DE19757458A1 - Drehbankschlittenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehbankschlittenanordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Heutzutage werden numerisch durch Computer gesteuerte Dreh­ bänke verwendet, um Werkstücke zum Erzielen einer gewünschten Form spanabhebend zu bearbeiten, wobei eine Bedienungsperson möglichst wenig in den Bearbeitungsvorgang eingreift. Neben anderen Komponenten umfaßt eine derartige Drehbank ein Bett und eine Schlittenanordnung, die ge­ neigt von dem Bett relativ zum Werkstück verschiebbar angeordnet ist, das vom Spannfutter einer Spindel gehalten wird. Die Schlittenanordnung dient als Plattform zum Tragen eines Werkzeughalters, der gewöhnlich einen Revolverkopf für eine Vielzahl von Schneidwerkzeugen umfaßt.

Ein Z-Achsen-Servomotor wird verwendet, um das Verschieben der Schlittenanordnung längs einer Z-Achse parallel zur Achse der Spindel zu bewirken. Die Drehbewegung des Servomotors wird in eine Verschiebe­ bewegung der Schlittenanordnung über eine Kugelrollspindel und eine Kugelmutter überführt. Die Kugelrollspindel ist drehbar auf dem Bett gelagert, so daß sie sich in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Ser­ vomotors, der an einem Ende mit der Kugelrollspindel gekoppelt ist, in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung drehen kann. Der Eingriff der Kugel­ mutter, die mit der Schlittenanordnung fest verbunden ist, mit der Kugelrollspindel führt dazu, daß der Schlitten entsprechend der Drehung der Kugelrollspindel vor- bzw. zurückbewegt wird. Die Verschiebung der Schlittenanordnung längs der Z-Achse ermöglicht es dem Schneidwerkzeug des Werkzeughalters, sich entlang dem Werkstück zu bewegen.

Es ist bekannt, daß die Schlittenanordnung einen Support­ schlitten, der verschiebbar auf dem Bett montiert ist, und einen Kreuz­ schlitten umfaßt, der auf dem Supportschlitten durch einen X-Achsen- Servomotor, der an einem Ende des Supportschlittens befestigt ist, in einer X-Achsen-Richtung im wesentlichen senkrecht zur Achse der Spindel verschiebbar ist. Die Drehbewegung des X-Achsen-Servomotors wird in die Verschiebebewegung des Kreuzschlittens über eine entsprechende Kombina­ tion einer Kugelrollspindel mit einer Kugelmutter transformiert. Die X-Achsen-Kugelmutter ist drehbar auf dem Supportschlitten gelagert und hiermit und mit dem X-Achsen-Servomotor über eine Drehmomentbegrenzungs­ kupplung gekoppelt. Die X-Achsen-Kugelmutter, die mit der X-Achsen- Kugelrollspindel in Eingriff steht, ist mit der Unterseite des Kreuz­ schlittens fest verbunden, wodurch die X-Achsen-Kugelmutter und daher der Kreuzschlitten veranlaßt werden, sich zwischen gegenüberliegenden Enden der X-Achsen-Kugelrollspindel zu bewegen, wenn diese sich in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung dreht. Eine Verschiebung des Kreuz­ schlittens in der X-Achse ermöglicht es dem Schneidwerkzeug des Werk­ zeughalters, sich zum oder vom Werkzeug wegzubewegen.

Eine derartige Schlittenanordnung erfordert eine relativ große Anzahl von Teilen, die zu einer aufwendigen Herstellung, einer vermin­ derten strukturellen Integrität und einem geringen Grad an Präzision führen. Außerdem leidet die X-Achsen-Kugelrollspindel der Schlitten­ anordnung an der Tendenz einer beträchtlichen Änderung in bezug auf Länge und Position aufgrund von thermischer Ausdehnung und der inhären­ ten Schwäche der Lagergehäusebefestigung. Dies kann den Grad der Präzi­ sion, der in einer numerisch durch einen Computer gesteuerten Drehbank genau zu kontrollieren ist, nachteilig beeinträchtigen. Außerdem kann der Kreuzschlitten benachbarte Teile am Ende seiner Bewegung treffen und beschädigen, da keine Mittel vorgesehen sind, um ein Überlaufen des Kreuzschlittens zu begrenzen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Drehbankschlitten­ anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfa­ cher herstellbar ist und eine größere Präzision liefert.

Diese Aufgabe wird entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Fig. 1 zeigt - teilweise aufgeschnitten - eine Draufsicht auf eine Drehbankschlittenanordnung.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht der Drehbankschlittenanordnung von Fig. 1.

Fig. 4 zeigt auseinandergezogen perspektivisch eine Reihe von Teilen der Drehbankschlittenanordnung von Fig. 1.

Die dargestellte Drehbankschlittenanordnung, die auf einem (nicht dargestellten) Bett einer numerisch durch einen Computer ge­ steuerten Drehbank zum Verschieben in einer Z-Achse parallel zur Achse einer nicht dargestellten Spindel geneigt montiert werden kann, umfaßt einen Supportschlitten 10, der eine etwas langgestreckte Form aufweist und sich über das Bett erstreckt, wenn er auf diesem montiert ist. Der Supportschlitten 10 besitzt Führungsnuten 12, die sich parallel zuein­ ander über die gesamte Länge des Supportschlittens 10 erstrecken. Der Supportschlitten 10 ist mit einem ersten und einem zweiten Lagergehäuse 14, 16 versehen, die auf einer Mittellinie des Supportschlittens 10 mit Abstand zueinander angeordnet sind. Der Supportschlitten 10 umfaßt ein Gehäuseteil 18, das einstückig mit dem zweiten Lagergehäuse 16 ausge­ bildet ist, und einen Z-Achsen-Mutterhalter 20, der einstückig mit der Unterseite des Supportschlittens 10 ausgebildet ist. Das Gehäuseteil 18 enthält eine Drehmomentbegrenzungskupplung, während der Z-Achsen-Mutter­ halter 20 dazu dient, eine nicht dargestellte Z-Achsen-Kugelmutter zu halten, die mit einer Z-Achsen-Kugelrollspindel (ebenfalls nicht darge­ stellt) in Eingriff steht. Die Z-Achsen-Kugelmutter und -Kugelrollspin­ del werden dazu verwendet, um die Schlittenanordnung als Ganzes in Rich­ tung der Z-Achse zu bewegen.

Wie insbesondere aus Fig. 2 und 4 ersichtlich, besitzt das erste Lagergehäuse 14 eine Bohrung 14a und ist durch Schrauben 22 lösbar mit dem Supportschlitten 10 verbunden, wobei zwischen dem Lagergehäuse 14 und dem Supportschlitten 10 eine Reihe von nivellierenden Beilage­ scheiben 24 angeordnet ist. Die Beilagescheiben 24 sind von variierender Dicke, so daß die Höheneinstellung des Lagergehäuses 14 über entspre­ chende Beilagescheiben 24 unterschiedlicher Dicke eingestellt werden kann. Demgegenüber ist das zweite Lagergehäuse 16 einstückig mit dem Supportschlitten 10 ausgebildet und besitzt eine gestufte Bohrung 16a in Ausrichtung mit der Bohrung 14a des Lagergehäuses 14.

Eine X-Achsen-Kugelrollspindel 26 wird an ihren gegenüberlie­ genden Enden drehbar von den Lagergehäusen 14, 16 aufgenommen. Die Kugelrollspindel 26 besitzt einen mittleren Gewindebereich 26a mit relativ großer Steighöhe in ihrem mittleren Bereich und im Verhältnis hierzu relativ kleiner Steighöhe in den beiden Endbereichen 26b, 26c. Ein Ende der Kugelrollspindel 26 erstreckt sich durch die Bohrung 14a des Lagergehäuses 14 und wird von einer Reihe von Wälzlagern 28 drehbar aufgenommen, die in der Bohrung 14a mit Hilfe von Halteringen 30, 32 gehalten werden. Der äußere Haltering 30 ist an dem Lagergehäuse 14 mittels Schrauben 34 befestigt. Das andere Ende der Kugelrollspindel 26 ist in die gestufte Bohrung 16a des Lagergehäuses 16 eingesetzt und durch ein Paar von Wälzlagern 36 drehbar aufgenommen, die in der gestuf­ ten Bohrung 16a über einen inneren, einen zwischenliegenden und einen äußeren Haltering 38, 40, 42 gehalten werden.

Vorspannmuttern 44, 46 sind auf die mit Gewinde versehenen Enden 26b, 26c der Kugelrollspindel 26 geschraubt. Zwischen der Vor­ spannmutter 44 und dem Wälzlager 28 ist ein Kragen 45 angeordnet, der durch den Haltering 32 verläuft. Die Vorspannmuttern 44, 46 sind derart angezogen, daß eine Zugkraft erzeugt wird, die groß genug ist, damit über die gegenüberliegenden Enden der Kugelrollspindel 26 diese vorge­ spannt wird. Dies stellt sicher, daß Dimensionsänderungen der Kugel­ rollspindel 26 aufgrund thermischer Expansion minimiert werden, so daß der Präzisionsgrad oder die Genauigkeit bezüglich der sich bewegenden Teile während des Bearbeitungsvorgangs aufrechterhalten wird.

Ein zylindrischer Druckkeil 48 wird verwendet, um die Montage­ struktur des Lagergehäuses 14 zu verstärken. Der Druckkeil 48 besitzt eine Basis 48b, die durch den Supportschlitten 10 in einer Position unterhalb des Lagergehäuses 14 eingesetzt wird, und einen Kopf 48a von geringerem Durchmesser, der sich in Eingriff mit dem Lagergehäuse 14 erstreckt. In Kombination mit den Schrauben 22 spielt der Druckkeil 48 eine bedeutende Rolle bezüglich des Haltens des Lagergehäuses 14 in einer exakten Montageposition gegenüber der Zugkraft, die auf das Lager­ gehäuse 14 während der Drehung der Kugelrollspindel 26 ausgeübt wird.

Am Gehäuseteil 18 ist ein X-Achsen-Servomotor 50 befestigt, dessen Ausgangswelle 50a mit der Kugelrollspindel 26 über eine in dem Gehäuseteil 18 angeordnete Drehmomentbegrenzungskupplung 52 antriebs­ mäßig verbunden ist. Der Servomotor 50 dreht sich in genau kontrollier­ ter Weise in Abhängigkeit von Steuersignalen, die von einer Drehbank­ steuerung (nicht dargestellt) geliefert werden, wodurch bewirkt wird, daß sich die Kugelrollspindel 26 in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung dreht. Die Rolle der Drehmomentbegrenzungskupplung 52 besteht im Lösen des Kraftschlusses zwischen dem Servomotor 50 und der Kugelrollspindel 26, wenn das auf die Kugelrollspindel 26 ausgeübte Drehmoment einen vor­ bestimmten oberen Grenzwert überschreitet, wodurch der Servomotor 50, die Kugelrollspindel 26 und andere sich bewegende Teile geschützt wer­ den.

An dem dem Servomotor 50 gegenüberliegenden Ende des Support­ schlittens 10 ist eine Blindabdeckung 54 lösbar mit dem Supportschlitten 10 verbunden, so daß sie über das Lagergehäuse 14 verläuft, um zu ver­ hindern, daß Späne und Schneidflüssigkeit in den Raum um das Lagerge­ häuse 14 gelangen können. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die Blindab­ deckung 54 an dem Supportschlitten 10 durch eine von unten eingeschraub­ te Schraube 56 befestigt, die durch die Wandung des Supportschlittens 10 verläuft und in Gewindeeingriff mit der Blindabdeckung 54 steht. Dies ermöglicht es, ohne Ausnehmung oder Vorsprünge auszukommen, die sonst auf der Oberseite der Blindabdeckung in dem Falle verbleiben würden, daß diese von oben durch Schrauben befestigt würde.

Mit dem Gewindeabschnitt 26a der Kugelrollspindel 26 steht eine Kugelmutter 58 in Eingriff, während ein Kreuzschlitten 60 zur Auf­ nahme eines Werkzeughalters (nicht dargestellt) auf dem Supportschlitten 10 zur Verschiebung in Richtung der X-Achse zwischen einer ausgefahrenen und einer eingefahrenen Position verschiebbar ist. Der Kreuzschlitten 60 besitzt ein Paar von Schenkeln 60a, die verschiebbar von den Führungs­ nuten 12 des Supportschlittens 10 aufgenommen sind, während sich ein X-Achsen-Mutterhalter 60b von der Unterseite des Kreuzschlittens 60 abwärts erstreckt, um die Kugelmutter 58 zu halten. Dementsprechend führt eine Vorwärtsdrehung der Kugelrollspindel 26 dazu, daß sich die Kugelmutter 58 und der Kreuzschlitten 60 in die in Fig. 2 strichpunk­ tiert dargestellte ausgefahrene Position bewegen, während eine Rück­ wärtsdrehung der Kugelrollspindel 26 dazu führt, daß die Kugelmutter 58 und der Kreuzschlitten 60 in die durchgezogen in Fig. 2 dargestellte zurückgezogene Position verschoben werden.

Das Lagergehäuse 14 besitzt eine Anschlagschraube 62, die dazu dient, mit der Kugelmutter 58 in Eingriff zu gelangen, wenn sich der Kreuzschlitten 60 über die ausgefahrene Position hinausbewegt. Das Lagergehäuse 16 ist mit einer Anschlagleiste 64 versehen, gegen die die Kugelmutter 58 fährt, wenn der Kreuzschlitten 60 sich über die zurück­ gezogene Position hinausbewegt. Die Anschlagschraube 62 und die An­ schlagleiste 64 dienen dazu, ein "Überlaufen" der Kugelmutter 58 und des Kreuzschlittens 60 zu verhindern, damit hierdurch keine Teile der Dreh­ bankschlittenanordnung beschädigt werden können.

Am Vorderende des Kreuzschlittens 60 ist ein Abstreifer 66 mit einer Gummileiste befestigt. Das allgemeine Profil des Abstreifers 66 entspricht der Form der Vorderseite des Kreuzschlittens 60, so daß Späne und Schneidflüssigkeit, die auf die Führungsnut 12 des Supportschlittens 10 gefallen bzw. getropft sind, von dem Abstreifer 66 abgestreift wer­ den, wenn sich der Kreuzschlitten 60 in die ausgefahrene Position be­ wegt. Am rückwärtigen Ende des Kreuzschlittens 60 ist ein Abstreifer 68 befestigt, der die gleiche Funktion wie der frontseitige Abstreifer 66 an der Rückseite des Kreuzschlittens 60 erfüllt.

Gemäß Fig. 3 ist ein Keil 70 an einem der Schenkel 60a des Kreuzschlittens 60 über einen Bolzen 72 angebracht, so daß nach Fest­ ziehen oder Lösen des Bolzens 72 der Keil 70 in oder aus dem Zwischen­ raum zwischen dem Schenkel 60a des Kreuzschlittens 60 und dem Mittel­ bereich des Supportschlittens 10 getrieben werden kann.

Im Betrieb beginnt der Servomotor 50, sich entsprechend dem Empfang von Steuersignalen in Vorwärtsrichtung zu drehen. Das Drehmoment des Servomotors 50 wird an die Kugelrollspindel 26 über die Drehmoment­ begrenzungskupplung 52 übertragen, so daß sich die Kugelrollspindel 26 in Vorwärtsrichtung dreht. Die Vorwärtsdrehung der Kugelrollspindel 26 ermöglicht es dem Kreuzschlitten 60, sich in die ausgefahrene Position zu bewegen, die in Fig. 2 strichpunktiert dargestellt ist. Am Ende dieser Ausfahrbewegung gelangt die Kugelmutter 58 in Anschlag mit der Anschlagschraube 62, wodurch eine weitere Drehung der Kugelrollspindel 26 aufgrund der Immobilität der Kugelmutter 58 verzögert wird, weshalb in diesem Moment die Drehmomentbegrenzungskupplung 52 den Kraftschluß zwischen dem Servomotor 50 und der Kugelrollspindel 26 unterbricht.

Die umgekehrte Drehung des Servomotors 50 und der Kugelroll­ spindel 26 führt dazu, daß der Kreuzschlitten 60 in die eingefahrene, in Fig. 2 durchgezogen dargestellte Position zurückgefahren wird. Am Ende dieser Bewegung gelangt die Kugelmutter 58 in Anschlag zur Anschlag­ leiste 64, wodurch wiederum die Kraftübertragung vom Servomotor 50 zur Kugelrollspindel 56 über die Drehmomentbegrenzungskupplung 52 unter­ brochen wird.

Claims (9)

1. Drehbankschlittenanordnung mit einem Supportschlitten (10), der wenigstens eine sich über die Länge des Supportschlittens (10) er­ streckende Führungsnut (12) sowie ein erstes und ein zweites Lagerge­ häuse (14, 16), die voneinander beabstandet sind, aufweist, und mit ei­ nem von der Führungsnut (12) geführten, zwischen einer ausgefahrenen und einer eingefahrenen Position mittels eines Antriebs verfahrbaren Kreuz­ schlitten (60), wobei der Antrieb eine von einem Servomotor (50) an­ treibbare und über Lagergehäuse (14, 16) gelagerte Kugelrollspindel (26) und eine Kugelmutter (58), die am Kreuzschlitten (60) befestigt ist, um­ faßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Kugelroll­ spindel (26) Vorspannmuttern (44, 46) tragen, über die eine Zugspannung auf die Kugelrollspindel (26) ausgeübt wird.

2. Drehbankschlittenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Lagergehäuse (14) lösbar und das weitere Lagergehäuse (16) einstückig mit dem Supportschlitten (10) verbunden sind.

3. Drehbankschlittenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein von dem Supportschlitten (10) abgestützter Druckkeil (48) sich in Eingriff mit dem lösbar mit dem Supportschlitten (10) ver­ bundenen Lagergehäuse (14) erstreckt.

4. Drehbankschlittenanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Supportschlitten (10) einen einstückig mit dem weiteren Lagergehäuse (16) ausgebildeten Gehäuseteil (18) sowie einen einstückig mit dem Supportschlitten (10) ausgebildeten Z-Achsen-Mutter­ halter (20) unterhalb des lösbar angeordneten Lagergehäuses (14) umfaßt.

5. Drehbankschlittenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreuzschlitten (60) einen einstückig damit ausgebildeten X-Achsen-Mutterhalter (60b) für die Kugelmutter (58) aufweist.

6. Drehbankschlittenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß lösbare Lagergehäuse (14) eine Anschlag­ schraube (62) für die Kugelmutter (58) und das weitere Lagergehäuse (16) eine Anschlagleiste (64) für die Kugelmutter (58) aufweisen.

7. Drehbankschlittenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Supportschlitten (10) mit einer lös­ bar daran befestigten Blindabdeckung (54) versehen ist.

8. Drehbankschlittenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Blindabdeckung (54) über wenigstens eine von unten durch den Supportschlitten (10) eingeschraubte Schraube (56) befestigt ist.

9. Drehbankschlittenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehmomentbegrenzungskupplung (52) vorgesehen ist, die den Servomotor (50) mit der Kugelrollspindel (26) verbindet.