DE3328327C2

DE3328327C2 - Vorrichtung zum spanabhebenden Bearbeiten eines Werkstücks sowie NC-gesteuerte Drehmaschine zur Druchführung eines solchen Verfahrens

Info

Publication number: DE3328327C2
Application number: DE3328327A
Authority: DE
Inventors: Helmut Friedrich 7307 Aichwald Link
Original assignee: Index-Werke KG Hahn & Tessky 7300 Esslingen De; Index-Werke KG Hahn & Tessky 7300 Esslingen
Current assignee: Index Werke GmbH and Co KG Hahn and Tessky
Priority date: 1983-08-05
Filing date: 1983-08-05
Publication date: 1985-10-10
Also published as: USRE33732E; DE3328327A1; US4683787A; US4635340A; JPS6056802A; JPH0333441B2

Description

25 Ebene) Bearbeitungen vorzunehmen, z. B. von der Umfangsfläche des Werkstücks her in dieses eine Bohrung einzubringen, deren Achse die Hauptspindelachse nicht schneidet Für derartige Bearbeitungen mußten bislang Bearbeitungszentren oder solche Drehmaschinen herangezogen werden, bei denen die Hauptspindel Bewegungen quer zur Hauptspindclachse oder der Werkzeugrevolver Bewegungen senkrecht zn der von Hauptspindel- und Revolverachse definierten Ebene ausführen kann; derartige Drehmaschinen sind jedoch nicht nur aufwendig in der Konstruktion, sondern es lassen sich, wenn die Hauptspindel senkrecht zu ihrer Acnse verschoben werden muß, nur sog. Futterteile bearbeiten, d. h. es ist nicht möglich, während der Bearbeitung das Werkstück beidseitig zu halten, nämlich auf der einen Seite in der Hauptspindel und auf der anderen Seite auf der Spitze eines Reitstocks oder dergleichen. Wenn man eine Möglichkeit schaffen muß, den Werkzeugrevolver einer Drehmaschine auch senkrecht zu der von Hauptspindel- und Revolverachse definierten Ebene verfahren zu können, so leiden darunter Konstruktion und Stabilität der Drehmaschine.

Um die Erfindung im folgenden einfacher beschreiben zu können, werden die bei Drehmaschinen üblichen Achsrichtungen eingeführt die wie folgt definiert sind:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum spanabhebenden Bearbeiten eines Werkstücks, bei dem dieses um eine erste Achse und ein Werkzeug um eine zur ersten Achse parallele zweite Achse gleichzeitig, gleichsinnig sowie mit gleicher Winkelgeschwindigkeit gedreht werden und wobei die zweite Achse quer zur ersten Achse bewegbar ist.

Ferner befaßt sich die Erfindung mit einer NC-gesteuerten Drehmaschine mit einer durch einen Hauptmotor um eine Hauptspindelachse antreibbaren, eine Werkstückspannvorrichtung aufweisenden Hauptspindel und einem neben dieser angeordneten Werkzeugrevolver, der mittels eines Revolverschaltmotors um eine zur Hauptspindeluchse parallele Revolverachse drehbar ist und einen Revolverkörper aufweist, in dem mindestens eine um eine radial zur Revolverachse verlaufende Hilfsspindelachse antreibbare Hilfsspindel zum Halten eines Werkzeugs drehbar gelagert ist, mit einem den Werkzeugrevolver tragenden Schlitten, der mittels eines Schlittenantriebs quer zur Hauptspindelachse verschiebbar ist, und mit einer NC-Steuerung zum gesteuerten Querverschieben des Schlittens sowie zum gesteuerten Drehen der Hauptspindel und des Werkzeugrevolvers.

Auf bekannten Drehmaschinen der vorstehend definierten Art, bei denen nicht entweder die Hauptspindel Bewegungen quer zur Hauptspindelachse oder der Werkzeugrevolver Bewegungen senkrecht zur von Hauptspindel- und Revolverachse definierten Ebene ausführen kann, lassen sich mit vom Werkzeugrevolver getragenen angetriebenen Werkzeugen, wie Bohrern und Fräsern, bei stillstehender Hauptspindel Bohrungen, auch Gewindebohrungen, Nuten und andere Ausnehmungen in einem Werkstück erzeugen, sofern die Achsen dieser Bohrungen, Nuten etc. während der Herstellung in der von der Hauptspindel- und der Revolverachse definierten Ebene liegen und entweder parallel zur Hauptspindelachse verlaufen oder diese schneiden. Es war jedoch bisher nicht möglich, auf derartigen Drehmaschinen an der Umfangsfläche eines Werkstücks außermittige (bezogen auf die Hauptspindelachse bzw. die von dieser und der Revolverachse definierte Z-Achse =

Vorschubbewegung in Richtung der Hauptspindelachse
X-Achse =

Vorschubbewegung in Richtung einer zur Hauptspindelachse senkrechten Revoiverachse

y-Achse =

Vorschubbewegung in Richtung senkrecht zu der von Hauptspindel- und der genannten Revolverachse definierten Ebene

C-Achse =

Vorschubbewegung in Richtung einer Drehbewegung um die Hauptspindelachse

40 Drehmaschinen, bei denen weder die Hauptspindel noch der Revolver senkrecht zu der von Hauptspindel- und Revolverachse definierten Ebene verschiebbar ist. besitzen also keine V-Achse, d. h. sie lassen keine Vor-Schubbewegung in Richtung der V-Achse zu.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum spanabhebenden Bearbeiten eines Werkstücks zu entwickeln, das, wenn es auf eine Revolver-Drehmaschine ohne y-Achse übertragen wird, es erlaubt, auch außermittige Bearbeitungen an der Umfangsfläche eines Werkstücks durchzuführen.

Bei der Lösung dieser Aufgabe wurde von einem Verfahren der eingangs erwähnten Art ausgegangen, welches von einer Mehrkantdreheinrichtung her bekannt

ist (Mehrkantdreheinrichtung nach Seite 7 des Prospekts KW-Nr. 83.554-4000 über den Drehautomaten TNS 30 der Firma Traub GmbH, D-7313 Reichenbach). Diese Mehrkantdreheinrichtung ist an einem Werkzeugrevolver vorgesehen, dessen Achse parallel zur Hauptspindelachse verläuft und der eine zu letzterer gleichfalls parallele antreibbare Hilfsspindel aufweist, die sich mit einem Mehrkantdrehwerlczeug bestücken läßt und dann gleichzeitig, gleichsinnig und mit gleicher Winkelgeschwindigkeit wie die Hauptspindel angetrieben wird. Außermittige Bearbeitungen an der Umfangsfläche eines Werkstücks lassen sich aber auch mit dieser bekannten Mehrkantdreheinrichtung nicht durchführen.

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Gelöst wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß nun dadurch, daß bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art das Werkzeug, während es um die zweite Achse geschwenkt wird, um eine zu letzterer radiale dritte Achse angetrieben wird, und daß gleichzeitig die zweite Achse mit einer solchen Geschwindigkeit quer zur ersten Achse verfahren wird, daß stets gilt:

X?=

A²,

wobei X, Υυηά A folgende Bedeutungen haben:

digkeit v_y des Werkzeugs relativ zum Werkstück (in Richtung sich verkleinernder Y-Werte) erzeugt werden, so sind die Drehbewegung des Werkstücks und die Schwenkbewegung des Werkzeugs so auf die Querver-Schiebung der zweiten Achse abzustimmen, daß mit A = const, gilt:

X = Abstand der zweiten von der ersten Achse;

Y — Abstand der ersten Achse von der durch die zweite und die dritte Achse definierten, um die zweite Achse schwenkenden Ebene;

A = Abstand der zweiten Achse von der senkrechten Projektion der ersten Achse auf die genannte Ebene.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich eine Vorschubbewegung in Richtung der V-Achse dadurch ersetzen, daß Werkstück und Revolver um einen verhältnismäßig kleinen Bruchteil einer Umdrehung gedreht werden und der Revolver geringfügig in Richtung der X-Achse verschoben wird. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich ohne wesentlichen Mehraufwand mittels jeder NC-Drehmaschine durchführen, da bei derartigen Drehmaschinen die Hauptspindel ohnehin kontinuierlich und drehwinkelgesteuert angetrieben, d. h. gedreht werden kann, so daß die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich noch voraussetzt, daß sich auch der Werkzeugrevolver kontinuierlich und drehwinkelgesteuert um die Revolverachse drehen läßt. Letzleres bedingt aber keinen nennenswerten zusätzlichen Aufwand, da für den Werkzeugrevolver aller NC-Drehmaschinen ohnehin eine Drehwinkelüberwachung vorhanden ist, so daß man nur noch dafür sorgen muß, daß sich der Werkzeugrevolver auch kontinuierlich um seine Achse drehen und in jeder Winkellage stillsetzen läßt, was bei den üblichen NC-gesteuerten Revolver-Drehmaschinen nicht der Fall ist — dort läßt sich der Werkzeugrevolver nur in einer der Anzahl seiner Stationen entsprechenden Zahl von Drehwinkelpositionen stillsetzen. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich also auf NC-gesteuerten Revolver-Drehmaschinen durchführen, die den einfachen Aufbau und die Stabilität der Drehmaschinen ohne y-Achsvorschub aufweisen, die aber dank des erfindungsgemäßen Verfahrens dennoch Bearbeitungen zulassen, die bislang nur bei einen y-Achsvorschub aufweisenden Maschinen möglich waren, d. h. bei Maschinen, die über einen Vorschub des Werkzeugrevoivers oder der Hauptspindel senkrecht zu der von Hauptspindel- und der Revolverachse definierten Ebene verfügen. Außerdem lassen sich mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens derartige Bearbeitungen auch an Werkstücken durchführen, die während der Bearbeitung beidseitig gehalten werden, d. h. in der Hauptspindel sowie z. B. an einer Reitstock-Spitze.

Unter einer spanabhebenden Bearbeitung eines Werkstücks im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen nicht nur das Bearbeiten mittels eines Drehstahls, eines Bohrers, eines Fräsers oder dergleichen verstanden werden, sondern z. B. auch Schleifen und Polieren.

Soll am Werkstückumfang eine zur Hauptspindelachse parallele Fläche mit konstanter Vorschubgeschwinarctan

Yo-v_v-t

x - Va²

-Vy-1)\

wobei y gleich dem Winkel zwischen der von erster und zweiter Achse definierten Ebene und der dritten Achse, Ko derjenige Wert von Y, bei dem das Werkzeug das Werkstück erstmals berührt und t die Zeit ist, welche bei V = V₀ Nuü ist.

Soll mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit Va des Werkzeugs relativ zum Werkstück (in Richtung sich verkleinernder Λ-Werte) eine Bohrung erzeugt werden, deren Achse die Hauptspindelachse nicht schneidet, sind die Drehbewegung des Werkstücks und die Schwenkbewegung des Werkzeugs so auf die Querverschiebung der zweiten Achse abzustimmen, daß mit Y = const.

gilt:

γ = arctan

A₀-v_A-1

X = V(A₀-V₄-I)²+Y²,

wobei /gleich dem Winkel zwischen der von erster und zweiter Achse definierten Ebene und der dritten Achse, A₀ derjenige Wert von A, bei dem das Werkzeug das Werkstück erstmals berührt und f die Zeit ist, welche bei A = A₀ Null ist.

Selbstverständlich können bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch Vorschubbewegungen längs dreier oder vier Achsen simultan ablaufen, indem z. B. mittels eines rräsers so gearbeitet wird, wie dies vorstehend anhand der Erzeugung einer Bohrung beschrieben wurde, gleichzeitig jedoch noch eine Vorschubbewegung in Richtung der Z-Achse überlagert wird.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich besonders eine NC-gesteuerte Drehmaschine der eingangs erwähnten Art, bei der erfindungsgemäß der Werkzeugrevolver durch den Revolverschaltmotor und die NC-Steuerung kontinuierlich und drehwinkelgesteuert drehbar ist und gleichsinnige Drehungen der Hauptspindel und des Werkzeugrevolvers sowie eine Querverschiebung des Schlittens durch die NC-Steuerung gleichzeitig derart steuerbar Siiid, daß stets gilt:

X²= Y² + A²,
wobei X, Fund A folgende Bedeutungen haben:

X = Abstand der Revolverachse von der Hauptspindelachse;

Y = Abstand der Hauptspindelachse von der durch die Revolverachse sowie die Hilfsspindelachse definierten, um die Revolverachse schwenkbaren Ebene;

A = Abstand der senkrechten Projektion der Hauptspindelachse auf die genannte Ebene von der Revolverachse.

Wie bereits erwähnt wurde, kann auch bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Hauptspindel wie beim normalen Drehen durch den Hauptmotor angetrieben werden. Eine höhere Genauigkeit läßt sich jedoch erreichen, wenn zum drehwinkelgesteuerten Antrieb der Hauptspindel ein durch die NC-Steuerung und einen mit der Hauptspindel verbundenen Drehwinkelgeber gesteuerter C-Achsmotor vorgesehen wird, insbesondere dann, wenn dieser die Hauptspindel über ein Schneckengetriebe antreibt, da sich dann eine extrem hohe Auflösung der C-Achsbewegung erzielen läßt. Wird mit der Hauptspindel normal gearbeitet, d. h. gedreht, so könnte der C-Achsmotor leerlaufend mitgedreht werden; empfehlenswerter ist jedoch die Anordnung einer schaltbaren Kupplung zwischen C-Achsmotor und Hauptspindel, um den C-Achsmotor während normalen Dreharbeiten stillsetzen zu können. Bei Verwendung eines Schneckengetriebes zwischen C-Achsmotor und Hauptspindel ist es dann erforderlich, die schaltbare Kupplung zwischen diesem Schneckengetriebe und der Hauptspindel vorzusehen.

Bei Ausführungsformen mit einem separaten C-Achsmotor bildet dieser vorteilhafterweise auch den Revolverschaltmotor, auch wenn selbstverständlich Ausführungsformen möglich sind, bei denen ein separater Revolverschaltmotor auf dem Revolverschlitten angeordnet ist und den Revolver insbesondere über ein Schnekkengetriebe antreibt. Wird ein einziger Motor sowohl für den erfindungsgemäßen Antrieb der Hauptspindel als auch zum Drehen des Revolvers verwendet, so empfiehlt sich eine Ausführungsform, bei der zwischen einem mit der Hauptspindel in Antriebsverbindung stehenden ersten Getrieberad, dessen Achse relativ zur Hauptspindelachse stationär ist, und einem mit dem Werkzeugrevolver in Antriebsverbindung stehenden zweiten Getrieberad, dessen Achse relativ zur Revolverachse stationär sowie parallel zur Achse des ersten Getrieberads ist, ein Getriebe angeordnet ist, welches eine parallel zu den Achsen des ersten und des zweiten Getrieberads verlaufende, frei bewegliche Zwischenwelle, ein drittes und ein viertes, mit dieser drehfest verbundenes Getrieberad, zwei Riemen oder Ketten, von denen der (die) eine über das erste und das dritte, der (die) andere über das zweite und das vierte Getrieberad verläuft, sowie zwei Stützen aufweist von denen die eine um die Achse des ersten Getrieberads sowie die Zwischenwelle und die andere um die letztere sowie die Achse des zweiten Getrieberads schwenkbar ist Dank der Stützen entstehen an den insbesondere als Schnekken ausgebildeten, die Hauptspindel und den Revolver antreibenden Getriebeelementen keine Riemen- oder Kettenzugbelastungen, und wenn einerseits das erste und das dritte und andererseits das zweite und das vierte Getrieberad gleich groß sind, treten auch bei Bewegungen des Revo'verschlittens in Richtung der X- und/oder der Z-Achse keine Drehwinkelfehler am Revolver auf.

Wenn der C-Achsmotor auch den Revolver antreibt empfiehlt es sich, zwischen der Hauptspindel und dem Werkzeugrevolver, und zwar vorzugsweise unmittelbar vor dem Schneckengetriebe für den Werkzeugrevolver, eine schaltbare Kupplung vorzusehen, um den Werkzeugrevolver abkuppeln zu können, wenn nur die Hauptspindel gedreht werden soll; ferner wird dann dem Werkzeugrevolver eine schaltbare Blockiervorrichtung zugeordnet um den abgekuppelten Werkzeugrevolver stillsetzen zu können.

Im folgenden sollen zwei bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Drehmaschine anhand der Zeichnung näher erläutert werden; in der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf die erste Ausführungsform mit zwei getrennten, drehwinkelüberwachten Motoren für den Antrieb der Hauptspindel und des Werkzeugrevolvers über jeweils ein Schneckengetriebe;
F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in F i g. 1;
Fig.3 einen Ausschnitt aus Fig.2 zur Erläuterung der Herstellung einer Abflachung am Umfang eines Werkstücks mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig.4 einen entsprechenden Ausschnitt aus Fig.2 zur Erläuterung der Herstellung einer vom Werkstückumfang her eingebrachten Bohrung, deren Achse die Hauptspindelachse nicht schneidet, mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens;

F i g. 4a eine der F i g. 4 entsprechende Darstellung, jedoch nachdem der Bohrer bereits ein Stück weit in das Werkstück eingedrungen ist;

F i g. 5 einen Ausschnitt aus F i g. 1, der dem Antrieb der Hauptspindel mit Hilfe eines C-Achsmotors im Detail erkennen läßt;

F i g. 6 einen weiteren Ausschnitt aus F i g. 1, der den Drehantrieb des Revolvers im Detail erkennen läßt;

F i g. 7 eine den F i g. 5 und 6 entsprechende Darstellung der zweiten Ausführungsform, bei der der C-Achsmotor auch den Drehantrieb für den Werkzeugrevolver übernimmt, und
F i g. 8 einen Schnitt nach der Linie 8-8 in F i g. 7.

Zunächst soll anhand der F i g. 1 und 2 der grundsätzliche Aufbau einer erfindungsgemäßen NC-gesteuerten Revolver-Drehmaschine erläutert werden. Dieser entspricht zunächst einmal weitgehend dem Aufbau der im DE-GM 82 29 813 sowie der DE-OS 32 39 314 beschriebenen Drehmaschine.

Auf einem Gestell 10 sitzt ein Spindelkasten 12, in dem eine Hauptspindel 14 um eine Hauptspindelachse 16 drehbar gelagert ist; die Hauptspindel trägt einerseits eine Riemenscheibe 18 und andererseits eine Werkstückspannvorrichtung 20, in der ein Werkstück 22 gehalten werden kann. Ein auf dem Gestell 10 montierter Hauptmotor 24 treibt die Hauptspindel 14 über eine Riemenscheibe 26 und Antriebsriemen 28 an.
In der Draufsicht neben und in der Frontansicht vor dem Spindelkasten 12 befindet sich ein erstes Kreuzschlittensystem 30 mit stationären Führungen 32, auf denen ein Unterschlitten 34 in X-Richtung, d. h. längs dieser Führungen, verschiebbar geführt ist Dieser Unterschlitten trägt Führungen 36 für einen Oberschlitten 38, in dem eine Revolvertragwelle 40 um eine Revolverächse 42 drehbar gelagert ist An dieser ist vorn ein als Ganzes mit 44 bezeichneter Werkzeugrevolver befestigt, welcher einen Revolverkörper 46 aufweist, in dem, wie die F i g. 6 erkennen läßt, mehrere radial zur Revolverachse 42 verlaufende Hilfsspindeln 50, 52 drehbar gelagert sind. Jede dieser Hilfsspindeln trägt eine Werkzeugspannvorrichtung 54, in der z. B. ein Fräser 56 oder ein Bohrer 58 befestigt werden kann. Dem gemeinsamen Antrieb der Hilfsspindeln dienen ein Kegelradgetriebe 60 innerhalb des Revolverkörpers 46 sowie eine zentrale, in der Revolvertragwelle 40 drehbar gelagerte Hilfsspindel-Antriebswelle 62.

Der Unterschlitten 34 wird über einen Unterschlittenmotor 66 und eine Kugelgewindespindel 68 längs der Führungen 32 verschoben, wobei die Kugelgewindespindel 68 den Spindelkasten 12 unterhalb der Hauptspindel 14 durchquert. Nähere Einzelheiten dieser Konstruktion sind im DE-GM 82 29 813 und in der DE-OS

32 39 314 beschrieben. Dem Antrieb des Oberschlittens 38 dienen ein auf dem Unterschlitten 34 montierter Oberschlittenmotor 70 sowie eine Kugelgewindespindel 72.

Schließlich besitzt die Drehmaschine noch ein zweites Kreuzschlittensystem 74 mit stationären Führungen 76, und einem längs dieser verschiebbaren Unterschlitten 78 mit Führungen 80, längs welcher ein Oberschlitten 82 verschiebbar geführt ist. Auch dieser dient der Lagerung einer Revolvertragwelle 84, an der ein zweiter Werkzeugrevolver 86 befestigt ist.

Insoweit entspricht die dargestellte und beschriebene Drehmaschine dem Stand der Technik.

Den F i g. 1 und 2 können schließlich noch die gebräuchlichen Achsbezeichnungen, wie sie eingangs erläutert wurden, entnommen werden, welche durch Pfeile und die gebräuchlichen Buchstaben bezeichnet wurden.

Die erfindungsgemäßen Neuerungen der ersten Ausführungsform der Drehmaschine sollen nun anhand der F i g. 5 und 6 erläutert werden.

Wie die F i g. 5 erkennen läßt, ist auf dem Spindelkasten 12 ein C-Achsmotor 90 montiert, welcher über einen Zahnriemen 92 und zwei Zahnscheiben 94 und % eine am Spindelkasten drehbar gelagerte Schnecke 98 antreibt — die Achse dieser Schnecke verläuft senkrecht zur Zeichnungsebene der F i g. 5. Diese Schnecke kämmt mit einem auf der Hauptspindel 14 drehbar gelagerten Schneckenrad 100, an das die eine Hälfte 102a einer als Ganzes mit 102 bezeichneten Kupplung angeformt ist. Die andere Kupplungshälfte 1026 sitzt mit einer Keilverzahnung 104 längsverschiebbar, jedoch drehfest auf der Hauptspindel 14 und kann über eine Umfangsnut 106 sowie in diese eingreifende, nicht dargestellte, jedoch übliche Betätigungsmittel aus der in F i g. 5 gezeigten Ausrückstellung nach iinks verschoben und so zum Eingriff mit der Kupplungshälfte 102a gebracht werden; in dieser Einrückstellung kann die Hauptspindel 14 durch den C-Achsmotor 90 angetrieben werden. Auf dem rückwärtigen Ende der Hauptspindel 14 sitzt schließlich eine Zahnriemenscheibe 108, über die, einen Zahnriemen 110 und eine weitere Zahnriemenscheibe 112 die Hauptspindel mit einem am Spindelkasten 12 in nicht dargestellter Weise montierten Drehwinkelgeber 114 gekuppelt ist Die Fig.5 zeigt schließlich ein Werkstück 22, welches in der für das erfindungsgemäße Verfahren typischen Weise bearbeitet wurde und am Umfang eine Abflachung 1 Ιβ sowie eine vom Umfang her eingebrachte außermittige Bohrung 118 aufweist

Anhand der F i g. 6 soll als nächstes geschildert werden, wie bei dieser ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmaschine der Drehantrieb des "werkzeugrevoivers 44 sov/ie der Antrieb der Hilfsspindeln 50,52 erfolgt Zu diesem Zweck sind auf dem Oberschlitten 38 ein Revolverschaltmotor 120 sowie ein Hilfsspindel-Antriebsmotor 122 montiert Der erstgenannte treibt über eine Zahnriemenscheibe 124, einen Zahnriemen 126 und eine weitere Zahnriemenscheibe 128 eine im Oberschlitten 38 drehbar gelagerte Schnekke 130 an, deren Achse senkrecht zur Zeichnungsebene der F i g. 6 verläuft und die mit einem am Oberschlitten 38 gehaltenen Drehwinkelgeber 132 verbunden ist Auf der im Oberschlitten 38 drehbar gelagerten Revolvertragwelle 40 ist ein Schneckenrad 136 befestigt, so daß sich die Revolvertragwelle 40 drehwinkelgesteuert bzw. lagegeregelt mit Hilfe des Revolverschaltmotors 120 antreiben läßt Auf dem rückwärtigen Ende der Hilfsspindel-Antriebswelle 62 ist eine Riemenscheibe 140 befestigt, über die, Antriebsriemen 142 und eine weitere Riemenscheibe 144 die Hilfsspindel-Antriebswelle 62 durch den Hilfsspindel-Antriebsmotor 122 angetrieben werden kann. Damit auch eine Lageregelung bzw. Drehwinkelsteuerung der Revolverwerkzeuge 56, 58 zur Verfügung steht, ist auf dem Oberschlitten 38 schließlich ein weiterer Drehwinkelgeber 150 montiert, welcher durch die Hilfsspindel-Antriebswelle 62 angetrieben wird.

Wie die F i g. 5 und 6 schließlich erkennen lassen, ist eine NC-Steuerung 154 sowohl mit dem C-Achsmotor 90, dem Revolver-Schaltmotor 120 und dem Hilfsspindel-Antriebsmotor 122 als auch mit den Drehwinkelgebern 114,132 und 150 e'^pkt-^;sch verbunden, so daß sich die Motoren durch die NC-Steuerung ein- und ausschalten lassen und die Möglichkeit besteht, die Hauptspinde! 14, die Revolvertragwelle 40 und die Hilfsspindein 50,52 lagegeregelt, d. h. drehwinkelgesteuert, anzutreiben und stillzusetzen.

Anhand der F i g. 3,4 u. 4a soll nun das erfindungsgemäße Bearbeitungsverfahren unter Verwendung der erfindungsgemäßen Drehmaschine erläutert werden.
Die F i g. 3 zeigt, wie die aus F i g. 5 ersichtliche Abflachung 116 mit Hilfe des in Fi g. 6 gezeigten Fräsers 58 erzeugt wird. Zu diesem Zweck wird das Werkstück 22 mit Hilfe der Hauptspindel 14 in Pfeilrichtung um d'e Hauptspindelachse 16 gedreht, gleichzeitig wird dt: ;»iigetriebene Fräser 56 in Pfeilrichtung um die Revolverachse 42 geschwenkt, und zwar mit derselben Winkelgeschwindigkeit, mit der das Werkstück gedreht wird.

Außerdem muß der Oberschlitten 38 so in Richtung auf die Hauptspindelachse 16 verfahren werden, daß stets die folgende Gleichung gilt:

& = ψ + A²
wobei X, Yund A folgende Bedeutungen haben:

X = Abstand der Revolverachse 42 von der Hauptspindelachse 16;

Y = Abstand der Hauptspindelachse 16 von der durch die Revolverachse 42 sowie die Achse 160 des Fräsers 56 definierten, um die Revolverachse 42 schwenkenden Ebene (Ebene

senkrecht zur Zeichnungsebene der F i g. 3 durch die Werkzeugachse 160);

A = Abstand der Revolverachse 42 von der Projektion der Hauptspindelachse 16 auf die genannte Ebene.

Mit /wurde der Winkel zwischen der Werkzeugachse 160 und der von Hauptspindelachsen 16 und Revolverachse 42 definierten Ebene bzw. zwischen dieser Ebene und dem Lot auf der zu erzeugenden Abflachung 116 bezeichnet

Wie sich aus Fig.3 ergibt, führt die Drehung des Werkstücks 22 längs der C-Achse, d. h. um die Hauptspindelachse 16, verbunden mit einer simultanen, gleichsinnigen Schwenkung des Fräsers 56 um die Revolverachse 43 zu einem Vorschub des Werkzeugs relativ zum Werkstück, der einem Vorschub in Richtung der Y-Achse (s. F i g. 2) entspricht

Die Fig.4 zeigt wieder die in Fig.5 angedeutete Bohrung 118, deren Achse einen Abstand von der Hauptspindelachse 16 besitzt und die sich dadurch herstellen läßt, daß man das Werkstück 22 mit Hilfe der Hauptspindel 14 in Richtung des Pfeils um die Haupt-

spindelachse 16 dreht, gleichzeitig den Oberschlitten 38 bei laufendem Bohrer 58 in Richtung auf die Hauptspindelachse 16 vorschiebt und ebenfalls gleichzeitig und gleichsinnig mit der Drehbewegung des Werkstücks 22 sowie mit gleicher Winkelgeschwindigkeit den Bohrer 58 um die Revolverachse 42 schwenkt, wobei die Drehbzw. Schwenkbewegung so gesteuert werden muß, daß stets die vorstehend wiedergegebene Gleichung gilt.

Die Fig.4a zeigt die in Fig.4 dargestellten Teile, nachdem der Bohrer 58 schon ein Stück weit in das Werkstück 22 eingedrungen ist. Hierzu war es erforderlich, bei sich drehendem Bohrer die Revolverachse 42 an die Stelle 42' zu verschieben und den Bohrer 58 sowie das Werkstück 22 um den Winkel Ay synchron und gleichsinnig zu schwenken bzw. zu drehen.

Auch hier wird wieder deutlich, daß durch eine Drehbewegung des Werkstücks 22 um die Hauptspindelachse 16 (C-Achsbewegung) und eine entsprechende Schwenkbewegung des Werkzeugs um die Revolverachse 42 dasselbe erreicht wird wie durch ein Verschieben des Werkzeugs in Richtung der Y-Achse (s. F i g. 2).

Die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehmaschine, wie sie in den F i g. 7 und 8 dargestellt wurde, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsfonn nach den F i g. 1 bis 6 lediglich dadurch, daß der C-Achsmotor 90 auch die Revolvertragwelle 40 antreibt, so daß im folgenden nur die Unterschiede beschrieben werden und für diejenigen Teile, die mit Teilen der Ausführungsform nach den F i g. 5 und 6 übereinstimmen, dieselben Bezugszeichen wie in den F i g. 5 und 6 verwendet wurden.

Bei dieser zweiten Ausführungsform ist auf einer Achse 98a der Schnecke 98 eine Zahnriemenscheibe 200 befestigt. Außerdem treibt H>e Achse 98a unmittelbar einen Drehwinkelgeber 202 an, mit dessen Hilfe sowie mit Hilfe der NC-Steuerung 154 sich die Hauptspindel 14 lagegeregelt bzw. drehwinkelgesteuert drehen und stillsetzen läßt. Auf der Achse 98a ist eine als Ganzes mit 204 bezeichnete Stütze schwenkbar gelagert; sie besteht aus zwei gabelartigen Stützenteilen 204a und 204£>, die mittels einer nicht näher dargestellten Teleskopführung, einem Gewindebolzen 206 und einer Mutter 208 in Längsrichtung des Gewindebolzens relativ zueinander verstellt und fixiert werden können. Auf einer freibeweglichen Welle 210 ist das Stützenteil 2040 drehbar gelagert, so daß die Stütze 204 auch um die Welle 210 schwenken kann. Auf der letzteren sind zwei Zahnriemenscheiben 212 und 214 befestigt, und über die Zahnriemenscheiben 200 und 212 verläuft ein erster Zahnriemen 216. Eine zweite Stütze 218 ist gleich aufgebaut wie die Stütze 204, so daß sich eine detaillierte Beschreibung erübrigt. Sie ist sowohl um die Welle 210 als auch um ein Amriebsrohr 220 schwenkbar und dient der Aufnahme der Zugkräfte eines Zahnriemens 222, der über die Zahnriemenscheibe 214 und eine vom Antriebsrohr 220 gebildete Zahnriemenscheibe 224 verläuft Das Antriebsrohr 220 ist auf einer mit der Schnecke 130 fest verbundenen Schneckenachse 130a drehbar gelagert und bildet einen Bestandteil einer als Ganzes mit 230 bezeichneten Kupplung, welche einen längs der Schnekkenachse 130a verschiebbaren Mitnehmer 232 aufweist, der z. B. über eine nichtdargestellte Keilverzahnung mit der Schneckenachse 130a drehfest verbunden ist und eine Umfangsnut 234 aufweist, in die nicht dargestellte Betätigungsmittel für die Kupplung 230 eingreifen sollen. Durch die dargestellten Verzahnungen läßt sich der Mitnehmer 232 entweder mit dem Antriebsrohr 220 oder mit einem Rohrstutzen 236 drehfest verbinden, der die Schneckenachse 130a konzentrisch umgibt und an den Oberschlitten 38 angeformt ist. In der in Fig.8 gezeigten Position des Mitnehmers 232 ist demnach die Revolvertragwelle 40 vom C-Achsmotor 90 abgekup-

5 pelt und blockiert, während durch Verschieben des Mitnehmers 232 gemäß F i g. 8 nach links die Schnecke 130 mit dem C-Achsmotor 90 gekuppelt und durch diesen angetrieben werden kann. Gleichzeitig läßt das in F i g. 8 gezeigte Getriebe zwischen der Schneckenachse

ίο 98a und dem Achsrohr 220 Verschiebungen des Oberschlittens 38 in Richtung der X- sowie der Z-Achse zu, ohne daß derartige Verschiebungen Drehwinkelfehler an der Schnecke 130 bzw. an der Revolvertragwelle 40 bewirken, wenn einerseits die Zahnriemenscheiben 200

15 und 212 und andererseits die Zahnriemenscheiben 214 und 224 gleich groß sind.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum spanabhebenden Bearbeiten eines Werkstücks, bei dem dieses um eine erste Achse und ein Werkzeug um eine zur ersten Achse parallele zweite Achse gleichzeitig, gleichsinnig sowie mit gleicher Winkelgeschwindigkeit gedreht werden und wobei die zweite Achse quer zur ersten Achse bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug, während es um die zweite Achse geschwenkt wird, um eine zu letzterer radiale dritte Achse angetrieben wird, und daß gleichzeitig die zweite Achse mit einer solchen Geschwindigkeit quer zur ersten Achse verfahren wird, daß stets gilt:

X² = Y² + A²,
wobei X, Yund A folgende Bedeutungen haben:

γ = arctan

X = VA²+(Y₀-v_y-t)\

γ = arctan

A₀ - v_A ■ t

^v7· tf

20

X = Abstand der zweiten von der ersten Achse;

Y = Abstand der ersten Achse von der durch die zweite und die dritte Achse definierten, um die zweite Achse schwenkenden Ebene;

A = Abstand der zweiten Achse von der Projektion der ersten Achse auf die genannte Ebene.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer konstanten Vorschubgeschwindigkeit Vy des Werkzeugs relativ zum Werkstück in Richtung sich verkleinernder F-Werte die Drehbewegung des Werkstücks und die Schwenkbewegung des Werkzeugs so auf die Querverschiebung der zweiten Achse abgestimmt werden, daß mit A = const, gilt:

40

wobei y gleich dem Winkel zwischen der von erster und zweiter Achse definierten Ebene und der dritten Achse, V₀ derjenige Wert von Y, bei dem das Werkzeug das Werkstück erstmals berührt, und ί die Zeit ist, welche bei Y = V₀ Null ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer konstanten Vor-Schubgeschwindigkeit ν α des Werkzeugs relativ zum Werkstück in Richtung sich verkleinernder A-Werte die Drehbewegung des Werkstücks und die Schwenkbewegung des Werkzeugs so auf die Querverschiebung der zweiten Achse abgestimmt werden, daß mit Y= const, gilt:

55

wobei y gleich dem Winkel zwischen der von erster und zweiter Achse definierten Ebene und der dritten Achse, Ao derjenigen Wert von A, bei dem das Werkzeug das Werkstück erstmals berührt, und f die Zeit ist, welche bei Λ = Ao Null ist.

4. NC-gesteuerte Drehmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer durch einen Hauptmotor um eine Hauptspindelachse antreibbaren, eine Werkstückspannvorrichtung aufweisenden Hauptspindel und einem neben dieser angeordneten Werkzeugrevolver, der mittels eines Revolverschaltmotors um eine zur Hauptspindelaehse parallele Revolverachse drehbar ist und einen Revolverkörper aufweist, in dem mindestens eine um eine radial zur Revolverachse verlaufende Hilfsspindelachse antreibbare Hilfsspindel zum Halten eines Werkzeugs drehbar gelagert ist, mit einem den Werkzeugrevolver tragenden Schlitten, der mittels eines Schlittenantriebs quer zur Hauptspindelaehse verschiebbar ist, und mit einer NC-Steuerung zum gesteuerten Querverschieben des Schlittens sowie zum gesteuerten Drehen der Hauptspindel und des Werkzeugrevolvers, dadurch gekennzeichnet, d?ß der Werkzeugrevolver (44) durch den Revolverschaltmotor (120) und die NC-Steuerung (154) kontinuierlich und drehwinkelgesteuert drehbar ist und daß gleichsinnige Drehungen der Hauptspindel (14) und des Werkzeugrevolvers (44) sowie eine Querverschiebung des Schlittens (38) durch die NC-Steuerung (154) gleichzeitig derart steuerbar sind, daß stets gilt:

X² = Y² + A²,
wobei X, Yund A folgende Bedeutung haben:

X — Abstand der Revolverachse (42) von der Hauptspindelaehse (16);

Y = Abstand der Hauptspindelaehse (16) von der durch die Revolverachse (42) sowie die Hilfsspindelachse (160) definierten, um die Revolverachse (42) schwenkbaren Ebene;

A = Abstand der Projektion der Hauptspindelaehse (16) auf die genannte Ebene von der Revolverachse (42).

5. Drehmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum drehwinkelgesteuerten Antrieb der Hauptspindel (14) ein durch die NC-Steuerung (154) und einen mit der Hauptspindel verbundenen Drehwinkelgeber (114) gesteuerter C-Achsmotor (90) vorgesehen ist.

6. Drehmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der C-Achsmotor (90) über eine schaltbare Kupplung (102) mit der Hauptspindel (14) verbunden ist.

7. Drehmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der C-Achsmotor (90) auch den Revolverschaltmotor bildet.

8. Drehmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem mit der Hauptspindel (14) in Antriebsverbindung stehenden ersten Getrieberad (200), dessen Achse relativ zur Hauptspindelaehse (16) stationär ist, und einem mit dem Werkzeugrevolver (44) in Antriebsverbindung stehenden zweiten Getrieberad (224), dessen Achse relativ zur Revolverachse (42) stationär sowie parallel zur Achse des ersten Getrieberads ist, ein Getriebe angeordnet ist, welches eine parallel zu den Achsen des ersten und zweiten Getrieberads verlaufende, frei bewegliche Zwischenwelle (210), ein drittes und ein viertes, mit dieser drehfest verbundenes Getrieberad (212, 214), zwei Riemen (216, 222) oder Ketten, von denen der (die) eine (216) über das erste

und das dritte (200, 212), der (die) andere (222) über das zweite und das vierte Getrieberad (214, 224) verläuft, sowie zwei Stützen (204,218) aufweist, von denen die eine (204) um die Achse des ersten Getrieberads (200) sowie die Zwischenwelle (310) und die andere (218) um die letztere sowie die Achse des zweiten Getrieberads (224) schwenkbar ist.

9. Drehmaschine nach Ansprucn 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen (204,218) hinsichtlich ihrer Länge einstellbar sind. ι ο

10. Drehmaschine nach Ansprüche oder 9, dadurch geKennzeichnet, daß einerseits das erste und das dritte (200,212) und andererseits das zweite und das vierte Getrieberad (224,214) gleich groß sind.

11. Drehmaschine nach einem oder mehreren der is Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hauptspindel (14) und dem Werkzeugrevolver (44) eine schaltbare Kupplung (230) vorgesehen und dem Werkzeugrevolver eine schaltbare Blockiervorrichtung (230) zum Stillsetze" des Werkzeugrevolvers zugeordnet ist