DE8021151U1 - Mehrkantdrehmaschine - Google Patents

Description

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UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1

A 44 146 b Anm.: Hahn & KoIb

y - 18 4 Königstraße 14

2 . Juli 1980 7000 Stuttgart 1

Beschreibung

Mehrkantdrehmaschine

Die Erfindung betrifft eine Mehrkantdrehmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1.

Eine Mehrkantdrehmaschine dieser Art ist aus der DE-AS 12 86 372 bekannt. Bei dieser Maschine ist der Werkzeugträger zur Werkstückspindel gleichsinnig antreibbar und am Umfang mit einer der Anzahl der an das Werkstück anzudrehenden Flächen entsprechenden Anzahl von Mehrkant-Drehmeißeln ausgestattet, deren Schneiden sich auf einem gemeinsamen oder auf verschiedenen Flugkreisen befinden. Der Werkzeugträger ist hierbei mit einer Drehzahl antreibbar, die nach Maßgabe der Anzahl der anzudrehenden Flächen und der Mehrkant-Drehmeißel höher ist als diejenige der Werkstückspindel. Außerdem ist er gegenüber der Werkstückspindel sowohl axial als auch radial verstellbar.

Der Antrieb von Werkstückspindel und Werkzeugträger erfolgt bei dieser Konstruktion durch einen gemeinsamen Antriebsmotor in vorwählbaren Drehzahlverhältnissen, die sich nach der Anzahl von an Werkstücke anzudrehenden Flächen richten und mittels Wechselrädern einzustellen sind.

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Der Antrieb von Werkstückspindel und' Werkzeugträger erfolgt dabei über voneinander nicht zu trennende Getriebezweige.

Dies bedeutet, daß mit Hilfe eines Mehrkant-Drehraeißels des Werkzeugträgers keine Runddrehoperationen ausführbar bzw. solche Dreharbeiten auf anderen Drehmaschinen durchzuführen sind.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Mehrkantdrehmaschine der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, auf der auch Runddreharbeiten durchgeführt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß am Umfang des Werkzeugträgers mindestens ein weiterer Drehmeißel 'zum Runddrehen angeordnet ist/ dessen Schneide zum Flugkreis der Schneide des Mehrkant-Drehmeißels zurückgesetzt ist und daß der Werkzeugträger zum Runddrehen mit dem Runddrehmeißel in einer vorbestimmten Drehstellung stillsetzbar ist.

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion ist somit der Werkzeugträger für die Durchführung von Runddreharbeiten mit einem besonderen Drehmeißel ausgestattet.

Es ist jedoch.denkbar, Runddrehoperationen auch mit einem am Werkzeugträger zum Mehrkantdrehen vorgesehenen

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Drehmeißel auszuführen. Allerdings wären in diesem Falle Runddrehoperationen im Sinne der Erfindung nicht immer durchführbar, weil für solche Dreharbeiten in einer Vielzahl von Fällen eine zum Mehrkantdrehen unterschiedliche Schneidengeometrie erforderlich ist.

Ebenso ist es in der Regel notwendig, zum Mehrkantdrehen und Runddrehen Hartmetallplatten mit unterschiedlicher Schneidenform einzusetzen. Aus diesen Gründen ist es insbesondere nicht immer möglich. Drehmeißel mit Wendeplatte mit zum Mehrkantdrehen vorgegebener Schneidengeometrie und -form zum Runddrehen optimal einsetzen zu können.

Die Erfindung bietet hingegen den Vorteil, je nach Art durchzuführender Runddreharbeiten Drehmeißel mit speziell angepaßter Schneidengeometrie verwenden und durch Auswechseln von Drehmeißeln nacheinander Schneiden verschiedenster Schneidengeometrie zum Einsatz bringen zu können.

Beispielsweise ermöglicht es die Erfindung, für verschiedene Materialarten den bei bestimmten Vorschüben und Drehzahlen zu erwartenden Belastungen, wie Schneiddrücken und Temperaturen, angepaßte unterschiedliche Kopierplatten verwenden und mit gleichen Kopierplatten ausgestattete Drehmeißel kurzfristig auswechseln zu können.

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Dabei ist die Schneide des zusätzlichen Drehmeißels zum Runddrehen zum Flugkreis der Schneiden der zum Mehrkantdrehen vorgesehenen Drehmeißel um ein solches Maß zurückzusetzen, daß beim Mehrkantdrehen dieser weitere Drehmeißel nicht mit dem Werkstück in Berührung kommen kann.

Zur Durchführung von Runddreharbeiten ist nach Einstellen des ' .Rund-Drehmeißels in seine Arbeitslage der Werkzeugträger radial in Richtung des Werkstückes entsprechend zuzustellen/ wobei die radiale Verlagerung

für die zum Mehrkantdrehen dienenden Drehmeißelschneiden ohne Belang ist, da während der Durchführung von Runddrehoperationen der Werkzeugträger im Stillstand verharrt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet sich das die Schneide tragende Endstück des Schafts des weiteren Drehmeißels in radialer Richtung des Werkzeugträgers gesehen mindestens über einen Teil seiner Länge innerhalb einer Umfangsvertiefung des Werkzeugträgers. Diese erstreckt sich über die gesamte axiale Länge des Werkzeugträgers. Die Anordnung einer solchen umfangsvertiefung ermöglicht eine ausreichende Radialverstellung.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind Werkzeugträger und Werkzeugspindel durch jeweils

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einen elektrohydraulischen, stufenlos regelbaren Rotationsverstärker antreibbar, wobei dei ?n Drehzahlen elektrisch derart synchronisiert sind, daß ein erfordern- | ehes Drehzahlenverhältnis zwischen Werkzeugträger und Werkzeugspindel exakt aufrechterhalten bleibt. Anstelle eines derartigen Rotationsverstärkers kann auch ein entsprechend modifizierter Gleichstromantrieb treten.

In weiter vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann ein Schrittmotor und die elektronische Steuerung am einen Rotationsverstärker eingespart und dennoch ein Synchronlauf höchster Genauigkeit zwischen Werkzeugträger- und Werkstückspindel erreicht werden, wenn der die Werkstückspindel antreibende Rotationsverstärker als wesentlichen Bestandteil einen elektronisch gesteuerten Schrittmotor aufweist. In diesem Falle kann nämlich das freie Ende der Welle des Schrittmotors über eine Verbindungswelle, z.B. nicht tordierende, biegsame Welle mit einem Vorgelege oder mit Wechselrädern, mit dem Rotationsverstärker der Werkzeugspindel direkt verbunden werden. Auch die umgelcehrte Verbindung der Rotationsverstärker ist mittels einer solchen Welle möglich.

Der getrennte Antrieb von Werkstückspindel und Werkzeugträger·: spindel ermöglicht es, auf zueinander synchron geschalte- j te, von einem gemeinsamen Antriebsmotor antreibbare Getriebezweige verzichten zu können, wodurch der Gesamtaufbau der Maschine wesentlich günstiger ausgelegt werden

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kann; auch kann dadurch der Geräuschpegel erheblich vermindert werden. Des weiteren läßt sich jedes gewünschte übersetzungsverhältnis problemlos einstellen. Die Drehzahlen der Werkstückspindel lassen sich stufenlos derart erhöhen, daß beim Rund- bzw. Langdrehen eine optimale Oberflächengüte erzielt werden kann.

Dabei läßt sich mit Hilfe des Rotationsantriebes für den Werkzeugträger dieser zum Runddrehen durch Punktstillsetzung zur Einstellung des zum Runddrehen dienenden Drehmeißels kurzfristig exakt positionieren, wobei zugleich die Werkstückspindel auf eine Drehzahl von beispielsweise 1200 U/min hochgefahren werden kann.

Ferner kann nach beendeter Runddrehoperation der Werkzeugträger wieder in seiner Ausgangsstellung stillgesetzt werden, so daß die ursprüngliche Relativstellung zwischen Werkstückspindel und Werkzeugträger wieder gegeben ist. Dies ist notwendig für den Fall, daß Werkstücke zu bearbeiten sind, deren Mehrkantbearbeitung sich nach einem bestimmten Punkt zu orientieren hat, zum Beispiel bei vorgeschmiedeten, gegossenen oder gepreßten Teilen mit notwendiger Flächenorientierung.

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Der Werkzeugträger kann zum Zwecke der Längszustellung in einer Pinole gelagert sein. Wesentlich günstiger ist es jedoch/ diesen auf einer durch einen Kreuzschlitten gebildeten Arbeitseinheit anzuordnen, deren Schlitten mittels Stellzylindern verstellbar sind, wobei der quer zur Werkstückspindelachse verstellbare Oberschlitten·den Support des Werkzeugträgers sowie seines Rotationsverstärkers bildet.

Zur Durchführung von Kopierdreharbeiten ist es schließlich günstig, dem Oberschlitten eine Kopiereinrichtung mit Kopierfühler und Kopierschablone zuzuordnen, wobei eines dieser Teile am Oberschlitten selbst anzuordnen ist.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung sind in der sich anschließenden Beschreibung eines in der .Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Mehrkantdrehmaschine und/oder in den . Ansprüchen erläutert. In der Zeichnung zeigen in schematischer Darstellung

Fig. 1 eine Draufsicht auf· die funktionswesentlichen Teile der Mehrkantdrehmaschine;

Fig. 2 eine Stirnansicht des Werkzeugträgers;

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Fig. 3 einen Längsschnitt des Werkzeugträgers entlang der Linie 3-3 der Fig. 2;

Fig. 4 einen stark vereinfacht dargestellten Hydraulikplan zur Veranschaulichung des Antriebs von Werkzeugspindel und Werkzeugträger der Mehrkantdrehmaschine, in welchem die den Gleichlauf bewirkenden Elemente nicht gezeigt sind.

In Fig. 1 bezeichnet 10 eine Werkstückspindel der Mehrkantdrehmaschine, in deren Spindelkopf 12 eine Spannvorrichtung,beispielsweise eine Spannzange, zum Spannen eines mit einem Mehrkant auszustattenden Werkstückes angeordnet ist.

Zum Antrieb der Werkstückspindel 10 dient ein an sich bekannter elektrohydraulischer Rotationsverstärker 16, dessen Antriebswelle 18 über zwei miteinander kämmende Zahnräder 20, 22 die Werkstückspindel 10 treibt. Die Antriebsverbindung kann auch über Zahnketten oder Zahnradriemen erfolgen.

Der Werkstückspindel 10 ist eine als ganzes mit 24 bezeichnete Arbeitseinheit zugeordnet, die einen Werkzeugträger 26 aufweist, der einen Messerkopf 28 besitzt, der auf einer zur Werkstückspindel 10 achs-

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parallel angeordneten Messerkopfspindel 30 sitzt. Der Messerkopf trägt beispielsweise drei im Winkelabstand voneinander angeordnete Drehmeißel 32,34,36, deren Schneiden 38 an über den Umfang des Messerkopfes vorstehenden Schaftendstücken dieser Drehmeißel befestigten Hartmetallplatten 40 angeformt sind. Die Schneiden 38 befinden sich auf einem gemeinsamen Flugkreis. Mit ihrer Hilfe sollen am Werkstück 14 mehrere im wesentlichen ebene Flächen angeformt werden.

Zum Antrieb der Messerkopfspindel 3 0 dient ein Rotationsverstärker 42,dessen Abtriebswelle 44 ein Zahnrad 46 antreibt, das seinerseits mit einem auf der Messerkopfspindel 30 drehfest angeordneten Zahnrad kämmt. Auch hier können Zahnketten-oder Zahnriementriebe vorgesehen werden.

Dabei ist zum Anformen von Flächen am V7erkstück 14 Voraussetzung, daß Werkstückspindel und Messerkopf durch die Rotationsverstärker 16,42 gleichsinnig in Drehung gesetzt werden, wobei die Drehzahlen dieser Teile so synchronisiert sein müssen, daß ein erforderliches Drehzahlverhältnis zwischen Werkstückspindel und Messerkopf exakt aufrechterhalten bleibt, was bei solchen bekannten Rotationsverstärkern elektrisch zuverlässig geregelt werden kann.

Beim gezeigten Ausführungsbeispiel würden am Werkstück 14 mittels des Messerkopfes 28 drei einander im Winkelabstand von 120° zugeordnete Flächen angeformt werden, sofern sich der Messerkopf mit der gleichen

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Drehzahl wie die Werkstückspindel drehen und dieser in Vorschubrichtung verstellt würde.

Bei zweimal schneller rotierendem Messerkopf würde demgemäß am Werkstück ein Sechskant entstehen. Das für die gewünschte Anzahl der anzuformenden Flächen notwendige Drehzahlverhältnis läßt sich mit Hilfe der elektrohydraulischen Rotationsverstärker bzw. bei einer Verbindung der Wellen beider Schrittmotoren durch eine Verbindungswelle durch die elektronische Steuerung des antreibenden Schrittmotors schnell einstellen.

Zur Durchführung der Vorschubbewegung ist die Arbeitseinheit 24.mittels eines Vorschubzylinderaggregats 50 . in Achsrichtung der Messerkopfspindel 30 verstellbar. Außerdem ist die Arbeitseinheit mittels eines Vor- . " schubZylinderaggregates 52 radial zur Werkstückspindel 10 verstellbar, wodurch zum Beispiel stufenweise abgesetzte Flächen oder am Werkstück ebene Schrägflächen angeformt werden können, je nach dem, ob die Arbeitseinheit lediglich um einen Festbetrag in radialer Richtung oder kontinuierlich zugestellt wird.

Zur Durchführung dieser Arbeitsbewegungen entlang von Koordinaten ist die'Arbeitseinheit vorzugsweise durch einen Kreuzschlitten gebildet, dessen Unterschlitten 54 durch das Vorschubzylinderaggregat 52 und dessen die

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Messerkopfspindel 30 samt Antriebsmittel tragender Oberschlitten 56 mittels des Vorschubzylinderaggregates verstellbar ist.

Der Oberschlitten kann noch mit einem Kopierfühler 55 ausgestattet sein, dem eine stationäre Kopierkurve 60 zugeordnet werden kann, so daß eine gewünschte Kontur der an das Werkstück anzuformenden Flächen aufkopiert werden kann..

Wie Fig. 2 zeigt,ist am Messerkopf 28 und zwar zwischen den beiden Mehrkantdrehmeißeln 34,36 ein weiterer Drehmeißel 62 zum Runddrehen angeordnet, dessen Schneide an einer aus Kartmetall bestehenden Kopierplatte 66 angeformt ist. Die Schneide 64 ist hierbei zum Flugkreis 68 der Schneiden 38 der übrigen Drehmeißel derart zurückgesetzt, daß bei der Rotation des Messerkopfes 28 zum Anformen eines Mehrkants an einem Werkstück die Schneide. 64 nicht mit dem Werkstückumfang in Berührung kommen kann.

Aus Fig. 2 ist des weiteren zu ersehen, daß das die Kopierplatte 66 tragende Schaftendstück 62' sich innerhalb einer Umfangsvertiefung 70 des Messerkopfes 28 befindet. Diese erstreckt sich über die gesamte axiale Länge des Messerkopfes 28 (Fig. 3). Diese Umfangsvertiefung bildet eine Mulde mit konkaver Wandung 72. Beim

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gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Drehmeißel 62 im Messerkopf derart angeordnet, daß sich die Schneide 64 seiner Kopierplatte 66 innerhalb dieser Umfar.gsvertiefung befindet.

Zum Langdrehen ist der Messerkopf mittels des Rotationsverstärkers 4 2 in einer vorbestimmten Drehstellung stillsetz-und feststellbar, wobei die Arbeitseinheit 24 mit Hilfe des Vorschubzylinderaggregats relativ zum Werkstück 14 entsprechend radial zu verstellen ist, um mit der Schneide 64 des DrehroeiSels einen Arbeitspunkt am Umfangs des Werkstückes 14 anzufahren .

Die Ausstattung des Messerkopfes mit der Umfangsvertiefung 70 ermöglicht hierbei eine in jedem Falle ausreichende Radialzustellung des Drehmeißels 62. Nach erfolgter Positionierung in dessen Arbeitsstellung kann mit Hilfe des Vorschubzylinderaggregates 50 beispielsweise zum Langdrehen der Längsvorschub erzeugt werden. Ebenso können nach einem vorgegebenen Programm beide Vorschubzylinderaggregate 50,52 in Fuktion treten, um beispielsweise Werkstücke konisch zu drehen oder verschiedene Durchmesser erzeugen zu können. Ebenso läßt sich mit der Kopiereinrichtung 58,60 Werkstücken eine gewünschte Umfangskontur verleihen.

Eine modifizierte Ausführungsform der Erfindung kann

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darin bestehen, am Messerkopf im Winkelabstand voneinander auch zwei Drehmeißel zum Runddrehen vorzusehen, wobei mit Hilfe des einen Drehmeißels 'orgedreht und mit Hilfe des anderen Drehmeißels, also in einer zweiten Position des Messerkopfes,fertiggedreht werden kann.

Zur Durchführung solcher Dreharbeiten ist die Drehzahl der Werkstückspindel 10 mit Hilfe des Rotationsverstärkers 16 entsprechend hochzufahren. Während zum Mehrkantdrehen ausgesprochen niedrige Drehzahlen_fwie beispielsweise 100 U/min, und in Stufen bis zu 560 U/min, benötigt werden, ermöglicht es der Rotationsverstärker zum Runddrehen die Drehzahl der Werkstückspindel stufenlos bis zum Beispiel auf 1200 U/min, hochzufahren.

Durch eine entsprechend programmierte elektronische Steuerung können nach Beendigung einer Runddrehoperation die Werkstückspindel 10 sowie der Messerkopf 28 wieder in ihre ursprüngliche Relativstellung zueinander eingestellt werden, so daß anschließend nochmals eine nach einem bestimmten ümfangspunkt des Werkstückes orientierte Mehrkantbearbeitung durchgeführt werden kann.

Die hyraulischen Komponenten der als Hydromotoren arbeitenden Rotationsverstärker sind in Fig. 4 gezeigt.

Beiden Rotationsverstärkern sind hierbei die gleichen

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hydraulischen Komponenten zugeordnet. So bezeichnen 74 und 76 jeweils mit einem Rückschlagventil/ausgestattete Drosselventile zur Synchronregelung der Drehzahlen beider Rotationsverstärker. Diese liegen in jeweils einer von zwei an den Rotationsverstärkern angeschlossenen Ölleitungen 80,82. Diesen ist ein 4/3 Wegeventil zugeordnet, das elektromagnetisch in seine einzelnen Ventilstellungen steuerbar ist. An diesen 4/3 Wegeventilen ist jeweils eine Zuführleitung angeschlossen. Außerdem stehen sie mit dem öltank 88 der Hydraulik in Verbindung. Die beiden Zuführleitungen 86 stehen jeweils mit einer Hydrau- ·" likpumpe 90 in Verbindung,die durch einen gemeinsamen Antriebsmotor 92 antreibbar sind. Die Pumpen beziehen das Hydrauliköl aus dem öltank 88. Zwischen den Hydraulikpumpen und den Zuführleitungen 86 ist ein 2/2 Wegeventil 94 zwischengeschaltet, dem je Zuführleitung ein Filter 96 nebst Rückschlagventil 98 vorgeschaltet sind. Dieses Ventil ist

in seine die Verbindung des Rotationsverstärkers 42 mit der zugeordneten Pumpe 90 unterbrechende Ventilstellung mittels eines Elektromagnets 99 steuerbar, während es mittels einer Rückstellfeder in seine Durchlaßstellung zurücksteuerbar ist.

Mit Hilfe der 4/3 Wegeventile 84 lassen sich die Rotationsverstärker in einer gewünschten Drehrichtung

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antreiben oder stillsetzen.

Zum Mehrkantdrehen sind die Ventile 84, 94 in die gezeigte Ventilstellung zu steuern. Zum Runddrehen ist das 2/2 Wegeventil 94 mittels des Elektromagneten gemäß Fig. 4 nach links gesteuert. In dieser Ver.flstellung ist der Zufluß von Hydrauliköl zum Rotationsverstärker 4 2 unterbrochen, wobei dessen Abtriebswelle zur Einstellung des Messerkopfes 28 bzw. des Drehmeißels 62 zum Runddrehen mittels sines in diesen integrierten Schrittmotors entsprechend verdreht und danach festgestellt werden kann.

Die Zufuhr von Hydrauliköl in den Rotationsverstärker zum Antrieb der Werkstückspindel 10 bleibt aufrechterhalten, wobei dessen Drehzahl zum Runddrehen entsprechend hochgefahren wird.

Claims (5)

1. DR,-ING, DIPU-ΙΝβ,Μ, SU, ,","'J DJf·!»,-PH·«. OR OIPU-ΡΗΥβ, O!J"L*HVe '^/

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   Schutzansprüche

   1. Mehrkantdrehmaschine mit einem Werkzeugträger, der um eine zur Achse einer Werkstückspindel paralle^a Achse antreibbar ist und am Umfang mindestens einen Mehrkant-Drehmeißel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß am Umfang des Werkzeugträgers(26)mindestens ein weiterer Drehmeißel(62)zum Runddrehen angeordnet ist, dessen Schneide(64)zum Flugkreis der Schneide (38) des Mehrkantdrehmeißels (32 oder 34 oder 36) zurückgesetzt ist_rund daß eine Feststellvorrichtung (42) zum Stillsetzen des Werkzeugträgers (26) in einer vorbestimmten Drehstellung zum Runddrehen mit dem Runddrehmeißel (6 2) vorgesehen ist.

   2. Mehrkantdrehmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Schneide(64)tragende Endstück (62') des Schaftes des Runddrehmeißels (62) in radialer Richtung des Werkzeugträgers (26) gesehen mindestens über einen Teil seiner Länge sich innerhalb einer Umfangsvertiefung (70) des Werkzeugträgers (26) befindet, die sich über die gesamte axiale Länge des Werkzeugträgers (26) erstreckt.
3. 3. Mehrkantdrehmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsvertiefung (70) eine eine konkave Wandung (72) aufweisende Mulde bildet.

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4. 4. Mehrkantdrehmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb des Werkzeugträgers (26) und der Werkstückspindel (10) je ein elektrohydraulischer, stufenlos regelbarer Rotationsverstärker (16;42) vorgesehen ist, deren Drehzahlen zur exakten Aufrechterhaltung eines erforderlichen Drehzahlverhältnissen zwischen Werkzeugträger (26) und Werkstückspindel (10) elektrisch synchronisiert sind.
5. 5. Mehrkantdrehmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugträger (26) auf einer durch einen Kreuzschlitten, gebildeten Arbeitseinheit (24) angeordnet ist, deren Schlitten (54,56) zu ihrer Verstellung Stellzylinder (50,52) zugeordnet sind, wobei auf dem quer zur Werkstückspindelachse verstellbaren Oberschlitten (56) der Werkzeugträger (26) sowie dessen Rotationsverstärker (4 2) angeordnet sind.

   6„ Mehrkantdrehmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Oberschlitten (56) eine Kopiervorrichtung zugeordnet ist, die einen an einer Kopierschablone (60) entlang bewegbaren Kopierfühler (58) aufweist.