DE3316867C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen einwechselbaren Drehkopf, insbesondere Plandrehkopf, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der DE-AS 16 52 658 ist ein Bohr- und Plandrehkopf für ein umlaufendes Werkzeug bekannt, bei dem zum Antrieb eines quer zur Bohrkopfachse verschiebbaren Schlittens ein für die beiden radialen Verschieberichtungen eingerichtetes Umlaufrädergetriebe vorgesehen ist. Dabei ist der Bohrkopf so ausgebildet, daß die Vorschubbewegung und die Rückholbewegung des Schlittens bei laufendem Bohrkopf manuell veränderbar ist. Von einer handbetätigten Stellwelle mit Schraub­ verzahnung wird unter Zwischenschaltung von Schraub- bzw. Kegelrad­ getrieben eine Gewindespindel angetrieben, die ihrerseits den Werkzeug­ schlitten durch einen mit ihr in Eingriff stehenden Vorsprung in Querverschiebung versetzt. Von Nachteil bei dieser Antriebseinrichtung sind die vielen Übertragungselemente, die zu einem unruhigen Lauf des Drehkopfes führen, was sich wiederum ungünstig auf die Oberflächen­ qualität der bearbeiteten Werkstücke auswirkt. Die vielen beweg­ lichen Einzel- und Getriebeteile erfordern eine extrem genaue Bear­ beitung, um ein unzulässiges Toleranzspiel zu vermeiden. Ferner erzeugen die vielen beweglichen Getriebeteile während des Betriebes eine relativ hohe Erwärmung der einzelnen Teile.

Gerade der Einsatz in Bearbeitungszentren, NC-Drehmaschinen, Bohr­ kopfwechselzentren, Mehrspindelköpfen und Gewindeschneidmaschinen erfordert einen Drehkopf und insbesondere einen Plandrehkopf, der die aufgezeigten Nachteile der bekannten Drehköpfe nicht aufweist.

Die DE-AS 12 00 645 offenbart eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Rohrenden. Diese Vorrichtung weist einen Plandrehkopf mit einer Antriebsverbindung für einen unabhängig von der Drehbewegung des Drehkopfes quer zu dessen Achse verschiebbaren Schlitten auf, welcher koaxial zur Drehkopfachse eine axial und radial unabhängig vonein­ ander bewegbare Stelleinrichtung vorsieht, deren Axialbewegung über einen am Fuß der Stelleinrichtung angeordneten Nasenkeilantrieb in einer Querbewegung des Werkzeugschlittens übertragen wird. Die Stelleinrichtung bei dieser Vorrichtung besteht aus einem in einem Zylinder axial bewegbaren Kolben, der unter dem Druck einer durch Zuführleitungen eingebrachten Flüssigkeit steht. Zusätzlich zu dem Druckmedium sind Druckfedern am Kolben und an der Spindel erforder­ lich, um den Kolben als einfach wirkenden Kolben ausbilden zu können.

Ausgehend von dem genannten Stand der Technik ist es deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Plandrehkopf der eingangs genannten Art zu schaffen, der aus nur wenigen und dazu einfachen Getriebe-Bauteilen besteht, spielfreie Führungen und ohne großen technischen Aufwand wenig Toleranzspiel besitzt und unwuchtfrei umläuft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merk­ male des Patentanspruches 1 gelöst.

Ein in der erfindungsgemäßen Weise aufgebauter Drehkopf ist aus nur wenigen und dazu relativ einfachen Bauteilen zusammengesetzt. Die Antriebsübertragung geht allein von einem einfachen Übertra­ gungselement aus. Der Abtrieb für die Querbewegung des Werkzeug­ schlittens durch einen Nasenkeilantrieb ist denkbar einfach. Die Drehmitnahme der Stellstange besorgt ein einfacher Bolzen, der in einer Querbohrung eingepaßt ist. Von der Stellstange aus wird der Werkzeugschlitten durch den Nasenkeilantrieb, der somit zwei Funk­ tionen erfüllt, in Drehung versetzt.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann als Übertragungs­ element ein Zahnriemen eingesetzt sein, dessen Abtriebsrad mit der äußeren Lagerschale des Wälzlagers ein Schraubgetriebe bildet, wo­ bei die innere Lagerschale des Wälzlagers die Drehbewegung erlaubt und die äußere Lagerschale eine von der Drehbewegung der inneren Lagerschale unabhängige Axialbewegung des Wälzlagers durchführt. Die äußere Lagerschale des Wälzlagers kann dabei als Zahnstange mit außenliegenden Zähnen ausgebildet sein, welche im Innendurch­ messer des Antriebsrades mit dem Innenzahnkranz kämmen.

In anderer Ausgestaltung der Erfindung kann als Übertragungselement ein Doppelhebel eingesetzt sein, dessen erster Hebelarm mit der zur Drehkopfachse parallelen Antriebswelle antriebsverbunden ist, während der zweite Hebelarm mit der äußeren Lagerschale des Wälz­ lagers in Wirkverbindung steht. Der Doppelhebel kann dabei aus zwei Halbschalen gebildet sein, die miteinander verstiftet und verschraubt sind. Ferner kann der Doppelhebel sowohl in der Antriebsverbindung mit der Antriebswelle als auch mit dem Wälzlager Parallel-Gleitbacken aufweisen, die eine sichere und genaue Funktion der Antriebsüber­ tragung bei der Auf- und Abwärtsbewegung der Hebelarme gewährleisten. Zur Erzielung einer Unwuchtfreiheit kann der Werkzeugschlitten ferner über Umlenkrollen mit sich gegensinnig zum Werkzeugschlitten während dessen Querverschiebung bewegbaren Fliehkraftausgleichs­ backen in Wirkverbindung stehen. Zu diesem Zweck kann der Werkzeug­ schlitten einen zur Stellstange gerichteten, parallel zur Werkzeugauf­ nahmeführung verlaufenden Zapfen aufweisen, dessen an beiden Längs­ seiten angebrachte Verzahnung mit außen verzahnten Umlenkrollen kämmen, die ihrerseits jeweils mit parallel zum Zapfen angeordneter Verzahnung von Fliehkraftausgleichsbacken in Eingriff stehen.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Drehkopfes sind

• - wenig Spiel,
• - wenig Übertragungselemente,
• - wenig Bauteile,
• - spielfreie Fürhungen,
• - unwuchtfrei durch Fliehkraftausgleich.

Die erfindungsgemäßen Drehköpfe und Plandrehköpfe eignen sich insbe­ sondere für den einwechselbaren Einsatz in NC-Drehmaschinen und Be­ arbeitungszentren. Sie werden ferner angewendet in Bohrkopfwechsel­ zentren, Mehrspindelköpfen und Gewindeschneidmaschinen.

In der Zeichnung sind Beispiele der Erfindung dargestellt, die im fol­ genden näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Plandrehkopf mit der Antriebseinheit für einen querverschieb­ baren Werkzeugschlitten;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Antriebseinheit nach der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 einen Schnitt durch die Stellstange mit Nasen­ keilantrieb nach der Linie III-III in Fig. 1;

Fig. 4 einen Schnitt durch den Werkzeugschlitten mit Fliehkraftausgleichsbacken nach der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 einen Schnitt durch einen Plandrehkopf mit anders aufgebauter Antriebseinheit für einen querver­ schieblichen Werkzeugschlitten;

Fig. 6 einen Schnitt durch die Antriebseinheit nach der Linie VI-VI in Fig. 5;

Fig. 7 einen Schnitt durch die Stellstange mit Nasen­ keilantrieb nach der Linie VII-VII in Fig. 5.

Der Plandrehkopf 1 in Fig. 1 ist mit seinem Gehäuse 2 an einen Teil einer Werkzeugmaschine fest angebracht. Der umlaufende Teil 3 des Plan­ drehkopfes 1 ist über ein konisch geformtes Zwischenstück 4 mit der Spindel der Werkzeugmaschine drehfest verbunden. Koaxial zur Spindel der Werkzeugmaschine und dem konischen Zwischenstück 4 befindet sich in einer Zentralbohrung 5 der Stellstange 6, die gemeinsam mit dem umlaufenden Teil 3 und der verstifteten Hülse 7 dreht. In einer Querbohrung 8 der Stellstange 6 ist ein Bolzen 9 eingepaßt, dessen beiden aus der Querbohrung 8 herausragenden Enden eine Verbindung mit der inneren Lagerschale 10 des Wälzlagers 11 herstellen. Die Drehbewegung des Plandrehkopfes 1 wird also über das konische Zwischenstück 4, den umlaufenden Teil 3, die innere Lagerschale 10 des Wälzlagers 11 und den Bolzen 9 auf die Stellstange 6 übertragen. Am Fuß der Stellstange 6 ist ein Nasenkeil 12 vorgesehen, der in einer schräg auf die Stellstange 6 zulaufenden Paßöffnung 13 im Werkzeug­ schlitten 14 gleitend eingesetzt ist. Die Paßöffnung 13 verläuft parallel zur Werkzeugaufnahmeführung 15. Der Werkzeugschlitten 14 dreht durch die Nasenkeilverbindung synchron mit der Stellstange 6.

Die Querverschiebung des Werkzeugschlittens 14 erfolgt unabhängig von der Drehbewegung des Plandrehkopfes 1. Auf einer parallel zur Dreh­ kopfachse im Seitenabstand angeordneten Antriebswelle 16 ist ein Ritzel 17 drehfest gelagert, welches einen Zahnriemen 18 antreibt. Der Zahnriemen 18 läuft auf ein Abtriebsrad 19, dessen Innenring­ fläche die Inneverzahnung 20 des mit der Außenverzahnung 21 der äußeren Lagerschale 22 des Wälzlagers 11 gebildeten Schraubgetriebes trägt. Eine Drehung der Antriebswelle 16 bewirkt nun eine gleich­ sinnige Drehung des Abtriebsrades 19. Aufgrund des eingesetzten Schraubgetriebes wird die äußere Lagerschale 22 des Wälzlagers 11 axial nach oben bzw. nach unten verschoben. Zusammen mit der äußeren Lagerschale 22 wird die innere Lagerschale 10 des Wälzlagers 11 axial bewegt, die mit der äußeren Lagerschale in axialer Richtung ein Fest­ lager bildet. Eine Axialbewegung des Wälzlagers 11 verursacht eine gleichgerichtete Bewegung der Stellstange 6 über den Bolzen 9 und ein Heben und Senken des Nasenkeiles 12. Die Axialbewegungen erfolgen alle unabhängig von der Drehbewegung des Plandrehkopfes 1 und können selbst­ verständlich gleichzeitig ausgeführt werden. Das Auf- und Abgleiten des Nasenkeiles 12 in senkrechter Richtung bewirkt eine Querverschie­ bung des Werkzeugschlittens 14.

Wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, ist der erfindungsgemäße Plan­ drehkopf mit einem Fliehkraftausgleich zur Erzielung einer Unwucht­ freiheit ausgerüstet. Der parallel zur Werkzeugschlittenführung 15 angeordnete und der Stellstange 16 zugekehrte Zapfen 23 des Werkzeug­ schlittens 14 besitzt an seinen beiden Längsseiten jeweils eine Gerad­ verzahnung 24, in die jeweils eine außenverzahnte und im laufenden Teil 3 auf Bolzen 25 gelagerte Umlenkrolle 26 eingreift. Die Umlenk­ rollen 26 kämmen gleichzeitig mit einer weiteren Geradverzahnung 27 von Fliehkraftausgleichsbacken 28, die parallel zur Werkzeugschlitten­ führung 15 angeordnet sind. Eine Querbewegung des Werkzeugschlittens 14 in die eine Richtung bewirkt durch die geschilderte Getriebever­ bindung mit den Umlenkrollen 26 eine Querverschiebung in die entge­ gengesetzte Richtung, wodurch ein Fliehkraftausgleich erzielt wird, was entscheidend zur Laufruhe und damit zur Oberflächenbeschaffen­ heit des bearbeiteten Werkstückes beiträgt.

Die Fig. 5, 6 und 7 zeigen eine andere Art der Antriebsvorrich­ tung für die Querverschiebung des Werkzeugschlittens 14. Während der Drehantrieb des Plandrehkopfes 1 insoweit im wesentlichen der Bauart nach den Fig. 1 bis 4 entspricht, wird nun ein anderes Übertra­ gungselement gewählt. Von der parallel zur Drehkopfachse im Seiten­ abstand angeordneten Antriebswelle 16.1 wird ein Doppelhebel 29, der auf der Achse 30 im Gehäuse 2 gelagert ist, angetrieben. Der Doppel­ hebel 29 besteht aus den zwei symmetrischen Schalenhälften 29.1 und 29.2, die miteinander verstiftet und verschraubt sind.

Der eine Hebelarm 31 umgreift mit seiner halbkreisförmigen Gabel Parallel- Gleitbacken 32, die mit der Antriebswelle 16.1 getriebeverbunden sind, was beispielsweise durch ein Schraubgetriebe erfolgen kann. Eine Dreh­ bewegung der Antriebswelle 16.1 führt somit zu einem Auf- oder Ab­ schwenken des mit ihr verbundenen Hebelarmes 31 und gleichzeitig zu einem gegenläufigen Ab- und Aufschwenken des entgegengesetzten Hebel­ armes 33. Dieser wiederum mit einer etwa halbkreisförmigen Gabel aus­ gebildete zweite Hebelarm 33 steht über Parallel-Gleitbacken 34 mit der äußeren Lagerschale 35 eines Wälzlagers 36 in Getriebeverbindung, so daß die Stellstange 6 bei der Axialbewegung des Hebelarmes 33 gleich­ sinnig mitbewegt wird. Über die innere Lagerschale 37 des Wälzlagers 36 läuft die Drehbewegung der Stellstange 6 mit Hilfe des Bolzens 9 in der Querbohrung 8 ab. Die Funktion des Nasenkeiles 12 im Werkzeugschlitten 14 ist gleich der zu der Fig. 1 bis 4 beschriebenen. Ebenfalls gleich in Bauweise und Funktion ist der Fliehkraftausgleich über die Backen 28, Umlenkrollen 26 und Geradverzahnung 24 des Zapfens 23 des Werkzeug­ schlittens 14, so daß sich ein nochmaliges Eingehen darauf erübrigt.

Claims (8)

1. Drehkopf, insbesondere Plandrehkopf, mit einer Antriebsvorrichtung für einen unabhängig von der Drehbewegung des Drehkopfes quer zu dessen Achse verschiebbaren Schlitten, der koaxial zur Drehkopfachse eine axial und radial unabhängig voneinander bewegbare Stelleinrich­ tungen aufweist, deren Axialbewegung über einen am Fuß der Stellein­ richtung angeordneten Nasenkeilantrieb in eine Querbewegung des Werk­ zeugschlittens übertragen wird, der auf seiner der Stelleinrichtung zugekehrten Seite eine schräg verlaufende Paßöffnung besitzt, in die der mit der Stelleinrichtung verbundene Nasenkeil spielfrei gleitend eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stelleinrichtung aus einer Stellstange (6) besteht, deren Axialbewegung von einer zur Drehachse im Abstand angeordneten parallelen Antriebswelle (16, 16.1) mittels eines getriebeverbundenen Übertragungselementes (18, 29) eingeleitet wird, während ihre Dreh­ bewegung über einen in einer Querbohrung (8) der Stellstange (6) eingepaßten Bolzen (9) bewirkt wird, der mit seinen beiden Enden eine diagonale Verbindung mit einem synchron mit der Spindel der Werkzeugmaschine drehenden Lagerelement (10, 34) herstellt, dessen äußere Lagerschale (22, 35) mit dem Übertragungselement (18, 29) ge­ triebeverbunden ist, und
daß der Werkzeugschlitten (14) mit gegensinnig und in Abhängig­ keit zu seiner Verschiebebewegug gesteuerten Fliehkraftausgleichs­ backen (28) in Wirkverbindung steht.

2. Drehkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Übertragungselement ein Zahnriemen (18) eingesetzt ist, dessen Abtriebsrad (19) mit einer äußeren Lagerschale (22) des Wälzlagers (11) ein Schraubgetriebe (20, 21) bildet, wobei die innere Lagerschale (10) des Wälzlagers (11) die Drehbewegung erlaubt und die äußere Lagerschale (22) eine von der Drehbewegung der inneren Lagerschale (10) unabhängige Axialbewegung des Wälz­ lagers (11) durchführt.

3. Drehkopf nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Lagerschale (22) des Wälzlagers (11) als Zahn­ stange mit außenliegenden Zähnen (21) ausgebildet ist, welche im Innendurchmesser des Antriebsrades (19) mit dem Innenzahn­ kranz (20) kämmen.

4. Drehkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Übertragungselement ein Doppelhebel (29) eingesetzt ist, dessen erster Hebelarm (31) mit der zur Drehkopfachse parallelen Antriebswelle (16.1) antriebsverbunden ist, während der zweite Hebelarm (33) mit der äußeren Lagerschale (35) des Wälzlagers (36) in Wirkverbindung steht.

5. Drehkopf nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelhebel (29) aus zwei Halbschalen (29.1, 29.2) ge­ bildet ist, die miteinander verstiftet und verschraubt sind.

6. Drehkopf nach den Ansprüchen 1 und 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Doppelhebel (29) sowohl in der Antriebsverbindung mit der Antriebswelle (16.1) als auch mit dem Wälzlager (36) Parallel­ gleitbacken (32, 34) aufweist.

7. Drehkopf nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugschlitten (14) über Üblenkrollen (26) mit Flieh­ kraftausgleichsbacken (28) in Wirkverbindung steht.

8. Drehkopf nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugschlitten (14) einen zur Stellstange (6) gerich­ teten, parallel zur Werkzeugaufnahmeführung (15) verlaufenden Zapfen (23) aufweist, dessen an beiden Längsseiten angebrachte Verzahnung (24) mit außenverzahnten Umlenkrollen (26) kämmen, die ihrerseits jeweils mit einer parallel zum Zapfen (23) ange­ ordneten Verzahnung (27) von Fliehkraftausgleichsbacken (28) in Eingriff stehen.