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Werkzeugmaschine mit an einer Werkzeugspindel angeordnetem
Werkzeugspannkopf
Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit mindestens einer umlaufenden Werkzeugspindel,
die an ihrem einem Werkstück zugekehrten Endabschnitt einen lösbaren Spannkopf für
ein Werkzeug besitzt, welcher einen vorzugsweise etwa senkrecht zur Spindellängsachse
verschiebbaren Werkzeugschlitten aufweist, in oder an dem das Werkzeug lösbar befestigt
ist, wobei die Vorschubbewegung des Werkzeugschlittens von der Drehbewegurig der
Werkzeugspindel abgeleitet ist.
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Bei Werkzeugmaschinen, bei denen das Werkstück auf einem Werkstücktisch
festgespannt und von einer oder mehreren mit Werkzeugen bestückten Werkzeugspindeln
bearbeitet wird, ist es bereits bekannt, die Werkzeuge in oder an einem Spannkopf
zu befestigen, der es erlaubt, das Werkzeug nicht nur zusammen mit der Werkzeugspindel
umlaufen zu lassen bzw. in axialer Richtung der Werkzeugspindel zusammen mit dieser
zu bewegen, sondern das Werkzeug auch etwa senkrecht zur Längerichturig der Werkzeugspindel
zu verschieben: Derartige Spannköpfe besitzen einen quer zur-Spindellängsachse verschiebbaren,
das Werkzeug tragenden Werkzeugschlitten, der mit Hilfe einer Stehspindel gegenüber
den übrigen Teilen des Spannkopfes bzw_. gegenüber. der Werkzeugspindel verstellt
werden kann. Diese Versteilen erfolgt im wesentlichen von Hand, indem beispelsweise
mit
Hilfe eines Schlüssels die Stellspindel gedreht wird.-Es ist jedoch auch bekannt,
die Stellspindel mit Hilfe eines Halteringes anzutreiben. Dabei wird der normalerweise
mit den übrig+ilen des Spannkopfes und der Werkzeugspindel umlaufende Halterirg
von Hand entweder direkt oder mittels eines Haltebolzens ebenfalls von Hand abgebremst
bzw. völlig stillgesetzt, so daß.sich eine Relativbewegung zwischen dem Haltering
und den übrigen Teilen des Spannkopfes ergibt. Diese Relativbewegung wird mechanisch
auf die Einstellspindel übertragen, so daß diese angetrieben wird und den Werkzeugschlitten
etwa senkrecht zur Längsachse der Werkzeugspindel verschiebt. Das am Werkzeugschlitten
bzw. in diesem befestigte Werkzeug führt dabei die gewünschte Planvorschubbewegung
etwa senkrecht zur Spindellängsachse aus.
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Dieser bekannte Spannkopf besitzt zunächst den. Nachteil, daß er für
vollautomatisch arbeitende Werkzeugmaschinen völlig unbrauchbar ist, was im-wesentlichen
auch für halbautomatisch arbeitende Werkzeugmaschinen gilt. Dies liegt vor allem
daran, daß die etwa senkrecht zur Spindel längsachse verlaufende Vorschubbewegung
des Werkzeugschlittens entweder mit Hilfe eines Schlüssels oder mit Hilfe des Halteringes
bzw. des Haltebolzens jedoch in jedem Fall von Hand erfolgen muß. Bei einer vollautomatisch
arbeitenden Werkzeugmaschine ist ein Eingreifen von Hand jedoch völlig ausgeschlossen,und
auch bei halbautomatisch arbeitenden Werkzeugmaschinen ist in zahlreichen Fällen
ein solches Eingreifen von Hand- nur schlecht möglichuad vermindert in jedem Falle
die Leistungsfähigkeit der Werkzeugmaschine. erheblich. Außerdem ist das
Abbremsen bzw. Festhalten des Halteringes von Hand mit zahlreichen gefahren fUr
die Bedienungsperson verbunden, die von dem umlaufenden.Haltering bzw. Haltebolzen
ausgehen. Eine geringfügige Störung den
Spannkopfes, beispielsweise
ein Verklemmen der Stellspindel oder eine Unaufmerksamkeit der Bedienunggperson
sowie ein Festhaken des Werkzeuges kann zu folgenschweren Unfällen führen. Dieser
bekannte Spannkopf kann darüber hinaus deshalb nicht bei vollautomatisch arbeitenden
Werkzeugmaschinen sowie bei zahlreichen halbautomatisch arbeitenden Werkzeug-' maschinen
eingesetzt werden; weil die Rückstellung des Werkzeugschlittens in seine Ausgangsstellung
eine viel zu lange Zeitspanne in Anspruch nimmt. Das Zurückstellen des Werkzeugschlittens
in seine Ausgangsstellung erfordert vor allem deshalb so viel Zeit, weil die Rückstellung
durch Drehen einer selbsthemmenden Stehspindel oder Schnecke entweder mit Hilfe
eines Schlüssels oder mit Hilfe des Halteringes bzw. Haltebolzens durchgeführt werden
muB. Damit der Werkzeugschlitten auf diese Weise seine Ausgangsstellung erreichen
kann, sind zahlreiche Umdrehungen der Stellspindel, der Schnecke oder des Halteringes
gegenüber den übrigen Teilen des Spannkopfes notwendig, weil die Steigung
der Stellspindel oder Schnecke verhältnismäßig gering bzw. die mechanische
Übersetzung ins Langsame zwischen dem Haltering und der Stellslindel bzw. Schnecke
erheblich isst. Die geringe Steigung bzw. große mechanische Übersetzung ins Langsame
ist zum Erreichen einer geringen Vorschubgeschwindigkeit des Werkzeugschlittens
in bezug auf die Drehzahl der Werkzeugspindel erforderlich. Man hat zwar versucht,
mit Hilfe einer zweiten Schnellstelspindel, die eine größere Steigung als die normale
Feinstelispindel besitzt, die bei dem bekannten Spannkopf zur Rückstellung N, erforderliche
Zeitspanne zu verkürzen. Trotzdem ist diese etwas kUrzere Zeitspanne Immer noch
zu groß, sodaß ein derartiger Spannkopf auf vollautomatisch arbeitenden Werkzeugmaschinen
und auf zahlreichen halbautomatisch- arbeitenden Werkzeugmaschinen, bei denen eine
schnelle Rückbewegung aller
Werkzeuge unbedingte Voraussetzung ist,
nicht verwendet werden kann. Eine schnelle Rückbewegung des Werkzeugschlittens durch
an diesen angreifende Federelemente ist wegen der Selbsthemmung der Stellspindel
bzw. Schnecke nicht möglich.
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Außerdem wirkt sich die bei dem bekannten Spannkopf benötigte relativ
lange Zeitspanne zum Rückstellen des Werkzeugschlittens in seine Ausgangsstellung
auch auf die Wirtschaftlichkeit der Werkzeugmaschine ungünstig aus.' Ein weiterer
Nachteil dieses bekannten Spannkopfes ist darin zu sehen, daß die Vorsehubgeschwindigkeit
des Werkzeugschlittens in bezug auf die Drehzahl der Werkzeugspindel stets relativ
klein gewählt werden muß, weil die' bei einer größeren Vorschubgeschwindigkeit notwendige
Kraft zum Antrieb des Werkzeugschlittens von Hand nicht mehr aufzubringen ist. .Infolgedessen
kann die Schnittleistung der einzelnen Werkzeuge bei Verwendung eines derartigen
Spannkopfes nicht ausgenutzt werden, was die Wirtschaftlichkeit erheblich beeinträchtigt.
Die
Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Werkzeugmaschine-zu schaffen, die
eine Einrichtung zum Führen eines Werkzeuges etwa senkrecht zur Spindellängsaohse
-besitzt, der aber die vorstehend behandelten Nachteile nicht anhaften und die ein
wirtschaftlicheres und gefahrloseres Arbeiten als der bekannte Spannkopf erlaubt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Antrieb der Vorschubbewegung
des Werkzeugschlittens über eine Vorschubspindel erfolgt, die gegenüber der Werkzeugspindel
drehbar, vorzugsweise in einer Längsbohrung derselben, gelagert ist, wobei die Vorschubspindel
über. ein Getriebe von dem Antrieb der Werkzeugspindel angetrieben ist. Hierdurch
wird zunächst erreicht, daß der Antrieb des Werkzeugschlittens quer zur Längsrichtung
der Werkzeugspindel nicht mehr von Hand, sondern maschinell erfolgt. Infolgedessen
erübrigt sich in vorteilhafter Weise das Eingreifen einer Bedienungsperson, so daß
die erfindungsgemäß ausgebildete Werkzeugmaschine vollautomatisch arbeiten kann,
falls sie für eine derartige Arbeitsweise eingerichtet ist. Auf keinen Fall braucht
man jedoch, wie bei der bekannten Bauart, mit Rücksicht auf den Spannkopf für das
Werkzeug bei einer entsprechend eingerichteten Werkzeugmaschine auf eine vollautomatische
Arbeitsweise zu verzichten, weil auch die Vorschubbewegung des Werkzeugschlittens
etwa senkrecht zur Spindellängsachse vollautomatisch durchgeführt werden kann. Sinngemäß
das gleiche gilt auch für Werkzeugmaschinen mit halbautomatischer Arbeitsweise,
bei denen die Bedienungsperson bei der erfindungsgemäßen Ausbildung nicht genötigt
ist, den Werkzeugschlitten etwa senkrecht zur Spindellängsaehse von Hand zu verstellen,
da diese Vorschubbewegung auch bei halbautomatisch arbeitenden Werkzeugmaschinen
selbsttätig erfolgen kann. Dies bringt ,gegenüber der bekannten Bauart den weiteren
wesentlichen Vorteil, daß die
erreichbare Schnittleistung der Werkzeugmaschine
erheblich verbessert wird, weil man bei der Vorschubbewegung des Werkzeugschlittens
und damit des Werkzeuges nicht mehr auf die begrenzte von Hand aufzubringende Kraft
angewiesen ist, die den Werkzeugschlitten etwa senkrecht zur Spindellängsachse antreibt.
Der Werkzeugschlitten kann über den mechanischen Antrieb mit einer wesentlich höheren
Kraft verschoben werden, so daß eine höhere Schnittleistung erzielt werden kann.
Außerdem ist es mit. Hilfe des mechanischen Antriebes in einer bedeutend kürzeren
Zeit möglich, den Werkzeugschlitten in seine Ausgangsstellung zurückzufahren als
dies bei einer Rückstellung von Hand möglich ist. Infolgedessen kann die erfindungsgemäße
Werkzeugmaschine auch in voll- oder halbautomatischer Arbeitsweise arbeiten, weil
die hierfür wichtige Voraussetzung einer schnellen Rückstellung des Werkzeugschlittens
in seine Ausgangsstellung voll erfüllt-`ist. Darüber hinaus ist eine schnelle Rückstellung
des Werkzeugschlittens zu einem wesentlichen Teil ausschlaggebend dafür, wie groß
die Leistung der betreffenden Werkzeugmaschine überhaupt ist bzw. wieviel
Werkstücke pro Zeiteinheit mit ihr hergestellt werden könneZDie schnelle Rückstellung
des Werkzeugschlittens in die Ausgangsstellung bringt daher auch. einen wesentlichen
wirtschaftlichen Vorteil mit sich. Ferner ist die erfindungsgemäß ausgebildet Werkzeugmaschine
bedeutend unfallsicherer als eine Werkzeugmaschine, die mit dem bekannten Spannkopf
ausgerüstet ist. Die Bedienungsperson ist nicht mehr wie bei der bekannten Bauart
gezwungen, einen Haltering oder einen Haltebolzen festzuhalten, der vor allem bei
einer Störung des Spannkopfes bzw. einem Festhaken des Werkzeuges das Bestreben
hat, mit der Werkzeugepindel umzulaufen. Die Bedienungsperson braucht überhaupt
keine sich bewegenden Teile zu berühren, so da8 Unfälle weitgehend ausgeschlossen
sind.
. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist e das Getriebe
zum Antrieb der Vorsehubspindel an dem dem Werkstück. abgekehrten. Endabschnitt
der Werkzeugspindel an-. geordnet. Dies hat den Vorteil, daB-für das Getriebe dannein-ausreichender
Platz zur Verfügung steht, weil bei fast allen Werkzeugmaschinen im Bereich des-dem
Werkstück abgekehrten Endabschnittes der Werkzeugspindel keine anderen Einrichtungen
der Werkzeugmaschine angeordnet sind. In besonders gelagerten Fällen ist es jedoch
auch möglich, das Getriebe an dem-dem Werkstück zugekehrten Endabschnitt der Werkzeugspindel,
vorzugsweise zwischen deren Stirnfläche und dem Spannkopf,. anzuordnen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Efindung ist im oder am
Spannkopf ein vorzugsweise stufenlos verstellbarer, als Begrenzung der Vorschubbewegung
des Werkzeugschlittens dienender.Anschläg vorgesehen, durch welchen beim Gegenfahren
des Werkzeugschlittens die Relativbewegung zwischen Vor-Schubspindel und Werkzeugspindel
blockierbar und hierdurch die Vorschubbewegung des Werkzeuges und/oder die Drehbewegung
der Werkzeugspindel abschaltbar ist. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen,
das Getriebegehäuse über ein federndes Element und eine die Vorschubbewegung des
Werkzeugs und/oder die Drehbewegung.der Werkzeugspindel ausschaltende Einrichtung,
vorzugsweise einen Endschalter, an einer Drehmomentstütze oder am Maschinenständer
abzustützen. Hierdurch wird in einfacher vorteilhafter Weise erreicht, dafl die
Vorsehubbewegung des Werkzeuges und/oder die Drehbewegung der Werkzeugspindel besonders
präzise bei einer vorherbestimmten Stellung des Werkzeuges bzw. des Werkzeugschlittens
ausgeschaltet wird. Fährt Ar Werkzeug-' Schlitten des Spannkopfes gegen den Anschlag,
so wird er von diesem festgehalten, was zu einer Blockierung der relativen Drehbewegung
der Vorschubspindel gegenüber der Werkzeugspindel-.fUhrt. Die Blockierung dieser
Relgtivdrehbewegung der Vor-Schubspindel bewirkt wiederum, daß sich das Getriebegehäuse
von
der Drehmomentstütze oder dem Maschinenständer abhebt, wodurch der Endschalter betätigt
wird, der dann die Vorschubbewegung des Werkzeuges und/oder die Drehbewegung der
Werkzeugspindel abschaltet. Der Endschalter kann auch in anderer Weise betätigt
werden, z.8. dadurch, daß die Blockierung der Relativdrehbewegung der Vorachubspindel
das Getriebegehäuse mit größerer Kraft als beim normalen Betrieb gegen die Drehmomentstütze
bzw. den Maschinenständer anpreßt und hierdurch den Endschalter betätigt. Auch kann
der Endschalter sowohl als elektrischer Schalter,-mechanisch wirkendes Bauteil oder
auch als hydraulisches Steuer- oder Regelventil ausgebildet .sein. Grundsätzlich
ist es jedoch auch möglich, anstelle eines festen Anschlages im oder am Spannkopf
einen Anschlag vorzusehen, der beim Gegenfahren des Werkzeugschlittens einen elektrischen
oder hydraulischen Impuls abgibt, der dann die Vorschubbewegung des Werkzeuges und/oder
die Drehbewegung der Werkzeugspindel abschaltet. .
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Getriebe der Vorschubspindel
als Standgetriebe mit im wesentlichen stillstehendem Getriebegehäuse ausgebildet,
dessen Ab- . triebsdrehzahl gleich oder annähernd gleich der Antriebsdrehzahl ist.
Hei einem derartigen Standgetriebe führt das Getriebegehäuse lediglich die geringfügige
Schaltbewegung zum Betätigen beispielsweise eines Endschalters aus, während es sich
im übrigen, an einer besonderen Drehmomentstütze oder direkt am Maschinenständer
abstützt und damit stillsteht. DaB die Abtriebsdrehzahl gleich oder annähernd gleich
der Antriebsdrehzahl ist, hat zur Folge, daß die Relativdrehbewegungzwischen
der Vorschubspindel und der Werkzeugspindel nur gering ist und demzufolge auch die
vorzugsweise etwa senkrecht zur Spindellä,ngsachse verlaufende Vorschubbewegung
des Werkzeuges bzw. des Werkzeugschlittens im Verhältnis zur Drehbewegung der Werkzeugspindel
nur klein ist. Die etwa senkrecht zur Spindellängsachse verlaufende Vorschubbewegung
des Werkzeuges bzw. des Werkzeugschlittens soll auch in aller Regel verhältnismäßig
gering
sein, was jedoch im wesentlichen von der Art der Bearbeitung und dem Material des
Werkstückes abhängig ist.-Für besonders gelagerte Fälle ist es durchaus möglich,
daß sich die Abtriebsdrehzahl des Getriebes erheblich von der Antriebsdrehzahl unterscheidet,
was eine entsprechend schnellere Vorschubbewegung des Werkzeuges etwa senkrecht
zur Spindellängsaehse zur Folge hat.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt der
Antrieb der Vörschubspindel über das Getriebe direkt von der Werkzeugspindel aus
und die.Eingangsdrehzahl des Getriebes der Vorschubspindel ist gleich der Drehzahl
der Werkzeugspindel. Dies hat den Vorteil, daß das Getriebe der Vorschubspindel
ohne aufwendiges Zwischengetriebe mit der Werkzeugspindel antriebsseitig gekuppelt
werden kann.. Es ist jedoch durchaus auch möglich, das Getriebe der Vorschubspindel-in
anderer Weise von ,dem Antrieb der Werkzeugspindel anzutreiben, wie z.B. mit Hilfe
eines besonderen Zahnradantriebes oder mit Hilfe eines Riementriebes.
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Im allgemeinen ist es ratsam, den Antriebszapfen des Getriebes der
Vorschubspindel als Hohlwelle auszubilden, in welcher eine als Abtriebszapfen dienende
Abtriebsbüchse gegenüber der Hohlwelle drehbar gelagert ist. Ferner empfiehlt es
sich, die als Antriebszapfen des Getriebes der Vorschubspindel dienende Hohlwelle
konzentrisch zu dem dem Werkstück abgekehrten Endabschnitt der Werkzeugspindel anzuordnen
und drehfest, vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Kupplungsstückes, mit der
Werkzeugspindel zu kuppeln. Auf diese Weise läßt sich besonders einfach und vor
allem raumsparend das Getriebe der Vorschubspindel antriebsseitig mit der Werkzeugspindel
und abtriebsseitig mit der Vorschubspindel kuppeln. Dabei ist es zweckmäßig, in
der als Abtriebszapfen dienenden Abtriebsbüchseden dem Werkstück abgekehrten Endabschnitt
der Vorschubspindel drehfest, jedoch längsverschieüliah zu lagern.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Antrieb der Vorschubspindel
mittels einer während des Betriebes
schaltbaren Kupplung, vorzugsweise
einer elektromagnetischer. Schaltkupplung, ein- bzw. ausrückbar. Hierdurch wird
erreicht, daß von der Bedienungsperson bzw. während des Ablaufs des Programms einer
automatischen Maschine jederzeit die Vorschubbewegung des Werkzeugschlittens und
damit die Vorschubbewegung des Werkzeuges etwa senkrecht zur Spindellängsachse gestoppt
werden kann, ohne daß gleichzeitig auch die Werkzeugspindel stillgesetzt werden
muß.-Dies ist für eine Vielzahl von Arbeiten von besonderer Bedeutung, wie z.B.
für das Einstechen einer Nut in die Wandung einer Bohrung. Ist dabei die erforderliche
Nuttiefe erreicht, so muß augenblicklich die Vorschubbewegung des Werkzeugschlittens
etwa senkrecht-zur Spindellängsachse ausgeschaltet werden, während die Drehbewegung
der Werkzeugspindel noch für. einige Umdrehungen aufrechtgehalten werden muß, um
Ansätze auf der Grundfläche der Nut zu vermeiden. Nach dem Ausrücken des Antriebes
der Vßrschubspinde1. ist es ohne weiteres möglich, den Werkzeugschlitten mittels
eines Fedexdementes in seine Ausgangsstellung zurückzustellen. Dies wirkt sich insbesondere
bei halb- oder vollautomatisch arbeitenden Werkzeugmaschinen vorteilhaft aus, weil
die Rückstellung des Werkzeugschlittens dann selbsttätig und ohne weiteren maschinellen
Antrieb erfolgt. Zu diesem Zweck kann ein entsprechendes Federelement innerhalb
des Spannkopfes eingebaut werden, das in der Lage ist, den Werkzeugschlitten gegen
den Reibungswiderstand seiner Führungen zurückzustellen, Das. . Federelement muß
dabei auch gleichzeitig die Vorsehubspindel antreiben, was jedoch durchaus möglich
ist, weil hierzu im allgemeinen lediglich die geringe, kaum nennenswerte Lagerreibung
und die Massenträgheit der Vorsahubspindel zu überwinden ist: Dies ist jedoch bei
entsprechender Auslegung des Federelementes
ohne Schwierigkeiten.möglich.
Darüber hinaus kann der Werkzeugschlitten nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
auch mittels eines Wendegetriebes in seine Ausgangsstellung zurückgestellt werden.
Hierbei wird die Drehrichtung der Vorschubspindel umgekehrt und so der Werkzeugschlitten
zurückgefahren-, Mit@der Umkehrung der Drehrichtung der Voraahubspindel für 41e
Rückstellung
des.Werkzeugschlittens iri die Ausgangsstellung kann gleichzeitig eine Änderung
des Übersetzungsverhältnisses .des - tletriebes verbunden sein, so daß die Reckstellung
des ` Werkzeugschlittens besonders schnell erfolgt.# Es hat sich als vorteilhaft
erwiesen, wenn das Übersetzungsverhältnis des Getriebes für die Varschubspindel
und . damit die Vorsehubgeschwindigkeit des'Werkzeugschlttens in bezug auf die Drehzahl
der Werkzeugspindel. durch Austauschen von Wechselräder und/oder durch Ein- bzw.
Ausschalten verschiedener Übersetzungsstufen veränderbar ist. Dabei. ist es außerdem
möglich", das Übersetzungsverhältnis des Getriebes für die Vorschubspindel und damit
die Vorschubgeschwindgkeit des Werkzeugschlittens in bezug auf die Drehzahl der
Werkzeugspindel dufenlos zu verändern.
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In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Aüsführungsbeispieles
veranschaulicht. Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung des Gegenstandes
der Erfindung, teilweise im Längsschnitt; Fig. 2 eine Seitenansicht auf das Getriebe
der Vorschubspindel; Fig. 3 der dem Werkstück abgekehrte Endabschnitt der Werkzeugspindel,
die Vorsehubspindel und deren Getriebe im Längsschnitt; Fig. 4 bis 7 verschiedene
schematische Darstellungen ' möglicher Getriebeausführungen: In Fig. 1 ist der einem
nicht dargestellten Werkstück zugekehrte Endabschnitt einer Werkzeugspindel 1 einer
Werkzeugmaschine dargestellt, die einen Spannkopf 2'besitzt, welcher einen etwa
senkrecht zur Spindellängsachse verschiebbaren Werk-» zeugsehlitten 3 aufweist.
Der Werkzeugschlitten 3 trägt ein Werkzeug 4,das zur Bearbeitung des nicht dargestellten
Werkstükkes verwendet wird. Der Werkzeugschlitten 3 besitzt eine Zahn-Stange 5p
die mit einem Ritzel 6 in Eingriff steht. Das Ritzel 6;ist auf' dem Endabschnitt
einer Vorschubspindel 7 befestigt, die in einer Längsbohrung 8 der Werkzeugspindel
1 gegenüber dieser drehbar gelagert ist. Die Werkzeugspindel 1,-die Ebenfalls umlaufen
kann, ist lösbar mit dem Spannkopf 2 verbunden.
Der Werkzeugschlitten
3 des Spannkopfes 2 wird jeweils dann etwa senkrecht zur Spindellängsachse verschoben,
wenn die Drehzahlen der Werkzeugspindel 1 und der Vorschubapindel 7 nicht
gleich groß sind bzw. wenn diese Spindeln mit unterschiedlicher Drehrichtung umlaufen.
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In diesen Fällen ergibt sich eine relative Drehbewegung zwischen der
Werkzeugspindel 1 und der Vorschubspinobl 7, welche die Verschubbewegung dies Werkzeugschlittens
3 hervorruft. Ist eine solche Relativbewegung nicht vorhanden, weil beispielsweise
die Werkzeugspindel 1 und die Vorschubspindel 7 mit der gleichen Drehzahl in
der gleichen Drehrichtung Turnlaufen oder wenn beide stillstehen, so bleibt
der Werkzeugschlitten 3 in der jeweiligen Stellung stehen.
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Der Antrieb der Vorschubspindel 7 erfolgt über ein Getriebe 9, das
an dem dem Werkstück abgekehrten Endabschnitt der Werkzeugspindel 1_sowie der Vorschubspindel
7 angeordnet ist. Das Getriebe 9 ist in einem Getriebe-
gehäuse l19 angeordnet,
welches an dem dem Werkstück abgekehrten Endabschnitt der umlaufenden Werkzeugspindel
1 in einer in Fig. 1 nicht dargestellten Weise gelagert ist. Das stillstehende Getriebegehäuse
10 stützt sich regen dfs auftretend.eyf Drehmomentpd über eine Drehmomentstütze
11 an einem nur sinnbildlich dargestellten Maschinenständer 12 ab. Die Abstützung
erfolgt - wie insbesondere in Fig. 2 zu erkennen ist - über einen Endschalter
13, der fest mit dem Getriebegehäuse 10 verbunden ist. Das Getriebegehäuse 10 und
damit der Endschalter 13 werden von einem Pederel enent 14, das als Zugfeder ausgebildet
ist, gegen die Drehmomentstütze 11 angedrückt.
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Wird während des Betriebes der Werkzeugschlitten 3 gegen einen nicht
dargestellten, vorzugsweise stufenlos verstellbaren, Anschlag des Spannkopfes 2
angefahren, so entsteht ein Drehmoment, welches bewirkt, daß das Getriebegehäuse
10 in Pfeilrichtung x von der Drehmomentstütze 11
abgeschwenkt
wird. Mit dem Getriebegehäuse 10 wird auch
gleichzeitig der mit 15 bezeichnete
Betätigungskopf des Endschalters von der Drehmomentstütze 11 abgehoben. Der Betätigungskopf
15 des Endschalters 13 kann infolgedessen der Wirkung eines nicht Sichtaren Federelementes
innerhalb des Endschalters nachgeben und demzufolge aus dem Gehäuse des Endschalters
13 heraustreten, wodurch-in diesem ein entsprechender elektrischer Schaltimpuls
ausgelöst wird bzw. elektrische Schaltkontakte miteinander verbunden oder
getrennt
werden. Dies hat zur "Folge, daß die Werkzeugspindel 1 stillgesetzt wird.
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In Fig. 3 ist von der Werkzeugspindel 1 lediglich der dem nicht
dargestellten Werkstück abgekehrte Endabschnitt zu erkennen. Dieser dem Werkstück
abgekehrte Endabschnitt ist als Vielnutwelle ausgebildet, deren Querschnitt-mit
strichpunktierten Linien angedeutet ist. Eine entsprechende Führungsbüehse 16 umschließt
den Endabschnitt der Werkzeug-Spindel 1, wobei die Werkzeugspindel 1 drehfest, jedoch
längsverschieblich gleitend mit der Führungsbüchse 16 gekuppelt ist. Die
Führungsbüchse 16 ist im Madchinenständer 12 über Wälzlager 16a, von denen nur eins
dargestellt ist, drehbar gelagert. Die Führungsbüchse 16 besitzt außer-dem
eine Keilriemenscheibe 17, über welche die Führungs-
büchse 16 und damit
die Werkzeugspindel l von einem nicht
dargestellten Antrieb angetrieben
wird. 1 _ Über ein Kupplungsstück 18 ist das Getriebe-
gehäuse
10 des Getriebes 9 für die Vorschubspindel 7 mit
der Riemenscheibe
17 und über diese mit der Werkzeugspindel 1
gekuppelt. Das Kupplungsstück18.trägt
jedoch lediglich eine
Hohlwelle 19, die mittels des Wälzlagers
20 drehbar innerhalb des Getriebegehä+ es 10 gelagert ist. Da sich
das Getriebe-
gehäuse 10 über/den Endschalter 13 und die Drehmomentdütze
11 am Maschinenständer 12.abatUtzt, läuft zwar zusammen
mit
+) das Federelement 14,
der Riemenscheibe 17 und
dem Kupplungsstück 18 auch die Hohlwelle 19 mit gleicher Drehzahl wie die Werkzeugspindel'1
um, während jedoch das Getriebegehäuse 10 stillsteht.
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Die Hohlwelle 19 dient d@eal@en als Antriebszapfen des Getriebes 9.
Sie ist mit einer Verzahnung 21 ver= sehen und steht über diese mit einem
Zahnrad 22 im Eingriff. Über das Zahnrad 22 wird eine Hälfte einer während des Betriebes
schaltbaren Kupplung 23 angetrieben, die in eingerücktem Zustand die Drehbewegung
auf eine Welle 24 überträgt, auf der ein weiteres Zahnrad 25 drehfest angeordnet
ist. Das ebenfalls auf der Welle 24 gelagerte, von der Hohlwelle 19 angetriebene
Zahnrad 22 ist mittels einer Lagerbüchse 26 drehbar gegenüber der Welle 24 angeordnet.
Das Zahnrad 25 steht mit einem weiteren Zahnrad 27 im Eingriff, das drehfest mit
einer Abtriebsbüchse 28 verbunden ist, die innerhalb der Hohlwelle 19 gegenüber
dieser drehbar gelagert ist und als Abtreibszapfen des Getriebes 9 dient. Die Abtriebsbüchse
28 ist drehfest mit der Vorschubspindel 7 verbunden, die innerhalb der Abtriebsbüchse
28 längsverschieblich gelagert ist. Die Vorschubspindel 7 kann somit zusammen mit
der Werkzeugspindel 1 in Spindellängsrichtung verschoben werden, wobei die Werkzeugspindel
1 mit ihrem dem-Werkstück abgekehrten Endabschnitt in der Führungsbüchse 16 gleitet.
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Die Werkzeugspindel 1 wird von der Riemenscheibe
17 her über die Führungsbüchse 16 mit einer der Riemenscheibe
17 entsprechenden Drehzahl angetrieben. Außerdem ist es mit
einer nicht dargestellten Einrichtung möglich, die Werkzeugspindel
1 in axialer Richtung zu verschieben.
Dieser axialen Bewegung folgt
auch die Vorschubspindel 7',
die zwar drehbar, jedoch.
nicht längsverschieblich innerhalb
der Längsbohrung 8
der Werkzeugspindel 1 gelagert ist. Der
Antrieb der Vorschubapindel
7 erfolgt über das Kupplungsstück 18, die Hohlwelle 19, Welche
die Drehbewegung über
das Zahnrad 22, die Kupplung 23 auf 31e
Welle 24 und .auf
das weitere Zahnrad 25 überträgt. Von
dort-wird die Dre-
bewegung auf das Zahnrad 27 übertragen,
dasseinerseits drehfest mieer Abtriebsbüchse 2$ verbunden ist, die direkt dlie Vorschubspindel
7 antreibt, die drehfest, jedoch längsverschieblich in ihr geführt ist. Aufgrund
der Übersetzung der Verzahnung-21 der Hohlwelle 19 und`des Zahnrades 22 .bzw. der
Zahnräder 25 und 27 wird die Vorschubapindel 7 mit einer anderen Drehzahl angetrieben
als die Werkzeugspindel 1. Dies hat zur Folge, daB zwischen der Werkzeugspindel
1 und der Vorschubspindel 7 eine Relatvdrehbewegung auftritt, die den Vorschub des
Werkzeugschlittens 3 des Spannkopfes 2 bewirkt. Die Vorschubgeschwindigkeit des
Werkzeugschlittens 3 ist abhängig von der Größe der Relativdrehzahl zwischen Werkzeugspindel
1 und Vorschubspindel 7., die durch die vorerwähnten Übersetzungsverhältnisse bestimmt
wird. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist der Einfachheit halber ein bestimmtes
feststehendes-Übersetzungsverhältnis gewählt worden, wie es beispielsweise für vollautomatisch
arbeitende Werkzeugmaschinen benötigt wird, die nur für eine bestimmte Aufgabe vorgesehen
sind und bei denen stets die gleiche Vor-Schubgeschwindigkeit des Werkzeugschlittens
3 benötigt wird. Ist es jedoch erforderlich, den Werkzeugschlitten 3 mit verschiedenen
Vorschubgeschwindigkeiten anzutreiben, so ist es ohne weiteres möglich, dies durch
die Anordnung von auswechselbaren Zahnrädern, z.B. 25-und : 27, zu erreichen. Außerdem
ist es möglich, das Getriebe 9 wie ein Schaltgetriebe auszubilden, das mehrere Übersetzungsstufen
besitzt, die abwechselnd ein- bzw. ausgeschaltet werden können. Es ist jedoch auch
möglich, das Getriebe 9 als stufenlos regelbares Getriebe auszubilden, so daß irperhalb
eines bestimmten Bereiches praktisch jede Vorsehubgesehwindigkeit des-Werkzeugschlittens
3 erzielt werden kann. _ .
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Fährt der Werkzeugschlitten 3 gegen einen festen Anschlag des Spannkopfes
2, so ist eine Relativbewegung der Werkzeugspindel 1 und der Vorschubspindel
7 nicht mehr.
möglich, was zur Folge hat, daß die Zahnräder des
Getriebes blockieren. Ist dies der Fall, so können die Zahnräder und damit auch
die Hohlwelle 19 nicht mehr gegenüber dem Getriebegehäuse 10 umlaufen: Das Getriebegehäuse
10 wird infolgedessen über das Kupplungsstück 18 von der Riemenscheibe 17 mitgenommen,
was zur Folge hat, daß sich das Getriebegehäuse 10 und damit der Endschalter 13
von der Drehmomentstütze 11 abhebt, wodurch der Antrieb der Riemenscheibe 17 stillgesetzt
wird.
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Die Kupplung 23 ist zweckmäßigerweise innerhalb des Getriebegehäuses
10 zwischen zwei Getriebestufen 21, 22 und 25, 27 angeordnet. Auf diese Weise läßt
sie sich besoncb?s raumsparend einbauen. Es ist jedoch auch möglich, in an sich
bekannter Weise mehrere derartige Kupplungen 23 zwischen mehreren Getriebestufen
anzuordnen. Diese könnten dann ständig in Eingriff stehen und lediglich über die
Kupplungen ein- bzw. ausgeschaltet werden. Ein Ein- bzw. Ausrücken und damit Verschieben
der Zahnräder wird hierdurch in vorteilhafter Weise vermieden.
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Fig. 4 zeigt das Getriebeschema des in Fig. 3 dargestellten und im
vorstehenden beschriebenen Getriebes -10 für den Antrieb der Vorschubspindel 7.
Die Hohlwelle 19 mit ihrer Verzahnung 21 entspricht dem mit 29 bezeichneten Antriebsrad,
welches die Drehbewegung auf das Rad 22 überträgt. Über die umlaufende, jedoch räumlich
stillstehende Welle 24 wird die Drehbewegung über die Räder 25 und 27 auf die Vorschubspindel
7 übertragen. Wie auch in Fig. 3 dargestellt, sind die-antreibende Werkzeugspindel
16 und die angetriebene Vorschubspindel 7 achsgleich angeordnet.
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Ein anderes, jedoch ähnliches Getriebeschema ist in Fig. 5 dargestellt,
wo die Räder 29a und 22a über einen Umschlingungstrieb, beispielsweise einem Riementrieb,
miteinander verbunden sind. Auch hier wird die Drehbewegung vom Rad 22a
über
eine sich drehende, jedoch räumlich fest angeordnete Welle 24a auf das Rad 25a übertragen.
Da bei der Verwendung eines Umschlingungstriebes der Drehsinn der Räder 22a und
25a anders ist als bei den entsprechenden Rädern in Fig. 4, ist_es erforderlich,
anstelle eines außen verzahnten Rades 27 ein innen . verzahntes Rad 30 vorzusehen,
welches die Drehbewegung auf die Vorschubspindel 7 überträgt.
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Eine weitere Getriebekonstruktion ist in Fig. ebenfalls schematisch
dargestellt. Auch hier sind die Räder 29a und 22a über einen Umschlingungstrieb
miteinander verbunden. Die mit 25b und 27b bezeichneten Räder stehen in gleicher
Weise wie in Fig. 3 und 4 miteinander im Eingriff, nur daß das Rad 27b gegenüber
dem Getriebegehäuse 10 fest angeordnet ist. . Infolgedessen rollt das über
die Welle 24a angetriebene Rad 25b auf dem stillstehenden Rad 27b ab, so daß die
Welle 24a zusammen mit den Rädern 22a und 25b um die Achsen der Spindeln 7 und 16
umläuft. Während die Werkzeugspindel 16 drehfest mit dem Rad-29a verbunden ist,
wie in den Fig. 3 bis 5, ist demgegenüber die Vorschubspindel 7 drehfest mit der
Lagerung: der Welle 24a verbunden und gegenüber dem Rad 27b drehbar gelagert.
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Während bei den bisher beschriebenen Getriebekonstruktionen die als
Antrieb dienende Werkzeugspindel 16 und die als Abtrieb dienende Vorschubspindel
7 stets achsgleich angeordnet sind, ist es, wie Fig. 7 zeigt, durchaus möglich,
die Werkzeugspindel 16 und die Vorschubspindel 7 nicht achsgleich anzuordnen. Bei
dem in Fig. 7 dargestellten Getriebeschema treibt die Werkzeugspindel 16 ein Rad
29b-an, das mit einem innen verzahnten Rad 31 in Eingriff steht, welches seinerseits
die Vorschubspindel 7 antreibt.
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Über die im vorstehenden beispielsweise angeführten . und beschriebenen
Getriebekonstruktionen hinaus sind noch eine . Reihe weiterer Konstruktionen denkbar,
die alle die Aufgabe
haben, eine Relativdrehbewegung zwischen der
Werkzeugspindel 16 und der Vorschubspindel 7 zu erzeugen. Die Getriebe 9 können
dabei rßeht nur als Zahnradgetriebe, sondern auch als -Reibrad- -getriebe, hydraulisches
Getriebe oder dergl. ausgebildet sein.