h.
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ohne Führungen 17 und ohne Stellmotor ló auf dem Werkzeugträger 6
angeordnet. Vorteilhafterweise kann hierbei ein Motor und ein Satz Führungsbahnen
gespart werden. Im Falle einer notwendigen Korrekturbewegung eines der Werkzeuge
11 auf diesem Revolverkopf 12 wird diese durch Verstellung des Armes, und damit
des ganzen Werkzeugträgers 6 über Mutter lo, Spindel 8 und Stellmotor I erreicht.
Selbstverständlich müssen dabei die Revolverköpfe 13>14,15 um den gleichen Betrag
in umgekehrter Richtung verstellt werden.