DE102014113873A1

DE102014113873A1 - Befestigungskonstruktion für Hauptspindel und Werkzeughalter in einer Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE102014113873A1
Application number: DE201410113873
Authority: DE
Inventors: c/o FANUC Corporation Murota Masahiro
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2013-10-01
Filing date: 2014-09-25
Publication date: 2015-04-02
Also published as: JP2015066674A; CN204194819U; US9511462B2; CN104511600A; US20150093209A1

Abstract

Eine Befestigungsanordnung für eine Hauptspindel und einen Werkzeughalter einer Werkzeugmaschine wird bereitgestellt. Der Werkzeughalter ist an der Hauptspindel befestigt, und zwar über einen sich verjüngenden Schenkelabschnitt des Werkzeughalters, der in ein sich verjüngendes Loch eingesetzt wird, das in der Hauptspindel der Werkzeugmaschine ausgebildet ist. Mindestens eine Umfangsnut ist in einem sich verjüngenden Loch und/oder einer Innenwand der Hauptspindel ausgebildet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Befestigungskonstruktion für die Hauptspindel und den Werkzeughalter in einer Werkzeugmaschine.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Eine Werkzeugmaschine weist in der Regel einen Werkzeug-Einspannmechanismus auf, mit dem ein Werkzeughalter lösbar an der Hauptspindel befestigt wird. Der Werkzeug-Einspannmechanismus erzeugt eine Kraft zum Greifen des Werkzeughalters mit Hilfe einer Feder oder auf andere Weise. 3 zeigt allgemein einen herkömmlichen Werkzeug-Einspannmechanismus, der eine Hauptspindel 1, eine Zugstabwelle 3, einen Werkzeughalter 7 und eine Feder 16 umfasst. Die Zugstabwelle 3 ist in die Hauptspindel 1 eingesetzt, und die Feder 16 befindet sich zwischen den beiden Teilen.
Werkzeugmaschinen enthalten auch eine Anordnung, die Hochdruck-Schneidflüssigkeit von der Spitze des Werkzeugs an einen Bearbeitungspunkt liefert, d. h. die Stelle, an der das Werkzeug, das in den Werkzeughalter eingesetzt ist, das Werkstück berührt, damit die Bearbeitungsleistung verbessert wird. Eine solche Anordnung enthält eine Pumpe zum Zuführen der Hochdruck-Schneidflüssigkeit, damit von der Spitze des Werkzeugs Hochdruck-Schneidflüssigkeit an den Bearbeitungspunkt geliefert wird, und zwar über ein Durchgangsloch, das in der Hauptspindel und/oder dem Werkzeughalter ausgebildet ist und über das die Schneidflüssigkeit fließt.
Die Einwirkung der Hochdruck-Schneidflüssigkeit auf einen sich verjüngenden Abschnitt und/oder einen Zugbolzen des Werkzeughalters erzeugt eine Kraft in einer Richtung, die die Kraft verringert, mit der der Werkzeug-Einspannmechanismus den Werkzeughalter ergreift. Wird der Druck der Schneidflüssigkeit hoch, so dringt Schneidflüssigkeit zwischen dem sich verjüngenden Loch der Hauptspindel und dem sich verjüngenden Abschnitt des Werkzeughalters ein und bewirkt eine Veränderung der Entfernung zwischen dem sich verjüngenden Loch der Hauptspindel und dem sich verjüngenden Abschnitt des Werkzeughalters. Eine derartige Veränderung der Entfernung zwischen dem sich verjüngenden Loch der Hauptspindel und dem sich verjüngenden Abschnitt des Werkzeughalters kann die Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigen.
Zum Lösen dieses Problems werden einige Anordnungen vorgeschlagen. Beispielsweise sind in dem veröffentlichten japanischen Gebrauchsmuster Nr. 1-92345 zwei Arten von Anordnungen als Befestigungsanordnungen für die Hauptspindel und den Werkzeug-Befestigungsabschnitt einer Werkzeugmaschine offenbart. Eine der Befestigungsanordnungen weist einen Dichtmechanismus auf, der als Dichtungsbauteil im sich verjüngenden Abschnitt des Werkzeughalters ausgebildet ist. In der anderen Befestigungsanordnung ist der Dichtmechanismus durch das Bereitstellen einer ringförmigen Komponente verwirklicht, wobei eine Nut in Umfangsrichtung in der Innenfläche des Hauptspindel-Aufnahmelochs ausgebildet ist und ein Dichtungsbauteil auf der ringförmigen Komponente bereitgestellt wird.
Die erste Befestigungsanordnung, die in dem veröffentlichten japanischen Gebrauchsmuster Nr. 1-92345 offenbart ist, d. h. die Anordnung, die mit einem Dichtmechanismus versehen ist, der aus einem Dichtungsbauteil im sich verjüngenden Abschnitt des Werkzeughalters besteht, ist kompliziert und teuer, da ein Dichtungsbauteil im sich verjüngenden Abschnitt eines jeden Werkzeughalters bereitgestellt werden muss.
Die zweite Befestigungsanordnung, die in dem veröffentlichten japanischen Gebrauchsmuster Nr. 1-92345 offenbart ist, d. h. die Anordnung, die einen Dichtmechanismus durch das Bereitstellen einer ringförmigen Komponente verwirklicht, wobei eine Nut in Umfangsrichtung in der Innenfläche des Hauptspindel-Aufnahmelochs ausgebildet ist und ein Dichtungsbauteil auf der ringförmigen Komponente bereitgestellt wird, ist ebenfalls kompliziert und teuer, da die ringförmige Komponente getrennt hergestellt werden muss.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung für die Hauptspindel und den Werkzeug-Befestigungsabschnitt mit einem kostengünstigen Dichtmechanismus bereitzustellen.
Gemäß der Erfindung wird eine Befestigungsanordnung für eine Hauptspindel und einen Werkzeughalter einer Werkzeugmaschine bereitgestellt. Der Werkzeughalter ist an der Hauptspindel befestigt, und zwar über einen sich verjüngenden Schenkelabschnitt des Werkzeughalters, der in ein sich verjüngendes Loch eingesetzt wird, das in der Hauptspindel der Werkzeugmaschine ausgebildet ist. Mindestens eine Umfangsnut ist in einem sich verjüngenden Loch und/oder einer Innenwand der Hauptspindel ausgebildet.
Durch das Ausbilden einer Umfangsnut entweder im sich verjüngenden Loch und/oder der Innenwand der Hauptspindel, ist es nicht nötig, eine Umfangsnut in jedem Werkzeughalter auszubilden oder eine eigene ringförmige Komponente bereitzustellen. Dadurch kann in einfacher Weise ein Dichtmechanismus bei geringen Kosten verwirklicht werden.
In der Umfangsnut kann ein Dichtungsbauteil vorhanden sein.
Stellt man auf diese Weise ein Dichtungsbauteil in der Umfangsnut bereit, etwa einen O-Ring oder eine U-förmige Dichtung, so lässt sich die Dichtwirkung einfach und mit geringen Kosten weiter verbessern.
Mit diesen Merkmalen ist die Erfindung in der Lage, eine Anordnung für die Hauptspindel und den Werkzeug-Befestigungsabschnitt bereitzustellen, die einen kostengünstigen Dichtmechanismus aufweist.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die genannten Aufgaben und Merkmale der Erfindung und weitere Aufgaben und Merkmale gehen aus der folgenden Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor.
Es zeigt:
1 eine Anordnung einer Hauptspindel und eines Werkzeug-Befestigungsabschnitts einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 eine Anordnung einer Hauptspindel und eines Werkzeug-Befestigungsabschnitts einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und
3 einen herkömmlichen Werkzeug-Einspannmechanismus.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
1 zeigt eine Anordnung einer Hauptspindel und eines Werkzeug-Befestigungsabschnitts einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Ein Werkzeug-Einspannmechanismus 2 ist innerhalb einer Hauptspindel 1 angeordnet. Der Werkzeug-Einspannmechanismus 2 enthält als eine Komponente eine Zugstabwelle 3. Ein Durchgangsloch 4 ist zum Zuführen von Schneidflüssigkeit in der Zugstabwelle 3 ausgebildet. Der Werkzeug-Einspannmechanismus 2 ergreift einen Werkzeughalter 7, der aus einem Zugbolzen 5 und einem Werkzeugschenkel 6 besteht. In dem Zugbolzen 5 und dem Werkzeugschenkel 6 ist ein Durchgangsloch 8 ausgebildet, das dem Zuführen von Schneidflüssigkeit dient.
Schneidflüssigkeit, die von der Rückseite der Hauptspindel 1 von einer Hochdruckpumpe (nicht dargestellt) geliefert wird, fließt durch das Durchgangsloch 4 in der Zugstabwelle 3 und wird vom Ende der Zugstabwelle 3 in dem Raum 9 in der Hauptspindel eingespeist. Die in den Raum 9 in der Hauptspindel eingespeiste Schneidflüssigkeit fließt durch das Durchgangsloch 8 im Werkzeughalter 7 und wird an der Spitze des Werkzeugs ausgestoßen.
Die vom Ende der Zugstabwelle 3 in den Raum 9 in der Hauptspindel eingespeiste Schneidflüssigkeit neigt dazu, in einen engen Spalt einzutreten, der an der Grenze zwischen einem sich verjüngenden Loch 10 der Hauptspindel 1 und einem sich verjüngenden Abschnitt 11 des Werkzeughalters 7 ausgebildet ist. Um dieses Problem anzugehen ist eine Nut 12 in der Umfangsrichtung an einer bestimmten Stelle des sich verjüngenden Lochs 10 der Hauptspindel 1 ausgebildet, und ein Dichtungsbauteil 13 befindet sich in der Umfangsnut 12.
Die genannte Anordnung verhindert, dass Schneidflüssigkeit ab der Umfangsnut 12 hin zur Werkzeugseite entlang des sich verjüngenden Abschnitts 11 des Werkzeughalters 7 eindringt. Dadurch wird der Bereich schmal, in dem Schneidflüssigkeit auf den Werkzeughalter 7 einwirkt, und die Kraft, die in der Richtung wirkt, in der die Kraft verringert wird, die der Werkzeug-Einspannmechanismus 2 zum Ergreifen des Werkzeughalters 7 erzeugt, wird geringer, so dass eine feste Verbindung der Hauptspindel 1 mit dem Werkzeughalter 7 in einem günstigen Zustand aufrecht erhalten werden kann.
Da ein Eintritt von Schneidflüssigkeit zwischen dem sich verjüngenden Loch 10 der Hauptspindel 1 und dem sich verjüngenden Abschnitt 11 des Werkzeughalters 7 durch das Dichtungsbauteil 13 verhindert wird, ändert sich die Entfernung zwischen dem sich verjüngenden Loch 10 der Hauptspindel 1 und dem sich verjüngenden Abschnitt 11 des Werkzeughalters 7 bei Änderungen der Bearbeitungslast nicht. Dadurch bleibt ein fester Sitz des Werkzeughalters 7 in der Hauptspindel 1 erhalten, und die Bearbeitungsleistung und/oder Genauigkeit wird stabiler.
In dieser Ausführungsform ist die Umfangsnut 12 an einer bestimmten Stelle des sich verjüngenden Lochs 10 der Hauptspindel 1 ausgebildet, und das Dichtungsbauteil 13 ist in der Umfangsnut 12 vorhanden. Es kann aber auch nur die Umfangsnut 12 ohne das Dichtungsbauteil 13 vorhanden sein. Da sich auch in einer solchen Anordnung Schneidflüssigkeit in der Umfangsnut 12 sammelt, wird die Schneidflüssigkeit daran gehindert, von dem Ort der Umfangsnut 12 entlang des sich verjüngenden Abschnitts 11 des Werkzeughalters 7 hin zur Werkzeugseite einzudringen.
Zweite Ausführungsform
2 zeigt eine Anordnung der Hauptspindel und des Werkzeug-Befestigungsabschnitts der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass eine Umfangsnut 12 und ein Dichtungsbauteil 13 in einer Innenwand 15 der Hauptspindel und nicht in dem sich verjüngenden Loch 10 der Hauptspindel vorhanden sind. Wie in der ersten Ausführungsform wird auch in dieser Ausführungsform die Kraft verringert, die in der Richtung wirkt, die die Kraft mindert, die der Werkzeug-Einspannmechanismus 2 zum Greifen des Werkzeughalters 7 erzeugt. Dadurch bleibt ein fester Sitz des Werkzeughalters 7 in der Hauptspindel 1 erhalten, und die Bearbeitungsleistung und/oder Genauigkeit wird stabiler.
Auch in dieser Ausführungsform kann nur die Umfangsnut 12 ohne das Dichtungsbauteil 13 vorhanden sein. Da sich auch in einer solchen Anordnung Schneidflüssigkeit in der Umfangsnut 12 sammelt, wird die Schneidflüssigkeit daran gehindert, von dem Ort der Umfangsnut 12 entlang des sich verjüngenden Abschnitts 11 des Werkzeughalters 7 hin zur Werkzeugseite einzudringen.
Die Umfangsnut 12 kann sowohl im sich verjüngenden Loch 10 als auch in der Innenwand 15 der Hauptspindel vorhanden sein. In den dargestellten Ausführungsformen ist nur eine Umfangsnut 12 und nur ein Dichtungsbauteil 13 vorhanden. Es können aber auch zwei oder mehr Umfangsnuten 12 und Dichtungsbauteile 13 vorhanden sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 1-92345 [0005, 0006, 0007]

Claims

Befestigungsanordnung für eine Hauptspindel und einen Werkzeughalter einer Werkzeugmaschine, wobei der Werkzeughalter an der Hauptspindel befestigt ist, und zwar über einen sich verjüngenden Schenkelabschnitt des Werkzeughalters, der in ein sich verjüngendes Loch eingesetzt wird, das in der Hauptspindel der Werkzeugmaschine ausgebildet ist, und die Befestigungsanordnung umfasst: mindestens eine Umfangsnut, die in dem sich verjüngenden Loch und/oder einer Innenwand der Hauptspindel ausgebildet ist.
Befestigungsanordnung für eine Hauptspindel und einen Werkzeughalter nach Anspruch 1, umfassend: ein Dichtungsbauteil, das sich in der Umfangsnut befindet.