DE2918723A1

DE2918723A1 - Revolverkopf fuer eine drehmaschine

Info

Publication number: DE2918723A1
Application number: DE19792918723
Authority: DE
Inventors: Shinichi Ishizuka; Kenji Sugimoto
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1978-07-15
Filing date: 1979-05-09
Publication date: 1980-01-24
Also published as: GB2026365B; US4297925A; CH636546A5; GB2026365A

Description

Revolverkopf für eine Drehmaschine

Die Erfindung betrifft einen Revolverkopf für Drehmaschinen und insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, einen Revolverkopf für numerisch gesteuerte Drehautomaten mit einem gleitend beweglichen Spindelstock, die auch als Zugspindeldrehmaschinen bezeichnet werden.

Die sogenannte schweizerische Bauart eines Drehautomaten ist in ihrem Aufbau kompakt und ermöglicht eine genaue,Drehbearbeitung eines Werkstückes, das im Verhältnis zu seinem Durchmesser lang ist» Diese Drehmaschine hat einen charakteristischen Aufbau. Sie weist einen gleitend beweglichen Spindelstock, eine in Bewegungsrichtung des Spindelstocks angeordnete Führungsbuchse, und fünf oder sechs Werkzeughalter für

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TELEFON (O89) SS SQ 62

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die Drehbearbeitung auf, die um die Führungsbuchse als eine Mittellinie angeordnet sind und radial von dieser nach außen weisen. Die schweizerische Bauart eines Drehautomaten verwendet eine Nockensteuerung, mit der die Bewegung des Spindelstockes und der Werkzeughalter mittels Nocken gesteuert wird. Ein derartiger Drehautomat wird in großem Umfang als Spezialmaschine zur Großserienfertigung verwendet. Durch die Entwicklung in den letzten Jahren konnte erreicht werden, daß dieser Drehautomat mittels einer numerischen Steuerung auch zur Bearbeitung von Mittel- und Kleinserienfertigungen geeignet ist. Es gibt mehrere numerisch gesteuerte Drehmaschinen mit Nockensteuerungen. Bei einer Ausführungsform wird die Drehbewegung der Steuerwelle numerisch gesteuert. Bei einer anderen Ausführungsform werden die radial ausgerichteten Werkzeughalter einzeln über numerisch gesteuerte Leitspindeln angetrieben. Bei einer weiteren Auslegungsform sind die Werkzeughalter um die Führungsbuchse radial angeordnet und es ist nur eine einzige numerisch gesteuerte Steuerwelle vorgesehen, die sich um die Führungsbuchse dreht.

Alle diese Auslegungsformen von Drehmaschinen haben einen gemeinsamen Nachteil. Da insbesondere die Werkzeughalter radial ausgerichtet sind und einzeln und aufeinanderfolgend bewegt werden müssen, müssen die einzelnen Führungen klein bemessen sein. Hierdurch haben die Werkzeughalter keine ausreichende Steifigkeit.

Die Verwendung einer numerischen Steuerung zur Ausführung von verschiedenartigen Bearbeitungsvorgängen führt zu einer Vergrößerung der Vielfalt von Werkstücken, die bearbeitet werden sollen. Hieraus ergibt sich die Notwendigkeit Werkstücke zu bearbeiten, die im Vergleich zu Kleinmaschinenbauteilen, wie zum Beispiel Bauteilen von Uhren, einen großen Durchmesser

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haben. Derartige Kleinmaschinenbauteile wurden bisher hauptsächlich mit der schweizerischen Bauart des Drehautomaten bearbeitet. Der maximal zu bearbeitende Durchmesser, der die Bearbeitungskapazität der Drehmaschine bestimmt, ist so vergrößert worden, daß die Grundkonstruktion der Drehmaschine aufgrund einer unzulänglichen Steifigkeit nicht mehr beibehalten werden kann. Auch besteht ein Bedürfnis nach einer hohen Produktivität, so daß die tatsächliche Bearbeitungszeit und die Totzeiten verringert werden müssen. Durch die unzulängliche Steifigkeit ist es jedoch schwierig, die tatsächliche Bearbeitungszeit zu verringern. Bei Versuchen hat sich ergeben, daß die tatsächliche Bearbeitungszeit 80 % der Gesamtbearbeitungszeit beträgt, wenn die Gesamtbearbeitungszeit größer als 2 Minuten ist. Diese tatsächliche Bearbeitungszeit läßt sich jedoch aufgrund der unzureichenden Steifigkeit bei der schweizerischen Bauart des Drehautomaten nicht weiter verringern.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten ist bereits ein numerisch gesteuerter Drehautomat, ein sogenannter Zugspindeldrehautomat, in Form einer Weiterentwicklung der schweizerischen Bauart des Drehautomaten vorgeschlagen worden. Diese Drehmaschine hat dadurch eine ausreichende Steifigkeit, daß die radial angeordneten Werkzeughalter durch einen Eevolverkopf ersetzt sind und die Führungen der Werkzeughalter starrer ausgelegt sind. Hierdurch läßt sich der Bereich des maximalen, zu bearbeitenden Durchmessers auf etwa 30 mm vergrößern, was den oberen Grenzwert eines Durchmessers eines zu bearbeitenden Werkstückes darstellt, das mit einer Maschine unter Verwendung einer Führungsbuchse bisher bearbeitet werden kann. Aufgrund der vorhandenen ausreichenden Steifigkeit wird ermöglicht, daß eine leistungsfähige Bearbeitung ausgeführt werden kann,

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so daß die tatsächliche Bearbeitungszeit und der Anteil derselben an der Gesamtbearbeitungszeit weitgehend verringert werden können.

Bei dem steigenden Bedürfnis zur höheren Produktivität stellt sich ein Problem im Hinblick auf die Verringerung des größer werdenden Stillstandszeitverhältnisses, was seine Ursache in dem verringerten Anteil der tatsächlichen Bearbeitungszeit hat. Insbesondere der bisher übliche numerisch gesteuerte Drehautomat in Form eines Zugspindeldrehautomaten mit einem Revolverkopf ist hierbei nachteilig. Das Bedürfnis nach höherer Produktivität kann hierbei nicht erfüllt werden, da die Verminderung der Totzeit dadurch beschränkt ist, daß viel Zeit zum Weiterschalten, Indexieren und Positionieren des Revolverkopf es benötigt wird. TJm die Weiterschaltzeiten zu verkürzen, ist es nicht nur erforderlich, die Verdrehgeschwindigkeit des Revolverkopfes zu erhöhen, sondern auch die zur Beschleunigung und Verzögerung benötigten Zeiten zu verringern, die benötigt werden, um den Revolverkopf in eine andere Schaltstellung zu bringen. Somit ist es erwünscht, die Trägheit des Revolver kopf es so weit wie möglich zu verringern, oder anders ausgedrückt, den Drehradius des Revolverkopfes so klein wie möglich zu machen.

Hierdurch ergeben sich insbesondere bei einer Drehmaschine mit einer Führungsbuchse Schwierigkeiten, da der Revolverkopf einen großen Drehradius hat, wenn er derart angeordnet ist, daß die Schneide Jedes Werkzeuges in der Nähe der Mündungsöffnung der Führungsbuchse angeordnet ist.

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Aufgrund der steigenden Nachfrage nach Drehmaschinen, insbesondere numerisch gesteuerten Drehmaschinen, die eine Vielzahl von Bearbeitungen vornehmen können, ist es erwünscht, möglichst viele Werkzeuge am Revolverkopf unterzubringen. Hierdurch muß eine größere Anzahl von Werkzeugaufnahmeflächen an dem Revolverkopf vorgesehen sein, an denen Werkzeughalterungen angebracht werden können. Selbst wenn man voraussetzt, daß unter Inkaufnahme einer Verminderung der Steifigkeit die jeweilige Aufnahmefläche in starkem Maße verkleinert werden kann, werden trotz allem die Abmessungen der Revolverkopfwelle unvermeidbar mit Zunahme der Anzahl von Werkzeugen größer* Hierdurch wird auch der Drehradius des Revolverkopfes größer.

Erfindungsgemäß zeichnet sich ein Revolverkopf für eine Drehmaschine dadurch aus, daß jeder Schaltstellung des Revolverkopfes zwei Werkzeugaufnahmeflächen zugeordnet sind, wobei die Schaltstellungen um eine Achse des Revolverkopfes verteilt sind, um die der Revolverkopf verdreht werden kann, um die beiden Aufnahmeflächen einer gewünschten Bearbeitungsstelle zuzuordnen, und die Auslegung ist hierbei derart getroffen, daß eine der Werkzeugaufnahmeflächen in dieser Bearbeitungsstellung im wesentlichen parallel zu einer Achse einer Welle bzw. Spindel der Drehmaschine und die andere im wesentlichen senkrecht dazu liegt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist der Revolverkopf drehbeweglich um eine Achse angeordnet, die in einem vorbestimmten Winkel zur Mittelachse der Spindel bzw. Welle der Drehmaschine geneigt ist. Die beiden Werkzeugaufnahmeflächen an der

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jeweiligen Schaltstellung sind wechselseitig senkrecht zueinander angeordnet und liegen jeweils unter dem bestimmten Winkel geneigt zur Achse des Revolverkopfes.

Jede Fläche kann mit einer Einrichtung versehen sein, mit der ein Werkzeughalter für ein Bearbeitungswerkzeug daran befestigt werden kann.

Das an der parallel zur Spindelachse ausgerichteten Fläche angebrachte Werkzeug kann ein Bohrbearbeitungswerkzeug sein, mit dem in dem Werkstück eine Bohrung eingebohrt werden kann, oder ein Werkzeug, das zur Innenbearbeitung des Werkstückes bestimmt ist. Die senkrecht zu der Spindelachse ausgerichtete Fläche kann ein Werkzeug tragen, das zur Außenbearbeitung des Werkstückes bestimmt ist.

Der Revolverkopf nach der Erfindung hat einen relativ kleinen Drehradius und eine geringe Eigenträgheit im Vergleich zu bisher bekannten Revolverköpfen. Hierdurch läßt sich die Totzeit dadurch verringern, daß sich die Geschwindigkeiten zum Weiterschalten, Indexieren und Positionieren vergrößern lassen. Die Steifigkeit, mit der die Werkzeuge angebracht werden können, läßt sich vergrößern, um die tatsächliche Bearbeitungszeit zu verringern, und der Revolverkopf kann eine Vielzahl von Aufnahmeflächen haben, die sehr viele Werkzeuge aufnehmen und tragen können.

Ein bevorzugter Gedanke der Erfindung liegt in einem Revolverkopf für eine Drehmaschine, der eine Drehachse hat, die um etwa 45° zur Spindelachse der Drehmaschine geneigt ist. Der Revolverkopf trägt mehrere jeweils paarweise angeordnete Werkzeugaufηahmeflächen,

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und die jeweils paarweise angeordneten Werkzeugaufnahmeflächen sind um die Achse des Revolverkopfes verteilt. Die Flächen jedes Paares sind im wesentlichen senkrecht zueinander ausgerichtet und derart angeordnet, daß eine der Flächen senkrecht zur Spindelachse und die andere parallel dazu ausgerichtet ist, wenn dieses Paar von Aufnahmeflächen durch Weiterschalten und Indexieren des Revolverkopfes um seine Achse in eine Arbeitsstellung gebracht worden ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung an einem Beispiel näher erläutert. Darin zeigt:

Figur Λ eine schematische Ansicht zur Erläuterung eines Revolverkopfes bei einer üblichen Drehmaschine,

Figur 2 eine Vorderansicht eines numerisch gesteuerten Drehautomaten mit einem gleitend beweglichen Spindelstock nach der Erfindung, wobei diese Bauart auch als Zugspindeldrehautomat bezeichnet wird,

Figur 3 eine Seitenansicht auf den Drehautomaten in Figur 2 mit Blickrichtung von rechts,

Figur 4 eine Schnittensieht durch die Mittellinie des Maschinenbettes,

Figur 5 eine Schnittansicht durch die Mittellinie des Spindelstockes,

Figur 6 eine Schnittansicht durch die Mittellinie des die Führungsbuchsen tragenden Abschnittes,

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Figur 7 eine Schnittansicht längs der Mittellinie der Säule und des Revolverkopfes,

Figur 8 eine vergrößerte Ansicht der Werkzeugbefestigungsflächen des Revolverkopfes,

Figur 9 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung des Drehradius des Revolverkopfes nach der Erfindung, und

Figur 10 eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung des Drehradius eines an sich bekannten Revolverkopf es -

Bei der schematischen Ansicht nach Figur 1 ist eine an sich übliche Auslegung einer Drehmaschine gezeigt, die eine Führungsbuchse bzw. Spannzange 1, einen Zangenträger 2, einen Revolverkopf 3, eine Revolverkopfachse 4, einen Werkzeughalter 5» einen Bohrwerkzeughalter 7i der an dem Revolverkopf 3 vorgesehen ist, ein Schneidwerkzeug 6 und einen vom Bohrwerkzeughalter 7 gehaltenen Bohrer 8 umfaßt. Aus dieser schematischen Darstellung läßt sich entnehmen, daß die Mittelachse der Revolverkopfachse 4- parallel zur Mittelachse der Führungsbuchse bzw. des Spannwerkzeuges 1 derart liegt, daß der Revolverkopf 3 die Schneide des Werkzeuges 6 und den Bohrer 8 in Linienausrichtung zu der Mündung des Spannwerkzeuges 1 bringen kann. Der Drehradius a eines derartig angeordneten Revolverkopfes 3 ist gleich dem Radius des Revolverkopfes 3 plus etwa der Länge des Schaftes des Werkzeuges 6. Diese Vergrößerung der trägen Masse ist insbesondere dann beträchtlich, wenn zusätzlich zu dem Werkzeughalter 5 der Bohrwerkzeughalter 7 an dem Revolverkopf 3 angebracht ist, der noch eine größere Eigenmasse besitzt.

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Anhand den Figuren 2 bis 8 wird eine Drehmaschine mit einem Revolverkopf nach der Erfindung näher erläutert. Mit 10 ist ein Gestell, mit 11 ein Maschinenbett, das an der Oberseite des Gestells 10 befestigt ist, und mit 12 ein Spindelstock bezeichnet, der gleitend geradlinig beweglich auf ersten Führungen 11a abgestützt ist, die an der Oberseite des ?Iaschinenbettes 11 horizontal angeordnet sind. Eine Leitspindel 13 ist über Lager 14 abgestützt, die in die beiden Enden des Maschinenbettes 11 eingepaßt sind und die Leitspindel 13 ist unterhalb den ersten Führungen 11a angeordnet. Eine Leitspindelmutter 15 steht in Gewindeeingriff mit der Leitspindel 13 und die Leitspindelmutter 15 ist mit der Unterseite des Spindelstockes 12 verbunden. Ein an einem Ende der Leitspindel 13 angebrachtes Stirnzahnrad 16 kämmt mit einem Stirnzalinrad 18, das an der Abtriebswelle eines Stellmotors 17 angebracht ist, der ein numerisch gesteuertes Stellelement bildet. Die Drehbewegung des Stellmotors 17 wird auf die Leitspindel 13 übertragen. Durch die Steuerung der Drehbewegung des Stellmotors 17 wird die Stellung des SpindelStockes 12 über die Leitspindel 13 und die Leitspindelmutter 15 reguliert.

Der Spindelstock 12 ist mit einer Hohlwelle 20 ausgerüstet, die in Lagern 21, 21' derart drehbar gelagert ist, daß sie parallel zur Bewegungsrichtung des Spindelstockes liegt.Eine an dem vorderen Ende der Spindel bzw. Hohlwelle 20 vorgesehene Spannzange 23 umgreift ein Werkstück und hält dieses fest, das von dem rückwärtigen Ende der Welle bzw. Spindel eingeführt worden ist. Am rückwärtigen Ende der Welle 20 ist eine Spindelriemenscheibe 24 vorgesehen, die mittels des Spindelstockes 12 über ein Lager 22 drehbar gelagert ist, und die die Aufgabe hat, die Welle 20 über eine Keilverbindung 24a drehanzutreiben. Inner-

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halb des Maschinenbettes 11 ist eine Keilwelle 25 vorgesehen, die parallel zu der Welle 20 angeordnet und in Lagern 26 frei drehbeweglich gelagert ist. Eine bewegliche Riemenscheibe bzw. eine Regelscheibe 27 ist auf der Keilwelle 25 aufgekeilt und sie kann sich zusammen mit dem Spindelstock 12 bewegen. Eine ortsfeste Riemenscheibe 28 ist an einem Ende der Keilwelle 25 befestigt. Ein V-förmiger Treibriemen 29 verbindet die Spindelriemenscheibe 24 und die bewegliche Riemenscheibe 27 miteinander. Die Drehbewegung eines an der Rückseite des Maschinenbettes 11 vorgesehenen Spindelmotors 30 wird mittels eines an sich bekannten Riementriebes auf die ortsfeste Riemenscheibe 28 derart übertragen, daß die bewegliche Riemenscheibe 27 durch die Keilwelle 25 in Drehung versetzt wird. Diese Drehbewegung wird auf die Welle 20 über den V-förmigen Treibriemen 29, die Spindelriemenscheibe 24· und die Keilverbindung 24a übertragen.

Eine vertikal verlaufende, säulenförmige Stütze 31 ist an der Oberseite des Maschinenbettes 11 an seinem vorderen Ende befestigt. Ein Führungsbuchsenhalter 32 ist in die säulenförmige Stütze 31 eingepaßt und fest mit dieser verbunden, und eine !Führungsbuchse 33 ist koaxial zu der Welle 20 in eine Hülse 35 eingesetzt, die mittels eines Lagers 34- in dem Führungsbuchsenhalter 32 drehbar gelagert ist. Die Führungsbuchse bzw. das Spannwerkzeug 33 nimmt ein eingeführtes Werkstück auf, das aus der Spannzange 23 der Welle 20 vorsteht und diese Führungsbuchse hat die Aufgabe, den bei der Bearbeitung auftretenden Kräften Widerstand entgegenzusetzen und Schwingungen zu verhindern.

Zwei Arten von Führungsbuchsen bzw. Spannwerkzeugen sind verfügbar, die in Abhängigkeit von dem Material des zu bearbeitenden Werkstückes und dessen Durchmes-

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ser ausgewählt werden. Eine Bauart der Führungsbuchse dreht sich selbst nicht, sondern unterstützt das Werkstück durch, eine Gleitberührung, die zwischen diesen beiden Bauteilen vorhanden ist. Eine andere Bauform der Führungsbuchse dreht sich, zusammen mit der Welle 20 und trägt das Werkstück ohne Gleitberührung.

Die zuletzt genannte Bauart von Führungsbuchsen wird bei der Ausführungsform der Drehmaschine nach, der Erfindung verwendet. Die synchronisierte Drehbewegung der Welle 20 und der Führungsbuchse bzw. des Spannwerkzeuges 33 wird auf die nachstehend erläuterte Art und Weise erreicht.

Eine umlaufende Welle 36 ist mittels eines Lagers 37 an der säulenförmigen Stütze 31 abgestützt, und diese umlaufende Welle 36 ermöglicht, daß die Welle 20 die Führungsbuchse 33 in Drehung versetzt. Ein an der umlaufenden Welle 36 angebrachtes Stirnzahnrad 38 kämmt mit einem Stirnzahnrad 35a, das an dem rückwärtigen Ende der Hülse 35 ausgebildet ist. Ein weiteres Stirnzahnrad 39 ist mittels eines Lagers 4-0 an dem Spindelstock 12 abgestützt, das mit einem Stirnzahnrad 41 kämmt, das an dem vorderen Ende der Welle 20 befestigt ist. Dieses Stirnzahnrad 4-1 dreht sich somit gleichförmig mit der Welle 20. Die umlaufende Welle 36 ist gleitend beweglich in eine mittig angeordnete Durchgangsöffnung 39a eingesetzt, die in dem Stirnzahnrad 39 ausgebildet ist. Ein in der Seite des Zahnrades 39 befestigter Keil 4-2 ist in eine Keilnut 36a eingepaßt, die in der umlaufenden Welle 36 ausgebildet ist. Auf diese Art und Weise kann die Welle 20 die Fuhrungsbuch.se 33 über die umlaufende Welle 36 frei und synchron in Drehung ver-

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setzen, wenn sich der Spindelstock 12 gleitend bewegt.

In der säulenförmigen Stütze 31 sind vertikal verlaufende zweite Führungen 43 ausgebildet, die in einer Ebene liegen, die die Mittelachse der Welle 20 rechtwinklig schneidet. Ein Schlitten bzw. Support 44 gleitet auf diesen Führungen 43 im wesentlichen in vertikaler Sichtung direkt über der Führungsbuchse 33 und eine von der säulenförmigen Stütze 31 getragene Leitspindel 45 steuert die Gleitbewegung des Schlittens 44 numerisch, wenn die Leitspindel über den Stellmotor 46 in Drehung versetzt wird. Auf diese Art und Weise wird der Schlitten bzw. Support auf dieselbe Art und Weise wie der Spindelstock 12 gesteuert.

Ein Trägerschaft 47 ist an dem Support 44 befestigt und derart angeordnet, daß seine Achse die Mittelachse der Welle 20 unter einem bestimmten Winkel, wie zum Beispiel unter 45°, schneidet. Ein Revolverkopf 48 ist an diesem Trägerschaft 47 drehbar gelagert. Eine Antriebswelle 49 für den Revolverkopf 48, die über den Trägerschaft 47 abgestützt ist, ist mit einer Übertragungsscheibe 51 versehen, die mittels eines Keiles 50 an einem Ende mit der Welle 49 verbunden ist und die an ihrem Umfangsabschnitt fest mit dem Revolverkopf 48 verbunden ist. Ein Kegelrad 52 ist an dem anderen Ende der Antriebswelle 49 befestigt und ein Kontaktschalter 53 ist in unmittelbarer Nähe eines Kontaktelernentes 54 angeordnet, der die SchaItstellung des Revolverkopfes 48 erfaßt.

Ein vom Support 44 getragener Fixier- bzw. Haltestift 55 besitzt eine in Form einer Zahnstange ausgebildete

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Seitenfläche. Ein in den Zalinstangenabschnitt des Haltestiftes 55 eingreifendes Zahnrad 56 ist vorgesehen, das mittels eines Motors (nicht gezeigt) vor- und zurückbewegt wird, so daß der Haltestift 55 gleitend hin- und herbewegt wird.

Die Gleitführung bzw. Führung 48a des Revolverkopfes 4-8,mittels der der Revolverkopf im Bezug zum Support gleitend beweglich ist, ist mit Positionieröffnungen 48b in einer Anzahl von η versehen, die in gleichen Winkelabständen angeordnet sind, wobei die Anzahl η der Anzahl von Schaltstellungen entspricht. Der Revolverkopf 48 ist in seiner Lage festgelegt, wenn, der Haltestift 55 in eine der Positionieröffnungen 48b ragt und mit dieser in Eingriff steht.

An dem Endabschnitt des Trägerschaftes 47, an dem der Trägerschaft in den Support 44 eingesetzt ist, ist ein Kolben 57 vorgesehen. Wenn ein Druckmittel, wie zum Beispiel Drucköl, in die rechts liegende Kammer 44a des im Support 44 ausgebildeten Zylinders eingeleitet wird, wird der Revolverkopf 48 über eine Kraft gegen den Support 44 gedrückt, die von dem Kolben über das Kegelrad 52, die Antriebswelle 49 und die Übertragungsscheibe 51 übertragen wird.

An der Seite des Supports 44 ist ein Stellmotor 58 vorgesehen, der den Revolverkopf weitersehaltet. An der rückwärtigen Seite des Stellmotors 58 ist eine Codiereinrichtung 59 angebracht, die zur Ausführung der Drehbewegung des Stellmotors bestimmte Signale verarbeitet. Der Stellmotor 58 verdreht den Revolverkopf über ein Zahnradgetriebe, das am Anfang ein an der Abtriebswelle des Stellmotors angebrachtes Stirnzahnrad und am Ende ein Kegelrad 52 hat.

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Der Revolverkopf 4-8 hat in jeder zuvor beschriebenen Schaltstellung, die durch das Eingreifen des Haltestiftes 55 in eine der n-Positionieröffnungen 48b bestimmt ist, eine erste ebene Fläche 48c, die die Mittelachse der Welle 20 rechtwinklig schneidet und eine zweite ebene Fläche 48d, die parallel zur Mittelachse der Welle liegt. Der Revolverkopf 48 umfaßt zwei Polyeder, die derart miteinander verbunden sind, daß die Basislinien von η regelmäßigen Pyramiden, deren jeweilige Basislinien und geneigten Flächen einen vorbestimmten Winkel von beispielsweise 45 einschliessen, gemeinsam verbunden sind. Auf diese Art und Weise hat der Revolverkopf 48 zwei wechselweise senkrecht angeordnete Tragflächen in jeder ,Schaltstellung.

Nach Figur 7 ist ^ei& Drehstahl bzw. ein Schneidwerkzeug 60, das im allgemeinen zur Außenbearbeitung eines Werkstückes bestimmt ist, senkrecht zu der Mittelachse der Welle 20 angeordnet. Die erste ebene Fläche 48c ist somit dafür bestimmt, daß sie eine Trag- bzw. Aufnahmefläche für die Spanneinrichtung 61 eines Schneidwerkzeuges 60 darstellt. Wie sich insbesondere Figur 8 entnehmen läßt, ist der Mittelabschnitt der ersten ebenen Fläche 48c mit zwei Positionieröffnungen 48e versehen, die lagemäßig vorbestimmbar zugeordnet sind, sowie mit drei Gewindeöffnungen 48f. Diese Öffnungen und die zugeordneten Haltestifte 61a sowie die jeweiligen Befestigungsschrauben dienen dazu, die Werkzeugspanneinrichtung 61 festzulegen. Ein Bohrer 62 zur Bohrbearbeitung oder zur Innenbearbeitung eines Werkstückes oder ein Werkzeug, wie zum Beispiel ein Bohrwerkzeug, ist koaxial oder parallel bezüglich der Mittelachse der Welle 20 angeordnet. Die zweite ebene Fläche 48d hat somit die Aufgabe, als eine Befestigungsfläche bzw. Auf-

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nahmefläche für die Spanneinrichtung 63 eines Bohrers 62 oder dergleichen zu dienen. Wie in Figur 8 gezeigt, weist der Mittelabschnitt der zweiten ebenen Fläche 48d zwei Positionieröffnungen 48g in vorbestimmter lagemäßiger Zuordnung und vier Gewindeöffnungen 48h auf. Diese Öffnungen und die zugeordneten Haltestifte 63a sowie die Befestigungsschrauben dienen zum Festlegen der Spanneinrichtung 63-

Wie zuvor beschrieben, kann in ein und derselben Schaltstellung die erste ebene Fläche 48c oder die zweite ebene Fläche 48d zur notwendigen Bearbeitung bestimmungsgemäß verwendet werden»

Zur Bearbeitung eines Werkstückes arbeitet die Drehmaschine wie folgt. Ein durch die Hohlwelle 20 durchgeführtes Werkstück wird von der Spannzange 23 derart ergriffen, daß das vorstehende vordere Ende des Werkstückes in die Führungsbuchse 33 eingeführt ist und von dieser gehalten wird. Durch die Verstellung der Lage des Spindelstockes 12 wird der zu bearbeitende Teil des Werkstückes an der Mündungsöffnung der Führungsbuchse 33 positioniert. Durch Einschalten des Spindelmotors 30 dreht sich die Spindel bzw. Welle mit bestimmter Geschwindigkeit und dreht auch das Werkstück. Entweder der Spindelstock 12 oder der Support oder auch beide können numerisch gesteuert werden, so daß sie unter Ausführung einer Gleitbewegung die gewünschte Bearbeitung an dem Werkstück ausführen.

Zur Auswahl des für die Bearbeitung des Werkstückes gewünschten Werkzeuges wird der Revolverkopf 48 auf die nachstehend näher erläuterte Art und Weise weitergeschaltet und positioniert. Nach Maßgabe eines Befehles einer numerischen Steuereinrichtung, der die

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Ziffer der gewünschten Schaltstellung vorgibt, wird eine für den Revolverkopf bestimmte Steuereinrichtung an einer mechanischen Steuertafel betätigt und nach Maßgabe der Bestimmung des Differenzwertes zwischen der Ziffer der Revolverkopfstellung, in der sich der Revolverkopf gerade befindet, und der Ziffer der gewünschten Stellung/wird der Winkelwert errechnet, um den der Revolverkopf verdreht werden muß- Wenn der Revolverkopf η Schaltstellungen hat, hängt die ■Verdrehrichtung desselben davon ab, ob der Differenzwert grosser als n/2 ist oder nicht. Der Stellmotor dreht sich dann nach Maßgabe dieses ermittelten Wertes derart, daß'der Revolverkopf in die gewünschte Schaltstellung über den kleinsten Winkelwert gebracht wird. Da das Verhältnis von der Drehbewegung des Revolverkopfes 48 zu der Drehbewegung der Abtriebswelle des Stellmotors 58 im Voraus bestimmbar ist, muß der Winkel, um den der Revolverkopf 48 verdreht werden muß, in einen Winkelwert für die Verdrehbewegung des Stellmotors 58 umgewandelt werden. Die entsprechende Stellung wird mittels der Codiereinrichtung 59 ermittelt. Der Stellmotor 58 stoppt in Abhängigkeit von einem Befehl,. wenn die vorgegebene Verdrehung ausgeführt worden ist. Wenn der Motor das Stoppsignal erhalten hat, dreht sich das Zahnrad 56» um das vordere Ende des Haltestiftes 55 in Eingriff mit der zugeordneten Positionieröffnung 48b zu bringen, so. daß der Revolverkopf 48 positioniert ist. Das Weiterschalten und die Positionierung sind beendet, wenn Druckmittel, wie zum Beispiel Drucköl, zu der rechts liegenden Kammer 44 a des Zylinders gefördert wird, um den Kolben 57 zu beaufschlagen, wodurch der Revolverkopf 48 gegen den Support 44 unter Anlage angedrückt wird.

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Der Revolverkopf 48 kann wiederum weitergeschaltet werden, indem das Druckmittel von der Kammer 44a abgeleitet wird, wodurch der Revolverkopf von dem Support 44 abgerückt oder gelöst wird. Auch, muß vor dem ¥eiterschalten des Revolverkopfes 48 der Haltestift 55 aus der Positionieröffnung 48b zurückgezogen werden. Dann kann der zuvor beschriebene Weiterschaltvorgang wiederholt werden.

Obgleich keine Speichereinrichtung vorgesehen ist, die zum Arbeitsbeginn der Drehmaschine die wirkliche Stellung des Revolverkopfes 48 festhält, können die notwendigen Ermittlungen zur SchaltStellungsbestimmung des Revolverkopfes durchgeführt werden. Hierzu umfaßt die Steuereinrichtung eine Einrichtung, die den Revolverkopf in eine Ausgangsstellung zurückbringt. Sobald die Drehmaschine angeschaltet wird, erhält der Revolverkopf 48 ein Signal, damit er sich in eine Richtung zu einer bestimmten Ausgangsstellung dreht, die mittels eines Kontaktschalters 53 vorgegeben wird. Wenn dieser Kontaktschalter 53 erreicht ist, nimmt der Revolverkopf seine Ausgangsstellung ein.

Der Revolverkopf nach der Erfindung ist insbesondere zweckmäßig, wenn die Verdrehgeschwindigkeit des Revolverkopfes vergrößert und die Zeit verringert werden soll, die man benötigt, um die Drehbewegung des Revolverkopfes einzuleiten und zu beenden. Oder anders ausgedrückt, kann die Stellzeit des Revolverkopfes vermindert werden. In diesem Zusammenhang ist insbesondere auf die Figuren 9 und 10 zu verweisen.

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In Figur 9 ist ein Revolverkopf nach, der Erfindung gezeigt. Der Revolverkopf 48 bildet einen Polyeder mit zehn Schaltstellungen, die man dadurch erhält, daß zehn regelmäßige Pyramiden kombiniert werden. In Figur 10 ist ein an sich bekannter Revolverkopf 70 gezeigt. Der Revolverkopf 70 bildet ebenfalls einen Polyeder mit zehn Schaltstellungen, die man dadurch erhält, daß man zehn regelmäßige Prismen kombiniert. Die Revolverköpfe 48, 70 sind derart ausgelegt, daß sie identische Schneidwerkzeuge 60 und Bohrer 62 aufnehmen können, und daß sie den gleichen maximalen Drehradius b haben, was bedeutet, daß die jeweiligen Aufnahme- bzw. Tragflächen etwa gleich sind. Schneidwerkzeughalter 61, 71 und Bohrwerkzeughalter 63, 72 sind jeweils an den beiden Revolverköpfen angebracht, wobei die Halter an die Form des jeweiligen Revolverkopfes angepaßt sind. Beim Vergleich des Drehradius des jeweiligen Revolverkopfes, d.h. des Drehradius eines jeweiligen starren Körpers, der vom Revolverkopf und einer daran angebrachten Werkzeughalterung gebildet wird, ergibt sich, daß der Drehradius des Revolverkopfes 70 das 1,75-fache des Revolverkopfes 48 beträgt. Die Trägheit des Revolverkopfes 70 beläuft sich somit etwa auf das 9,4-fache des Revolverkopfes 48, wenn man Unterschiede in den Längsabmessungen vernachläßigt. Dies hat zur Folge, daß die Beschleunigungs- und Verzögerungszeit zu Beginn und am Ende der Verdrehbewegung bei dem Revolverkopf 70 etwa zehnmal größer als bei dem Revolverkopf 48 sind, wenn die Drehbewegung mit einem Motor mit gleichem Drehmoment ausgeführt wird.

Wie die vorstehenden Ausführungen gezeigt haben, bringt der erfindungsgemäße Revolverkopf mehrere Vorteile mit

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sich. So kann beispielsweise der Drehradius des Revolverkopfes im Vergleich zu einem üblichen Revolverkopf wesentlich verkleinert werden, selbst wenn in der Bauform identische Werkzeuge in gleicher Anzahl vorgesehen sind. Hierdurch läßt sich die Drehgeschwindigkeit des Revolverkopfes vergrößern, und die Beschleunigungs- und Verzögerungszeiten lassen sich vermindern, die man benötigt, um den Revolverkopf in seine Schaltstellung zu bringen und in dieser auszurichten. Hierdurch wird die Leistungsfähigkeit einer Drehmaschine verbessert.

Desweiteren wird auch erreicht, daß in ein und derselben Schaltstellung ein Werkzeug zur Außenbearbeitung· und ein Werkzeug zur Innenbearbeitung eines Werkstückes verwendet werden kann. Jede der beiden Werkzeugaufnahmeflächen in Jeder Schaltstellung kann unabhängig bewegt werden. Hierdurch kann die Vielfalt der Drehbearbeitungen vergrößert werden, und eine universelle Verwendbarkeit der Drehmaschine wird ermöglicht.

Durch die starre Halterung der Werkzeuge an dem Revolverkopf kann die Bearbeitung des Werkstückes effektiver gestaltet werden, indem größere Zustellwerte und dergleichen möglich sind, wodurch die Bearbeitungszeit noch weiter verringert werden kann.

Der numerisch gesteuerte und zuvor beschriebene Drehautomat hat auch noch eine Vielzahl weiterer Vorteile. So sind zum Beispiel ein gleitend beweglicher Spindelstock und eine Führungsbuchse vorgesehen, und die Bearbeitung wird immer an der Mündungsöffnung der iührungsbuchse ausgeführt, so daß auch Werkstücke sehr genau bearbeitet werden können, die in Bezug zu ihrem Durchmesser

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relativ lang sind. Auch ist eine Fläche zur Führung des Revolverkopfes während der gleitenden Bewegung an dem vorderen Ende des Spindelstockes direkt über der Führungsbuchse derart vorgesehen, .daß der insgesamt für die Drehmaschine benötigte Platz verkleinert wird. Da desweiteren die Führungsbuchse an der säulenförmigen Stütze abgestützt ist, treten nur minimale Verschiebungen des Revolverkopfes und der Führungsbuchse aufgrund von thermischen und mechanischen Einflüssen auf.

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ORIGINAL INSPECTED

Leerseite

Claims

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P. H. JAKOB

OPL-ING.

G. BEZOLD

DH. PER NAT.· DIPL-OeA

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSE

P 13 762

9- Mai 1979

Citizen Watch Company Limited

No. 1-1, 2-chome, Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo, Japan

Revolverkopf für eine Drehmaschine

Patentansprüche

M.JRevolverkopf für eine Drehmaschine mit einer Drehachse und Werkzeugaufnahmeflächen an Schaltstellungen, die um die Drehachse in Abständen derart
verteilt sind, daß ein Werkzeug durch Verdrehen des Revolverkopfes um seine Achse dadurch gewählt werden kann, daß die Werkzeugaufnahmefläche in einer gewünschten Schaltstellung einer Bearbeitungsstelle zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse geneigt ist, und daß zwei Werkzeugaufnahmeflächen (48C, 48d) an jeder Schaltstellung vorgesehen sind, die wechselweise senkrecht zueinander liegen.

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2. Revolverkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Fläche (48c und 48d) um 45° zur Drehachse des Revolverkopfes (48) geneigt ist.

3· Numerisch gesteuerter Drehautomat mit einem Revolverkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche und einer Tragspindel für ein Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß eine der beiden Flächen (48c) senkrecht zur Achse der Spindel bzw. Welle (20) und die andere Fläche (48d) parallel zur Achse der Spindel bzw. Welle (20) liegt, wenn die Flächen (48c und 48d) ihre Bearbeitungsstellung einnehmen.

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