DE3109777A1

DE3109777A1 - Plandrehscheibe fuer ein bohr- und fraeswerk

Info

Publication number: DE3109777A1
Application number: DE19813109777
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Framatome SA
Current assignee: Areva NP SAS
Priority date: 1980-03-14
Filing date: 1981-03-13
Publication date: 1982-02-11
Also published as: FR2477927A1; JPS56146605A; JPS625845Y2; US4411177A; FR2477927B1; JPS6017907U

Description

FRAMATOME

Tour Fiat - 1 place de la Coupole

92400 Courbevoie (Frankreich)

Plandrehscheibe für ein Bohr- und Fräswerk

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

Die Erfindung betrifft im einzelnen eine Plandrehscheibe, die auf der Frässpindel eines Bohr- und Fräswerks befestigt ist. Dieses enthält eine Bohrspindel, die in der Frässpindel drehbar und in Längsrichtung verschiebbar ist. Das Bohr- und Fräswerk hat eine numerische Steuerung zur Regelung der Längsbewegung der Bohrspindel in der Frässpindel einerseits und zur Regelung der gegenseitigen Längsbewegung der Plandrehscheibe gegenüber einem Tisch andererseits. Die Plandrehscheibe hat eine radiale Führung,, auf der ein Werkzeugschlitten radial beweglich befestigt ist, wobei die radiale Verschiebung des Werkzeugschlittens durch eine Regelung gesteuert wird.

Diese Bohr- und Fräswerke mit numerischer Steuerung dienen inbesondere zur Herstellung von veränderlichen umlauf-

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profilen, die durch Kurvenabschnitte miteinander verbunden sind.

Es gibt bereits Plandrehscheiben der angegebenen Art, bei denen die radiale Verschiebung des Werkzeugschlittens durch eine von anderen axialen Verschiebungen der Maschine unabhängige Regelung gesteuert wird. Diese Technik erfordert eine komplizierte kinematische Kette der differentiellen Bauart. Sie benötigt auch die Anwendung eines zusätzlichen Motors für die Spindel oder für den radialen Werkzeugschlitten. Überdies benützt diese Technik komplexe Zahnradsätze oder schwer zu verwirklichende elektrische Anschlüsse ungewisser Zuverlässigkeit. Überdies ist die Verteilung der in Drehung befindlichen Massen häufig wenig zufriedenstellend und ermöglicht keine hohe Drehzahl. Ausserdem sind die Sätze schwierig nachzustellen.

Es wurde ebenfalls zum Beispiel in der US-PS 2 404 433 vorgeschlagen, die radiale Verschiebung des Werkzeugschlittens mit der Längsverschiebung der Bohrspindel zu regeln.

Im einzelnen wird dieses Ziel durch die Herstellung einer Plandrehscheibe mit einem zylindrischen hohlen Körper erreicht, dessen hinteres Ende an der Frässpindel der Werkzeugmaschine festgelegt ist und dessen vorderes Ende den Werkzeugschlitten trägt. Der Regelmechanismus enthält ein zentrales Teil, das in Längsrichtung der Seite des hinteren Endes des zylindrischen Körpers durch einen kegelförmigen Ansatz mit der Bohrspindel verbunden ist, das im zylindrischen hohlen Körper in Längsrichtung verschiebbar ist und das mit einer längsgerichteten Zahnstange versehen ist. Diese Zahnstange ist über einen Satz von Zahnrädern kinematisch mit einer radialen Zahnstange verbunden, die auf die Innenfläche des Werkzeugschlittens geschraubt ist, sich in einer zur Ebene der längsgerich-

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teten Zahnstangen des zentralen Teils senkrechten Ebene befindet und derart angeordnet ist, dass die Längsverschiebung der Bohrspindel in der Frässpindel- durch die längsgerichteten Zahnstangen des zentralen Teils, den Satz von Zahnrädern und die radiale Zahnstange des Werkzeugschlittens in eine radiale Verschiebung des Werkzeugschlittens umgewandelt wird.

Es wurden andere mehr oder weniger komplexe -Anordnungen vorgeschlagen. Jedoch ermöglicht keine durch einfache Mittel eine Spielnachstellung der mechanischen Übertragung, die um so notwendiger ist, als die radiale Verschiebung des Werkzeugschlittens genau der LängsverSchiebung der Bohrspindel folgt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten Anordnung, die eine Spielnachstellung in beiden Eichtungen ermöglicht, ohne die Komplexität des Mechanismus merklich zu erhöhen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss durch den Gegenstand des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schema eines Bohr- und Fräswerks mit einer Plandrehscheibe nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Schnitt der Plandrehscheibe nach der Erfindung in einer durch ie längsgerichtete Drehachse und die radiale Verschiebungsachse des Werkzeugschlittens verlaufenden Ebene;

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Fig. 3 einen Schnitt der Plandrehscheibe nach der Erfindung in einer durch die längsgerichtete Drehachse und senkrecht zur radialen Verschiebungsachse des WerkzeugSchlittens verlaufenden Ebene.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Bauart von Bohr- und Fräswerk mit numerischer Steuerung, bestehend im wesentlichen aus einem Bett 60, das einen feststehenden Ständer 61 trägt. Auf diesem ist der von einem nicht gezeigten Gegengewicht über eine Kette gehaltene Spindelschlitten 62 senkrecht bewegbar. Der Spindelschlitten 62 trägt eine Bohrspindel 42 und eine hierzu konzentrische Frässpindel 21, die sich um eine waagerechte längsgerichtete Drehachse 8 dreht. Überdies kann sich die Bohrspindel 42 längs der Drehachse 8 innerhalb der Frässpindel 21 in Längsrichtung verschieben.

Das Bohr- und Fräswerk hat ebenfalls auf dem Bett 60 ein Längsführungsteil 63, das sich in Längsrichtung längs des Betts 60 parallel zur Drehachse 8 verschieben kann und auf dem ein querverlaufendes Führungsteil 64 befestigt ist, das sich waagerecht und quer zur Drehachse 8 verschieben kann. Auf letzterem ist ein ausrichtbarer Tisch 65 befestigt, der sich um eine senkrechte Achse 66 drehen kann.

Ein Werkstück 67 wird auf dem Tisch 65 befestigt und durch ein Werkzeug 37 bearbeitet, das auf einer Plandrehscheibe 68 befestigt ist. Letztere ist an der Frässpindel 21 festgelegt.

Der Längsabstand zwischen der Plandrehscheibe und dem Tisch ist einstellbar durch eine Längsverschiebung des Tischs mit Hilfe des Führungsteils 63 oder an gewissen Maschinen mit einem Support durch eine längsgerichtete Verschiebung der Plandrehscheibe längs der Drehachse 8.

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Die Bewegungen der Werkzeugmaschine werden geregelt, insbesondere die relative Längsverschiebung der Plandrehscheibe gegenüber dem Tisch und die Längsverschiebung der Bohrspindel 42 innerhalb der Frässpindel 21.

Es wird hier nur eine Bauart von Bohr- und Fräswerk mit feststehendem Ständer beschrieben. Die Erfindung betrifft aber auch eine Plandrehscheibe, die an anderen .Arten von Bohr- und Fräswerken befestigt werden kann.

Die Plandrehscheibe enthält im wesentlichen einen zylindrischen hohlen Körper 1, z. B. aus Guss, in dem ein zentrales Teil 2, z. B. aus Stahl, verschiebbar ist. Dieses ist über Zahnräder 40, 41, 40', 41' und Zahnstangen 29, 30, 38, 39 mit dem das Werkzeug 37 tragenden Werkzeugschlitten 3 verbunden, der z. B. aus Stahl besteht.

Der Körper 1 hat einen rohrförmigen mittleren Querschnitt 11, der sich an einer Seite durch einen AnSchlussquerschnitt 12 derart erweitert, dass dem Kopf 7 der Plandrehscheibe ein im wesentlichen quadratischer Querschnitt gegeben wird.

Auf der anderen Seite des Körpers 1, d. h. auf der Seite des Ständers der Werkzeugmaschine, erweitert sich der mittlere rohrförmige Teil 11 durch einen kegelstumpfförmigen Abschnitt 17 derart, dass ein kurzer rohrförmiger dicker Teil 18 gebildet wird mit demselben Innendurchmesser wie und mit grösserem Durchmesser als die jeweiligen Durchmesser des mittleren rohrförmigen Teils 11. Auf diesem rohrförmigen dicken Teil 18 folgt ein ebenfalls rohrförmiger Rand 19 mit demselben Aussendurchmesser wie und einem grösseren Innendurchmesser als die entsprechenden Durchmesser des dicken Teils 18. Die Aussenflache 19a des Rands 19 hat Gewindebohrungen 20 zur durch Schrauben erfolgenden Befestigung des Rands an der Frässpindel 21. Der zylinderi-

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sehe Körper 1 kann somit durch die Frässpindel 21 um die Längsachse 8 gedreht werden.

Der quadratische Kopf 7 ist längs einer seiner Mittellinien bearbeitet zur Bildung einer schwalbenschwanzförmigen Führung 14 für den Werkzeugschlitten 3· Dieser ist durch diese Führung 14 längs der zur längsgerichteten Drehachse 8 senkrechten radialen Achse 15 verschiebbar.

Der zylindrische Körper 1 hat ausserdem zwei Paare von Durchtritten: 22 und 23 zur Aufnahme einer Querachse 24 sowie 22' und 23' zur Aufnahme einer Querachse 24*. Die Achsen 24 und 24' sind zur längsverlaufenden Drehachse 8 und zur radialen Achse 15 senkrecht.

Im zylindrischen hohlen Körper 1 und längs der Drehachse 8 ist ein zentrales Teil 2 mit einer Scheibe 25 verschiebbar, deren Durchmesser kleiner als der Innendurchmesser des zylindrischen hohlen Körpers ist, um dem zentralen Teil 2 ein Verschieben zu ermöglichen.

Die hintere Seite der Scheibe 25 weist zur Bohrspindel 42 und trägt einen konischen Ansatz 26, der sich auf der längsgerichteten Drehachse 8 befindet und in Längsrichtung mit der Bohrspindel 42 verbindbar ist.

Die Vorderseite der Scheibe 25 trägt einen verschiebbaren Schlitten 27» dessen Kontur zur Längsverschiebung auf der Innenfläche des Körpers 1 teilweise zylindrisch und teilweise eben ist· Auf dem ebenen Teil 28 sind senkrecht zur radialen Achse 15 der Führung 14 in Längsrichtung zwei zur Drehachse 18 parallele Zahnstangen 29 und 30 geschraubt.

Die Extremlagen des verschiebbaren zentralen Teils 2 sind gegeben einerseits, wenn die Vorderseite des verschiebbaren Schlittens 27 in Anlage an den Werkzeugschlitten 3 kommt

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und andererseits durch, die Einrückstellung der Bohrspindel 42. Die Länge dieses Hubs des Teils 2 bestimmt die den längsgerichteten Zahnstangen 29 und 30 zu erteilende Mindestlänge·

Der Werkzeugschlitten 3 ist ein in etwa als Parallelepiped ausgebildetes Teil, das durch eine Schwalbenschwanzbefestigung in der !Führung 14 verschiebbar ist. Der Werkzeugschlitten 3 hat auf seiner Aussenfläche 31 zur radialen Achse 15 parallele radiale Muten 35 und 36, die eine Befestigung des Werkzeughalters und des Werkzeugs 37 gestattet. Auf der zum Hohlraum des zylindrischen hohlen Körpers weisenden Innenfläche 32 des Werkzeugschlittens sind radial zwei radiale Zahnstangen 38 und 39 befestigt, die mit den Zahnstangen 29 und 30 des Teils 2 identisch sind. Diese radialen Zahnstangen grenzen aneinander an und befinden sich beiderseits der radialen Symmetrieachse der Innenfläche 32 des Werkzeugschlittens 3» während die längsgerichteten Zahnstangen 29 und 30 desTeils 2 sich auf den Längsrändern der ebenen Fläche 28 des verschiebbaren Schlittens 27 des zentralen Teils 2 derart befinden, dass sie voneinander um eine Breite entfernt sind, die wenigstens gleich derjenigen der beiden radialen Zahnstangen 38 und 39 ist.

Andererseits sind die beiden radialen Zahnstangen 38 und 39 an zwei Teilen ausgebildet, die auf dem Werkzeugschlitten 3 voneinander unabhängig in dessen radialer Verschieberichtung und in einem entsprechenden Abstand verschiebbar befestigt sind, und zwar in der einen oder anderen Richtung zur Spielnachstellung des Getriebes. Jede Zahnstange 38 und 39 ist mit dem Werkzeugschlitten über ein mit Schraube und Mutter 43, 44 arbeitendes Einstellsystem verbunden, das eine Einstellung der gegenseitigen radialen Stellungen der Zahnstangen 38 und 39 ermöglicht.

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Die längsgerichteten Zahnstangen 29 und 30 und das zentrale Teil 2 sind mit den radialen Zahnstangen 38 und 39 des Werkzeugschlittens 3 durch zwei Paare von Zahnrändern kinematisch verbunden: ein Paar von identischen breiten Zahnrädern 40 und 4-1, die sich um eine erste querverlaufende Achse 24 drehen, und ein Paar von identischen schmalen Zahnrädern 40' und 41', die sich um eine zx-feite querverlaufende Achse 24· drehen. Diese Zahnräder haben denselben Durchmesser und eine Geradverzahnung, die mit den Zähnen der Zahnstangen 29? 30, 38, 39 zusammenpasst. Die Breite Jedes der breiten Zahnräder 40 und 41 ist im wesentlichen die doppelte Breite einer der längsgerichteten Zahnstangen 29 und 30. Die breiten Zahnräder 40 und 41 sind mit Ha ellagern 5 und 6 auf der ersten Achse 24 gelagert, die in die Durchtritte 22 und 23 des Körpers eingepresst und durch Sicherungsringe 9 und 10 festgelegt sind. Die breiten Zahnräder 40 und 41 grenzen aneinander an und überdecken beinahe die gesamte Achse 24. Ihre Zähne kämmen mit den längsgerichteten Zahnstangen 29 und 30 des verschiebbaren Schlittens 27·

Die Breite ,jedes der schmalen Zahnräder 40' und 41' ist im wesentlichen gleich derjenigen jeder der radialen Zahnstangen 38 und 39- Die schmalen Zahnräder 40' und 41' sind mit Nadellagern 5' und 6' auf der zweiten querverlaufenden Achse 24' gelagert, die in die Durchtritte 22' und 23* des Körpers 1 eingepresst und durch Sicherungsringe 9¹ und 10' festgelegt ist. Die schmalen Zahnräder 40' und 41' grenzen aneinander an und befinden sich in der Mitte der zweiten Achse 24' derart, dass sie den radialen Zahnstangen 38 und 39 zugewandt sind und mit diesen kämmen.

Der Abstand der Achsen 24 und 24' ist derart berechnet, dass die beiden Paare von breiten und schmalen Zahnrädern jeweils miteinander kämmen und das breite Zahnrad 40 mit

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dem schmalen Zahnrad 40' und das breite Zahnrad 4-1 mit dem schmalen Zahnrad 4-1' kämmt.

Die Plandrehscheibe ist durch Schrauben an der Frässpindel 21 befestigt und kann somit gedreht werden, wenn sich diese um ihre Drehachse 8 dreht. Der konische Ansatz 26 des Teils 2 ist in Längsrichtung mit der Bohrspindel 4-2 derart befestigt, dass er deren Längsverschiebungen längs der Drehachse 8 folgt. Bei der Plandrehscheibe nach der Erfindung bedingt die Längsverschiebung der Bohrspindel 4-2 in der Frässspindel 21 die radiale Verschiebung des Werkzeugschlittens 3.

Wenn die Borhspindel 4-2 sich in der Frässpindel 21 in Längsrichtung verschiebt, z. B. in Fig. 2 und 3 nach rechts, nimmt sie bei ihrer Bewegung das zentrale Teil 2 durch den konischen Ansatz 26 mit. Da der zylindrische Körper gegenüber der mit ihm fest verbundenen Frässpindel 21 in Längsrichtung fest bleibt, verschiebt ·. sich das zentrale Teil 2 in Längsrichtung im Körper 1 nach rechts. Die längsgerichteten Zahnstangen 29 und 30 werden in Längsrichtung nach rechts verschoben. Diese Zahnstangen drehen die breiten Zahnräder 4-1 und 4-0 im Gegen uhr zeiger sinn, deren Achsen im Körper 1 in Längsrichtung festliegen. Die breiten Zahnräder 40 und 4-1, die mit den schmalen Zahnrädern kämmen, drehen letztere im Uhrzeigersinn. Die schmalen Zahnräder 4-1 und 4-0, die mit den radialen Zahnstangen 39 und 38 des WerkzeugSchlittens 3 kämmen, bewirken eine radiale Verschiebung dieser Zahnstangen und folglich des Werkzeugschlittens 3 in Fig. 2 nach unten. Auf diese Weise wird die axiale Bewegung der Bohrspindel 4-2 in eine radiale Bewegung des Werkzeugschlittens 3 umgewandelt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die verschiedenen Zahnräder und Zahnstangen derart gewählt,

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dass ein gegebener Längshub des zentralen Teils 2 (und folglich, der Bohrspindel 42) demselben radialen Hub des Werkzeugschlittens 3 entspricht. Das heisst, die axiale Vorschubbewegung der Bohrspindel 42 wird im Verhältnis 1 : 1 in eine radiale Bewegung des Werkzeugschlittens 3 umgewandelt. Die breiten und gegenseitigen Stellungen der längsgerichteten Zahnstangen 29 und 30 und der schmalen Zahnräder 40' und 41· ermöglichen dem verschiebbaren Schlitten 27 ein Verschieben bis zu seinem .Anschlag am Werkzeugschlitten 3i ohne dass die Gefahr besteht, dass die längsgerichteten Zahnstangen 29 und 30 mit den schmalen Zahnrädern 40' und 41* in Wechselwirkung kommen. Diese Anordnung begünstigt somit die Kompaktheit der Plandrehscheibe nach der Erfindung.

Aus der Einfachheit der die Plandrehscheibe nach der Erfindung bildenden Elemente ergibt sich, dass man diese Elemente sehr leicht auf der längsverlaufenden Drehachse 8 zentrieren kann. Die Zahnräder 40, 41, 40', 41' einerseits und der Schlitten 27 andererseist befinden sich beiderseits der Drehachse derart, dass der Schwerpunkt der in Drehung befindlichen Masse im wesentlichen mit einem Punkt der Drehachse zusammenfällt, was das gefahrlose Erzielen von hohen Drehzahlen ermöglicht.

Die Einfachheit und geringe Anzahl der die Plandrehscheibe nach der Erfindung bildenden Organe ermöglichen eine genaue kinematische Übertragung, deren Spiel durch Einstellen der axialen radialen Stellung der radialen Zahnstangen 38 und 39 eingestellt werden kann.

Es kann eine entgegengesetzte Einstellung ausgeführt werden, die eine Nachstellung der Spiele in jeder axialen Bewegungsrichtung der Bohrspindel 42 ermöglicht. Man erhält somit ein unmittelbares und genaues Ansprechen des Werkzeug schütten s auf die Richtung sander ungen der Bohrspindel.

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Die Plandrehscheibe nach der Erfindung- in Verbindung mit einem Bohr- und Fräswerk, dessen axiale Bewegungen (Längsbewegung der Bohrspindel 4-2 gegenüber der Frässpindel 41 und relative Längsbewegung der Plandrehscheibe gegenüber dem Tisch) gleichzeitig programmiert geregelt werden,
ermöglicht ein durch geradliniges oder kreisförmiges Umfahren erfolgendes Bearbeiten der auf dem Tisch befestigten Teile und ein Herstellen von Bohrungen und verschiedenartigen Profilen.

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Claims

Patentanwälte- -'
BEETZ-LAMPRECHT-BEETS
München 22 - Steinsdorfstr. Iu"

310-32.154P(32.155H)

13. März 1981

Ansprüche

Plandrehsclieibe für ein Bohr- und Fräswerk einschliesslich einer Bohrspindel, die in einer Prässpindel drehbar und in Längsrichtung verschiebbar ist,

- mit einem zylindrischen hohlen Körper einschliesslich eines an der Frässpindel befestigten hinteren Endes und eines vorderen Kopfs, auf dem eine radiale Hihrung für einen Werkzeugschlitten ausgebildet ist, dessen radiale Verschiebung durch die Bohrspindel mittels einer mechanischen Steueranordnung steuerbar ist, die im Körper angeordnet ist und ein zentrales Teil aufweist, das unter der Wirkung der Bohrspindel im Körper in Längsrichtung verschiebbar ist und auf dem wenigstens eine längsgerichtete Zahnstange angeordnet ist, die über einen Satz von Zahnrädern mit wenigstens einer mit dem Werkzeugschlitten fest verbundenen radialen Zahnstange kinematisch verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,

- dass das zentrale Teil (2) mit zwei längsgerichteten Zahnstangen (29, 30) versehen ist,

- dass der Werkzeugschlitten (3) zwei radiale Zahnstangen (38, 39) trägt, die über zwei voneinander unabhängige Getriebe mit. den beiden längsgerichteten Zahnstangen (29, 30) verbunden sind, und

- dass der Werkzeugschlitten (3) zur Spielnachstellung

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der kinematischen Übertragung mit einer Einrichtung (4-3» 44) zur Einstellung der gegenseitigen radialen Lage der beiden radialen Zähnstangen (38, 39) versehen ist.
2. Plandrehscheibe nach .Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

- dass die beiden längsgerichteten Zahnstangen (30; 29), die beiden radialen Zahnstangen (38; 39) und die beiden Getriebe symmetrisch beiderseits einer zum Werkzeugschlitten (3) parallelen axialen Ebene der Bohrspindel (4-2) derart angeordnet sind, dass sich der Schwerpunkt der Anordnung im wesentlichen auf der längsgerichteten Drehachse (8) befindet,

- dass die beiden Getriebe jeweils aus zwei Zahnrädern (40, 40'; 41, 41') bestehen, die einerseits ineinander kämmen und von denen andererseits das eine Zahnrad (40; 41) mit der entsprechenden längsgerichteten Zahnstange (30; 29) und das andere Zahnrad (40'; 41') mit der entsprechenden radialen Zahnstange (38; 39) kämmt, und

- dass die Zahnräder in Paaren (40, 41; 40', 41') auf zwei Achsen (24; 24') lose gelagert sind, die zur Symmetrieachse symmetrisch und vom zylindrischen Körper (1) des Werkzeugschlittens (3) getragen sind.
3. Plandrehscheibe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,

- dass die beiden längsgerichteten Zahnstangen (30, 29) voneinander durch einen Abstand entfernt- sind, der gleich der Gesamtdicke des mit den beiden radialen Zahnstangen (38, 39) kämm enden Paars von Zahnrädern (40^f, 41') ist,

- dass jedes mit einer längsgerichteten Zahnstange (30; 29) kämmende Zahnrad (40, 41) eine Breite hat, die wenigstens gleich der Summe der Breiten der längs-

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gerichteten Zahnstange (30; 29) und des anderen mit ihm kämmenden Zahnrads (40* ; 4-1') des Getriebes ist, und

- dass die beiden längsgerichteten Zahnstangen (30, 29) unter einer Bewegung beiderseits der Zahnräder (40', 41') bis zum Anschlag am Werkzeugschlitten (3) verschiebbar sind.
4. Plandrehscheibe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Einrichtung (43, 44) zur Regelung der gegenseitigen Stellung der beiden radialen Zahnstangen (38» 39) aus zwei aus Schraube und Mutter bestehenden Systemen besteht, die jeweils einerseits am Werkzeugschlitten (3) und andererseits an der entsprechenden radialen Zahnstange (38, 39) angreifen, die an einem Teil ausgebildet ist, das zur Spielnachstellung des Getriebes auf dem Werkzeugschlitten (3) um eine entsprechende Länge radial verschiebbar befestigt ist.

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