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Beschreibung
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Mehrkantdrehmaschine Die Erfindung betrifft eine Mehrkantdrehmaschine
mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1.
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Eine Mehrkantdrehmaschine dieser Art ist aus der DE-AS 12 86 372 bekannt.
Bei dieser Maschine ist der Werkzeugträger zur Werkstückspindel gleichsinnig antreibbar
und am Umfang mit einer der Anzahl der an das Werkstück anzudrehenden Flächen entsprechenden
Anzahl von Mehrkant-Drehmeißeln ausgestattet, deren Schneiden sich auf einem gemeinsamen
oder auf verschiedenen Flugkreisen befinden. Der Werkzeugträger ist hierbei mit
einer Drehzahl antreibbar, die nach Maßgabe der Anzahl der anzudrehenden Flächen
und der Mehrkant-Drehmeißel höher ist als diejenige der Werkstückspindel. Außerdem
ist er gegenüber der Werkstückspindel sowohl axial als auch radial verstellbar.
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Der Antrieb von Werkstückspindel und Werkzeugträger erfolgt bei dieser
Konstruktion durch einen gemeinsamen Antriebsmotor in vorwählbaren Drehzahlverhältnissen,
die sich nach der Anzahl von an Werkstücke anzudrehenden Flächen richten und mittels
Wechselrädern einzustellen sind.
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Der Antrieb von Werkstückspindel und Werkzeugträger erfolgt dabei
über voneinander nicht zu trennende Getriebezweige.
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Dies bedeutet, daß mit Hilfe eines#Mehrkant-Drehmeißels des Werkzeugträgers
keine Runddrehoperationen ausführbar bzw. solche Dreharbeiten auf anderen Drehmaschinen
durchzuführen sind.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Mehrkantdrehmaschine
der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, auf der auch Runddreharbeiten. durchgeführt
werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Umfang des
Werkzeugträgers mindestens ein weiterer Drehmeißel zum Runddrehen angeordnet ist,
dessen Schneide zum Flugkreis der Schneide des Mehrkant-Drehmeißels zurückgesetzt
ist und daß der Werkzeugträger zum Runddrehen mit dem Runddrehmeißel in einer vorbestimmten
Drehstellung stillsetzbar ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion ist somit der Werkzeugträge#r
für die Durchführung von Runddreharbeiten mit einem besonderen Drehmeißel ausgestattet.
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Es ist jedoch denkbar, Runddrehoperationen auch mit einem am Werkzeugträger
zum Mehrkantdrehen vorgesehenen
Drehmeißel auszuführen. Allerdings
wären in diesem Falle Runddrehoperationen im Sinne der Erfindung nicht immer durchführbar,
weil für solche Dreharbeiten in einer Vielzahl von Fällen eine zum Mehrkantdrehen
unterschiedliche Schneidengeometrie erforderlich ist.
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Ebenso ist es in der Regel notwendig, zum Mehrkantdrehen und Runddrehen
Hartmetallplatten mit unterschiedlicher Schneidenform einzusetzen. Aus diesen Gründen
ist es insbesondere nicht immer möglich, Drehmeißel mit Wendeplatte mit zum Mehrkantdrehen
vorgegebener Schneidengeometrie und -form zum Runddrehen optimal einsetzen zu können.
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Die Erfindung bietet hingegen den Vorteil, je nach Art durchzuführender
Runddreharbeiten Drehmeißel mit speziell angepaßter Schneidengeometrie verwenden
und durch Auswechseln von Drehmeißeln nacheinander Schneiden verschiedenster Schneidengeometrie
zum Einsatz bringen zu können.
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Beispielsweise ermöglicht es die Erfindung, für verschiedene Materialarten
den bei bestimmten Vorschüben und Drehzahlen zu erwartenden Belastungen, wie Schneiddrücken
und Temperaturen, angepaßte unterschiedliche Kopierplatten verwenden und mit gleichen
Kopierplatten ausgestattete Drehmeißel kurzfristig auswechseln zu können.
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Dabei ist die Schneide des zusätzlichen Drehmeißels zum Runddrehen
zum'Flugkreis der Schneiden der zum Mehrkantdrehen vorgesehenen Drehmeißel um ein
solches Maß zurückzusetzen, daß beim Mehrkantdrehen dieser weitere Drehmeißel nicht
mit dem Werkstück in Berührung kommen kann.
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Zur Durchführung von Runddreharbeiten ist nach Einstellen des Rund-Drehmeißels
in seine Arbeitslage der Werkzeugträger radial in Richtung des Werkstückes entsprechend
zuzustellen, wobei die radiale Verlagerung für die zum Mehrkantdrehen dienenden
Drehmeißelschneiden ohne Belang ist, da während der Durchführung von Runcdrehoperationen
der Werkzeugträger im Stillstand verharrt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet sich
das die Schneide tragende Endstück des Schafts des weiteren Drehmeißels in radialer
Richtung des Werkzeugträgers gesehen mindestens über einen Teil seiner Länge innerhalb
einer Umfangsvertiefung des Werkzeugträgers. Diese erstreckt sich über die gesamte
axiale Länge des Werkzeugträgers. Die Anordnung einer solchen Umfangsvertiefung
ermöglicht eine ausreichende Radialverstellung.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind Werkzeugträger
und Werkzeugspindel durch jeweils
einen elektrohydraulischen, stufenlos
regelbaren Rotationsverstärker antreibbar, wobei deren Drehzahlen elektrisch derart
synchronisiert sind, daß ein erforderliches Drehzahlenverhältnis zwischen Werkzeugträger
und Werkzeugspindel exakt aufrechterhalten bleibt. Anstelle eines derartigen Rotationsverstärkers
kann auch ein entsprechend modifizierter Gleichstromantrieb treten.
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In weiter vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann ein Schrittmotor
und die elektronische Steuerung am einen Rotationvertärker eingespart und dennoch
ein Synchronlauf höchster Genauigkeit zwischen Werkzeugträger-und Werkstückspindel
erreicht werden, wenn der die Werkstückspindel antreibende Rotationsverstärker als
wesentlichen Bestandteil einen elektronisch gesteuerten Schrittmotor aufweist. In
diesem Falle kann nämlich das freie Ende der Welle des Schrittmotors über eine Verbindungswelle,
z.B. nicht tordierende, biegsame Welle mit einem Vorgelege oder mit Wechselrädern,
mit dem Rotationsverstärker der Werkzeugspindel direkt verbunden werden. Auch die
umgekehrte Verbindung der Rotationsverstärker ist mittels einer solchen Welle möglich.
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Der getrennte Antrieb von Werkstückspindel und Werkzeugträge spindel
ermöglicht es, auf zueinander synchron geschaltete, von einem gemeinsamen Antriebsmotor
antreibbare Getriebezweige verzichten zu können, wodurch der Gesamtaufbau der Maschine
wesentlich günstiger ausgelegt werden
kann; auch kann dadurch der
Geräuschpegel erheblich vermindert werden. Des weiteren läßt sich jedes gewünschte
Übersetzungsverhältnis problemlos einstellen.
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Die Drehzahlen der Werkstückspindel lassen sich stufenlos derart erhöhen,
daß beim Rund- bzw. Langdrehen eine optimale Oberflächengüte erzielt werden kann.
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Dabei läßt sich mit Hilfe des Rotationsantriebes für den Werkzeugträger
dieser zum Runddrehen durch Punktstillsetzung zur Einstellung des zum Runddrehen
dienenden Drehmeißels kurzfristig exakt positionieren, wobei zugleich die Werkstückspindel
auf eine Drehzahl von beispielsweise 1200 U/min hochgefahren werden kann.
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Ferner kann nach beendeter Runddrehoperation der Werkzeugträger wieder
in seiner Ausgangsstellung stillgesetzt werden, so daß die ursprüngliche Relativstellung
zwischen Werkstückspindel und Werkzeugträger wieder gegeben ist. Dies ist notwendig
für den Fall, daß Werkstücke zu bearbeiten sind, deren Mehrkantbearbeitung sich
nach einem bestimmten Punkt zu orientieren hat, zum Beispiel bei vorgeschmiedeten,
gegossenen oder gepreßten Teilen mit notwendiger Flächenorientierung.
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Der Werkzeugträger kann zum Zwecke der Längszustellung in einer Pinole
gelagert sein. Wesentlich günstiger ist es jedoch, diesen auf einer durch einen
Kreuzschlitten gebildeten Arbeltseinheit anzuordnen, deren Schlitten mittels Stell
zylindern verstellbar sind, wobei der quer zur Werkstückspndelachse verstellbare
Oberschlitten den Support des Werkzeugträgers sowie seines Rotationsverstärkers
bildet.
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Zur Durchführung von Kopierdreharbeiten ist es schließlich günstig,
dem Oberschlitten eine Kopiereinrichtung mit Kopierfühler und Kopierschablone zuzuordnen,
wobei eines dieser Teile am Oberschlitten selbst anzuordnen ist.
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Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sind in der sich
anschließenden Beschreibung eines in der Zelchnung gezeigten Ausführungsbeispieles
einer erfindungsgemäßen Mehrkantdrehmaschine und/oder in den Ansprüchen erläutert.
In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung Fig. 1 eine Draufsicht auf
die funktionswesentlichen Teile der Mehrkantdrehmaschine; Fig. 2 eine Stirnansicht
des Werkzeugträgers;
Fig. 3 einen Längsschnitt des Werkzeugträgers
entlang der Linie 3 - 3 der Fig. 2; Fig. 4 einen stark vereinfacht dargestellten
Hydraulikplan zur Veranschaulichung des Antriebs von Werkzeugspindel und Werkzeugträger
der Mehrkantdrehmaschine, in welchem die den Gleichlauf bewirkenden Elemente nicht
gezeigt sind.
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In Fig. 1 bezeichnet 10 eine Werkstückspindel der Mehrkantdrehmaschine,
in deren Spindelkopf 12 eine Spannvorrichtung,beispielsweise eine Spannzange, zum
Spannen eines mit einem Mehrkant auszustattenden Werkstückes 14 angeordnet ist.
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Zum Antrieb der Werkstückspindel 10 dient ein an sich bekannter elektrohydraulischer
Rotationsverstärker 16, dessen Antriebswelle 18 über zwei miteinander kämmende Zahnräder
20, 22 die Werkstückspindel 10 treibt. Die Antriebsverbindung kann auch über Zahnketten
oder Zahnradriemen erfolgen.
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Der Werkstückspindel 10 ist eine als ganzes mit 24 bezeichnet Arbeitseinheit
zugeordnet, die einen Werkzeugträger 26 aufweist, der einen Messerkopf 28 besitzt,
der auf einer zur Werkstückspindel 10 achsparallel
angeordneten
Messerkopfspindel 30 sitzt. Der Messerkopf trägt beispielsweise drei im Winkelabstand
voneinander angeordnete Drehmeißel 32,34,36, deren Schneiden 38 an über den Umfang
des Messerkopfes 28 vorstehenden Schaftendstücken dieser Drehmeißel befestigten
Hartmetallplatten 40 angeformt sind. Die Schneiden 38 befinden sich auf einem gemeinsamen
Flugkreis. Mit ihrer Hilfe sollen am Werkstück 14 mehrere im wesentlichen ebene
Flächen angeformt werden.
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Zum Antrieb der Messerkopf spindel 30 dient ein Rotationsverstärker
42 dessen Abtriebswelle 44 ein Zahnrad 46 antreibt, das seinerseits mit einem auf
der Messerkopf spindel 30 drehfest angeordneten Zahnrad 48 kämmt. Auch hier können
Zahnketten-oder Zahnriementriebe vorgesehen werden.
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Dabei ist zum Anformen von Flächen am Werkstück 14 Voraussetzung,
daß Werkstückspindel und Messerkopf durch die Rotationsverstärker 16,42 gleichsinnig
in Drehung gesetzt werden, wobei die Drehzahlen dieser Teile so synchronisiert sein
müssen, daß ein erforderliches Drehzahlverhältnis zwischen Werkstückspindel und
Messerkopf exakt aufrechterhalten bleibt, was bei solchen bekannten Rotationsverstärkern
elektrisch zuverlässig geregelt werden kann.
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Beim gezeigten Ausführungsbeispiel würden am Werkstück 14 mittels
des Messerkopfes 28 drei einander im Winkelabstand von 1200 zugeordnete Flächen
angeformt werden, sofern sich der Messerkopf mit der gleichen
Drehzahl
wie die Werkstückspindel drehen und dieser in Vorschubrichtung verstellt würde.
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Bei zweimal schneller rotierendem .Messerkopf würde demgemäß am Werkstück
ein Sechskant entstehen. Das für die gewünschte Anzahl der anzuformenden Flächen
notwendige Drehzahlverhältnis läßt sich mit Hilfe der elektrohydraulischen Rotationsverstärker
bzw. bei einer Verbindung der Wellen beider Schrittmotoren durch eine Verbindungswelle
durch die elektronische Steuerung des antreibenden Schrittmotors schnell einstellen.
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Zur Durchführung der Vorschubbewegung ist die Arbeitseinheit 24 mittels
eines Vorschubzylinderaggregats 50 in Achsrichtung der Messerkopfspindel 30 verstellbar
Außerdem ist die Arbeitseinheit mittels eines Vorschubzylinderaggregates 52 radial
zur Werkstückspindel 10 verstellbar, wodurch zum Beispiel stufenweise abgesetzte
Flächen oder am Werkstück ebene Schrägflächen angeformt werden können, je nach dem,
ob die Arbeitseinheit lediglich um einen Festbetrag in radialer Richtung oder kontinuierlich
zugestellt wird.
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Zur Durchführung dieser Arbeitsbewegungen entlang von Koordinaten
ist die'Arbeitseinheit vorzugsweise durch einen Kreuzschlitten gebildet, dessen
Unterschlitten 54 durch das Vorschubzylinderaggregat 52 und dessen die
Messerkopfspindel
30 samt Antriebsmittel tragender Oberschlitten 56 mittels des Vorschubzylinderaggregates
50 verstellbar ist.
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Der Oberschlitten kann noch mit einem Kopierfühler 58 ausgestattet
sein, dem eine stationäre Kopierkurve 60 zugeordnet werden kann, so daß eine gewünschte
Kontur der an das Werkstück anzuformenden Flächen aufkopiert werden kann.
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Wie Fig. 2 zeigt, ist am Messerkopf 28 und zwar zwischen den beiden
Mehrkantdrehmeißeln 34,36 ein weiterer Drehmeißel 62 zum Runddrehen angeordnet,
dessen Schneide 64 an einer aus Hartmetall bestehenden Kopierplatte 66 angeformt
ist. Die Schneide 64 ist hierbei zum Flugkreis 68 der Schneiden 38 der übrigen Drehmeißel
derart zurückgesetzt, daß bei der Rotation des Messerkopfes 28 zum Anformen eines
Mehrkants an einem Werkstück die Schneide 64 nicht mit dem Werkstückumfang in Berührung
kommen kann.
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Aus Fig. 2 ist des weiteren zu ersehen, daß das die Kopierplatte 66
tragende Schaftendstück 62' sich innerhalb einer Umfangsvertiefung 70 des Messerkopfes
28 befindet. Diese erstreckt sich über die gesamte axiale Länge des Messerkopfes
28 (Fig. 3). Diese Umfangsvertiefung bildet eine Mulde mit konkaver Wandung 72.Beim
gezeigten
Ausführungsbeispiel ist der Drehmeißel 62 im Messerkopf derart angeordnet, daß sich
die Schneide 64 seiner Kopierpiatte 66 innerhalb dieser Umfangsvertiefung befindet.
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Zum Langdrehen ist der Messerkopf mittels des Rotationsverstärkers
42 in einer vorbestimmten Drehstellung stillsetz-und feststellbar, wobei die Arbeitseinheit
24 mit Hilfe des Vorschubzylinderaggregats 52 relativ zum Werkstück 14 entsprechend
radial zu verstellen ist, um mit der Schneide 64 des Drehmeißels 62 einen Arbeitspunkt
am Umfangs des Werkstückes 14 anzufahren.
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Die Ausstattung des Messerkopfes mit der Umfangsvertiefung 70 ermöglicht
hierbei eine in jedem Falle ausreichende Radialzustellung des Drehmeißels 62. Nach
erfolgter Positionierung in dessen Arbeitsstellung kann mit Hilfe des Vorschubzylinderaggregates
50 beispielsweise zum Langdrehen der Längsvorschub erzeugt werden. Ebenso können
nach einem vorgegebenen Programm beide Vorschubzylinderaggregate 50,52 in Fuktion
treten, um beispielsweise Werkstücke konisch zu drehen oder verschiedene Durchmesser
erzeugen zu können.
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Ebenso läßt sich mit der Kopiereinrichtung 58,60 Werkstücken eine
gewünschte Umfangskontur verleihen.
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Eine modifizierte Ausführungsform der Erfindung kann
darin
bestehen, am Messerkopf im Winkelabstand voneinander auch zwei Drehmeißel zum Runddrehen
vorzusehen, wobei mit Hilfe des einen Drehmeißels vorgedreht und mit Hilfe des anderen
Drehmeißels, also in einer zweiten Position des Messerkopfeslfertiggedreh. werden
kann.
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Zur Durchführung solcher Dreharbeiten ist die Drehzahl der Werkstückspindel
10 mit Hilfe des Rotationsverstärkers 16 entsprechend hochzufahren. Während zum
Mehrkantdrehen ausgesprochen niedrige Drehzahlenlwie beispielsweise 100 U/min. und
in Stufen bis zu 560 Ulmin.
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benötigt werden, ermöglicht es der Rotationsverstärker 16 zum Runddrehen
die Drehzahl der Werkstückspindel stufenlos bis zum Beispiel auf 1200 U/min. hochzufahren.
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Durch eine entsprechend programmierte elektronische Steuerung können
nach Beendigung einer Runddrehoperation die Werkstückspindel 10 sowie der Messerkopf
28 wieder in ihre ursprüngliche Relativstellung zueinander eingestellt werden, so
daß anschließend nochmals eine nach einem bestimmten Umfangspunkt des Werkstückes
orientierte Mehrkantbearbeitung durchgeführt werden kann.
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Die hyraulischen Komponenten der als Hydromotoren arbeitenden Rotationsverstärker
sind in Fig. 4 gezeigt.
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Beiden Rotationsverstärkern sind hierbei die gleichen
hydraulischen
Komponenten zugeordnet. So bezeichnen 78 74 und 76 jeweils mit einem RückschlagventilXausgestattete
Drosselventile zur Snchronregelung der Drehzahlen beider Rotationsverstärker. Diese
liegen in jeweils einer von zwei an den Rotationsverst#rkern angeschlossenen Ölleitungen
80,82. Diesen ist ein 4/3 Wegeventil zugeordnet, das elektromagnetisch in seine
einzelnen Ventilstellungen steuerbar ist.
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An diesen 4/3 Wegeventilen ist jeweils eine Zuführleitung angeschlossen.
Außerdem stehen sie mit dem Cltank 88 der Hydraulik in Verbindung. Die beiden Zuführleitungen
86 stehen jeweils mit einer Hydraulikpumpe 90 in Verbindung1 die durch einen gemeinsamen
Antriebsmotor 92 antreibbar sind. Die Pumpen beziehen das Hydrauliköl aus dem blank
88. Zwischen den Hydraulikpumpen und den Zuführleitungen 86 ist ein 2/2 Wegeventil
94 zwischengeschaltetl dem je Zuführleitung ein Filter 96 nebst Rückschlagventil
98 vorgeschaltet sind. Dieses Ventil ist in seine die Verbindung des Rotationsverstärkers
42 mit der zugeordneten Pumpe 90 unterbrechende Ventilstellung mittels eines Elektromagnets
99 steuerbar, während es mittels einer Rückstellfeder 100 in seine Durchlaß stellung
zurücksteuerbar ist.
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Mit Hilfe der 4/3 Wegeventile 84 lassen sich die Rotationsverstärker
in einer gewünschten Drehrichtung
antreiben oder stillsetzen.
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Zum Mehrkantdrehen sind die Ventile 84, 94 in die gezeigte Ventilstellung
zu steuern. Zum Runddrehen ist das 2/2 Wegeventil 94 mittels des Elektromagneten99
gemäß Fig. 4 nach links gesteuert. In dieser Ver.tilstellung ist der Zufluß von
ydraulikQ1 zum Rotationsverstärker 42 unterbrochen, wobei dessen Abtriebswel'e 44
zur Einstellung des Messerkopfes 28 bzw. des Drehmeißels 62 zum Runddrehen mittels
eines in diesen integrierten Schrittmotors entsprechend verdreht und danach festgestellt
werden kann.
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Die Zufuhr von Hydrauliköl in den Rotationsverstärker 16 zum Antrieb
der Werkstückspindel 10 bleibt aufrechterhalten, wobei dessen Drehzahl zum Runddrehen
entsprechend hochgefahren wird.
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L e e r s e i t e