CH710297B1 - Device for clamping and centering a workpiece to be machined. - Google Patents
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Abstract
Bei einer Vorrichtung zum Einspannen und Zentrieren eines zu bearbeitenden Werkstücks, insbesondere einer zu schleifenden Spindel, mit einem Reitstock (1) mit einer Zentrierspitze (4) in einem ortsfesten Gehäuse (2), soll das zu bearbeitende Werkstück vor der Zentrierspitze (4) von einem Einzugring (6) umfangen sein, der einen innenring (9) aufweist, dessen Weite veränderbar ist und mit dem das zu bearbeitende Werkstück gegenüber der Zentrierspitze (4) zentriert ist, wobei der Einzugring (6) axial bewegbar in dem Gehäuse (2) geführt ist und das zu bearbeitende Werkstück zentriert gegen die Zentrierspitze (4) leitet.In a device for clamping and centering a workpiece to be machined, in particular a spindle to be ground, with a tailstock (1) with a centering tip (4) in a stationary housing (2), the workpiece to be machined should be in front of the centering tip (4) a feed ring (6), which has an inner ring (9), the width of which can be changed and with which the workpiece to be machined is centered relative to the centering tip (4), the feed ring (6) being axially movable in the housing (2) is guided and centers the workpiece to be machined against the centering tip (4).
Description
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1 The invention relates to a device according to the preamble of claim 1
Stand der TechnikState of the art
[0002] Derartige Vorrichtungen sind in vielfältiger Form und Ausführung bekannt und auf dem Markt. Sie werden zum Bearbeiten von beliebigen Werkstücken und insbesondere auch zum Innen- oder Aussenschleifen von Spindeln benutzt. Die vorliegende Erfindung bezieht sich vor allem auf die Herstellung oder Bearbeitung von Spindeln, soll allerdings darauf nicht beschränkt sein. Such devices are known in various forms and designs and on the market. They are used to machine any workpiece and in particular also to grind spindles internally or externally. The present invention relates primarily to the manufacture or machining of spindles, but is not intended to be limited thereto.
[0003] Ein derartiges Schleifverfahren und eine entsprechende Bearbeitungsmaschine für wellenförmige Werkstücke ist beispielsweise in der DE 10 2009 013 050 A1 gezeigt. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Werkstückspindel und einem Reitstock, wobei die Werkstückspindel entlang von ersten Führungen verfahrbar ist. Sie besitzt eine Schleifspindel mit einem Innenschleifkörper, einen Schleifspindelstock mit einer Schleifscheibe zum Aussenschleifen, wobei in diesem Fall der Schleifspindelstock und die Schleifspindel jeweils über Vertikalschlitten und Horizontalschlitten in vertikaler und horizontaler Richtung bewegbar sind. Zum Aussenschleifen wird das Werkstück zwischen der Werkstückspindel und dem Reitstock eingespannt, zum Innenschleifen entlang der ersten Führung zum Reitstock weg bewegt. Such a grinding method and a corresponding processing machine for wave-shaped workpieces is shown for example in DE 10 2009 013 050 A1. This device essentially consists of a workpiece spindle and a tailstock, the workpiece spindle being movable along first guides. It has a grinding spindle with an internal grinding body, a grinding headstock with a grinding wheel for external grinding, in which case the grinding headstock and the grinding spindle can each be moved in the vertical and horizontal directions via vertical slides and horizontal slides. For external grinding the workpiece is clamped between the workpiece spindle and the tailstock, for internal grinding it is moved away along the first guide to the tailstock.
[0004] Eine grosse Schwierigkeit bei derartigen Bearbeitungsmaschinen ist das Zentrieren des Werkstücks. Insbesondere wenn Spindeln geschliffen werden sollen, müssen diese mit höchster Genauigkeit bearbeitet werden, da sie mit grossen Geschwindigkeiten laufen und jede Unwucht eine erhebliche Beanspruchung der Maschine und eine Verkürzung der Lebensdauer bedeutet. Bereits eine geringe Ungenauigkeit führt zu dieser Unwucht am Werkzeug und damit zu einer einseitigen Abnutzung am Werkzeug verbunden mit geringen Werkzeugstandzeiten, schlechter Oberfläche und hohen Ausschussquoten. A major difficulty with such machine tools is the centering of the workpiece. Especially when spindles are to be ground, they have to be machined with the greatest accuracy, since they run at high speeds and any imbalance means considerable strain on the machine and a shortening of the service life. Even a small inaccuracy leads to this imbalance on the tool and thus to one-sided wear on the tool combined with short tool life, poor surface and high reject rates.
Aufgabetask
[0005] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Einspannen und Zentrieren der Werkstücke, insbesondere von Spindeln allgemein und hier insbesondere von Spindeln für Werkzeugmaschinen, zu erleichtern und zu verbessern. The object of the present invention is to facilitate and improve the clamping and centering of the workpieces, in particular of spindles in general and here in particular of spindles for machine tools.
Lösung der AufgabeSolution of the task
[0006] Zur Lösung der Aufgabe führen die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1. To achieve the object, the features of the characterizing part of claim 1.
[0007] Damit wird eine höchste Genauigkeit der Ausrichtung des Werkstücks bei einem gleichzeitig erleichterten Aufspannvorgang erreicht. Das Gehäuse, in dem sich die Zentrierspitze befindet, wird dabei als fester Bezug verwendet, da Einzugring bevorzugt axial bewegt in dem Gehäuse geführt ist. Somit genügt es, wenn der Einzugring einmal gegenüber dem Gehäuse in seiner Position ausgerichtet wird. Diese Ausrichtung kann dann auf jedes nachfolgende zu bearbeitende Werkstück übertragen werden. This achieves the highest accuracy of the alignment of the workpiece with a simultaneous easier clamping process. The housing in which the centering tip is located is used as a fixed cover, since the feed ring is preferably guided axially in the housing. It is therefore sufficient if the feed ring is once aligned in its position with respect to the housing. This alignment can then be transferred to each subsequent workpiece to be machined.
[0008] In einem Ausführungsbeispiel wird durch einen Stempel eine Verbindung zwischen dem Einzugsring und dem Gehäuse gewährleistet. Bevorzugt sind natürlich mehrere Stempel vorgesehen, wobei drei Stempel wohl genügen. Jeder dieser Stempel ist in einer Führungsbohrung bzw. entsprechenden Gehäuseausnehmung in dem Gehäuse zumindest teilweise angeordnet. Dabei besteht ein Stempel im bevorzugten Ausführungsbeispiel aus zwei Teilen, die zur Erleichterung der Montage lösbar miteinander verbunden sind. Ein aus der Führungsbohrung herausragendes Zentrierteil durchsetzt auch den Einzugring mit einem Passkopf und wirkt dort zur Zentrierung mit dem Einzugring mit einer Passaufnahme zusammen. Der Einfachheit halber sind Passkopf und Passaufnahme konisch ausgestaltet. Auf diese Weise finden sie am leichtesten ihre Passform. In one embodiment, a connection between the feed ring and the housing is ensured by a stamp. Of course, several stamps are preferably provided, three stamps being sufficient. Each of these stamps is at least partially arranged in a guide bore or corresponding housing recess in the housing. In the preferred exemplary embodiment, a stamp consists of two parts which are detachably connected to one another to facilitate assembly. A centering part protruding from the guide bore also passes through the feed ring with a fitting head and interacts there with a fitting receptacle for centering with the feed ring. For the sake of simplicity, the passport head and passport holder are conical. This is the easiest way to find your fit.
[0009] Allerdings ist vorgesehen, dass sich die Passaufnahme nicht nur einfach in dem Einzugring befindet, sondern dass hier dem Einzugring Bajonetthaken angeformt sind, in denen sich die Passaufnahme befindet und mit denen der Einzugring den Passkopf untergreifen kann. Dadurch ist es möglich, dass der Einzugring zuerst dem Werkstück aufgeschoben, mit diesem Werkstück zusammen gegen das Gehäuse geführt und dann durch ein Drehen des Einzugrings die Stempel gefangen werden können. Auch dies erleichtert ein Einlegen des Werkstücks. However, it is provided that the passport holder is not only simply in the feed ring, but that the feed ring bayonet hooks are formed here, in which the passport holder is located and with which the feed ring can engage under the fitting head. This makes it possible for the feed ring to be pushed onto the workpiece first, to be guided together with this workpiece against the housing and for the punches to be caught by rotating the feed ring. This also makes it easier to insert the workpiece.
[0010] Das andere Teil des Stempels, auch als Führungsteil bezeichnet, befindet sich zum grossen Teil in der Gehäuseausnehmung und ist dort gegen einen Kraftspeicher abgestützt, so dass das Zentrierteil zum Gehäuse hin gezogen wird. Der Kraftspeicher kann dann eine einfache Schraubenfeder sein, zu deren Abstützung die Stange einen Kolbenkopf ausbildet. Auch hier sind natürliche andere Möglichkeiten denkbar, selbst eine hydraulische oder pneumatische Abstützung. The other part of the stamp, also referred to as a guide part, is largely in the housing recess and is supported there against an energy accumulator, so that the centering part is pulled towards the housing. The energy accumulator can then be a simple coil spring, for the support of which the rod forms a piston head. Here, too, other natural possibilities are conceivable, even hydraulic or pneumatic support.
[0011] Zusätzlich zu dieser Zentrierung ist in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ein weiterer Zentrierring vorgesehen, der ebenfalls axial in dem Gehäuse geführt ist. Hierzu stehen von dem Zentrierring Kolbenstangen, bevorzugt drei Kolbenstangen um jeweils 120° verteilt, ab, die ebenfalls in Gehäuseausnehmungen geführt sind. Diese Führung kann, je nach Wunsch, mit oder ohne Druckbeaufschlagung erfolgen. Bevorzugt ist eine Druckbeaufschlagung vorgesehen, die es ermöglicht, die Kolbenstange aus dem Gehäuse auszufahren und dabei der Zentrierung zum Gehäuse hin zu verlagern. In addition to this centering, a further centering ring is provided in a preferred embodiment of the invention, which is also guided axially in the housing. For this purpose, piston rods protrude from the centering ring, preferably three piston rods, each distributed through 120 °, which are also guided in housing recesses. This tour can be done with or without pressurization, as desired. Pressure is preferably provided, which makes it possible to extend the piston rod out of the housing and to shift the centering toward the housing.
[0012] Allerdings ist auch vorgesehen, dass der Zentrierring von dem Zentrierteil des Stempels durchsetzt wird, welcher bzw. welche den Einzugring mit dem Gehäuse verbinden. Im Bereich dieses Durchsatzes weist der Zentrierring wiederum eine Passaufnahme, bevorzugt eine Konusaufnahme, auf, welche mit einer entsprechenden Passform an dem Zentrierteil, insbesondere einem Konus, zusammenwirken kann. Hierdurch wird gewährleistet, dass das Zentrierteil des Stempels nochmals gegenüber dem Gehäuse, in dem sich die Zentrierspitze befindet, ausgerichtet und diese Ausrichtung zudem noch abgestützt wird. Diese Ausrichtung überträgt sich dann über das Zentrierteil auch auf den Einzugring. However, it is also provided that the centering ring is penetrated by the centering part of the stamp, which or which connect the feed ring to the housing. In the area of this throughput, the centering ring in turn has a fitting seat, preferably a cone seat, which can interact with a corresponding fit on the centering part, in particular a cone. This ensures that the centering part of the stamp is again aligned with the housing in which the centering tip is located, and this alignment is also supported. This alignment is then transferred to the feed ring via the centering part.
FigurenbeschreibungFigure description
[0013] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in <tb><SEP>Figur 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Einspannen und Zentrieren eines zu bearbeitenden Werkstücks; <tb><SEP>Figur 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäss Figur 1; <tb><SEP>Figuren 3 bis 5 Schnittdarstellungen eines Ausschnitts aus Figur 2 entlang Linie A-A in verschiedenen Gebrauchslagen; <tb><SEP>Figuren 6 bis 8 Schnittdarstellungen eines Ausschnitts aus Figur 2 entlang Linie B-B in verschiedenen Gebrauchslagen;Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description of preferred exemplary embodiments and with reference to the drawing; this shows in <tb> <SEP> Figure 1 is a side view of an inventive device for clamping and centering a workpiece to be machined; <tb> <SEP> FIG. 2 shows a plan view of the device according to FIG. 1; <tb> <SEP> Figures 3 to 5 sectional views of a detail from Figure 2 along line A-A in different positions of use; <tb> <SEP> Figures 6 to 8 are sectional views of a detail from Figure 2 along line B-B in different positions of use;
[0014] Gemäß den Figuren 1 und 2 ist von einer erfindungsgemässen Vorrichtung zum Einspannen und Zentrieren eines zu bearbeitenden Werkstücks ein Teil eines Reitstocks 1 gezeigt. Dieser weist ein ortsfestes Gehäuse 2 auf, welches eine Öffnung 3 umfängt, in der eine Zentrierspitze 4 angeordnet ist, die sich im Zentrum der Öffnung 3 befindet. According to Figures 1 and 2 of a device according to the invention for clamping and centering a workpiece to be machined, a part of a tailstock 1 is shown. This has a stationary housing 2 which encloses an opening 3 in which a centering tip 4 is arranged, which is located in the center of the opening 3.
[0015] Dem Gehäuse 2 ist ein Zentrierring 5 und diesem ein Einzugring 6 vorsetzt. Dabei sind an dem Zentrierring 5 drei Kolbenstangen 7.1 bis 7.3 angeordnet, wobei jede Kolbenstange, wie für die Kolbenstange 7.1 in den Figuren 6 bis 8 gezeigt, in Gehäuseausnehmung 8 geführt ist. The housing 2 is a centering ring 5 and this a feed ring 6 sets. In this case, three piston rods 7.1 to 7.3 are arranged on the centering ring 5, each piston rod, as shown for the piston rod 7.1 in FIGS. 6 to 8, being guided in the housing recess 8.
[0016] Der Einzugring 6 selbst weist einen Innenring 9 auf, dessen Weite veränderbar ist und dem um jeweils 120° versetzt drei Bajonetthaken 10.1 bis 10.3 zugeordnet sind. Jeder dieser Bajonetthaken bildet, wie in den Figuren 3 bis 5 für den Bajonetthaken 10.1 gezeigt, eine Konusaufnahme 11 aus, die zur Aufnahme eines Konus 12.1, 12.2, 12.3 dient. Dieser Konus 12.1, 12.2, 12.3 ist Teil eines Zentrierteils 13, das zusammen mit einem Führungsteil 14 einen Stempel 15 bildet. Dabei sind Zentrierteil 13 und Führungsteil 14 lösbar miteinander verbunden, beispielsweise zusammengeschraubt. Im Bereich der Verbindung durchsetzt der Stempel 15 dabei den Zentrierring 5, wobei dieser dabei wiederum eine Konusaufnahme 16 ausbildet, die mit einem weiteren Konus 17 zusammenwirkt, wobei der Konus 17 an dem Zentrierteil 13 dem Konus 12.1, 12.2, 12.3 nachgeordnet ist. The intake ring 6 itself has an inner ring 9, the width of which can be changed and which is assigned three bayonet hooks 10.1 to 10.3 offset by 120 °. Each of these bayonet hooks, as shown in FIGS. 3 to 5 for the bayonet hook 10.1, forms a cone receptacle 11 which serves to receive a cone 12.1, 12.2, 12.3. This cone 12.1, 12.2, 12.3 is part of a centering part 13, which forms a stamp 15 together with a guide part 14. Centering part 13 and guide part 14 are detachably connected to one another, for example screwed together. In the area of the connection, the punch 15 passes through the centering ring 5, which in turn forms a cone receptacle 16 which interacts with a further cone 17, the cone 17 on the centering part 13 being arranged downstream of the cone 12.1, 12.2, 12.3.
[0017] Das Führungsteil 14 weist eine abgestufte Stange 18 auf, an die ein Kolbenkopf 19 in einer Gehäuseausnehmung bzw. Gehäusebohrung 20 anschliesst. Zwischen einem Boden 21 der Gehäusebohrung 20 und dem Kolbenkopf 19 ist eine Schraubenfeder 22 (nur in Figur 5 gezeigt) als Kraftspeicher vorgesehen. The guide member 14 has a stepped rod 18 to which a piston head 19 connects in a housing recess or housing bore 20. Between a bottom 21 of the housing bore 20 and the piston head 19, a helical spring 22 (only shown in FIG. 5) is provided as an energy store.
[0018] Die Funktionsweise der vorliegenden Erfindung ist folgende: <tb><SEP>Durch eine Druckbeaufschlagung an einem Anschluss x fahren die Kolbenstangen 7.1-7.3 in axialer Richtung aus. Dabei wird auch die Stange 18 gegen den Druck der Schraubenfeder 22 mitgenommen und mittels des Konus 17 im Zentrierring 5 axial und radial ausgerichtet. Diese Ausrichtung erleichtert das Aus- und Einspannen des Werkstücks beim Schleifen mittels des Einzugringes 6 und den Bajonetthaken 10.1-10.3.[0018] The operation of the present invention is as follows: <tb> <SEP> By applying pressure to a port x, the piston rods 7.1-7.3 extend in the axial direction. The rod 18 is also taken against the pressure of the helical spring 22 and axially and radially aligned by means of the cone 17 in the centering ring 5. This alignment facilitates the clamping and unclamping of the workpiece when grinding using the feed ring 6 and the bayonet hook 10.1-10.3.
[0019] Ein zu bearbeitendes Werkstück wird in den Reitstock 1 eingesetzt und dabei von dem Einzugring 6 umfangen. Nach dem Einspannen des neuen Werkstücks wird der Anschluss x wieder entlüftet, so das die Schraubenfedern 22 zur Wirkung kommen. Über die jeweilige Stange 18 wird der zweite Konus 12.1-12.3 angezogen und in den Bajonetthaken 10.1-10.3 axial und radial ausgerichtet. Der Einzugring 6 leitet das Werkstück zentriert gegen die Zentrierspitze 4 in der Öffnung 3. Dabei wird das Werkstück exakt gegenüber der Zentrierspitze 4 justiert bzw. axial- und radial ausgerichtet. Dies geschieht durch den Einzugring 6 selbst bzw. durch das Zusammenwirken des Konus 12.1, 12.2, 12.3 des Zentrierteils 13 mit der Konusaufnahme 11 und der Zentrierspitze 4 selbst. Um keinerlei Rundlauf-Ungenauigkeiten auf das Werkstück zu übertragen, ist es notwendig, dass sich der Konus 17 wieder vom Zentrierring 5 lösen kann und somit die Stange 18, die ebenfalls zur rotierenden Kraftübertragung auf das Werkstück dient, nur nach den Bajonetthaken 10.1-10.3 ausgerichtet wird. A workpiece to be machined is inserted into the tailstock 1 and embraced by the feed ring 6. After clamping the new workpiece, the connection x is vented again, so that the coil springs 22 come into effect. The second cone 12.1-12.3 is tightened via the respective rod 18 and aligned axially and radially in the bayonet hook 10.1-10.3. The pull-in ring 6 guides the workpiece centered against the centering tip 4 in the opening 3. The workpiece is adjusted exactly with respect to the centering tip 4 or is aligned axially and radially. This is done by the pull-in ring 6 itself or by the interaction of the cone 12.1, 12.2, 12.3 of the centering part 13 with the cone receptacle 11 and the centering tip 4 itself Can remove the cone 17 from the centering ring 5 and thus the rod 18, which is also used for rotating power transmission to the workpiece, is only aligned with the bayonet hooks 10.1-10.3.
[0020] Die Ausgestaltung des Einzugrings mit den Bajonetthaken 10 hat den Vorteil, dass der Einzugring 6 bei Beginn der Montage nicht bereits fest mit den übrigen Teilen des Reitstocks 1 bzw. insbesondere den Zentrierteilen 13 verbunden ist, sondern dem Werkstück, z.B. einer Spindel, aufgeschoben werden kann, diese dann gegen die Zentrierspitze führt und durch Drehen des Einzugrings 6 den jeweiligen Konus 12.1, 12.2, 12.3 mit dem Bajonetthaken 10.1 bis 10.3 untergreifen und so fangen kann. Dies gibt in der Montage eine erhebliche Freiheit. The design of the feed ring with the bayonet hook 10 has the advantage that the feed ring 6 is not already firmly connected to the other parts of the tailstock 1 or in particular the centering parts 13 at the start of assembly, but the workpiece, e.g. a spindle, can be slid on, then guides it against the centering tip and, by rotating the feed ring 6, grips under the respective cone 12.1, 12.2, 12.3 with the bayonet hook 10.1 to 10.3 and catches it. This gives considerable freedom in assembly.
[0021] In den Figuren 3 und 6 ist eine weitestgehend Distanz zwischen Gehäuse 2, Zentrierring 5 und Einzugring 6 dargestellt, wobei die Schraubenfeder 22 vollkommen zusammengedrückt ist. Erkennbar ist, dass der Konus 12.1 in der Konusaufnahme 11 sitzt, während der Konus 17 aus seiner Aufnahme 16 abgehoben ist. In Figures 3 and 6, a largely distance between the housing 2, centering ring 5 and feed ring 6 is shown, the coil spring 22 being fully compressed. It can be seen that the cone 12.1 is seated in the cone receptacle 11 while the cone 17 is lifted out of its receptacle 16.
[0022] Die weiteren Stadien des Einziehens des Werkstücks in das Gehäuse 2 gegen das Zentrum 4 sind in den Figuren 4 und 5 bzw. 7 und 8 dargestellt. Dabei ist zwar dargestellt, dass der Konus 17 immer noch von der Konusaufnahme 16 entfernt ist, bevorzugt wird er aber im Laufe dieser Bewegung in die Konusaufnahme 16 eingezogen und so die gesamten Elemente beim Ein- bzw. Ausspannen gegeneinander zentriert. The other stages of drawing the workpiece into the housing 2 against the center 4 are shown in Figures 4 and 5 or 7 and 8. It is shown here that the cone 17 is still removed from the cone receptacle 16, but it is preferably drawn into the cone receptacle 16 in the course of this movement and thus the entire elements are centered against one another during clamping or unclamping.
BezugszeichenlisteReference list
[0023] 1 Reitstock 2 Gehäuse 3 Öffnung 4 Zentrierspitze 5 Zentrierring 6 Einzugring 7 Kolbenstange 8 Gehäuseausnehmung 9 Innenring 10 Bajonetthaken 11 Konusaufnahme 12.1, 12.2, 12.3 Konus 13 Zentrierteil 14 Führungsteil 15 Stempel 16 Konusaufnahme 17 Konus 18 Stange 19 Kolbenkopf 20 Führungsbohrung 21 Boden 22 Schraubenfeder x Anschluss 1 tailstock 2 housing 3 opening 4 centering point 5 centering ring 6 retraction ring 7 piston rod 8 housing recess 9 inner ring 10 bayonet hook 11 cone holder 12.1, 12.2, 12.3 cone 13 centering part 14 guide part 15 punch 16 cone holder 17 cone 18 rod 19 piston head 20 guide bore 21 bottom 22nd Coil spring x connection
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