DE3316867A1

DE3316867A1 - Einwechselbarer drehkopf, insbesondere plandrehkopf

Info

Publication number: DE3316867A1
Application number: DE19833316867
Authority: DE
Inventors: Fritz 7239 Epfendorf Krempel
Original assignee: Mauser Werke Oberndorf GmbH
Current assignee: Mauser Werke Oberndorf GmbH
Priority date: 1983-05-07
Filing date: 1983-05-07
Publication date: 1984-11-08
Also published as: DE3316867C2; GB2141054B; GB2141054A; FR2545395A3; US4607549A; FR2545395B3; IT1174074B; IT8420794A1; IT8421699V0; IT8420794A0; GB8411382D0; CH664713A5

Description

MP 109 if

Sö/Hr.

MAUSER-WERKE OBERNDORF GMBH, 7238 Oberndorf

Einwechselbarer Drehkopf, insbesondere Plandrehkopf

Die Erfindung betrifft einen einwechselbaren Drehkopf, insbesondere Plandrehkopf, mit einem an der Spindel einer Werkzeugmaschine.zu befestigenden Tragkörper und einer Antriebseinrichtung für einen unabhängig von der Drehbewegung des Drehkopfes quer zu dessen Achse verschiebbaren Schlitten.

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 Schraubverzahnung wird unter Zwischenschaltung von Schraub- bzw. Kegelradgetrieben eine Gewindespindel angetrieben, die ihrerseits den Werkzeugschlitten durch einen mit ihr in Eingriff stehenden Vorsprung in Querverschiebung versetzt. V/on Nachteil bei dieser Antriebseinrichtung sind die vielen Übertragungselemente, die zu einem unruhigen Lauf des Drehkopfes beitragen, was sich wiederum ungünstig auf die Oberflächenqualität der bearbeiteten Werkstücke auswirkt. Die vielen beweglichen Einzel- und Getriebeteile erfordern eine extrem genaue

Bearbeitung, um ein unzulässig großes Toleranzspiel zu vermeiden. Ferner erzeugen die vielen beweglichen Getriebeteile während des Betriebes eine relativ hohe Eru/ärmung der einzelnen Teile.

Gerade der Einsatz in Bearbeitungszentren, NC-Drehmaschinen, Bohrkopf- \i/echselzentren, Mehrspindelköpfen und Gewindesehneidmaschinen erfordert einen Drehkopf und insbesondere einen Plandrehkopf, der die aufgezeigten Nachteile der bekannten Drehköpfe nicht aufweist.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Drehkopf und insbesondere Plandrehkopf der eingangs genannten Art zu schaffen, der aus nur wenigen Bauteilen besteht, spielfreie Führungen und ohne großen technischen Aufwand wenig Toleranzspiel besitzt und unwuchtfrei umläuft.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß koaxial zur Drehkopfachse eine axial und radial unabhängig voneinander bewegbare Stellstange vorgesehen ist, deren Axialbewegung von einer zur Drehachse parallelen Antriebswelle mittels eines Übertragungselementes eingeleitet und über einen am Fuß der Stellstange angeordneten Nasenkeilantrieb in eine Querbewegung des Werkzeugschlittens übertragen wird, deren Drehbewegung über einen in einer Querbohrung der Stellstange eingepaßten Bolzen bewirkt wird, der mit seinen beiden 'Enden eine diagonale Verbindung mit dem synchron mit der Spindel der Werkzeugmaschine drehenden Lagerelement herstellt, und daß Mittel für den Fliehkraftausgleich bei der Querbewegung des Werkzeugschlittens vorgesehen sind.

Ein in dieser erfindungsgemäßen Weise aufgebauter Drehkopf ist aus nur wenigen und dazu relativ einfachen Bauteilen zusammengesetzt.

Die Antriebsübertragung geht allein von einem Übertragungselement aus. Der Abtrieb für die Querbewegung des Werkzeugschlittens 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 Funktionen erfüllt, in Drehung v/ersetzt.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann als Übertragungselement ein Zahnriemen eingesetzt sein, dessen Abtriebsrad mit der äußeren Lagerschale des die Drehbewegung der Stellstange ermöglichenden Wälzlagers ein Schraubgetriebe bildet, vi/obei die innere Lagerschale des Wälzlagers die Drehbewegung erlaubt und die äußere Lagerschale eine von der Drehbewegung der inneren Lagerschale unab- ^q . hängige Axialbewegung des Wälzlagers durchführt. Die äußere Lagerschale des Wälzlagers kann dabei als Zahnstange mit außenliegenden Zähnen ausgebildet sein, welche im Innendurchmesser des Abtriebrades mit dem Innenzahnkranz kämmen.

In noch 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 die Drehbewegung der Stellstange ermöglichenden Wälzlagers in Wirkverbindung

-20 steht. Der Doppelhebel kann dabei aus zwei Halbschalen gebildet sein, die miteinander verstiftet und verschraubt sind. Ferner kann der Doppelhebel sowohl in der Antr.iebsverbindung mit der Antriebswelle als auch mit dem Wälzlager Parallel-Gleitbacken aufweisen, die eine sichere und genaue Funktion der Antriebsübertragung bei der Auf- und Abwärtsbewegung der Hebelarme gewährleisten.

Der Werkzeugschlitten kann in weiterer Ausbildung auf seiner der Stellstange zugekehrten Seite eine zur Werkzeugaufnahmeführung gleichgerichtete, schräg verlaufende Passöffnung aufweisen, in die ein mit dem Fußteil der Stellstange verbundener Nasenkeil spielfrei gleitend eingesetzt ist. Dies bewirkt in einfacher Weise sowohl eine Querverschiebung des Werkzeugschlittens während der Auf- und Abwärtsbewegung der Stellstange mitsamt dem Nasenkeil und zugleich eine Drehmitnahme des Werkzeugschlittens.

Zur Erzielung einer Unwuchtfreiheit kann der Werkzeugschlitten erfindungsgemäß über Umlenkrollen mit sich gegensinnig zum Werkzeugschlitten während dessen Querverschiebung bewegbaren Fliehkraftausgleichsbacken in Wirkverbindung stehen.. Zu diesem Zweck kann der Werkzeugschlitten einen zur Stellstange gerichteten, parallel zur Werkzeugauf-.nahmeführung verlaufenden Zapfen aufweisen, dessen an beiden Längsseiten angebrachte Verzahnung mit außenverzahnten Umlenkrollen kämmen, die ihrerseits jeweils mit parallel zum Zapfen angeordneter Verzahnung von Fliekraftausgleichsbacken in Eingriff stehen.

In der Zeichnung sind Beispiele der Erfindung dargestellt, die im folgenden näher erläutert werden.
Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Plandrehkopf mit

der Antriebseinheit für einen querverschiebbaren Werkzeugschlitten;

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

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

Fig. 4 einen Schnitt durch den Werkzeugschlitten mit

Fliehkraftausgleichbacken 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;

■ ■ ... 5

Fig. 7 einen Schnitt durch die Stellstange mit Nasenkeilantrieb nach der Linie VII - Uli 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 Plandrehkopfes 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 die Stellstange 6, die gemeinsam mit dem

2Q 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 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 Werkzeugschlitten 14 gleitend eingesetzt ist. Die Passöffnung 13 verläuft

2Q parallel zur Werkzeugaufnahmeführung 15. Der Werkzeugschlitten 14 dreht durch die Nasenkeilverbindung synchron mit der Stellstange

Die Querverschiebung des Werkzeugschlittens 14 erfolgt unabhängig von der Drehbewegung des Plandrehkopfes 1. Auf einer parallel zur Drehkopfachse 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 Innenringfläche die Innenverzahnung 20 des mit der Außenverzahnung 21 der äußeren Lagerschale 22 des Wälzlagers 11 gebildeten Schraubgetriebes

-zn trägt. Eine Drehung der Antriebswelle 16 bewirkt nun eine gleichsinnige Drehung des Abtriebrades 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

• · · 6

bewegt, die mit der äußeren Lagerschale in axialer Richtung ein Festlager 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 selbstverständlich gleichzeitig ausgeführt werden. Das Auf- oder Abgleiten des Nasenkeil'es 12 in senkrechter Richtung bewirkt eine Querverschiebung des Werkzeugschlittens 14.

Wie aus den Figuren 3 und 4 hervorgeht, ist der erfindungsgemäße Plandrehkopf mit einem Fliehkraftausgleich zur Erzielung einer Unwuchtfreiheit ausgerüstet. Der parallel zur Werkzeugschlittenführung 15 angeordnete und der Stellstange 16 zugekehrte Zapfen 23 des Werkzeugschlittens 14 besitzt an seinen beiden Längsseiten jeweils eine Gerad- verzahnung 24, in die jeweils eine außenverzahnte und im umlaufenden Teil 3 auf Bolzen 25 gelagerte Umlenkrolle 26 eingreift. Die Umlenkrollen 26 kämmen gleichzeitig mit einer weiteren Geradverzahnung 27 von Fliehkraftausgleichsbacken 28,die parallel zur Werkzeugschlittenführung 15 angeordnet sind. Eine Querbewegung des Werkzeugschlittens 14 in die eine Richtung bewirkt durch die geschilderte Getriebeverbindung mit den Umlenkrollen 26 eine Querverschiebung in die entgegengesetzte Richtung, wodurch ein Fliehkraftausgleich erzielt wird, was entscheidend zur Laufruhe und damit zur Oberflächenbeschaffenheit des bearbeiteten Werkstückes beiträgt.

Die Figuren 5, 6 und 7 zeigen eine andere Art der Antriebsvorrichtung für die Querverschiebung des Werkzeugschlittens 14. Während der Drehantrieb des Plandrehkopfes 1 insoweit im wesentlichen der Bauart nach den Figuren 1 bis 4 entspricht, wird nun ein anderes Übertra-

^O gungselement gewählt. Von der parallel zur Drehkopfachse im Seitenabstand angeordneten Antriebswelle 16.1 wird ein Doppelhebel 29, der auf der Achse 30 im Gehäuse 2 gelagert ist, angetrieben. Der Doppelhebel 29 besteht aus den zwei symmetrischen Schalenhälften 29.1 und 29.2, die miteinander verstiftet und verschraubt sind.

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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 Drehbewegung der Antriebswelle 16.1 führt somit zu einem Auf- oder Abschwenken des mit ihr verbundenen Hebelarmes 31 und gleichzeitig zu einem gegenläufigen Ab- und Aufschwenken des entgegengesetzten Hebelarmes 33. Dieser wiederum mit einer etwa halbkreisförmigen Gabel ausgebildete 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 gleichsinnig mitbewegt wird. Über die innere Lagerschale 37 des Wälzlagers läuft die Drehbewegung der Stellstange 6 mit Hilfe des Bolzens 9 in der Querbohrung 8 ab. Die Funktion des Nasenkeiles 12 im Werkzeugschlitten ist gleich der zu den Figuren 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 Werkzeugschlittens 14, so daß sich ein nochmaliges Eingehen darauf erübrigt.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Drehkopfes sind

- wenig Spiel

- wenig Übertragungselemente

- wenig Bauteile

- spielfreie Führungen

- unwuchtfrei durch Fliehkraftausgleich.

Die erfindungsgemäßen Drehköpfe und Plandrehköpfe eignen sich insbesondere für den einu/echselbaren Einsatz in NC-Drehmaschinen und Bearbeitungszentren. Sie werden ferner angewendet in Bohrkopfwechselzentren, Mehrspindelköpfen und Gewindeschneidmaschinen.

- Leerseite -

Claims

Sö/Ηγ.

Patentansprüche

Drehkopf, insbesondere Plandrehkopf, mit einem an der Spindel einer Werkzeugmaschine zu befestigenden Tragkörper und einer Antriebsvorrichtung für einen unabhängig von der Drehbewegung des Drehkopfes quer zu dessen Achse verschiebbaren Schlitten, dadurch gekennzeichnet,

daß koaxial zur Drehkopfachse eine axial und radial unabhängig voneinander bewegbare Stellstange (6) vorgesehen ist, deren Axialbewegung von einer zur Drehachse parallelen Antriebswelle (1-6, 16.1) mittels eines Übertragungselementes (18, 29) eingeleitet und über einen am Fuß der Stellstange (6) angeordneten Nasenkeilantrieb in eine Querbewegung des Werkzeugschlittens (14) übertragen wird, deren Drehbewegung über einen in einer .Querbohrung (8) der Stellstange (6) eingepaßten Bolzen (9) bewirkt wird, der mit seinen beiden Enden eine diagonale Verbindung mit dem synchron mit der Spindel der Werkzeugmaschine drehenden Lagerelement (10, 34) herstellt, und daß Mittel für den Fliehkraftausgleich bei der Quer-, bewegung des Werkzeugschlittens (14) vorgesehen sind.
2. Drehkopf nach Anspruch 1, ■

dadurch gekennzeichnet,

daß als Übertragungselement ein Zahnriemen (18) eingesetzt ist, dessen Abtriebsrad (19) mit der äußeren Lagerschale (,22) des die Drehbewegung der Stellstange (6) ermöglichenden 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 Wälzlagers (11) durchführt.
3. Drehkopf nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die äußere Lagerschale (22) des Wälzlagers (11) als Zahnstange mit außenliegenden Zähnen (21) ausgebildet ist, welche im Innendurchmesser des Abtriebsrades (19) mit dem Innenzahnkranz (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 die Drehbewegung der Stellstange (6) ermöglichenden 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) gebildet 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) auf seiner der Stellstange (6) zugekehrten Seite eine zur Werkzeugaufnahme führung (15) gleichgerichtete, schräg verlaufende Passöffnung (13) aufweist, in die ein mit dem Fußteil der Stellstange (6) verbundener Nasenkeil (12) spielfrei gleitend eingesetzt ist.

... 10
8. Drehkopf nach den Ansprüchen 1, 2, 4 und 7, dadurch gekennzeichnet,

daß der Werkzeugschlitten (14) über Umlenkrollen (26) mit sich gegensinnig zum Werkzeugschlitten (14) während dessen Verschiebung .bewegbaren Fliehkraftausgleichsbacken (28) in Wirkverbindung steht,
9. Drehkopf nach den Ansprüchen 1 und 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Werkzeugschlitten (14) einen zur Stellstange (6) gerichteten, 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) angeordneten Verzahnung (27) von Fliehkraftausgleichsbacken (28) in Eingriff stehen.