DE3406826C2

DE3406826C2 - Werkzeugrevolverkopf

Info

Publication number: DE3406826C2
Application number: DE3406826A
Authority: DE
Inventors: Robert Gary Georgetown Ohio Haas; John Robert Fayetteville Ohio Hasz; David Bradford West Chester Ohio Wood III
Original assignee: Milacron Inc
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1983-03-04
Filing date: 1984-02-24
Publication date: 1987-05-07
Also published as: US4491044A; GB8405669D0; JPS59169704A; DE3406826A1; GB2135915A; JPH0225723B2; FR2541916B1; GB2135915B; FR2541916A1

Abstract

Eine stirnseitige Aussparung zusammen mit einer Dichtung erzeugt eine geschlossene Dämpfungskammer zwischen der Endfläche der Revolverkopfwelle und der hieran anschließenden Stirnplatte. Eine Mehrzahl von Werkzeugen ist an der Stirnplatte nahe deren äußerem Umfang angeordnet. Bei einer Ausführungsform ist in der Dämpfungskammer ein viskoses Medium, wie beispielsweise Öl, vorgesehen. Bei einer alternativen Ausführungsform ist innerhalb der Dämpfungskammer ein visko-elastisches Material, wie beispielsweise PVC, vorgesehen. Eine relative Bewegung zwischen der Endfläche der Revolverkopfwelle und der Stirnplatte erzeugt eine Vibrationsdämpfung.

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugrevolverkopf mit einem Revolverkopfgehäuse, in welchem eine drehbare, einstellbare Revolverkopfwelle angeordnet ist, mit einer Revolverkopf-Endfläche auf der Revolverkopfwelle, die rechtwinklig zur Mittellinie der Revolverkopfwelle verläuft, mit einer Stirnplatte, welche an der Revolverkopf-Endfläche befestigt ist, und mit Einrichtungen zum Halten einer Mehrzahl von sich rechtwinkelig zur Stirnplatte erstreckenden Schneidwerkzeugen nahe dem Außenumfang der Stirnplatte. Ein solcher Werkzeugrevolverkopf ist aus der DE-OS 30 30 089 bekannt.

Auf dem Gebiet der Dreh- und Bohrmaschinen ist es häufig erforderlich, einen Vielfach-Werkzeugrevolverkopf zu verwenden, um für spezielle Bearbeitungsschritte eine Anzahl von Bohrstangen zu tragen. Viele Anordnungen gemäß dem Stand der Technik benutzen eine drehbare, indexierbare Welle in einem Revolverkopfgehäuse, wobei eine große Stirnfläche der Welle vorgesehen ist, um einen großen Schwenkradius zu erhalten, um vorher benutzte Werkzeuge beim Umschalten des Revolverkopfes für eine neue Werkzeugzufuhr aus dem Wege zu räumen. Die Revolverkopfanordnungen tragen oftmals Bohrstangen, welche sich von der Stirnseite der Werkzeug-Revolverkopfwelle in Art eines Auslegers wegerstrecken, und sie unterliegen einer hohen Ablenkung bzw. Umlenkung bzw. Biegung, welche jedoch vermieden werden kann, wenn sie mit der radialen Platte, welche sie trägt, gekoppelt sind.

Wenn Vibrationen auftreten, so können die Bohrstangen in nicht annehmbaren Umfang vibrieren. Es war bislang gängige Praxis, eine relativ steife Revolverkopf-Lagerungsanordnung vorzusehen, um zu verhindern zu versuchen, daß die Stirnseite der Revolverkopfwelle um ein nicht annehmbares Maß ausgelenkt wird, und die Anstrengungen waren andererseits auch darauf gerichtet, steife Bohrstangen zu verwenden. Bei Anordnungen gemäß dem Stand der Technik ist jedoch nur eine sehr geringe Dämpfung vorhanden, um Vibrationsbewegungen entgegenzuwirken, die bei einer freitragend angeordneten Bohrstange auftreten können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den bekannten Werkzeugrevolverkopf dahingehend zu verbessern, daß die Vibrationsbewegungen gedämpft werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine flache, großflächige, stirnseitige Aussparung entweder auf der Endfläche oder auf der Stirnplatte, an der Grenzfläche hierzwischen, eine Einrichtung zum Abdichten des Umfangs dieser Aussparung, um eine Dämpfungskammer zwischen der Endfläche und der Stirnplatte auszubilden, und ein Dämpfungsmedium innerhalb der Dämpfungskammer zur Filmverdichtungsdämpfung von Vibrationskräften.

Die dem Stand der Technik anhaftenden Schwierigkeiten werden daher durch Verwendung des erfindungsgemäßen gedämpften Werkzeugrevolverkopfes überwunden, welcher eine relativ geringe statische Steifheit aufweist, jedoch aufgrund der der Anordnung innewohnenden Dämpfungseigenschaften eine relativ hohe dynamische Steifigkeit.

Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel ist in der Dämpfungskammer ein visko-elastisches Material angeordnet, um die Vibration zu dämpfen. Zwar ist es aus der DE-AS 12 38 311 bekannt, bei der Einzelhalterung von Werkzeugen fest eingespannte Dämpfungskörper im Bereich der Spannflächen vorzusehen, die dort gezeigte Anordnung unterscheidet sich von der vorliegenden Erfindung jedoch bereits dadurch, als dort das Werkzeug koaxial zur Maschinenspindel angeordnet ist.

Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine Gesamtansicht einer Drehmaschine, welche die Revolverkopfanordnung der vorliegenden Erfindung verwendet,
Fig. 2 einen Schnitt durch den gedämpften Werkzeugrevolverkopf gemäß Fig. 1 in Draufsicht, und
Fig. 3 einen Schnitt durch eine Werkzeugaufnahmeöffnung gemäß einer alternativen Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt eine Drehmaschine 10, welche einen gedämpfen Werkzeugrevolverkopf 11 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet, wobei der Werkzeugrevolverkopf 11 ein Gehäuse 12 aufweist, welches auf einem Maschinengestell 13 beweglich angeordnet ist, und der Werkzeugrevolverkopf 11 trägt eine Anzahl von Drehwerkzeugen 14 wie beispielsweise die dargestellten Bohrstangen. Der Werkzeugrevolverkopf 11 wird durch eine (nicht dargestellte) Schalteinrichtung weitergeschaltet, um verschiedene Werkzeuge 14 dem Werkstück 15 für die Bearbeitung darzubieten.
Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht durch den Werkzeugrevolverkopf 11 gemäß Fig. 1, wobei das Werkzeugrevolverkopf-Gehäuse 12 eine drehbare Welle 16 in Wellenlagern 17 trägt, und die Welle 16 kann in axialer Richtung bewegt werden, zum darauffolgenden Schalten über die gezahnten Schaltplatten 18, 19, die in üblicher Weise ausgebildet sind. Die Welle 16 ist mit einem Flansch 20 mit großem Durchmesser versehen, welcher eine Endfläche 21 aufweist. Die Endfläche 21 erstreckt sich vom äußeren Durchmesser 22 zu einem zentralen Führungsdurchmesser 23. Der Führungsdurchmesser 23 nimmt eine Bohrung 24 einer Stirnplatte 25 auf, und die Stirnplatte 25 wird an der Endfläche 21 mittels einer Mehrzahl von Kopfschrauben 26 gehalten. In die Endfläche 21 ist eine großflächige Aussparung 27 eingearbeitet, um eine stirnseitige Lücke zwischen den beiden Teilen 21, 25 zu bilden, welche sich von einem Durchmesser gerade außerhalb der Kopfschrauben 26 bis zu dem Durchmesser 22 erstreckt. Die Stirnplatte 25 weist einen umlaufenden Kranz 27&min; auf, welcher sich nach rückwärts über den äußeren Durchmesser 22 des Flansches 20 erstreckt, und zwischen den beiden Teilen 20, 22 ist ein Spalt aufrechterhalten, um eine relative Beugung und Bewegung der Stirnplatte 25 im Betrieb zu ermöglichen. Zwischen der Endfläche 21 und der Stirnplatte 25 ist um die Schrauben 26 herum eine erste Dichtung 28 vorgesehen, und eine zweite Dichtung 29 ist am Kranz 27&min; angeordnet, so daß zwischen der Stirnplatte 25 und der Revolverkopfwelle 16 eine Dämpfungskammer 30 ausgebildet wird. Die Dämpfungskammer 30 ist mit einem viskosen Medium 31, wie beispielsweise hydraulischem Öl, über eine Einfüllbohrung 32 gefüllt, welche mittels eines Verschlusses 33 verschlossen ist. In den Kranz 27&min; der Stirnplatte 25 sind axiale Aufnahmeöffnungen 34 bzw. Taschen eingearbeitet, welche die freitragenden Werkzeuge 14, wie beispielsweise Bohrstangen aufnehmen. Im statischen Betriebszustand weist die Anordnung eine relativ schwache statische Steifheit auf, wenn gegen die Bohrstange eine radiale Kraft angewandt wird, was auf der freitragenden Ablenkung der Bohrstange 14 im Zusammenhang mit der membranartigen bzw. schwingenden Ablenkung der Stirnplatte aufgrund des auf die Bohrstange 14 einwirkenden Kippmoments beruht. Im Bearbeitungsbetrieb jedoch erlaubt die zwischen der Stirnplatte 25 und der Endfläche 21 der Revolverkopfwelle 16 mögliche relative Bewegung das Auftreten des als Preßfilmdämpfung bekannten Phänomens, wobei das zwischen den Teilen 21, 25 eingeschlossene Öl abwechselnd verdichtet und unter Spannung auseinandergezogen wird aufgrund der Klebrigkeit des Öls, so daß auf diese Weise die Tendenz besteht, Vibrationsbewegungen zu vermindern und die Anordnung zu dämpfen. Das Ergebnis ist, daß während der Bearbeitung extrem hohe dynamische Steifigkeiten möglich sind. Während eine bestimmte relative Bewegung des Kranzes 27&min; über den äußeren Durchmesser 22 des Flansches 20 bewirken wird, daß eine kleinere Scherung des Öls auftritt, beruhen die prinzipiellen Dämpfungsfaktoren auf der Interaktion der großflächigen, flachen Plattenoberflächen, die auf den Preßfilm einwirken.
Bei einer alternativen Ausführungsform sind an der Rückseite des Stirnplattenkranzes 27&min; bzw. des Gehäuses 12 zwei gegenüberliegende Platten 35, 36 angeordnet. Die Platten 35, 36 schließen eine Lücke 37 zwischen sich ein und es sind Dichtungen 38, 39 vorgesehen, um eine geschlossene Dämpfungskammer 40 zwischen den relativ zueinander bewegbaren Platten 35, 36 zu bilden.
Eine weitere alternative Ausgestaltung ist in Fig. 3 dargestellt. Ein visko-elastisches Dämpfungsmaterial 41, wie beispielsweise PVC (Polyvinylchlorid) ersetzt innerhalb der Dämpfungskammer 30 das viskose Medium 31. Diese Art von Material weist die Eigenschaft auf, daß es in der Lage ist, Energie aufzuzehren, wenn es verschoben bzw. versetzt wird. Die vikso-elastischen Materialien, die in Dämpfungseinheiten verwendet werden, verhalten sich bis zu einer oberen Belastungsgrenze hinauf ziemlich genau in elastischer Art und Weise, aber sobald diese Obergrenze überschritten wird, fließen sie, bis ihre Fläche zunimmt, und die Deformationen nehmen ab, bis sie wieder elastisch werden.
Genau genommen, folgt aus dem direktem Ersatz eines visko-elastischen Materials in einem Dämpfer, der für einen Preßfilm ausgelegt ist, eine etwas geringere Dämpfung der Struktur, für bestimmte Anwendungen kann dies jedoch geeignet sein. Die visko-elastischen Materialien können eine Dämpfungsfähigkeit aufweisen, die zwanzigmal höher liegt als diejenige von Gummi, aber der Preßfilmdämpfer kann eine Dämpfungsfähigkeit aufweisen, welche drei- oder viermal höher liegt derjenigen eines vikso-elastischen Dämpfers.

Claims

1. Werkzeugrevolverkopf mit einem Revolverkopfgehäuse, in welchem eine drehbare, einstellbare Revolverkopfwelle angeordnet ist, mit einer Revolverkopf-Endfläche (21) auf der Revolverkopfwelle (16), die rechtwinklig zur Mittellinie der Revolverkopfwelle verläuft, mit einer Stirnplatte (25), welche an der Revolverkopf-Endfläche befestigt ist, und mit Einrichtungen (34) zum Halten einer Mehrzahl von sich rechtwinklig zur Stirnplatte (25) erstreckenden Schneidwerkzeugen (14) nahe dem Außenumfang der Stirnplatte (25), gekennzeichnet durch

- eine flache, großflächige, stirnseitige Aussparung (27) entweder auf der Endfläche (21) oder auf der Stirnplatte (25), an der Grenzfläche hierzwischen,

- eine Einrichtung (28, 29) zum Abdichten des Umfangs dieser Aussparung (27), um eine Dämpfungskammer (30) zwischen der Endfläche (21) und der Stirnfläche (25) auszubilden, und

- ein Dämpfungsmedium (31) innerhalb der Dämpfungskammer (30) zur Filmverdichtungsdämpfung von Vibrationskräften.

2. Werkzeugrevolverkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmedium ein viskoses Medium ist.

3. Werkzeugrevolverkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsmedium ein visko-elastisches Medium ist.