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Plan- und Ausdrehkopf.
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Die Erfindung betrifft einen Plan- und Ausdrehkopf, bestehend aus
einem an der Spindel einer Drehmaschine mit seiner Rückseite zu befestigenden Tragkörper,
einem an der Vorderseite des Tragkörpers in einer senkrecht und symmetrisch zur
Drehachse verlaufenden Führung radial verschiebbaren Schieber, an welchem ein Werkzeugträger
befestigbar ist, und einer koaxial zur Drehachse in dem Tragkörper verschiebbaren
Stellange, deren Axialbewegung über ein zwischengeschaltetes Getriebe eine Radialbewegung
des Schiebers bewirkt.
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Ein Plan- und Ausdrehkopf ist eine Baueinheit, deren meist zylindrischer
Tragkörper an der Spindel einer Dreh- oder Sondermaschine angeflanscht wird. Derartige
Maschinen weisen in ihrer Spindel meistens eine hydraulisch axial verschiebbare
Stange auf, die mit der Stellstange des Plan- und Ausdrehkopfes verbunden werden
kann. Durch Axialverschiebung der Stangeiund der Stellstange kann der Schieber des
Plan- und Ausdrehkopfes radial verschoben werden. Weist nun der Werkzeugträger Werkzeuge
in Form von Drehmeisselscirneiden auf
und wird während der Drehung
des Plan- und fiusdrehlcopfes der Schieber radial ausgefahren, so erfolgt an dem
Werkstück eine Planbearbeitung. In ähnlicher Weise können beispielsweise auch Innennuten
ausgestochen werden. Bei ruhendem Schieber und Relativverschiebung des Werkstückes
gegenüber dem Drehkopf in Achsrichtung desselben erfolgt eine husurehbearbeitung.
Wird diese Relativverscliiebung mit einer gleichzeitigen Radialverschiebung des
Schiebers kombiniert, so vollführt das Werkzeug eine dreidimensionale Bewegung und
erzeugt am Werkstück eine 1?Or£n, die z. B. ein Kegel sein kann.
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Bei den bisher bekannten Plan- und Äusdrehköpfen mit einem Schieber
gibt es nur eine Schieberstellung, bei der der Massenschwerpunkt von Schieber, Werkzeugträger
und Werkzeug mit der Drehachse des Plan- und Äusdrehkopfes zusammentällt.
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Bei der Radialverschiebung des Schiebers entfernt sich der Massenschwerpinkt
von der Drehachse, wodurch eine Unwucht entsteht, die umso größer ist, je weiter
der Schieber radial nach außen ausgefahren wird. Die Unwucht beeinträchtigt äedoch
die Arbeitsgenauigkeft. Würde man den Schieber, den Werkzeugträger und das Werkzeug
möglichst leicht und klein gestalten, um die Unwucht möglichst gering zu halten,
so weisen diese Teile nicht die nötige Stabilität auf, worunter ebenfalls die Bearbeitungsgenauigkeit
leidet.
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Neben den Plan- und Ausdrehköpfen mit nur einem Schieber sind auch
solche mit zwei Schiebern bekannt, die sich gegenläufig bewegen, wodurch eine Unwucht
vermieden wird. Die beiden Schieber sind in einer Radialebene parallel zueinander
verschiebbar angeordnet. Die Trennfuge beider Schieber fällt mit einem Durchmesser
der Vorderseite des 'lragkörpers zusammen.
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Dies hat den Nachteil, daß für alle auf den Schiebern zu befestigenden
Werkzeugträgern nur eine schmale und außermitti#> liegende Aufspannfläche zur
Verfügung steht, die keine stab le Befestigung der Werkzeugträger ermöglicht. Durch
die aul3ermittige
Anordnung der Werkzeugträger und die auf sie
einwirkenden FliehkräfteWwerden auf den jeweiligen Schieber Kippkräfte ausgeübt,
was un6unstige Reibun#'skräfte in den Schieberführungen ergibt. Auch ist es nachteilig,
daß bei derartigen Plan- und Ausdreiiköpfen mit zwei Schiebern jeder der beiden
Schieber nur einseitig durch die ztellstange angetrieben werden kann, wenn als Getriebe
eine ##Iiiägverzahnung an der Stellstange und eine entsprechende Zahnleiste mit
schrägen Zähnen an den Schiebern verwendet wird. Es wirkt somit auch die Betätigungskraft
am Schieber einseitig und außermittig.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Plau- und Ausdrehkopf
der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei dem unter Beibehaltung eines einzigen,
symmetrisch zur Drehachse angeordneten Schiebers eine Unwucht vermieden und die
Bearbeitungsgenauigkeit erhöht wird.
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Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß zwischen der Rückseite
des Tragkörpers und der Schieberführung eine weitere, axial versetzt und parallel
zur Schieberführung verlaufende Führung vorgesehen ist, in welcher ein in seiner
Nasse in etwa der Masse des Schiebers einschließlich Uerkzeugträger und Werkzeug
entsprechendes Gegengewicht radial verschiebbar ist, und daß ein weiteres Getriebe
zwischen Stellstange und Gegengewicht vorgesehen ist, welches bei Betätigung der
Stellstange eine in Bezug auf den Schieber gleich große, jedoch gegenläufige Radialbewegung
des Ge##;engewichtes bewirkt.
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Durch die Anordnung des Schiebers und des Gegengewichtes in axialer
kichtung gesehen hintereinander wird zunächst erreicht, daß der Schieber völlig
unabhängig von dem GegUngewicht
ausgebildet sein kann. Wie bisher
bei einem Plan-und ausdrehkopf mit nur einem Schieber kann dieser Schieber quer
zu seiner Verschieberichtung völlig symmetrisch zu der Drehachse ausgebildet sein
und eine breite syminetrisch zur Drehachse und auch zur Schieberlängsachse verlaufende
Aufspannfläche für die Werkzeugträger aufweisen. Die Vorteile, die Plan- und Ausdrehköpfe
mit nur einem Schieber gegenüber solchen mit zwei Schiebern aufweisen werden also
bei dem erfindungsgemäßen Plan- und Äusdrelilcopf beibehalten, Gleichzeitig wird
aber durch das gegenläufig verschiebbare Gegengewicht, dessen Masse in etwa der
iViasse des Schiebers zuzüglich der Masse der von diesem getragenen Teile aufweist
die statische Unwucht des Schiebers in allen Schieberstellungen ausgeglichen. Die
Bearöeitungsgenauigkeit wird damit ganz wesentlich gesteigert, zumal bei der Ausgestaltung
des Schiebers, des Werkzeugträgers und des Werkzeuges kein Rücksicht mehr auf deren
Nasse genommen werden muß. Man kann diese Teile entsprechend den jeweiligen Anforderungen
genügend stabil ausbilden. Außerdem ist es möglich e1tn Schieber an beiden Seiten
der Stellstange über eine Schrägverzahnung anzutreiben, so daß die Betätigungskraft
mittig am Schieber angreift und sich dieser leicht und verschleißarm verschieben
läßt.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ilusführungsbe
ispieles in folgendem naher erläutert.
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Es zeigen: Sig. 1 einen Axialschnitt durch den Plan- und Auschirchkopf
nach der Linie I-I der Fig. 2, Fig. 2 einen weiteren Axialschnitt nach der Linie
ll-II der Fig. 1.
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In der Zeichnung ist mit 1 der zylindrische Tragkörper des Plan- und
Ausdrehkopfes bezeichnet, der aus mehreren Teilen bestehen kann. An der Rückseite
weist dieser Tragkörper eine Flanschplatte 2 mit einer konischen AusnehmFung 3 auf,
die auf die Spindel einer Dreh- oder Sondermaschine paßt, wobei diese Spindel beispielsweise
nach DIN 55021 ausgebildet ist. Mittels der Flanschplatte 2 kann der Tragkörper
1 an der Spindel befestigt werden.
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An der Vorderseite des Tragkörpers 1 ist ein Schieber 4 senkrecht
zu der Drehachse A des Tragkörpers, die mit der Spindelachse zusammenfällt, in Richtung
V verscuiebbar angeordnet. Die Symmetrieebene des Schiebers, die sich-in seiner
Längsrichtung erstreckt, verläuft durch die Drehachse A hindurch. Der Schieber 4
weist an seiner Vorderseite eine breite Aufspannfläche 5 für einen Werkzeugträger
6 auf, wobei dieser \#erkzeugträger je nach Art der durchzuführenden Bearbeitung
beispielsweise ein Ausdrehwerkzeug 7 oder aber auch einen nicht dargestellten Plandrehmeissel
tragen kann.
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Zur Führung des Schiebers dient eine in dem Tragkörper befestigte
Führungsleiste 8, die einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist. Die
zur Vorderseite des Tragkörpers 1 hin offene U-förmige Aussparung 9 der Führungsleiste
8 dient zur Lagerung des Schiebers 4. Zwischen der durch die Flanschplatte 2 gebildeten
Rückseite des Tragkörpers und der Schieberführung 8, 9 ist eine weitere axial versetzte
und parallel zur Schieberführung 8, 9 verlaufende Führung 10 vorgesehen, die bei
dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch eine U-förmige Ausnehmung im Tragkörper
1 gebildet wird. In dieser U-förmigen Ausnehmung ist ein Gegengewicht 11 parallel,
jedoch gegenläufig zum Schieber 4 verschiebbar angeordnet. Die Nasse dieses Gegengewichtes
11 einschließlich der mit diesem Gegergewicht
verbundenen Teile,
auf die weiter unten noch näher eingegangen wird, entspricht in etwa der Masse des
Schiebers 4 zuzüglich sämtlicher mit ihm verbundenen Teile wie dem Werkzeugträger
6 und dem Werkzeug 7. Die Führungsleiste 8, welche in eine Erweiterung 12 der U-förmigen
Ausnehmung 10 eingesetzt ist, bildet mit ihrem Boden 13 die vordere Fuhrung fläche
für das Gegengewicht 11. Das Gegengewicht 11 weist ferner ein sich parallel zu seiner
Verschieberichtung erstreckendes Langloch 14 auf, durch welches die Verstellstange
15 hindurchtritt. Die Verstellstange 15, welche mit ihrem hinteren Ende 15a mit
einer nicht dart~estellten Stange in der Spindel der Werkzeugmaschine verbindbar
ist1 ist in axialer Richtung B verschiebbar. Die fitellstange 15 weist eine erste
Schrägverzahnung auf, die in eine entsprechende mit dem Schieber 4 verbundene Zahnleiste
17 eingreift. Zweckmäßig ist die Stellstange 15 an zwei der diametral gegenüberliegenden
Seiten mit einer derartigen Verzahnung 16 versehen, wobei jede dieser Verzahnungen,
wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, mit einer Zahnleiste 17 zusammenarbeitet. Die Stellstange
15 weist aber weiterhin noch eine zweite Verzahnung 18 auf, deren Zähne in Bezug
auf die Verschieberichtung B der Stellstange in gleichen Winkel ~ jedoch entgegengesetzt
zu den Zähnen der ersten Schrägverzahnung 16 geneigt sind.
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Die Zähne beider Schrägverzahnungen 16 und 18 kreuzen sich.
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Die zweite Schrägverzahnung 18, die ebenfalls an beiden Seiten der
Stellstange 15 vorgesehen sind kann, arbeitet mit zwei symmetrisch zur Stellstange
15 vorgesellerlen Zahnleisten 19 zusammen, die ihrerseits mit dem Gegengewicht 11
verbunden sind. Hierdurch wird bewirkt, daß bei einer Verschiebung der Stellstange
15 in axialer Richtung der Schieber 4 und das Gegengewicht 11 jeweils um den gleichen
Betrag, jedoch stets gegenläufig bewegt werden. Da die Zahnleistal17 und 19 jeweils
symmetrisch zu der Stellstange 15 angeordnet sind wirken die Antriebskräfte an dem
Schieber 4 und deL Gegenge wicht 11 jeweils zentral und symmetrisch ein. lirlleitig
auf
Schieber, Gegengewicht und Stellstange wirkende Querkräfte
werden vermieden.
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Vorteilhaft ist im Boden 13 der Huhrungsleiste 8 eine Führungsbüchse
20 für die Stellstange 15 vorgeseìlen. Durch diese zusätzliche Führung der Stellstange
arbeitet die Kraftübertragung zwischen Stellstange und Schieber 4 sehr spielarm
und zwingt diesem eine sehr präzise Folgegenauigkeit auf.
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Ein Plan- und Ausdrehkopf der erfindungsgemäßen Art eignet sich besonders
für Kopierdrehzwecke für die Bearbeitung hochgenauer Teile bei hohen Drehzahlen.
Durch die Aufhebung der Unwucht des Schiebers mittels des Gegengewichtes arbeitet
der erfindungsgemäße Plan- und Ausdrehkopf in allen Schieberstellungen auch bei
hohen Drehzahlen sehr ruhig Ullt genau.