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Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrkantdrehmaschine mit einem
Werkzeugträger, der sich um eine zu der Werkstückachse parallele Achse gleichsinnig
mit dem Werkstückträger dreht und mit einer nach Maßgabe der Zahl der an dem Werkstück
anzudrehenden Flächen und der Zahl der Werkzeugschneiden höheren Drehzahl als der
Werkstückträger angetrieben und gegenüber dem Werkstück sowohl axial als auch radial
verstellbar ist.
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Mehrkantdrehvorrichtungen dieser Art sind auch als Zusatzgeräte auf
Drehbänken bekannt und nur für die Zerspanung leicht bearbeitbarer Werkstoffe ausgelegt
worden. Hierbei sind der Werkstückträger und der Werkzeugträger durch ein Zahnradvorgelege,
welches das genannte Drehzahlverhältnis herstellt, getrieblich miteinander verbunden.
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In einem Fall ist die Welle des zum Werkzeugträger gehörigen Vorgelegerades
mit dem Vorgelegerad des Werkstückträgers schiebbar gekuppelt, um einen axialen
Vorschub des Werkzeugs zu ermöglichen. Außerdem ist der Werkzeugträger zwecks Änderung
seines Abstandes von dem Werkstückträger zur Einstellung auf verschieden große Schlüsselweiten
am Werkstück um die Achse des mit seinem Zahnrad im Eingriff stehenden Vorgelegerads
schwenkeinstellbar. Auf diese Weise wird der Werkzeugträger beim radialen Zustellen
zusätzlich verdreht. Das hat zur Folge, daß bei gleichzeitiger axialer und radialer
Zustellung mittels einer Kopiereinrichtung die Flächenpaare am Werkstück eine nicht
erwünschte Schraubensteigung erhalten.
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In einem anderen Fall ist der Werkzeugträger mit einem Kreuzsupport
parallel und quer zur Werkstückachse einstellbar, wobei die Welle des Werkzeugträgers
gelenkig mit einer Nutwelle gekuppelt ist, die ein raumbeweglich gelagertes Getrieberad
schiebbar durchsetzt. Diese Ausführung ist für eine große Zerspanungsleistung nicht
brauchbar. Außerdem wird beim Verschieben der Nutwelle der Werkzeugkörper ebenfalls
zusätzlich verdreht.
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Ferner sind Mehrkantdrehmaschinen bekannt, bei denen das Werkstück
stillsteht und ein umlaufender Messerkopf das Werkstück planetenartig umkreist.
Hierbei ist die Werkzeugwelle in einer gleichfalls umlaufenden Trommel außermittig
gelagert und erhält ihren Antrieb dadurch, daß ein auf ihr befestigtes Zahnrad sich
an einem gehäusefesten Zahnkranz mit Innenzahnung abwälzt. Der Messerkopf ist axial
gegen das Werkstück bewegbar, so daß dieses von seiner Stirnseite her abgedreht
wird. Der Abstand der Werkzeugwelle von der Trommelachse bzw. der Werkstückachse
ist unveränderlich. Deshalb müssen für verschiedene Schlüsselweiten am Werkstück
die Messer am Messerkopf radial einstellbar sein. Hierdurch ergibt sich ein umständlicher
Aufbau der Werkzeuge. Für das Drehen pyramidenförmiger Mehrkante gibt es keine andere
Möglichkeit, als entsprechend lange Schneidkanten der Messer dem -Kegelwinkel entsprechend
anzuschleifen. Der Schneidkantenlänge sind natürlich Grenzen gesetzt. Die große
Schneidkantenlänge macht es unmöglich, auf schwer zerspanbare Werkstoffe, wie Bronze,
Stahl usw., pyramidenförmige Mehrkante zu drehen. Bis heute werden derartige Mehrkante,
die z. B. an Ventilspindeln häufig als Vierkante vorkommen, auf umständliche Weise
gefräst oder geräumt.
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Ein weiterer Nachteil dieser Maschine besteht darin, daß aus baulichen
Gründen der Durchmesser der Werkzeugwelle bei .einem Drehzahlverhältnis von Werkzeugwelle
und Trommel von 2:1 maxiamal nur etwa ein Viertel des Trommeldurchmessers betragen
kann. Bei einem "größeren Drehzahlverhältnis fällt die Werkzeugwelle entsprechend
schwächer aus. Es ist also nur mit dem baulichen Mehraufwand für eine Vergrößerung
des Trommeldurchmessers und der dadurch bedingten Herabsetzung der Drehzahl möglich,
eine dickere Werkzeugwelle vorzusehen, die bei der hohen Beanspruchung durch den
unterbrochenen Schnitt und bei hoher Zerspanungsleistung praktisch kleine Torsionsschwingungen
ausführt, die sich nachteilig auf die Standfestigkeit der Schneiden und das Arbeitsergebnis
auswirken. Hierzu kommt noch, daß die Trommel von der in ihr außermittig gelagerten
Werkzeugwelle her ungleich erwärmt wird. Das hat zur Folge, daß Lagerspiele und
Störungen im Zahneingriff auftreten, die die Laufruhe ungünstig beeinflussen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Mehrkantdrehmaschine zu schaffen,
die für hohe Zerspanungsleistungen unter günstigen Arbeitsbedingungen eingesetzt
werden kann und das Drehen pyramidenförmiger Mehrkante gestattet. Das wird gemäß
der Erfindung dadurch erreicht, daß bei einer Mehrkantdrehmaschine der eingangs
erwähnten Art eine Arbeitseinheit, die axial verschiebbar den Werkzeugträger und
ein diesem vorgeschaltetes Untersetzungsgetriebe enthält, quer zur Werkzeugträgerachse
verschiebbar und ihre in der gleichen Richtung liegende Treibwelle mit einem mit
der hohen Antriebsdrehzahl umlaufenden gleich- oder paraIIelachsigen Antriebsteil
axial schiebbar gekuppelt ist.
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Nunmehr kann die Werkzeugwelle als selbständige Welle so stark bemessen
werden, wie es die Lagerreibung noch zuläßt. Sie kann beispielsweise bei der gleichen
Reibgeschwindigkeit, die bei der Trommel der an zweiter Stelle genannten Art von
Mehrkantdrehmaschinen noch zulässig ist, einen halb so großen Durchmesser wie die
Trommel haben. Die gleiche Welle kann also gegenüber der bekannten Maschine den
zweifachen Durchmesser und damit eine mehrfach höhere Torsionssteifigkeit erhalten.
Entsprechend kann man die umlaufende Masse des Werkzeugträgers steigern und den
Einfluß des unterbrochenen Schnittes auf die Laufruhe herabsetzen. Es kann auch
durch die Erwärmung kein größeres Lagerspiel entstehen. Da der Werkzeugträger in
seinem Abstand von der Werkstückachse einstellbar ist, können verschiedene Schlüsselweiten
mit dem gleichen Werkzeug hergestellt werden. Beim radialen Verstellen des Werkzeugs
an das Werkstück findet keine zusätzliche Verdrehung des Werkzeugträgers statt,
da die im rechten Winkel zur Werkzeugachse liegende Treibwelle der als Ganzes in
dieser Richtung verschiebbaren Werkzeugträgereinheit mit dem Antrieb axial verschieblich
gekuppelt ist. Dadurch ist es möglich, mit Hilfe eines Kopierlineals und eines Kopierfühlers
die Längs- und Querbewegungen des Werkzeugs so zu steuern, daß man einen konischen
Mehrkant oder zwei oder mehr Mehrkante verschiedener Schlüsselweiten auf derselben
Achse mit dem gleichen Werkzeug drehen kann. Außerdem ergibt sich der Vorteil, daß
man mit mehreren aufeinanderfolgenden Schnitten, also mit Vor- und Nachdrehen, arbeiten
kann. Die Schiebekupplung kann im Verhältnis zur Werkzeugträgerwelle schwach bemessen
werden, weil sie in einem Bereich hoher Drehzahl liegt.
Bei einer
bevorzugten Ausführungsform werden die Antriebe des Werkstückträgers und des Werkzeugträgers
von zwei zu ihnen achsparallelen Antriebswellen, die durch ein Wechselrädergetriebe
miteinander verbunden sind, über Winkeltriebe abgeleitet. Hierdurch kann man auf
einfache Weiselediglich durch Wechseln von zwei Zahnräderndas DrehzahlverhÄltnis
zwischen Werkstückträger und Werkzeugträger ändern und die Maschine ohne Werkzeugwechsel,
beispielsweise von der Vierkantfertigung auf die Sechs- oder Achtkantfertigung,
umstellen.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Mehrkantdrehmaschine erläutert, deren Betrieblicher Aufbau
in der Zeichnung dargestellt ist.
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Die mit 1 bezeichnete Antriebswelle der Maschine ist beim Ausführungsbeispiel
durch einen Elektromotor 2 über ein Stufenscheibengetriebe 3, 4 angetrieben. Die
Antriebswelle 1 ist mit ihrer Stufenscheibe 4 durch eine elektromagnetische
Kupplung 5 kuppelbar. Von der Antriebswelle 1 ist über einen Winkeltrieb 6, 7 eine
zu ihr im rechten Winkel liegende Welle 8 angetrieben. Diese treibt über einen Schneckentrieb
9, 10 ein breites Stirnrad 11 an, das mit einem schmalen Stirnrad 12 der
in ihrer Achsrichtung verstellbaren Werkstückwelle 13 im Eingriff steht. Die zur
Antriebswelle 1 parallel verlaufende Werkstückwelle 13 trägt an ihrem freien Ende
den Einspannkopf 14 für das Werkstück 15.
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In gleicher Weise ist die zur Werkstückwelle 13 parallele Werkzeugwelle
16 von einer zu der Antriebswelle 1 achsgleich oder parallelliegenden Welle 17 angetrieben,
die mit der Antriebswelle 1 durch einen Wechselrädersatz 18 Betrieblich verbunden
ist. Hiernach treibt die Welle 17 über einen Winkeltrieb 19, 20 auf eine zu ihr
senkrecht liegende Treibwelle 21 und diese über ein Schneckenradgetriebe 22, 23
auf ein breites Stirnrad 24, das mit einem schmalen Stirnrad 25 der in ihrer Achsrichtung
verschiebbaren Werkzeugwelle 16 im Eingriff steht. Die Werkzeugwelle 16 und ihr
Getriebe, bis zurück zur Treibwelle 21, sind in einer durch eine strichpunktiert
gezeichnete Umrandung 26 angedeuteten Arbeitseinheit zusammengefaßt, in der die
Werkzeugwelle axial verschiebbar ist.
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Die Arbeitseinheit 26 ist auf dem Maschinengestell quer zur Achse
der Werkzeugwelle 16 verschiebbar, um den Achsabstand a der Werkstückwelle 13 und
der Werkzeugwelle 16 entsprechend dem Werkstückdurchmesser einstellen zu können.
Hierzu ist die aus dem Gehäuse der Arbeitseinheit 26 im rechten Winkel zur Werkzeugachse
heraustretende Treibwelle 21 beim Ausführungsbeispiel als Vielnutwelle ausgebildet,
die sich in einer von dem Winkeltrieb 19, 20 angetriebenen Vielnuthohlwelle 27 führt.
Die Treibwelle 21 könnte auch zu dem von dem Winkeltrieb 19, 20 getriebenen Antriebsteil
27 parallelachsig angeordnet sein und ein Getrieberad schiebbar durchsetzen.
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Die Drehzahluntersetzung von der Antriebswelle 1 zur Werkstückwelle
13 kann gleich groß wie die Drehzahlübersetzung von der Welle 17 zur Werkzeugwelle
16 sein. Zweckmäßig wird man die Drehzahluntersetzung zur Werkzeugwelle 16 kleiner
wählen, da die Werkzeugwelle meist mit größerer Drehzahl, vorzugsweise zweimal so
schnell wie die Werkstückwelle 13, umlaufen muß. Bei dem Beispiel hat das Werk-.
zeug 28 zwei Schneiden, die bei gleicher Drehzahl von Werkstückwelle und Werkzeugwelle
an dem Werkstück zwei einander gegenüberliegende Flächen und bei zweimal schneller
laufender Werkzeugwelle einen Vierkant erzeugen. Das jeweils benötigte Drehzahlverhältnis
kann mit Hilfe des Wechselrädersatzes 18 erzielt werden.
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Der Achsabstand a der Werkstückwelle und der Werkzeugwelle kann bei
der beschriebenen Anordnung groß eingestellt werden, so daß man mit Werkzeugen großen
Durchmessers Werkstücke großer Schlüsselweiten bearbeiten kann und dann eine störende
Balligkeit der bearbeiteten Flächen nicht in Kauf genommen werden muß.
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Beim Querverschieben der Arbeitseinheit 26 zur Einstellung des Achsabstandes
a von Werkstückwelle 13 und Werkzeugwelle 16 findet in dem Getriebe keine zusätzliche
Verdrehung statt, die beim Konischdrehen von Vielkanten einen schraubenlinienförmigen
Verlauf der Flächenpaare am Werkstück zur Folge hätte.
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Die Werkstückwelle 13 und die Werkzeugwelle 16 können bei der beschriebenen
Getriebeanordnung mit verhältnismäßig kleinen Längenabmessungen und einem großen
Durchmesser ausgeführt werden, so daß sie große Drehmomente übertragen können und
bei der Wechselbeanspruchung durch den unterbrochenen Schnitt eine große Laufruhe
gewährleisten.