DE3702424A1 - Werkzeugrevolver fuer werkzeugmaschinen, insbesondere drehmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugrevolver für Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehmaschinen, mit einer in einem Gehäuse um die Revolverachse drehbar gelagerten, mittels eines in dem Gehäuse angeord­ neten, eine Antriebsquelle aufweisenden zugeordneten Schaltantriebes vorzugsweise schrittweise weiter­ schaltbaren Werkzeugscheibe, die eine Anzahl ent­ sprechend den Werkzeugstationen verteilt angeord­ neter Aufnahmebohrungen aufweist, in denen jeweils mit einem Aufnahmeschaft versehene Werkzeughalter vorzugsweise auswechselbar aufgenommen sind, welche feststehende oder rotierende, mit einer zugeordne­ ten Antriebsquelle gekuppelte Werkzeuge tragen.

Werkzeugrevolver mit diesen Merkmalen sind in der Praxis in einer Reihe von Ausführungsformen ge­ bräuchlich, wobei ihre Werkzeugscheibe je nach den Bedingungen des zu bearbeitenden Werkstückes mittels geeigneter Werkzeughalter mit feststehenden oder rotierenden angetriebenen Werkzeugen bestückt sind. Beispiele für den Einsatz solcher Werkzeugrevolver bei Drehmaschinen sind in der VDI-Zeitung 125 (1983) Nr. 22 - November (II), Seiten M 107-M 111 er­ läutert.

Dabei ist es bekannt, den Werkzeugrevolver über einen an seinem Gehäuse angeordneten Fuß auf einem Kreuzsupport der Drehmaschine anzuordnen und über die mit dem Längs- und Querschlitten des Kreuz­ supports gekuppelten Vorschub- oder Verstellein­ richtungen dem jeweils in Eingriff befindlichen Werkzeug die notwendige Zustell- und Vorschub­ bewegung in der X- und in der Z-Richtung (hori­ zontal rechtwinklig zu der Drehspindelachse und in Richtung der Drehspindelachse) zu erteilen. Die Einsatzmöglichkeiten eines auf dem Kreuzsupport angeordneten Werkzeugrevolvers mit rotierenden Werkzeugen ist aber im allgemeinen eingeschränkt. So können in der Regel nur Querbohrungen oder An­ fräsungen hergestellt werden, die genau durch die Werkstückachse gehen. Außermittige Bohrungen oder Taschen sind nur mit komplizierten Sonderwerkzeug­ haltern herstellbar, die aufwendig und deshalb gelegentlich unerwünscht sind, weil sie mehrere Werkzeugstationen belegen und damit die lediglich in vorbestimmter Anzahl zur Verfügung stehenden Werkzeugstationen rasch verbrauchen. Eine Abhilfe wäre nur durch einen auch in der Y-Achse (Höhen­ richtung) verstellbaren Support der Drehmaschine denkbar, doch bedingt dies eine Sonderkonstruktion der Drehmaschine, die nur für Spezialfälle infrage kommen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Werk­ zeugrevolver für Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehmaschinen, zu schaffen, der zusätzliche Einsatz­ möglichkeiten für angetriebene Werkzeuge und damit entsprechende Bearbeitungsvorgänge an den Werk­ stücken ermöglicht, und zwar ohne daß dazu Sonderkonstruktionen oder aufwendige Umbauten an der Werkzeugmaschine oder deren den Werkzeug­ revolver aufnehmenden Teilen vorgenommen werden müßten.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs ge­ nannte Werkzeugrevolver erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeugscheibe an dem Gehäuse über eine Führungseinrichtung in einer quer zu der Revolverachse verlaufenden Verstell­ achse verstellbar gelagert und ihr eine Verstell­ vorrichtung zur Verschiebung längs dieser Achse zugeordnet ist. Diese Verstellachse ist bevorzugt die in der Höhenrichtung verlaufende Y-Achse.

Mit dem neuen Werkzeugrevolver ist es möglich, bspw. auf einer normalen Drehmaschine mit auf einem Kreuzsupport angeordnetem Werkzeugrevolver mit Werkzeughaltern, die mit den bisher gebräuch­ lichen standardmäßigen rotierenden Werkzeugen bestückt sind, Bohr- und Fräsarbeiten durchzu­ führen, die bisher mit Werkzeugrevolvern auch mit gesteuerter C-Achse nicht möglich waren oder kompli­ zierte Sonderwerkzeughalter erforderlich machten. So können nunmehr mit einem solchen Werkzeugre­ volver in das auf der Drehspindel gespannte Werk­ stück außermittige Taschen und Paßnuten eingefräst, außermittige Bohrungen mit Gewinde eingearbeitet oder ovale Bohrungen (Langlöcher) quer zur Längsachse hergestellt werden etc. In Verbindung mit einem winkeleinstellbaren Bohr- oder Fräser-Werkzeughalter können auch schräge Flächen anstelle lediglich schräger Bohrungen an dem Werkstück hergestellt werden, wie es auch möglich ist, Keilwellen- und Zahnwellen-Profile etc. zu fräsen, um nur einige Beispiele zu erwähnen.

Die mit der Werkzeugscheibe gekuppelte Verstell­ vorrichtung, die die Vorschub- oder Zustellbe­ wegung zu erzeugen gestattet, weist mit Vorteil Mittel zur wahlweise gehäusefesten Verriegelung der Werkzeugscheibe in ihrer jeweiligen Einstell­ lage auf der Führungseinrichtung auf. Diese Ver­ riegelungsmittel werden insbesondere bspw. bei Dreharbeiten wirksam gemacht, während sie bei Bohr- und Fräsarbeiten gelöst sind.

Einfache konstruktive Verhältnisse ergeben sich, wenn die Führungseinrichtung eine an dem Gehäuse angeordnete Führungsbahn und einen auf dieser längsverschieblich gelagerten Schlitten aufweist, auf dem die Werkzeugscheibe um die Revolverachse verdrehbar gelagert ist. Dabei ist in einer be­ vorzugten Ausführungsform auf dem Schlitten auch der Schaltantrieb gelagert, d.h. der ganze Revolverkopf mit seinem Schaltantrieb ist auf dem Schlitten angeordnet, der auf der gehäuse­ festen Führungsbahn verschieblich ist, so daß der Revolverkopf eine integrierte Vorschub- oder Zustell­ möglichkeit in einer Verstellachse, vorzugsweise, wie erwähnt, der Y-Achse, aufweist.

Auf dem Schlitten kann auch eine Antriebseinrichtung für das rotierende Werkzeug wenigstens eines in eine mit seinem Aufnahmeschaft in eine Aufnahmebohrung eingesetzten Werkzeugträgers gelagert sein. Da während der Bearbeitung des Werkstücks die Werkzeug­ scheibe drehfest verriegelt ist und der zugeordnete Schaltantrieb demgemäß unwirksam ist, kann die Anordnung der Einfachheit halber derart getroffen sein, daß die Antriebseinrichtung des Werkzeugs über eine wahlweise schaltbare Kupplung mit der Antriebsquelle des Schaltantriebs kuppel­ bar ist und diese Antriebsquelle bei eingerückter Kupplung von dem Schaltantrieb getrieblich abgetrennt ist.

Die Verstellvorrichtung weist zweckmäßigerweise einen mit dem Schlitten gekuppelten Spindeltrieb auf, der mit Antriebsmitteln verbunden ist. Der Spindeltrieb kann ein Kugelumlaufspindeltrieb sein, der sich durch geringe Reibung auszeichnet. Er kann selbsthemmend sein. Die Antriebsmittel wei­ sen mit Vorteil einen Antriebsmotor auf, der mit dem Spindeltrieb über ein spielfreies Zahnriemen­ getriebe gekuppelt ist, das auf einfache Weise eine sehr genaue Steuerung des Werkzeugs längs der Y-Achse ermöglicht.

Schließlich kann durch die bereits erwähnten Ver­ riegelungsmittel der Schlitten in der Längsführung formschlüssig verriegelbar sein, während die Verstell­ vorrichtung eine den Verstellweg der Werkzeugscheibe längs der Verstellachse erfassende und ein für diesen kennzeichnendes Signal abgebende Meßeinrichtung auf­ weisen kann.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Gegen­ standes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen als Scheibenrevolver ausgebildeten Werkzeugrevolver gemäß der Erfindung, in einer schematischen Seitenansicht,

Fig. 2 den Werkzeugrevolver nach Fig. 1, in einer um 90° gedrehten schematischen Seitenansicht,

Fig. 3 den Werkzeugrevolver nach Fig. 1, in einer schematischen Draufsicht,

Fig. 4 den Werkzeugrevolver nach Fig. 1, geschnitten längs der Linie IV-IV der Fig. 1, in einer Draufsicht, unter schematischer Veranschau­ lichung der wesentlichen Teile der zugeord­ neten Drehmaschine,

Fig. 5 den Werkzeugrevolver nach Fig. 1, in einer Seitenansicht von hinten, teilweise aufge­ schnitten und in einem anderen Maßstab,

Fig. 6 eine Drehmaschine mit einem als Sternrevolver ausgebildeten Werkzeugrevolver gemäß der Er­ findung, in einer schematischen Seitenansicht, und

Fig. 7 die Anordnung nach Fig. 6, in einer Draufsicht.

Der in den Fig. 1-5 dargestellte Werkzeugrevolver 1 ist als sogenannter Scheibenrevolver ausgebildet und weist ein Hauptgehäuse 2 auf, das mit einem ange­ schweißten Fuß 3 versehen ist, über den es auf einem in der X-Achse 4 verfahrbaren Querschlitten 5 eines Kreuzsupports 6 festgeschraubt ist, dessen Längs­ schlitten in Fig. 1 bei 7 angedeutet ist. Der Quer­ schlitten 5 ist auf Führungsbahnen 8 (Fig. 2) des Längsschlittens 7 gelagert, während der Längsschlit­ ten 7 seinerseits mittels entsprechender Führungs­ bahnen 9 auf einem Bett 10 (Fig. 4) einer Drehma­ schine in der Z-Richtung 11 verschieblich ist.

In dem in Fig. 4 lediglich schematisch in einem an­ deren Maßstab in der Zuordnung zu dem Bett 10 dar­ gestellten Spindelstock 12 der Drehmaschine ist in der üblichen Weise eine mit ihrer Achse bei 13 ange­ deutete Spindel drehbar gelagert, auf der ein Dreh­ futter 14 sitzt, in dessen Backen ein Werkstück 15 ge­ spannt ist. Bei 16 ist der zugehörige Reitstock mit der Körner-Spitze 17 angedeutet.

An einer Stirnseite des auf der anderen Seite abge­ schlossenen Hauptgehäuses 2 ist eine als Flach­ führung ausgebildete Führungsbahn 18 angeordnet, die in der Y-Richtung 19 (Fig. 1), d.h. der verti­ kalen Höhenrichtung, verläuft. Die Längsführung 18 könnte auch als Schwalbenschwanz, Rollenführung usw. gestaltet sein. Sie weist an dem Hauptgehäuse 2 ange­ ordnete, parallele Führungsleisten 20 auf, denen an einem auf der Längsführung 18 verschiebbaren Schlitten 21 vorgesehene Gegenführungsteile 22 zugeordnet sind.

Der Schlitten 21 ist starr mit einem innerhalb des Hauptgehäuses 2 angeordneten Innengehäuse 23 verbunden, in dem stirnseitig bei 24 mittels eines zylindrischen Lageransatzes 25 eine Werk­ zeugscheibe 26 um eine bei 270 angedeutete Re­ volverachse drehbar gelagert ist. Die Werkzeug­ scheibe 26 weist eine Anzahl auf gleichem Teil­ kreis liegender, in gleichen Abständen angeord­ neter achsparalleler Aufnahmebohrungen 27 (Fig. 1) auf, in denen jeweils ein mit einem zylindrischen Aufnahmeschaft 28 (Fig. 4) versehener Werkzeughalter 29 bis 31 auswechselbar aufgenommen ist. Der Werk­ zeughalter 29 trägt ein feststehendes Werkzeug in Gestalt eines Drehstahles 32, während die Werk­ zeughalter 30, 31 mit rotierenden Werkzeugen in Gestalt eines Bohrers 33 bzw. eines Fräsers 34 bestückt sind.

In dem Innengehäuse 23 ist ein mit der Werkzeug­ scheibe 26 gekuppelter Schrittschaltantrieb be­ kannter Bauart untergebracht, dessen Aufbau im Detail deshalb nicht weiter dargestellt ist. Dieser Schrittschaltantrieb ist dazu eingerichtet, die Werkzeugscheibe 26 um die Revolverachse 27O ent­ sprechend den Werkzeugstationen schrittweise weiter­ zuschalten und sie in der jeweiligen Stellung sodann drehfest zu verriegeln. Zu dieser Verriegelung dient in an sich bekannter Weise eine stirnseitig an dem Innengehäuse 23 vorgesehene Stirnverzahnung 35, die mit einer entsprechenden Stirnverzahnung 36 an der Werkzeugscheibe 26 zusammenwirkt. Der Schrittschaltantrieb bringt vor Beginn jedes Schaltschrittes die beiden Stirnverzahnungen 35, 36 durch eine begrenzte Längsbewegung der Werkzeugscheibe 26 außer Eingriff, führt seine Schaltbewegung aus und bewirkt sodann durch eine axiale Rückbewegung der Werkzeugscheibe 26 die Wiederverriegelung der Werkzeugscheibe.

Durch das Innengehäuse 23 verläuft ein Kühlmittel­ zufuhrrrohr 38, das über einen Schlauch 39 mit einem Anschlußstutzen 40 an der Außenseite des Hauptgehäuses 2 verbunden ist und das auf der an­ deren Seite über eine entsprechende Flüssigkeits­ kupplung mit Kühlmittelkanälen 41 in der Werkzeug­ scheibe 26 in Verbindung steht, die in der Nähe der Werkzeuge der Werkzeughalter 29 bis 31, d.h. in den einzelnen Werkzeugstationen münden. Das Kühlmittelzufuhrrohr 39 liegt koaxial zu der Re­ volverachse 270.

An der Außenseite des Innengehäuses 23 ist ein­ seitig ein Halteflansch 41 angeordnet, auf dem ein Antriebsmotor 42 angeflanscht ist. Der somit gemeinsam mit dem Innengehäuse 23 eine Verstellbe­ wegung des Schlittens 21 und der Werkzeugscheibe 26 in der Y-Richtung mitmachende Antriebsmotor 42 ist über einen Zahnriementrieb 43 mit dem in dem Innengehäuse 23 angeordneten Schrittschaltantrieb für die Werkzeugscheibe 26 gekuppelt, deren Antriebs­ quelle er somit bildet. Außerdem steht der Antriebs­ motor 42 über einen weiteren Zahnriementrieb 24 mit einer in dem Schlitten 21 drehbar gelagerten Ritzelwelle 45 in getrieblicher Verbindung, die durch ein in der Stirnwand des Hauptgehäuses 2 durch den Schlitten 21 abgedecktes Langloch 46 verläuft und damit die Höhenstellbewegung der Werkzeugscheibe 26 in der Y-Achsrichtung mit­ machen kann. Die Ritzelwelle 45 trägt ein Ritzel 47, das mit einem an der Werkzeugscheibe 26 über Lager 48 koaxial zu der Revolverachse 27O drehbar gelagerten Zahnring 49 kämmt, mit dem über Ritzel 50 die durch den Aufnahmeschaft 28 verlaufenden Antriebswellen der rotierenden Werkzeuge 33, 34 in Eingriff stehen.

Den beiden Zahnriementrieben 43, 44 ist jeweils eine schaltbare Kupplung 51 zugeordnet, die derart ge­ steuert ist, daß während der Betätigung des Schritt­ schaltantriebs der Antriebsmotor 42 lediglich mit dem Schrittschaltantrieb über den Zahnriementrieb 43 gekuppelt und mit dem zweiten Zahnriementrieb 44 entkuppelt ist, während andererseits bei verrasteter Werkzeugscheibe 26 der Antriebsmotor 42 lediglich über den zweiten Zahnriementrieb 44 mit dem Zahn­ rad 49 und damit den rotierenden Werkzeugen 33, 34 getrieblich verbunden ist.

Dem die Werkzeugscheibe 26 tragenden Schlitten 21 ist eine Verstellvorrichtung zur Verschiebung längs der Y-Achse 19 zugeordnet. Diese Verstell­ vorrichtung besteht aus einem Kugelumlaufspindel­ trieb 52, dessen Spindelachse parallel zu der Y- Achse 19 verläuft und der über einen endlosen Zahnriemen 53 (Fig. 4) mit einem Schritt- oder Servomotor 54 gekuppelt ist, welcher an einen innenliegenden Flansch 55 des Hauptgehäuses 2 angeflanscht ist. Der verhältnismäßig lange Zahnriemen 53 erlaubt die durch die gestrichelt angedeuteten Endstellungen begrenzte Höhenver­ stellung des Schlittens 21 und damit der Werkzeug­ scheibe 26 in der Y-Achsrichtung 19, ohne daß dazu besondere kardanische Gelenke etc. erforderlich wären. Alternativ wäre es auch denkbar, den Motor 54 an dem Innengehäuse 23 zu befestigen.

Der Schritt- oder Servomotor 54 trägt ein aufge­ setztes rotatorisches Meßsystem 56, das inkre­ mental die Drehwinkelstellung seiner Welle und die Zahl deren Umdrehungen erfaßt und damit we­ gen der spielfreien Kupplung über den Zahnriemen 53 mit dem Spindeltrieb 52 auch ein Signal für die exakte Einstellage des Schlittens 21 und damit der Werkzeugscheibe 26 auf der Längsführung 18 abgibt.

Durch entsprechende Ansteuerung des Schritt- oder Servomotors 54 kann somit das Werkstück 15 in der aus den Fig. 4, 5 ersichtlichen Weise, bspw. durch den Walzenfräser 34, außermittig bearbeitet werden, wobei die bei 57 angedeuteten Flächen angefräst werden. Entsprechend können auch außermittige Bohrungen mittels des Bohrwerkzeuges 33 (Fig. 2) erzeugt werden.

Der Schritt- oder Servomotor 54 erzeugt auf diese Weise, bspw. beim Fräsen, die für das Fräswerkzeug erforderliche Vorschubbewegung in der Y-Achsrichtung 19. Bei anderen Arbeitsgängen, bspw. beim Drehen, kann es zweckmäßig sein, den Schlitten 21 in der Längsführung 18 durch eine in Fig. 4 lediglich ganz schematisch bei 58 angedeutete Klemmvor­ richtung lagefest zu verriegeln.

Bei der im Vorstehenden beschriebenen Ausführungs­ form des Werkzeugrevolvers 1 ist die Werkzeugschei­ be 26 mit achsparallelen Aufnahmebohrungen 27 aus­ gebildet, was einem sogenannten Scheibenrevolver entspricht.

Selbstverständlich ist es möglich, eine entsprechende Ausbildung auch für einen sogenannten Sternrevolver vorzusehen, wie er in den Fig. 6, 7 veranschaulicht ist. Die Aufnahmebohrungen 27 sind bei dieser Aus­ führungsform in einer gemeinsamen Ebene liegend radial zu der Revolverachse 270 ausgerichtet, wobei der Antriebszahnriemen 49 dann eine entsprechende Stirnverzahnung trägt.

Davon abgesehen ist die Konstruktion im Prinzip gleich wie bei der beschriebenen Ausführungsform als Scheibenrevolver (Fig. 1-5), so daß sich eine nochmalige Erläuterung erübrigt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der Schrittschaltantrieb in dem Innengehäuse 23, der die Werkzeugscheibe 26 schrittweise weiter­ schaltet, kann auch allgemein durch einen stufen­ losen Schaltantrieb ersetzt sein, oder der Werk­ zeugrevolver kann mit durchschaltbaren Werkzeug­ stationen ausgebildet sein.

Claims (12)

1. Werkzeugrevolver für Werkzeugmaschinen, insbesondere Drehmaschinen, mit einer in einem Gehäuse um die Re­ volverachse drehbar gelagerten, mittels eines in dem Gehäuse angeordneten, eine Antriebsquelle aufweisenden zugeordneten Schaltantriebes vorzugsweise schrittweise weiterschaltbaren Werkzeugscheibe die eine Anzahl entsprechend den Werkzeugstationen verteilt angeord­ neter Aufnahmebohrungen aufweist, in denen jeweils mit einem Aufnahmeschaft versehene Werkzeughalter vorzugsweise auswechselbar aufgenommen sind, welche feststehende oder rotierende mit einer zugeordneten Antriebsquelle gekuppelte Werkzeuge tragen, da­ durch gekennzeichnet, daß die Werkzeugscheibe (26) an dem Gehäuse (1) über eine Führungseinrichtung (18) in einer quer zu der Revol­ verachse (270) verlaufenden Verstellachse (19) ver­ stellbar gelagert und ihr eine Verstellvorrichtung (52-54) zur Verschiebung längs dieser Achse zugeordnet ist.

2. Werkzeugrevolver nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Verstellachse (19) die in der Höhenrichtung verlaufende Y-Achse ist.

3. Werkzeugrevolver nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung Mittel (58) zur wahlweisen gehäusefesten Verriegelung der Werkzeugscheibe (26) in ihrer jeweiligen Einstell­ lage auf der Führungseinrichtung (18) aufweist.

4. Werkzeugrevolver nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungs­ einrichtung eine an dem Gehäuse (1) angeordnete Führungsbahn (18) und einen auf dieser längsver­ schieblich gelagerten Schlitten (21) aufweist, auf dem die Werkzeugscheibe (26) um die Revolverachse (270) verdrehbar gelagert ist.

5. Werkzeugrevolver nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß auf dem Schlitten (21) der Schalt­ antrieb gelagert ist.

6. Werkzeugrevolver nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Schlitten (21) eine Antriebseinrichtung (45, 49) für das rotierende Werkzeug (33, 34) wenigstens eines mit seinem Aufnahmeschaft (21) in eine Aufnahmebohrung (27) eingesetzten Werkzeugträgers (30, 31) gelagert ist.

7. Werkzeugrevolver nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Antriebseinrichtung (45, 49) über eine wahlweise schaltbare Kupplung (51) mit der Antriebsquelle (42) des Schaltantriebes kuppelbar ist und diese Antriebsquelle bei einge­ rückter Kupplung von dem Schaltantrieb ge­ trieblich abgetrennt ist.

8. Werkzeugrevolver nach einem der Ansprüche 4 - 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellvorrichtung einen mit dem Schlitten (21) gekuppelten Spindel­ trieb (52) aufweist, der mit Antriebsmitteln (54) verbunden ist.

9. Werkzeugrevolver nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Spindeltrieb (52) selbsthemmend ist.

10. Werkzeugrevolver nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsmittel einen An­ triebsmotor (54) aufweisen, der mit dem Spindel­ trieb (52) über ein spielfreies Zahnriemengetriebe (53) gekuppelt ist.

11. Werkzeugrevolver nach einem der Ansprüche 3 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Verriegelungs­ mittel (58) der Schlitten (21) in der Längsführung (18) reib- oder formschlüssig verriegelbar ist.

12. Werkzeugrevolver nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstell­ vorrichtung (52, 54) eine den Verstellweg der Werk­ zeugscheibe (26) längs der Verstellachse (19) er­ fassende und ein für diesen kennzeichnendes Signal abgebende Meßeinrichtung (56) zugeordnet ist.