DE1935019B2 - Vorrichtung zum festklemmen der werkzeugspindel einer werkzeugmaschine - Google Patents

Description

Ordnung im Bereich desjenigen Endes der Spindelhulse angeordnet ist, das der dem Werkzeug zugekehrten Seite der Spindelhulse entgegengesetzt ist

Die Erfindung ist nachstehend anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausfuhrungsbeispiels naher erläutert

In den Zeichnungen stellen dar

Fig 1 eine perspektivische Ansicht einer Werkzeugmaschine nach der Erfindung,

Fi g 2 eine vereinfachte und teilweise schematisch angegebene Schnittansicht entsprechend der in Fig I angedeuteten Schnittlinie 2-2, worin die Arbeitsspindel in ihrer zurückgezogenen Stellung durch ausgezogene Linien und in der vorgeschobenen Stellung durch unterbrochene Linien angegeben ist.

Fig 3 eine in vergrößertem Maßstab wiedergegebene Schnittdarstellung, welche dem mittleren Teil von F ι g 2 entspricht und die Bauteile der Konstruktion im einzelnen zeigt, welche zur Einspannung und drehbaren Lagerung der Arbeitsspindel in einer vorher eingestell- ; ten Arbeitsstellung dient,

F ι g 4 eine dem linken Teil von F ι g 3 entsprechende, in noch größerem Maßstab gezeichnete Schnitt-Teilan sieht, welche die Konstruktion desjenigen Teiles der Maschine verdeutlicht, welcher zur drehbaren Lagerung ; der Arbeitsspindel in der jeweils eingestellten genauen Axialstellung vorgesehen ist,

Fi g 5 eine aussthnittsweise Querschnittsdarstellung entsprechend der in Fi g 4 angedeuteten Schnittlinie 5-5,

Fig 6 einen Teil eines Querschnittes entsprechend der in F ι g 3 angedeuteten Schnittlinie 6-6,

F ig 7 einen Teil eines Querschnittes entsprechend der in F ι g 3 angedeuteten Schnittlinie 7 7,

Fi g 8 eine in vergrößertem Maßstab gezeichnete, ausschnittsweise Seitenansicht des Druckmittelzufuhrungs- oder Sammelringes, welcher zur Speisung der umlaufenden Anordnung nach Fig 3 mit Druckmittel dient und auf der rechten Seite von Fig 3 angedeutet ist,

Fig 9 einen Teil eines Querschnittes entsprechend der in F ι g 8 angedeuteten Schnittlinie 9 9,

Fig 10 einen Teil eines Querschnittes entsprechend der in F ι g 8 angedeuteten Schnittlinie 10-10 und schließlich

Fi g 11 einen in bedeutend größerem Maßstab ausschnittsweise gezeichneten Radialschnitt entsprechend der in F ι g. 10 angegebenen Schnittlinie 11-11.

Das in Fig 1 der Zeichnungen dargestellte Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung wird von einer Werkzeugmaschine 20 gebildet, welche, wie aus der Zeichnung ersichtlich, einen verfahrbaren Werkstuckaufspanntisch 22 aufweist, der neben einer senkrecht aufragenden Säule 24 hegt, die einen in senkrechter Richtung einstellbaren Arbeitsschlitten 26 tragt

Wie im folgenden genauer beschrieben wird, dient der Arbeitsschlitten 26 zur Abstutzung und zum Antrieb einer in Längsrichtung einstellbaren Arbeitsspindel 28 (= Werkzeugspindel), die an ihrem vorderen Ende in der dargestellten Weise ein abnehmbares Schneidwerkzeug 30 tragt, das zur Ausfuhrung eines Bearbeitungsvorganges an einem Werkstuck 32 verwendet wird, welches in F ι g 2 schematisch angegeben ist und auf dem ebenfalls in F ι g 2 schematisch gezeigten Tisch 22 festgespannt ist. Es sei darauf hingewiesen, daß das Schneidwerkzeug 30 nur ein Beispiel aus einer großen Vielzahl von Bearbeitungswerkzeugen darstellt, die an die Arbeitsspindel 28 in einer dem Werkzeugmaschinenfachmann bekannten Art angesetzt werden können.

Der Fräser oder das Schneidwerkzeug 30, welches an dem vorstehenden Ende der umlaufenden Arbeitsspindel 28 befestigt ist, soll nun an Werkstucken, wie beispielsweise dem Werkstuck 32, Bearbeitungsvorgan ge ausfuhren, wobei die Stelle, an welcher die Bearbeitung vorgenommen werden soll, auf dem Werkstuck mit einer Genauigkeit festzulegen ist, an welche außerordentlich hohe Anforderungen gestellt werden können

Um die gewünschte Einstellung des an der Spindel befestigten Schneidwerkzeugs oder Fräsers 30 relativ zu dem Werkstuck 32 zu erhalten, ist die Arbeitsspindel 28 in Längsrichtung mit Bezug auf den ihr zugeordneten Schlitten 26 einstellbar Nach dieser Voreinstellung der Arbeitsspindel 28 in Längsrichtung m die gewünschte Arbeitsstellung wird die Spindel in der nachfolgend beschriebenen Weise so festgespannt, daß sie in der eingestellten axialen Lage drehbar gehaltert ist

Oft ist es wünschenswert und vorteilhaft, Werkzeugmaschinen der hier betrachteten Art zur Ausfuhrung von Bearbeitungsvorgangen zu verwenden, bei welchen höchste Genauigkeit und strengste Toleranzen gefordert sind In solchen Fallen ist die erfindungsgemaße Werkzeugmaschine mit Vorteil und unter Ausnutzung von den Fachleuten sehr geschätzter Eigenschaften einzusetzen, wobei Abweichungen von der theoretischen Genauigkeit in der Langseinstellung der umlaufenden Arbeitsspindel 28 und des an dieser befestigten Werkzeuges 30 bei der Ausfuhrung des betreffenden Arbeitsganges nahezu ausgeschlossen werden können Verlagerungen oder Abbiegungen irgendwelcher Art des Fräsers oder Schneidwerkzeuges 30 aus der genauen und gewünschten Arbeitsstellung wurden entsprechende Ungenauigkeiten bei der auszuführenden Werkstuckbearbeitung herbeifuhren und sind daher zu meiden

Wie zuvor im einzelnen ausgeführt, ist die umlaufende Arbeitsspindel 28 in einer Axialstellung drehbar gehaltert, welche mit einem Genauigkeitsgrad einge stellt werden kann, der gegenüber dem Betrtebsverhalten bekannter Werkzeugmaschinen der betrachteten Art bedeutend erhöht ist, woraus sich ergibt, daß die erfindungsgemaße Maschine besser zur Ausfuhrung von Bearbeitungsvorgangen mit erhöhten Genauigkeitsanforderungen geeignet ist und sich charaktenstischerweise zur Prazisionsbearbeitung unter automatischer Steuerung anbietet

Wie aus der dargestellten Anordnung zu entnehmen ist, kann die umlaufende Arbeitsspindel 28 in Längsrichtung zwischen einer in Fig 2 mit ausgezogenen Linien eingezeichneten, zurückgezogenen Stellung und einer in F ι g 2 in gestrichelten Linien angegebenen vorgeschobenen Arbeitsstellung eingestellt werden, was mittels eines druckmittelbetatigten Zylinders 34 geschieht, welcher an dem Gehäuse 36 des Arbeitsschhttens 26 verankert und über einen Gehausering 38 sowie Lager 40 mit der umlaufenden Arbeitsspindel 28 so verbunden ist, daß er diese in Längsrichtung verschieben kann Die Arbeitsspindel 28 ist in der jeweiligen axialen Stellung, welche wahlweise hergestellt worden ist, durch eine mit einer zentrischen Bohrung versehene Spindelhulse 42 drehbar gelagert, welche die Spindel 28 umgibt, wie den F ι g. 2, 3 und 4 der Zeichnungen entnommen werden kann.

Aus den nachfolgenden Ausfuhrungen ergibt sich, daß die Arbeitsspindel 28 in der jeweils hergestellten axialen Lage in solcher Weise festgespannt und gehaltert wird,

daß weder bei der Betätigung der Maschine im Sinne des Einspannens der Arbeitsspindel in der zuvor eingestellten Axialsteliung noch beim Einwirken axialer Reaktionskräfte, welche bei der normalen Maschinentätigkeit von dem Fräser oder dem betreffenden Schneidwerkzeug auf die Spindel übertragen werden, irgendwelche axialen Verlagerungen der voreingestellten Spindel auftreten können.

Wenn die Werkzeugmaschine 20 in Betrieb ist, bildet das Gehäuse oder die Rahmenkonstruktion des Schlittens 26, weiches bzw. welche allgemein mit 36 bezeichnet ist, eine starre Abstützung für die umlaufende Arbeitsspindel 28. Die der Spindel 28 zugeordnete, umlaufende Spindelhülse 42 ist in dem Gehäuse 36 des Arbeitsschlittens 26 drehbar gelagert und unmittelbar in demjenigen Teil des Gehäuses 36 abgestützt, von welchem aus, wie den F i g. 1 und 3 zu entnehmen ist, die Arbeitsspindel in Richtung auf den Werkstückaufspanntisch 22 vorsteht.

Die Spindelhülse 42 wird während des Betriebes durch ein Zahnrad 44 in Umdrehung versetzt, welches mit einem Antriebszahnrad 46 in Eingriff steht und mit der Arbeitsspindel 28 so drehfest verkeilt ist, daß sich die Spindelhülse und die Arbeitsspindel gemeinsam drehen. Bei der dargestellten Konstruktion reichen zwei Paßfedern oder Keile 48, von denen in F i g. 3 nur einer dargestellt ist, in zwei in Längsrichtung verlaufende Keilnuten 50 der Arbeitsspindel 28 hinein und sind in diesen Keilnuten verschiebbar.

Die Spindelhülse 42 ist an dem Schlittengehäuse 36 durch ein radiale und axiale Belastungen aufnehmendes Lager 52 hoher Präzision in radialer Richtung abgestützt und in der Betriebsstellung drehbar gelagert, wie den F i g. 3 und 4 der Zeichnungen zu entnehmen ist. Das Lager 52 hat vorzugsweise die Form eines Kegelrollenlagers, welches so angeordnet und insbesondere auf derjenigen Seite der Spindelhülse gelegen ist, welche dem nach außen ragenden Teil der Arbeitsspindel benachbart ist, so daß das Schneidwerkzeug 30 in seiner Axialstellung mit größter Präzision gehaltert ist.

Zu diesem Zwecke ist der äußere Laufring 54 des Präzisions-Kegelrollenlagers 52 genau in eine Gegenbohrung oder ein Lagergehäuse 56 eingesetzt, das, wie aus den Fig. 3 und 4 hervorgeht, in der Rahmenkonstruktion oder dem Schlittengehäuse 36 koaxial zu einer Gehäusebohrung 58 gebildet ist, durch welche hindurch sich die Spindel 28 bis zu dem Fräser oder Schneidwerkzeug 30 erstreckt.

Die nach innen oder nach hinten weisende Stirnfläche 60 des äußeren Laufrings 54 des Lagers liegt an einem ersten ringförmigen Anschlag-Absatz 62 an, der in dem Schlittengehäuse 36 in Form eines flachen, ringförmigen Flansches oder Bodens der Gegenbohrung oder des Lagergehäuses 56 vorgesehen und auch mit der Bezugszahl 62 bezeichnet ist. Es ist ohne weiteres zu erkennen, daß durch die Anlage des ringförmigen Anschlages 62 an der Stirnfläche des äußeren Lagerringes 54 eine Festlegung des Lagers 52 gegenüber der Rahmenkonstruktion oder dem Schlittengehäuse 36 in einer genauen Axialstellung erzielt wird.

Der innere Laufring 64 des Lagers 52 ist über eine zylindrische Fläche 66 der Spindelhülse 42 geschoben und stützt die Spindelhülse 42 in radialer Richtung so ab, daß sie genau koaxial zu dem Präzisionsiager 52 ausgerichtet ist. Ein nach innen weisender, flacher, ringförmiger Absatz 68 stützt sich gegen die nach außen oder nach vorne weisende Stirnfläche des inneren Laufringes 64 des Lagers ab und bewirkt so, wie ohne weiteres ersichtlich ist, daß die Spindelhülse 42 und insbesondere derjenige Teil der Spindelhülse, welcher von dem Lager 52 umfaßt wird, in einer genauen Axialstellung mil Bezug auf das Lager 52 und damit in bezug auf das Schlittengehäuse 36 festgelegt ist.

Aus den Zeichnungen ist zu erkennen, daß der zweite, zur axialen Festlegung der Spindelhülse dienende Anschlag oder Absatz 68 ziemlich nahe an demjenigen Ende der Spindelhülse 42 gelegen ist, von welchem aus das den Fräser tragende Ende der Arbeitsspindel 28 wegragt, wobei dafür Sorge getragen ist, daß noch genügend Material zwischen dem Absatz oder Anschlag 68 und dem daran angrenzenden Spindelhülsenende vorgesehen ist, so daß sich ein hohes Maß von Steifigkeit der Abstützung der Spindelhülse durch den Absatz 68 ergibt.

Bei dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Abstand des Absatzes 68 der Spindelhülse von dem benachbarten Ende der Spindelhülse 42 etwa gleich der axialen Breite des Präzisions-Kegelrollenlagers 52 und entspricht nur einem ziemlich kleinen Bruchteil des Durchmessers der zylindrischen Spindelhülsenfläche 66, welche von dem Lager 52 umgeben ist.

Das jeweils gegenüberliegende oder innere Ende der Spindelhülse 42, welches weiter in das Schlittengehäuse 36 hineinreicht, ist vorzugsweise durch ein Präzisions-Kegelrollenlager 70 nach Fig. 3 der Zeichnungen gelagert, das der Spindelhülse 42 eine sehr genaue radiale Abstützung bietet und in der nachfolgend beschriebenen Weise so ausgebildet ist, daß es der Spindelhülse 42 eine bestimmte Schub-Vorspannungsbelastung erteilt, welche sicherstellt, daß die axiale Abstützung durch das Lager 52 in der zuvor beschriebenen Weise unter optimaler, spielfreier Berührung der zusammenwirkenden Anschläge oder Absätze 60 und 68 des Schlittengehäuses 36 bzw. der Spindelhülse 42 erfolgt.

Bei dem dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der äußere Laufring 72 des Kegelrollenlagers 70 in ein umgebendes und das Lager radial abstützendes zylindrisches Lagerhäuse 74 der Rahmenkonstruktion 36 mit großer Genauigkeit eingesetzt und ist in diesem Lagergehäuse in axialer Richtung verschieblich. Der innere Laufring 76 des Kegelrollenlagers 70 ist mit genauer Passung über eine zylindrische Fläche 78 am inneren Ende der Spindelhülse 42 übergeschoben und bietet der Spindelhülse eine radiale Abstützung. Auch der innere Laufring 76 stützt sich gemäß Fig. 3 der Zeichnungen gegen einen ringförmigen Absatz 80 ab, welcher mit Bezug auf die axiale Richtung dem den Fräser tragenden Ende der Arbeitsspindel 28 zugekehrt ist und von einer ringförmigen Verlängerung 82 der Spindelhülse gebildet wird, die mittels Kopfschrauben 84 in der nachfolgend beschriebenen Weise am inneren Ende der Spindelhülse 42 befestigt ist.

Eine in bestimmtem Maße eingestellte Axialkraft, welche dazu ausreicht, dem zur axialen Abstützung dienenden Präzisionslager 52 eine optimale Vorspannung oder Belastung mitzuteilen, wird über das Kegelrollenlager 70 auf den an die Spindelhülse 42 angesetzten Absatz 80 übertragen. Die axiale Vorspannung des Axialdrucklagers 52 kann in einer dem Fachmann geläufigen Art und Weise durch geeignete - Vorspannmittel erreicht werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zwecke eine hydraulische Vorspanneinrichtung vorgesehen, welche einen ringförmigen Kolben 68 enthält, der verschieblich in

einer damit zusammenwirkenden, ringförmigen Zylinderkammer 88 angeordnet und durch ein Betätigungsdruckmittel beaufschlagbar ist, das, wie aus F i g. 3 ersichtlich, dem Zylinder 88 über eine Leitung 90 zugeführt werden kann. Der ringförmige Kolben stutzt sich dann gegen den axial verschieblichen äußeren Laufring 72 des Lagers 70 ab und überträgt dadurch in der beschriebenen Weise eine Schubkraft über das Lager 70 auf den Absatz oder Anschlag 80.

Die auf den m\t umlaufendem Absatz oder Anschlag 80 einwirkende Schubkraft wird nach vorwärts oder nach auswärts über die Spindelhülse 42 auf den Spindelhülsenabsatz 68 übertragen, welcher an dem Lager 52 anliegt, so daß auf das Lager 52 eine solche Axialbelastung zur Wirkung gebracht wird, daß das in dieser Weise vorgespannte oder vorbelastete Lager an dem stillstehenden, ringförmigen Absatz 62 des Schlittengehauses 36 einerseits und dem umlaufenden Absatz 68 der Spindelhülse 42 andererseits anliegt und die gewünschte genaue Abstutzung des vorderen, von dem Lager 52 umgebenen Endes der Spindelhülse 42 ermöglicht. Gleichzeitig ergibt die zur Vorspannung dienende, über das Kegelrollenlager 70 übertragene Schubkraft eine optimale Wirkungsweise der Präzisionslagerung im Sinne einer genauen radialen Abstül· zung des inneren Endes der Spindelhülse 42. Eine Lagerbuchse 91, welche in eine Gegenbohrung 93 am hinteren oder inneren Ende der Spindelhülse 42 eingeschoben ist, umgibt mit enger Passung die Arbeitsspindel 28 und sorgt fur deren genaue radiale Abstützung in dem von dem Lager 70 umgebenen Bereich.

Die zuvor in Längsrichtung eingestellte Arbeitsspindel 28 wird zur Drehung in der gewünschten Arbeitsstellung vermittels hydraulisch betätigter Einspannmittel festgespannt, die an der Spindelhülse 42 J5 angeordnet sind und sich in der nachfolgend beschriebenen Weise an die Arbeitsspindel 28 anlegen, wenn hochgespanntes Betätigungsdruckmittel zugeführt wird. Dieses Druckmittel weist einen so hohen Arbeitsdruck auf, daß es vermittels einer Pumpenanordnung auf den Betriebsdruck gebracht werden muß, welche zusammen mit der Spindelhülse 42 umläuft.

Die an der Spindel 42 angeordnete, hydraulisch betätigte Spindeleinspannemrichtung und die Hochdruck-Pumpenanordnung, welche mit der Spindelhülse 42 umläuft und zur Speisung der Spindeleinspanneinrichtung dient, sind baulich und funktionsmäßig so aufeinander und mit Bezug auf die axiale Abstützung der Spindelhülse 42 dienende Halterungskonstruktion abgestimmt, daß eine Betätigung der Hochdruck-Pumpenanordnung im Sinne einer Zuführung hochgespannten Druckmittels zur hydraulisch betätigten Spindeleinspanneinrichtung keinen nachteiligen Einfluß auf die Genauigkeit der axialen Halterung der Arbeitsspindel hat. Bezüglich der genauen Längseinstellung der Arbeitsspindel werden auch axiale Verlagerungen vermieden, welche an der Spindel aufgrund von Reaktionskräften auftreten könnten, die während des Betriebes der betreffenden Maschine auf das an der Spindel befestigte Schneidwerkzeug30 einwirken.

Wie aus der Darstellung des bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung zu entnehmen ist, wird die Spindel 28 nach ihrer Längseinstellung in eine genau einzuhaltende Axialstellung für einen Bearbeitungsvorgang an der Spindelhülse 42 vermittels einer hydraulisch betätigten Kupplung oder Einspanneinrichtung festgespannt, welche, wie aus den F i g. 2,3 und 4 ersichtlich ist, von einer die Spindel 28 umgebenden Spannbüchse 94 gebildet wird, die innerhalb der Spindelhülse 42 nahe demjenigen Ende derselben angeordnet ist, welches den an dem Präzisions-Kegelrollenlager 52 anliegenden, die genaue Axialstellung der Spindelhülse 42 festlegenden Anschlag 68 trägt.

Die hydraulisch betätigte Spannbuchse 94 ist also mit Bezug auf die Axialrichtung nahe dem äußeren Ende der Spindelhülse 42 gelegen und bildet eine sehr feste, lösbare Verbindung zwischen dem äußeren Spindelhülsenteil und dem mit Bezug auf die axiale Lage benachbarten Teil der Arbeitsspindel 28, wodurch die axiale Länge desjenigen Teiles der Spindelhülse und der Arbeitsspindel auf ein Minimum begrenzt wird, welcher sich in axialer Richtung von der lösbaren Einspannstelle zwischen Spindelhülse und Spindel nach außen erstreckt.

Aufgrund der beschriebenen Anordnung der Spannbuchse 94 gegenüber dem äußeren Ende der Spindelhülse 42, von welchem die Arbeitsspindel 28 nach vorne ragt, wird auch die axiale Länge desjenigen Spindelhülsenteiles möglichst klein gehalten, welcher sich zwischen dem die axiale Abstützung bewirkenden Anschlag 68 der Spindelhülse und der die lösbare Verbindung zwischen dem umgebenden Teil der Spindelhülse 42 und dem benachbarten Teil der Arbeitsspindel 28 bildenden, hydraulisch betätigten Spannbüchse 94 erstreckt. Auch wird für jede beliebige axiale Einstellung der Arbeitsspindel der Längenabschnitt dieser Arbeitsspindel 28 auf kleinstem Wert gehalten, der zwischen dem Fräser 30 am äußeren Spindelende und der Spannbüchse 94 liegt. Die axiale Länge der Spindelhülsenkonstruktion, welche aufgrund der Übertragung axialer Reaktionskräfte von dem Fräser 30 über die Spindelhülse 42 zu dem Anschlag 68 bei wirksamer Einspannung zwischen Spindelhülse und Arbeitsspindel axialen Belastungen ausgesetzt ist, hat demgemäß so geringe Ausdehnung, daß diese Länge praktisch außer Betracht bleiben kann. Auch hat die für die genaue axiale Einstellung des an der Spindel befestigten Werkzeugs 30 in Betracht zu ziehende und einer thermischen Ausdehnung oder Zusammenziehung unterworfene axiale Länge der Spindelhülsenkonstruktion und der Arbeitsspindel so kleinen Wert, daß Temperaturdehnungen bei Veränderungen der Betriebstemperatur der Maschine ohne wesentlichen Einfluß bleiben.

Die hydraulisch betätigte Spannbüchse 94 hat, wie aus den Zeichnungen zu entnehmen ist, im wesentlichen zylindrische Gesamt-Gestalt und begrenzt eine zylindrische Innenfläche 96, die gemäß Fig.4 die Arbeitsspindel 28 mit genauer Passung umgibt, wobei sich die Arbeitsspindel durch die bereits erwähnte zentrische Bohrung 98 der Spindelhülse 42 hindurcherstreckt.

Die Spannbüchse 94 ist mit Preßsitz in eine Gegenbohrung 100 der Spindelhülsenbohrung 98 eingeschoben, wie man aus Fig.4 der Zeichnungen erkennen kann, und ist an den einander gegenüberliegenden Enden gegen die Spindelhülse 42 abgedichtet. Eine Anzahl am Umfang im Abstand voneinander angeordneter, in axialer Richtung verlaufender Rillen 102, die in der Innenwandung der Gegenbohrung 100 der Außenfläche 104 der Spannbüchse 94 gegenüberliegend vorgesehen sind (F i g. 5), wirken mit der Spannbüchse 94 im Sinne der Umgrenzung einer entsprechenden Zahl von Druckmittelkammern 106 zusammen, die miteinander durch einen ringförmigen Verbindungskanal 108 zusammengeschlossen sind, welch letzterer in der Gegenbohrung 100 auf halbem

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Wege zwischen den Enden der Druckmittel rau me 106 rundum laufend eingeschnitten ist

Ein die Einspanneinrichtung beaufschlagendes, hochgespanntes hydraulisches Druckmittel, dessen Druck großenordnungsmaßig 350 at betragt, wird in der nachfolgend beschriebenen in den ringförmigen Verbin dungs- oder Verteilungskanal 108 eingeführt und tritt in die Druckmittelkammern 106 ein, wodurch Druckkräfte auf die Spannbuchse 94 ausgeübt werden, die dazu ausreichen, die Spannbuchse 94 mit großer Kraft gegen die von der Spannbuchse umschlossene Arbeitsspindel 28 anzupressen, so daß sich ein Kraftschluß zwischen der Spannbuchse und der Arbeitsspindel einstellt, welcher eine Langsverlagerung der Arbeitsspindel gegenüber dem sie umgebenden Teil der Spmdelhulse wirksam verhindert, wobei dieser im Bereich des genannten Kraftschlusses gelegene Spindelhulsenteil in der erwähnten Weise dem die Axialabstützung der Spmdelhulse 42 sicherstellenden Anschlag 68, ferner dem eine genaue Fuhrung bewirkenden, an dem Anschlag 68 anliegenden Lager 52 und schließlich dem ringförmigen Anschlag oder Ansatz 62 fur das Lager 52 benachbart ist

Dem Verbindungs- oder Verteilungskanal 108 und den Druckmittelkammern 106 wird Betatigungsdruckmittel unter dem erforderlichen, sehr hohen Betriebs druck von einer Anzahl von Hochdruck Kolbenpumpen 110 aus zugeführt, von welchen im vorliegenden Beispiel vier vorgesehen sind, die in der Spindelhulse 42 untergebracht sind und selbst mittels eines unter bedeutend niedrigerem Druck stehenden Betatigungsdruckmittels so angetrieben werden, daß die hydraulische Betätigung der Hochdruck-Kolbenpumpen 110 im Sinne einer Einspannung der Arbeitsspindel 28 dutrh die Spannbuchse 94 im Bereich des die Langsabstutzung sicherstellenden Lagers 52 ohne eine Veränderung oder Beeinflussung der axiaien Lage geschehen kann, in welche die Arbeitsspindel 28 zuvor gebracht worden ist

Die zur Speisung der Spindeleinspanneinnchtung dienenden Hochdruck-Kolbenpumpen 110 werden jeweils von vier Hochdruck-Pumpenzylindern geringen Durchmessers 112 gebildet, die am einwärts weisenden Ende der Spmdelhulse 42 in bestimmtem umfangsmaßigen Abstand voneinander vorgesehen sind, wie den F ι g. 3 und 6 zu entnehmen ist Das vordere Ende oder der Grund jedes der Hochdruck-Pumpenzylinder 112 ist über eine kleine Langsbohrung 114 und eine kurze Radjalbohrung 116 in der Spindelhulse 42 mit dem Verteilungskanal 108 verbunden, wie man aus F ι g 3 der Zeichnungen erkennt, und der ringförmige Verteilungskanal 108 bildet auf diese Weise einen Druckausgleichskanal zwischen sämtlichen Hochdruck-Pumpenzylindern 112

Den Fi g 3 und 6 der Zeichnungen ist zu entnehmen, daß in den Hochdruck-Pumpenzylindern 112 jeweils Pumpenkolben 118 von entsprechendem, geringen Durchmesser gefuhrt sind. Die vier Hochdruck Pumpenkolben 118 werden im Sinne einer hydraulischen Beaufschlagung der Druckmittelraume 106 der Einspanneinrichtung gleichzeitig mittels eines Niederdruckkolbens 120 nach vorwärts getrieben (Fig.3 und 7), wobei der Niederdruckkolben umlaufend innerhalb der zylindrischen Verlängerung 82 der ebenfalls umlaufenden Spmdelhulse 42 untergebracht ist und vermittels eines Betatigungsdruckmittels nach vorwärts getrieben wird, welches der umlaufenden Verlängerung 82 der Spmdelhulse unter bedeutend geringerem Speisedruck zugeleitet wird

Aus Herstellungsgrunden ist die hulsenformige Verlängerung 82 der Spindelhulse aus drei Teilen zusammengesetzt, weiche em inneres, in axialer Richtung langgestrecktes Hulsenteil 122 umfassen, das mittels Kopfschrauben 84 am hinteren oder inneren Ende der Spmdelhulse 42 befestigt ist und sich in der aus F ι g 3 ersichtlichen Weise nach rückwärts erstreckt und nach außen eine zylindrische Flache 124 darbietet Ein zweites Bauteil 126 der hulsenformigen Verlängerung

ίο hat ringförmige Gestalt, ist mit dem Hulsenteil 122, über dessen zylindrische Außenflache 124 es geschoben ist, in der aus F ι g 3 ersichtlichen Weise fest verbunden und besitzt eine zylindrische Innenflache 128, welche in bestimmtem radialen Absland von der Flache 124 so angeordnet ist, daß zwischen den beiden Flachen ein ringförmiger Niederdruck Zylinderraum 130 entsteht, welcher zur Aufnahme des zuvor erwähnten Nieder druck Antnebskolbens 120 dient, der ringförmige Gestalt hat, wie man aus den Fig 3 und 7 der Zeichnungen sieht

Das vordere Ende des zweiten, äußeren Hulsenteiles 126 der Spindelhulsenverlangerung bildet zusammen mit dem vorderen Ende des inneren Hulsenteiles 122 und unter Zuhilfenahme der Kopfschrauben 84 an dem vorderen Ende oder dem Grunde des Zylinderraumes 130 einen druckmitteldichten Abschluß Das jeweils gegenüberliegende Ende des Niederdruck Zylinderrau mes 130 ist mittels eines dritten, ringförmigen Teiles 132 flussigkeitsdicht abgeschlossen, das durch Schrauben

jo 134 an dem äußeren Hulsenteil 126 in der aus F ι g 3 zu entnehmenden Weise befestigt ist und die zylindrische Außenflache 124 des inneren Hulsenteiles 122 dicht umschließt Die Hulsenteile 122, 126 und 132 bilden zusammen den ersten Teil eines Niederdruck-Antriebs-

3> motors, welcher allgemein durch die Bezugszahl 133 bezeichnet ist und dessen zweiter Teil durch den genannten ringförmigen Kolben 120 gebildet wird

Es ist ohne weiteres einzusehen, daß der ringförmige Niederdruckkolben 120 bei Zufuhrung von Betatigungs druckmitteln niedrigen Druckes über eine Axialbohrung 136 zu dem inneren oder Kopfende des Zylinders 130 in Richtung auf die Hochdruck Pumpenkolben 118 hin bewegt wird, so daß eine Einspannung der Arbeitsspindel 28 erreicht wird Wird das innere Ende oder das Kopfende des Zylinderraumes 130 von dem Druck des Betatigungsdruckmittels entlastet und wird das unter niedrigem Druck stehende Betatigungsdruckmittel dem vorderen Ende des Zylinderraumes 130 über eine in Fig.3 gezeigte Axialbohrung 138 des inneren Hulsenteiles 122 zugeleitet, so wird der Niederdruckkolben 120 nach innen oder nach rückwärts zurückgezogen, so daß die nach vorwärts gerichtete Antriebskraft von den Hochdruckkolben 118 fortgenommen und die hydraul! sehe Einspannung der Arbeitsspindel 28 gelost wird.

Das unter niedrigem Druck stehende Betatigungsdruckmittel gelangt zu den den Zylinderraum 130 speisenden Kanälen 136 und 138 des umlaufenden Hulsenteiles 122 über einen ringförmigen Druckmittelzufuhrungsnng oder Sammlerring 140, der mit dem hinteren Teil der zylindrischen Außenflache 124 des Hulsenteiles 122 in solcher Weise zusammenwirkend ausgebildet ist, daß sich die umlaufende Spindelhulsenanordnung mit hohen Betnebsdrehzahlen drehen kann, ohne daß nachteilige Einflüsse auf das Druckmittelzu- fuhrungssystem festzustellen sind, wobei eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer des Druckmittelspeisesystems aufgrund der Tatsache erzielt wird, daß eine reibende Berührung zwischen den umlaufenden Kon-

struktionsteilen und den stillstehenden Konstruktionsteilen nahezu ausgeschlossen ist Der Druckmittelzufuhrungsnng oder Sammlernng 140 ist in der im folgenden beschriebenen Weise gegen Drehung gesichert

Aus den Fig 3 und 8 ist zu entnehmen, daß der Druckmittel/ufuhrungsnng 140, welcher das innere oder hintere Ende der zylindrischen Außenflache 124 des Hulsenteiles 122 umgibt, insgesamt im wesentlichen ringförmige Gestalt hat, wobei jedoch an den Ringkörper ein Befestigungsohr 142 einstückig ange formt ist, welches radial nach auswärts ragt Eine in dem Befestigungsohr 142 vorgesehene Axialbohrung 144 umschließt lose einen axial ausgerichteten Befestigungs bolzen 146, der in der dargestellten Weise in eine feststehende Verankerungslasche 148 eingeschraubt ist

Aufgrund des losen Sitzes oder des in alle Richtungen zwischen dem Befestigungsohr 142 und dem in dessen Bohrung 144 hineinragenden Befestigungsbolzen 146 gegebenen Totganges ist der Druckmittelzufuhrungs ring 140 zwar drehfest gehaltert, kann sich jedoch gleichzeitig nach allen Richtungen hin gegenüber dem nicht umlaufenden Befestigungsbolzen 146 frei bewegen, so daß er unter den von dem Betatigungsdruckmit tel ausgeübten Kräften eine optimale Betnebsstellung koaxial zu der umlaufenden zylindrischen Flache 124 aufsuchen und beibehalten kann

Die Innenseite des Druckmittelzufuhrungsnnges 140 umgrenzt eine in den Fig 9 und Il allgemein mit 150 bezeichneten Zylinderflache, die mit hoher Oberfla chengute und mit genauem Durchmesser so ausgeführt ist, daß zwischen der umlaufenden Zylinderflache 124 und der Innenflache 150 des Druckmittelzufuhrungsringes 140 em Laufspiel 152 vorhanden ist, das in Fi g 11 aus Gründen deutlicherer Darstellung stark übertrieben eingezeichnet ist Das Spiel hegt zweckmäßig in der Größenordnung von etwa 0,03 mm bis 0,045 mm

Wie in Fig 11 in durchgehenden Linien und in den Fig 8 und 10 durch gestrichelte Linien angedeutet ist, weist die Innenseite des Druckmittelzufuhrungsnnges 150 zwei gesonderte, jeweils durchgehende Druckmit telzufuhrungs- und Druckmittelabfuhrungs-Ringnuten 154 bzw 156 auf, welche durch einen ringförmigen Bund oder Steg 158 axial voneinander getrennt sind, welcher durch einen ringförmigen Teil der zylindrischen Flache 150 gebildet ist, die, wie erwähnt, einen sehr strengen Laufsitz gegenüber der zylindrischen Flache 124 aufweist Der Druckmittelzufuhrungsring 140 ist in axialer Richtung mit Bezug auf das Hulsenteil 122 so gehaltert, daß sich die Ringnuten 154 und 156 mit Bezug auf die Axialrichtung in der aus den F1 g 3 und 31 ersichtlichen Weise mit den Radialkanalen 160 bzw 162 in Deckungsstellung befinden, wobei die genannten Radialkanale ihrerseits mit den Axialbohrungen 138 bzw 136 Verbindung haben, die zu den einander gegenüberliegenden Enden des Niederdruck-Zylinderraumes 130 fuhren

Die beiden Ringnuten 154 und 156 zur Zufuhrung des unter niedrigem Druck stehenden Betaügungsdruckrmt tels haben also einerseits mit den einander gegenüberliegenden Seiten des Niederdruck-Zylinderraumes 130 Verbindung und sind andererseits über Radialbohrungen 164 bzw 166 mit Niederdruck kanälen 168 bzw 170 verbunden, welche, wie in F1 g 3 schematisch angedeutet ist, zu einem Umsteuerventil 172 fuhren, das mit einer Entluftungsleitung 174 und einer einen niedrigen Speisedruck erzeugenden Druckmittelquelle 176 verbunden ist, die Betatigungsdruckmitte! unter einem Betriebsdruck von etwa 17,5 at wahlweise den beiden Ringnuten 154 oder 156 zuleitet, je nachdem, in welcher Weise das Ventil 172 eingestellt ist, welches so wirksam ist, daß es bei Druckmittelzufuhr zu einer der beiden Ringnuten 154 oder 156 der jeweils anderen Ringnut eine Verbindung zu der Entluftungsleitung schafft

Wahrend des Betriebes der erfindungsgemaßen Werkzeugmaschine wird der Druckmittelzufuhrungsring oder Sammelring 140 standig außer Berührung mit der umlaufenden Zylinderflache 124 gehalten und die zylindrische Flache 150 des Zufuhrungsringes 140 wird standig genau zentrisch und koaxial mit Bezug auf die Zylinderflache 124 gehalten, was durch acht hydrostatische Drucklager 180 erreicht wird, die an dem Druckmittelzufuhrungsring 140 vorgesehen sind und die mit der von der Flache 150 umflossenen Zylinderflache 124 zusammenwirken Auf jeder Seite der beiden Ringnuten 154 und 156 sind jeweils vier hydrostatische Lager 80 angeordnet, die gleichmäßig am Umfang um die Zylinderflache 124 verteilt sind

Wie man aus F ι g 10 der Zeichnungen erkennt, sind die vier hydrostatischen Lager 180, welche auf einer Seite der nebeneinanderliegenden Ringnuten 154 und 156 gelegen sind, jeweils in Form von vier Quadranten einer nicht durchgehenden, ringförmigen Nut oder Rille ausgebildet, welche allgemein mit 182 bezeichnet und am Innenumfang des Druckmittelzufuhrungsringes 140 in der aus F ι g 11 ersichtlichen Weise in axialem Abstand von der Ringnut 156 angeordnet ist, wobei ein ringförmiger Bund 186 dazwischenliegt Die Rille oder Nut 182 ist durch vier am Umfang verteilte Unterbrechungen 186 unterteilt, welche von stehengebliebenen, ebenfalls mit 186 bezeichneten Bereichen der Innenflache 150 des Druckmittelzufuhrungsringes 140 gebildet sind und der umlaufenden Zylinderflache 124 unmittel bar so gegenüberstehen, daß die rundum laufende Nut oder Rille 182 in vier bogenförmige Kammern 190 unterteilt wird, welche um die Zylinderflache 124 herum umfangsmaßig in gleichen Abstanden verteilt sind und jeweils die hydrostatischen Lager 180 bilden

In ähnlicher Weise werden die auf der gegenüberliegenden Seite der Ringnuten 154 und 156 gelegenen hydrostatischen Lager 180 von einer mit Unterbrechungen versehenen Rille oder Nut 200 gebildet, die auf der Innenseite des Druckmittelzufuhrungsringes 140 eingeschnitten ist und von der Ringnut 154 durch einen in F ι g 11 zu erkennenden dazwischenliegenden Bund 202 getrennt ist Die unterteilte Ringnut 200 ist in jeder Hinsicht genau so ausgebildet wie die zuvor beschriebene Rille oder Nut 182 auf der gegenüberliegenden Seite der Ringnuten 154 und 156

Jedem der hydrostatischen Lager 180 wird Druckmit tel zugeleitet, welches unmittelbar auf die umlaufende Zylinderflache 124 einwirkt und Reaktionskrafte in radialer Richtung nach auswärts erzeugt, die sich gegen den Druckmittelzufuhrungsring 140 abstutzen, welcher das jeweilige Lager abschließt, so daß die jeweils benachbarten Teile des Druckmittelzufuhrungsringes 140 von der umlaufenden Zylinderflache 124 weggedruckt werden, wodurch erreicht wird, daß eine reibende Berührung zwischen dem Druckmittelzufuhrungsring 140 und der umlaufenden Zylinderflache 124 vermieden wird Da nun die vier hydrostatischen Lager 180 in der beschriebenen Weise auf den beiden Seiten der Ringnuten 154 und 156 am Umfang verteilt rund um die Zylinderflache 124 angeordnet sind, gleichen sich die radial gerichteten Reaktionskrafte auf den Druckmittelzufuhrungsring 140 aus.

Um die beruhrungsfreie Halterung des Druckmittel-

zufuhrungsringes 140 gegenüber der von ihm umschlos senen, umlaufenden Zyhnderflache 124 in jedem Falle sicherzustellen, wird jedoch das den jeweiligen hydrostatischen Lagern 180 zugefuhrte Druckmittel fur die einzelnen Lager in seinem Speisedruck selbsttätig dynamisch so geändert, daß bei radialen Ausrichtungs fehlern des schwebend gehalterten Druckmittelzufuh rungsnnges 140 gegenüber der von ihm umschlossenen Flache 124 die hydrostatischen Lager gemeinsam im Sinne der Erzeugung einer resultierenden Ausgleichs kraft wirksam ist, die auf den Druckmittelzufuhrungs ring einwirkt und dazu ausreicht, diesen Ring außer reibender Berührung mit der Zyhnderflache 124 zu halten

Aufgrund des zwischen der zylindrischen innenfläche 150 des Druckmittelzufuhrungsnnges 140 und der davon umschlossenen Zyhnderflache 124 in der beschriebenen Weise vorgesehenen Spieles tritt ein dynamisch veränderlicher Leckstrom von Druckmittel aus den jeweiligen hydrostatischen Lagern 180 längs der Zylinderflache 124 aus Dieses Betriebsverhalten der erfindungsgemaßen Einrichtung wird mit Vorteil zur Erzeugung einer selbsttätigen Korrektur irgendwelcher radialer Verschiebungen des schwebend abgestutzten Druckmittelzufuhrungsnnges 140 gegenüber der Zy hnderflache 124 ausgenutzt Zu diesem Zwecke wird das Betatigungsdruckmittel den jeweiligen hydrostatischen Lagern 180 über Drosselkanale zugeleitet, die dem zu jedem einzelnen hydrostatischen Lager gelangenden Druckmittelstrom einen Druckabfall aufprägen, der im jo wesentlichen zur Ausstromgeschwindigkeit des Druck mittels aus dem betreffenden Lager längs der Zylinderflache 124 proportional ist

Zu diesem Zwecke sind die mit Bezug auf die Darstellungen nach den F1 g 3, 8 und 11 auf der rechten Seite der Ringnuten 154 und 156 gelegenen vier hydrostatischen Drucklager 180 mit Druckmittel über vier Speiseleitungen 194 beaufschlagbar, die in Fi g 10 gezeigt sind und über vier Radialbohrungen 1% mit den jeweiligen Kammerraumen 190 Verbindung haben, welche den vier erwähnten hydrostatischen Lagern entsprechen Die vier Druckmittelspeiseleitungen 194 werden ständig mit Druckmittel von beispielsweise großenordnungsmaßig 35 at gespeist, welches von einer stillstehenden Druckmittelquelle herbeigeführt wird, die in Fig 3 der Zeichnungen schematisch dargestellt und mit 198 bezeichnet ist

Bevor das Druckmittel in den Kammerraum 190 des jeweiligen hydrostatischen Lagers eintreten kann, muß es in den Speiseleitungen 194 eine in den F1 g 9, 10 und 11 jeweils angedeutete Drosseloffnung 203 durchströmen Wie in den Zeichnungen dargestellt, sind die Drosseloffnungen 203 in dem Druckmittelzufuhrungs ring 140 gebildet und verbinden die jeweiligen Kammerraume 190 mit den an die Druckmittelspeiseleitungen 194 angeschlossenen Radialbohrungen 1%

In gleicher Weise wird das die hydrostatischen Lager 180 in der unterteilten Nut oder Rille 200 auf der gegenüberliegenden Seite der Ringnuten 154 und 156 beaufschlagende Druckmittel über vier Radialbohrun- to gen 204 zugeführt, die gemäß den F1 g 3 und 11 in dem Druckmitteizufuhrungsrmg 140 gebildet und jeweils mit vier Druckmittelspeiseleitungen 206 verbunden sind, welche ihrerseits die Verbindung zu der Druckmittel quelle 198 herstellen

Die Radialbohrungen 204 sind mit den jeweils zugehörigen vier hydrostatischen Lagern 180 wiederum über einen Druckabfall erzeugende Drosseloffnungen

207 verbunden, die genau so ausgebildet sind, wie die zuvor beschriebenen Drosseloffnungen 203

Die vier zur Druckreduzierung dienenden Drosseloff nungen 203 und die vier Drosseloffnungen 207 sind so bemessen, daß sie bei normaler Stromungsgeschwindig keit durch die jeweiligen Drosseloffnungen hindurch entsprechend dem Abstrom von Druckmittel aus den zugehörigen hydrostatischen Lagern 180 eine Druck verminderung des durch die jeweiligen öffnungen stromenden Druckmittels von einem verhältnismäßig hohen Eingangsdruck in der Größenordnung von etwa 35 bar als dem Speisedruck der erwähnten Druckmittel quelle 198 auf einen herabgesetzten Ausgangsdruck bewirken, der beispielsweise großenordnungsmaßig 17,5 bar betragen kann Demgemäß ist unter normalen Bedingungen bei dem angeführten Beispiel der Druckmitteldruck in sämtlichen hydrostatischen Lagern 180 etwa in der Größenordnung von 17,5 bar

Tritt aber irgendeine radiale Verschiebung zwischen dem Druckmittelzufuhrungsring 140 und der davon umschlossenen zylindrischen Flache 124 auf, welche durch das körperliche Gewicht des Druckmittelzufuh rungsnnges 140 oder in anderer Weise verursacht wird und welche das Bestreben hat, das betriebsmäßige Spiel zwischen dem Druckmittelzufuhrungsring 140 und der Zylinderfldche 124 im Bereich irgendeines der hydrosta tischen Lager 180 zu vermindern, so wird die normale Ausstromgeschwindigkeit des Druckmittels längs der Flache 124 im Bereich gerade dieses Lagers vermindert Die sich dann ergebende Verminderung der Stromungsgeschwindigkeit durch die zu diesem hydro statischen Lager fuhrende Drosseloffnung 203 oder 207 bewirkt eine Herabsetzung des Druckabfalles an dieser Drosseloffnung, so daß sich ein entsprechender erhöhter Druck in dem betreffenden hydrostatischen Lager aufbauen kann Der erhöhte Druck in diesem Lager erzeugt dann eine erhöhte radiale Reaktionskraft des Lagers gegen den Druckmittelzufuhrungsring 140 hin, welche entgegen der störenden Kraft gerichtet ist, welche die Verschiebung des Druckmittelzufuhrungs ringes gegenüber der davon umschlossenen zylindrischen Flache verursacht hat

Gleichzeitig mit der automatischen Zunahme des Druckmitteldruckes in demjenigen hydrostatischen Lager 108, welches im Bereich einer Verengung des Radialspaltes zwischen dem Druckmittelzufuhrungsring 140 und der Flache 124 gelegen ist, tritt eine selbsttätige Verminderung des Druckmitteldruckes in demjenigen hydrostatischen Lager auf, welches sich auf der diametral gegenüberliegenden Seite des Druckmittelzu fuhrungsnnges 140 befindet Diese Druckverminderung in dem diametral gegenüberliegenden hydrostatischen Lager beruht auf einer Erhöhung des betriebsmäßigen Spiels zwischen dem Ring 140 und der Flache 124 auf der gegenüberliegenden Seite des Ringes 140, so daß ein erhöhter Leckstrom aus dem gegenüberliegenden hydrostatischen Lager zustande kommt, woraus sich ein entsprechender Druckabfall des in dieses gegenüberliegende Lager eintretenden Druckmittels aufgrund der erhöhten Druckmittelstromung durch die zu dem betreffenden Lager fuhrende Drosseloffnung 203 oder 207 ergibt Bezuglich der genauen Langseinstellung der Arbeitsspindel werden auch axiale Verlagerungen vermieden, welche an der Spindel aufgrund von Reaktionskräften auftreten konnten, die wahrend des Betriebes der betreffenden Maschine auf das an der Spindel befestigte Schneidwerkzeug 30 einwirken Wie aus der Darstellung des bevorzugten Ausfuh

rungsbeispieles der Erfindung zu entnehmen ist, wird die Spindel 28 nach ihrer Längseinstellung in eine genau einzuhaltende Axialstellung fur einen Bearbeitungsvorgang an der Spindelhülse 42 vermittels einer hydraulisch betätigten Kupplung oder Einspanneinrichtung festge- b spannt, welche, wie aus den F ι g. 2, 3 und 4 ersichtlich ist, von einer die Spindel 28 umgebenden Spannbüchse 94 gebildet wird, die innerhalb der Spindelhülse 42 nahe demjenigen Ende derselben angeordnet ist, welches den an dem Präzisions-Kegelrollenlager 52 anliegenden, die genaue Axialstellung der Spindelhülse 42 festlegenden Anschlag 68 trägt.

Die hydraulisch betätigte Spannbüchse 94 ist also mit Bezug auf die Axialrichtung nahe dem äußeren Ende der Spindelhülse 42 gelegen und bildet eine sehr feste, lösbare Verbindung zwischen dem äußeren Spindelhül· senteil und dem mit Bezug auf die axiale Lage benachbarten Teil der Arbeitsspindel 28, wodurch die axiale Länge desjenigen Teiles der Spindelhulse und der Arbeitsspindel auf ein Minimum begrenzt wird, welcher sich in axialer Richtung von der lösbaren Einspannstelle zwischen Spindelhülse und Spindel nach außen erstreckt.

Aufgrund der beschriebenen Anordnung der Spannbüchse 94 gegenüber dem äußeren Ende der Spindelhülse 42, von welchem die Arbeitsspindel 28 nach vorne ragt, wird auch die axiale Länge desjenigen Spindelhülsenteiles möglichst klein gehalten, welcher sich zwischen dem die axiale Abstützung bewirkenden Anschlag 68 der Spindelhulse und der die losbare Verbindung zwischen dem umgebenden Teil der Spindelhülse 42 und dem benachbarten Teil der Arbeitsspindel 28 bildenden, hydraulisch betätigten Spannbuchse 94 erstreckt. Auch wird für jede beliebige axiale Einstellung der Arbeitsspindel der Längenabschnitt dieser Arbeitsspindel 28 JS auf kleinstem Wert gehalten, der zwischen dem Fräser 30 am äußeren Spindelende und der Spannbüchse 94 liegt. Die axiale Länge der Spmdelhulsenkonstruktion, welche aufgrund der Übertragung axialer Reaktionskrafte von dem Fräser 30 über die Spindelhulse 42 zu dem Anschlag 68 bei wirksamer Einspannung zwischen Spindelhülse und Arbeitsspindel axialen Belastungen ausgesetzt ist, hat demgemäß so geringe Ausdehnung, daß diese Länge praktisch außer Betracht bleiben kann. Auch hat die für die genaue axiale Einstellung des an der Spindel befestigten Werkzeugs 30 in Betracht zu ziehende und einer thermischen Ausdehnung unter Zusammenziehung unterworfene axiale Länge der Spindelhülsenkonstruktion und der Arbeitsspindel so kleinen Wert, daß Temperaturdehnungen bei Veränderung der Betriebstemperatur der Maschine ohne wesentlichen Einfluß bleiben.

Die hydraulisch betätigte Spannbüchse 94 hat, wie aus den Zeichnungen zu entnehmen ist, im wesentlichen zylindrische Gesamt-Gestalt und begrenzt eine zylindrisehe Innenfläche 96, die gemäß Fig.4 die Arbeitsspindel 28 mit genauer Passung umgibt, wobei sich die Arbeitsspindel durch die bereits erwähnte zentrische Bohrung 98 der Spindelhülse 42 hindurcherstreckt.

Die Spannbüchse 94 ist mit Preßsitz in eine Gegenbohrung 100 der Spindelhülsenbohrung 98 eingeschoben, wie man aus Fig.4 der Zeichnungen erkennen kann und ist an den einander gegenüberliegenden Enden gegen die Spindelhulse 42 abgedichtet. Eine Anzahl am Umfang im Abstand voneinander angeordneter, in axialer Richtung verlaufender Rillen 102, die in der Innenwandung der Gegenbohrung 100 der Außenfläche 104 der Spannbuchse 94 gegenüberliegend vorgesehen sind (F i g. 5), wirken mit der Spannbüchse 94 im Sinne der Umgrenzung einer entsprechenden Zahl von Druckmittelkammern 106 zusammen, die miteinander durch einen ringförmigen Verbindungskanal 108 zusammengeschlossen sind, welch letzterer in der Gegenbohrung 100 auf halbem Wege zwischen den Enden der Druckmittelräume 106 rundum laufend eingeschnitten ist.

Ein die Einspanneinrichtung beaufschlagendes, hochgespanntes hydraulisches Druckmittel, dessen Druck größenordnungsgemäß 350 at beträgt, wird in der nachfolgend beschriebenen Weise in den ringförmigen Verbindungs- oder Verteilungskanal 108 eingeführt und tritt in die Druckmittelkammer 106 ein, wodurch Druckkräfte auf die Spannbüchse 94 ausgeübt werden, die dazu ausreichen, die Spannbüchse 94 mit großer Kraft gegen die von der Spannbüchse umschlossene Arbeitsspindel 28 anzupressen, so daß sich ein Kraftschluß zwischen der Spannbüchse und der Arbeitsspindel einstellt, welcher eine Längsverlagerung der Arbeitsspindel gegenüber dem sie umgebenden Teil der Spindelhülse wirksam verhindert, wobei dieser im Bereich des genannten Kraftschlusses gelegene Spindelhülsenteil in der erwähnten Weise dem die Axialabstützung der Spindelhülse 42 sicherstellenden Anschlag 68, ferner dem eine genaue Führung bewirkenden, an dem Anschlag 68 anliegenden Lager 52 und schließlich dem ringförmigen Anschlag oder Ansatz 62 fur das Lager 52 benachbart ist.

Dem Verbindungs- oder Verteilungskanal 108 und den Druckmittelkammern 106 wird Betätigungsdruckmittel unter dem erforderlichen, sehr hohen Betriebsdruck von einer Anzahl von Hochdruck-Kolbenpumpen 110 aus zugeführt, von welchen im vorliegenden Beispiel vier vorgesehen sind, die in der Spindelhülse 42 untergebracht sind und selbst mittels eines unter bedeutend niedrigerem Druck stehenden Betätigungsdruckmittels so angetrieben werden, daß die hydraulische Betätigung der Hochdruck-Kolbenpumpen 110 im Sinne einer Einspannung der Arbeitsspindel 28 durch die Spannbüchse 94 im Bereich des die Längsabstützung sicherstellenden Lagers 52 ohne eine Veränderung oder Beeinflussung der axialen Lage geschehen kann, in welche die Arbeitsspindel 28 zuvor gebracht worden ist.

Die zur Speisung der Spindeleinspanneinrichtung dienenden Hochdruck-Kolbenpumpen 110 werden jeweils von vier Hochdruck-Pumpenzylindern geringen Durchmessers 112 gebildet, die am einwärts weisenden Ende der Spindelhulse 42 in bestimmtem umfangsmäßigen Abstand voneinander vorgesehen sind, wie den F i g. 3 und 6 zu entnehmen ist. Das vordere Ende oder der Grund jedes der Hochdruck-Pumpenzylinder 112 ist über eine kleine Längsbohrung 114 und eine kurze Radialbohrung 116 in der Spindelhülse 42 mit dem Verteilungskanal 108 verbunden, wie man aus F i g. 3 der Zeichnungen erkennt, und der ringförmige Verteilungskanal 108 bildet auf diese Weise einen Druckausgleichskanal zwischen sämtlichen Hochdruck-Pumpenzylindern 112.

Den F i g. 3 und 6 der Zeichnungen ist zu entnehmen, daß in den Hochdruck-Pumpenzylindern 112 jeweils Pumpenkolben 118 von entsprechendem, geringen Durchmesser geführt sind. Die vier Hochdruck-Pumpenkolben 118 werden im Sinne einer hydraulischen Beaufschlagung der Druckmittelräume 106 der Einspanneinrichtung gleichzeitig mittels eines Niederdruckkolbens 120 nach vorwärts getrieben (F i g. 3 und 7), wobei der Niederdruck kolben umlaufend innerhalb

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der zylindrischen Verlängerung 82 der ebenfalls umlaufenden Spindelhulse 42 untergebracht ist und vermittels eines Betatigungsdruckmittels nach vorwärts getrieben wird, welches der umlaufenden Verlängerung 82 der Spindelhulse unier bedeutend geringerem Speisedruck zugeleitet wird

Aus Hersteliungsgrunden ist die hulsenformige Verlängerung 82 der Spindelhulse aus drei Teilen zusammengesetzt, welche ein inneres, in axialer Richtung langgestrecktes Hulsenteil 122 umfassen, das mittels Kopfschrauben 84 am hinteren oder inneren Ende der Spindelhulse 42 befestigt ist und sich in der aus F ι g 3 ersichtlichen Weise nach rückwärts erstreckt und nach außen eine zylindrische Flache 124 darbietet Ein zweites Bauteil 126 der hulsenformigen Verlängerung hat ringförmige Gestalt, ist mit dem Hulsenteil 122, über dessen zylindrische Außenflache 124 es geschoben ist, in der aus Fig 3 ersichtlichen Weise fest verbunden und besitzt eine zylindrische Innenflache 128, welche in bestimmtem Radialabstand von der Flache 124 so angeordnet ist, daß zwischen den beiden Flachen ein ringförmiger Niederdruck-Zylinderraum 130 entsteht, welcher zur Aufnahme des zuvor erwähnten Nieder druck Antnebskolbens 120 dient, der ringförmige Gestalt hat, wie man aus den F ig 3 und 7 der Zeichnungen sieht

Das vordere Ende des zweiten, äußeren Hulsenteiies 126 der Spindelhulsenverlangerung bildet zusammen mit dem vorderen Ende des inneren HuJsenteiles 122 und unter Zuhilfenahme der Kopfschrauben 84 an dem vorderen Ende oder dem Grunde des Zylinderraumes 130 einen druckmitteldichten Abschluß Das jeweils gegenüberliegende oder innere Ende des Niederdruck Zylinderraumes 130 ist mittels eines dritten, nngformi gen Teiles 132 flussigkeitsdicht abgeschlossen, das durch Schrauben 134 an dem äußeren Hulsenteil 126 in der aus Fig 3 zu entnehmenden Weise befestigt ist und die zylindrische Außenfläche 124 des inneren Hulsenteiies 122 dicht umschließt Die Hulsenteile 122, 126 und 132 bilden zusammen den ersten Feil eines Niederdruck-Antriebsmotors, welcher allgemein durch die Bezugszahl 133 bezeichnet ist und dessen zweiter Teil durch den genannten ringförmigen Kolben 120 gebildet wird

Es ist ohne weiteres einzusehen, daß der ringförmige Niederdruckkolben 120 bei Zufuhrung von Betatigungs druckmittel niedrigen Druckes über eine Axialbohrung 136 zu dem inneren oder Kopfende des Zylinders 130 in Richtung auf die Hochdruck-Pumpenkolben 118 hin bewegt wird, so daß eine Einspannung der Arbeitsspindel 28 erreicht wird. Wird das innere Ende oder das Kopfende des Zylinderraumes 130 von dem Druck des Betatigungsdruckmittels entlastet und wird das unter niedrigem Druck stehende BetaUgungsdruckmittel dem vorderen Ende des Zylinderraumes 130 über eine in Fig 3 gezeigte Axialbohrung 138 des inneren Hülsenteiles 122 zugeleitet, so wird der Niederdruckkolben 120 nach innen oder nach rückwärts zurückgezogen, so daß die nach vorwärts gerichtete Antriebskraft von den Hochdruckkolben 118 fortgenommen und die hydraulische Einspannung der Arbeitsspindel 28 gelost wird to

Das unter niedrigem Druck stehende Betatigungsdruckmtttel gelangt zu den den Zylinderraum 130 speisenden Kanälen 136 und 138 des umlaufenden Hulsenteiies 122 über einen ringförmigen Druckmittelzufuhrungsnng oder Sammlerring 140, der mit dem hinteren Teil der zylindrischen Außenflache 124 des Hulsenteiies 122 in solcher Weise zusammenwirkend ausgebildet ist, daß sich die umlaufende Spmdelhulsenanordnung mit hohen Betrtebsdrehzahlen drehen kann, ohne daß nachteilige Einflüsse auf das Druckmittelzu fuhrungssystem festzustellen sind, wobei eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer des Druckmittelspeisesystems aufgrund der Tatsache erzielt wird, daß eine reibende Berührung zwischen den umlaufenden Kon struktionsteilen und den stillstehenden Konstruktions teilen nahezu ausgeschlossen ist Der Druckmittelzufuhrungsnng oder Sammlerring 140 ist in der im folgenden beschriebenen Weise gegen Drehung gesichert

Aus den Fig 3 und 8 ist zu entnehmen, daß der Druckmittelzufuhrungsrmg 140, welcher das innere oder hintere Ende der zylindrischen Außenflache 124 des Hulsenteiies 122 umgibt, insgesamt im wesentlichen ringförmige Gestalt hat, wobei jedoch an den Ringkörper ein Befestigungsohr 142 einstückig ange formt ist, welches radial nach auswärts ragt Eine in dem Befestigungsohr 142 vorgesehene Axialbohrung 144 umschließt lose einen axial ausgerichteten Befestigungs bolzen 146, der in der dargestellten Weise in eine feststehende Verankerungslasche 148 eingeschraubt ist

Aufgrund des losen Sitzes oder des in alle Richtungen zwischen dem Befestigungsohr 142 und dem in dessen Bohrung 144 hineinragenden Befestigungsbolzen 146 gegebenen Totganges ist der Druckmittelzufuhrungsrmg zwar drehfest gehaltert, kann sich jedoch gleichzeitig nach allen Richtungen hm gegenüber dem nicht umlaufenden Befestigungsbolzen 146 frei bewe gen, so daß er unter den von dem Betatjgungsdruckmit tel ausgeübten Kräften eine optimale Betnebsstellung koaxial zu der umlaufenden zylindrischen Flache 124 aufsuchen und beibehalten kann

Die Innenseite des Druckmittelzufuhrungsnnges 140 umgrenzt eine in den Fig 9 und 11 allgemein mit 150 bezeichneten Zylinderflache, die mit hoher Oberfla chengute und mit genauem Durchmesser so ausgeführt ist, daß zwischen der umlaufenden Zylinderflache 124 und der Innenflache 150 des Druckmittelzufuhrungsnnges 140 ein Laufspiel 152 vorhanden ist, das m Fig Il aus Gründen deutlicherer Darstellung stark übertrieben eingezeichnet ist Das Spiel liegt zweckmäßig in der Größenordnung von etwa 0,03 mm bis 0,045 mm

Wie in Fi g 11 in durchgehenden Linien und in den Fig 8 und 10 durch gestrichelte Linien angedeutet ist, weist die Innenseite des Druckmittelzufuhrungsnnges 150 zwei gesonderte, jeweils durchgehende Druckmittelzufuhrungs- und Druckmittelabfuhrungs Ringnuten 154 bzw 156 auf, welche durch einen ringförmigen Bund oder Steg 158 axial voneinander getrennt sind, welcher durch einen ringförmigen Teil der zylindrischen Flache 150 gebildet ist, die, wie erwähnt, einen sehr strengen Laufsitz gegenüber der zylindrischen Flache 124 aufweist

Der Druckmittelzufuhrungsrmg 140 ist in axialer Richtung mit Bezug auf das Hulsenteil 122 so gehaltert, daß sich die Ringnuten 154 und 156 mit Bezug auf die Axialrichtung in der aus den F 1 g. 3 und 11 ersichtlichen Weise mit den Radialkanalen 160 bzw 162 in Deckungsstellung befinden, wobei die genannten Radialkanale ihrerseits jeweils mit den Axialbohrungen 138 bzw 136 Verbindung haben, die zu den einander gegenüberliegenden Enden des Niederdruck-Zylinderraumes 130 fuhren

Die beiden Ringnuten 154 und 156 zur Zufuhrung des unter niedrigem Druck stehenden Betatigungsdruckmittels haben also einerseits mit den einander gegenüberliegenden Seiten des Niederdruck-Zylinderraumes 130 Verbindung und sind andererseits über Radialbohrun-

gen 164 bzw 166 mit Niederdruckkanalen 168 bzw. 170 verbunden, welche, wie in F ι g. 3 schematisch angedeutet ist, zu einem Umsteuerventil 172 fuhren, das mit einer Entlüftungsleitung 174 und einer einen niedrigen Speisedruck erzeugenden Druckmittelquelle 174 verbunden ist, die Betätigungsdruckmittel unter einem Betriebsdruck von etwa 17,5 bar wahlweise den beiden Ringnuten 154 oder 156 zuleitet, je nachdem, in welcher Weise das Ventil 172 eingestellt ist, welches so wirksam ist, daß es bei Druckmittelzufuhr zu einer der beiden Ringnuten 154 oder 156 der jeweils anderen Ringnut eine Verbindung zu der Entlüftungsleitung schafft.

Während des Betriebes der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine wird der Druckmittelzuführungsring oder Sammlerring 140 ständig außer Berührung mit der umlaufenden Zylinderflache 124 gehalten und die zylindrische Flache 150 des Zufuhrungsringes 140 wird ständig genau zentrisch und koaxial mit Bezug auf die Zylinderfläche 124 gehalten, was durch acht hydrostatische Drucklager 180 erreicht wird, die an dem Druckmittelzuführungsnng 140 vorgesehen sind, und die mit der von der Fläche 150 umschlossenen Zylinderfläche 124 zusammenwirken. Auf jeder Seite der beiden Ringnuten 154 und 156 sind jeweils vier hydrostatische Lager 80 angeordnet, die gleichmäßig am Umfang um die Zylinderfläche 124 verteilt sind.

Wie man aus F i g. 10 der Zeichnungen erkennt, sind die vier hydrostatischen Lager 180, welche auf einer Seite der nebeneinanderliegenden Ringnuten 154 und 156 gelegen sind, jeweils in Form von vier Quadranten einer nicht durchgehenden, ringförmigen Nut oder Rille ausgebildet, welche allgemein mit 182 bezeichnet und am Innenumfang des Druckmittelzufuhrungsringes 140 in der aus Fig. 11 ersichtlichen Weise in axialem Abstand von der Ringnut 156 angeordnet ist, wobei ein ringförmiger Bund 186 dazwischenliegt. Die Rille oder Nut 183 ist durch vier am Umfang verteilte Unterbrechungen 186 unterteilt, welche von stehengebliebenen, ebenfalls mit 186 bezeichneten Bereichen der Innenfläche 150 des Druckmittelzufuhrungsringes 140 gebildet sind und der umlaufenden Zylinderfläche 124 unmittelbar so gegenüberstehen, daß die rundum laufende Nut oder Rille 182 in vier bogenförmige Kammern 190 unterteilt wird, welche um die Zylinderflache 124 herum umfangsmäßig in gleichen Abstanden verteilt sind und jeweils die hydrostatischen Lager 180 bilden.

In ähnlicher Weise werden die auf der gegenüberliegenden Seite der Ringnuten 154 und 156 gelegenen hydrostatischen Lager 180 von einer mit Unterbrechungen versehenenen Rille oder Nut 200 gebildet, die auf der Innenseite des Druckmittelzuführungsringes 140 eingeschnitten ist und von der Ringnut 154 durch einen in Fig. 11 zu erkennenden, dazwischenliegenden Bund 202 getrennt ist. Die unterteilte Ringnut 200 ist in jeder Hinsicht genau so ausgebildet wie die zuvor beschriebene Rille oder Nut 182 auf der gegenüberliegenden Seite der Ringnuten 154 und 156.

jedem der hydrostatischen Lager 180 wird Durckmittel zugeleitet, welches unmittelbar auf die umlaufende Zylinderfläche 124 einwirkt und Reaktionskräfte in radialer Richtung nach auswärts erzeugt, die sich gegen den Druckmittelzuführungsring 140 abstützen, welcher das jeweilige Lager abschließt, so daß die jeweils benachbarten Teile des Druckmittelzufuhrungsringes 140 von der umlaufenden Zylinderfläche 124 weggedrückt werden, wodurch erreicht wird, daß eine reibende Berührung zwischen dem Druckmittelzuführungsring 140 und der umlaufenden Zylinderfläche 124 vermieden wird. Da nun die vier hydrostatischen Lager 180 in der beschriebenen Weise auf den beiden Seiten der Ringnuten 154 und 156 am Umfang verteilt rund um die Zylinderfläche 124 angeordnet sind, gleichen sich die radial gerichteten Reaktionskräfte auf den Druckmittelzuführungsnng 140 aus.

Um die berührungsfreie Halterung des Druckmittelzufuhrungsringes 140 gegenüber der von ihm umschlossenen, umlaufenden Zylinderfläche 124 in jedem Falle

ίο sicherzustellen, wird jedoch das den jeweiligen hydrostatischen Lagern 180 zugeführte Druckmittel für die einzelnen Lager in seinem Speisedruck selbsttätig dynamisch so geändert, daß bei radialen Ausrichtungsfehlern des schwebend gehalterten Druckmittelzufüh- rungsringes 140 gegenüber der von ihm umschlossenen Flache 124 die hydrostatischen Lager gemeinsam im Sinne der Erzeugung einer resultierenden Ausgleichskraft wirksam ist, die auf den Druckmittelzuführungsring einwirkt und dazu ausreicht, diesen Ring außer reibender Berührung mit der Zylinderflache 124 zu halten.

Aufgrund des zwischen der zylindrischen Innenfläche 150 des Druckmittelzuführungsringes 140 und der davon umschlossenen Zylinderfläche 124 in der beschriebenen Weise vorgesehenen Spieles tritt em dynamisch veränderlicher Leckstrom von Druckmittel aus den jeweiligen hydrostatischen Lagern 180 längs der Zylinderfläche 124 aus. Dieses Betriebsverhalten der erfindungsgemäßen Einrichtung wird mit Vorteil zur Erzeugung einer selbsttätigen Korrektur irgendwelcher radialer Verschiebungen des schwebend abgestützten Druckmittelzuführungsringes 140 gegenüber der Zylinderfläche 124 ausgenützt- Zu diesem Zwecke wird das Betätigungsdruckmittel den jeweiligen hydrostatischen Lagern 180 über Drosselkanäle zugeleitet, die dem zu jedem einzelnen hydrostatischen Lager gelangenden Druckmittelstrom einen Druckabfall aufprägen, der im wesentlichen zur Ausströmgeschwindigkeit des Druckmittels aus dem betreffenden Lager längs der Zylinderfläche 124 proportional ist.

Zu diesem Zwecke sind die mit Bezug auf die Darstellungen nach den F i g. 3,8 und 11 auf der rechten Seite der Ringnuten 154 und 156 gelegenen vier hydrostatischen Drucklager 180 mit Druckmittel über vier Speiseleitungen 194 beaufschlagbar, die in Fig. 10 gezeigt sind und über vier Radialbohrungen 196 mit den jeweiligen Kammerräumen 190 Verbindung haben, welche den vier erwähnten hydrostatischen Lagern entsprechen. Die vier Druckmittelspeiseleitungen 194 werden ständig mit Druckmittel von beispielsweise größenordnungsmäßig 35 at gespeist, welches von einer stillstehenden Druckmittelquelle herbeigeführt wird, die in F i g. 3 der Zeichnungen schematisch dargestellt und mit 198 bezeichnet ist.

Bevor das Druckmittel in den Kammerraum 190 des jeweiligen hydrostatischen Lagers eintreten kann, muß es in den Speiseleitungen 194 eine in den F i g. 9, 10 und 11 jeweils angedeutete Drosselöffnung 203 durchströmen. Wie in den Zeichnungen dargestellt, sind die Drosselöffnungen 203 in dem Druckmittelzuführungsring 140 gebildet und verbinden die jeweiligen Kammerräume 190 mit den an die Druckmittelspeiseleitungen 194 angeschlossenen Radialbohrungen 196.
In gleicher Weise wird das die hydrostatischen Lager 180 in der unterteilten Nut oder Rille 200 auf der gegenüberliegenden Seite der Ringnuten 154 und 156 beaufschlagende Druckmittel über vier Radialbohrungen 204 zugeführt, die gemäß den F i g. 3 und 11 in dem

21 22

Druckmittelzuführungsring 140 gebildet und jeweils mit 207 ergibt

vier Druckmittelspeiseleitungen 206 verbunden sind, Die Verminderung der nach auswärts gerichteten, auf welche ihrerseits die Verbindung zu der Druckmittel- den Druckmittelzufuhrungsring 140 wirkenden Radialquelle 198 herstellen, kraft desjenigen hydrostatischen Lagers oder derjeni-

Die Radialbohrungen 204 sind mit den jeweils 5 gen hydrostatischen Lager, das oder die auf der Seite

zugehörigen vier hydrostatischen Lagern 180 wiederum des Ringes gelegen ist bzw. sind, an welcher eine

über einen Druckabfall erzeugende Drosselöffnungen Vergrößerung des betriebsmäßigen Spieles auftritt,

207 verbunden, die genau so ausgebildet sind wie die bewirkt in Verbindung mit der Vergrößerung der auf

zuvor beschriebenen Drosselöffnungen 203. den Druckmittelzuführungsring wirkenden Radialkraft

Die vier zur Druckreduzierung dienenden Drosselöff- io desjenigen hydrostatischen Lagers oder derjenigen

nungen 203 und die vier Drosselöffnungen 207 sind so hydrostatischen Lager auf der zuerst betrachteten Seite

bemessen, daß sie bei normaler Stromungsgeschwindig- des Ringes, an welcher eine Verengung des betriebsmä-

keit durch die jeweiligen Drosselöffnungen hindurch ßigen Spieles auftritt, daß auf den Druckmittelzufüh-

entsprechend dem Abstrom von Druckmittel aus den rungsring 140 eine durch Summation der erwähnten

zugehörigen hydrostatischen Lagern 180 eine Druck- 15 Kräfte gebildete, resultierende Radialkraft einwirkt,

verminderung des durch die jeweiligen öffnungen welche den Ring ständig und unter dynamischem

strömenden Druckmittels von einem verhältnismäßig Ausgleich praktisch koaxial zu der umlaufenden Fläche

hohen Eingangsdruck in der Größenordnung von etwa 124 und außer reibender Berührung mit dieser Fläche

35 bar als dem Speisedruck der erwähnten Druckmittel- hält.

quelle 198 auf einen herabgesetzten Ausgangsdruck 20 Wahrend des Betriebes der erfindungsgemäßen

bewirken, der beispielsweise großenordnungsmäßig Werkzeugmaschine entsteht also keine Reibung oder

17,5 bar betragen kann. Demgemäß ist unter normalen reibende Berührung zwischen dem den Druckmittelzu-

Bedingungen bei dem angeführten Beispiel der Druck- führungsring 140 bildenden Bauteil und der umlaufen-

mitteldruck in sämtlichen hydrostatischen Lagern 180 den Zylinderfläche 124, welche sonst zu Abnützungser-

etwa in der Größenordnung von 17,5 bar. 25 scheinungen und damit zu einer Vergrößerung des sehr

Tritt aber irgendeine radiale Verschiebung zwischen geringen Spieles 152 zwischen der umlaufenden

dem Druckmittelzuführungsring 140 und der davon Zylinderfläche 124 und dem Ring 140 führen würden,

umschlossenen zylindrischen Fläche 124 auf, welche Wegen seiner geringen Weite kann demgemäß der

durch das körperliche Gewicht des Druckmittelzufuhr erwähnte SpaJt oder das Spiel 152 die Leckströmung

rungsringes 140 oder in anderer Weise verursacht wird 30 längs der zylindrischen Innenfläche 150 des Druckmit

und welche das Bestreben hat, das betriebsmäßige Spiel telzuführungsringes 140 aus den verschiedenen, auf der

zwischen dem Druckmittelzuführungsring 140 und der Innenseite vorgesehenen Kammern und Rillen des

Zylinderflache 124 im Bereich irgendeines der hydrosta- Druckmittelzufuhrungsringes, welche Druckmittel ent-

tischen Lager 180 zu vermindern, so wird die normale halten, auf ein zulässiges Maß begrenzt werden.

Ausströmgeschwindigkeit des Druckmittels längs der 35 Befindet sich die erfindungsgemäße Werkzeugma-

Fläche 124 im Bereich gerade dieses Lagers vermindert. schine in Betrieb und ist die Arbeitsspindel 28 in

Die sich dann ergebende Verminderung der Strömungs- Längsrichtung so eingestellt worden, daß das an der

geschwindigkeit durch die zu diesem hydrostatischen Spindel angeordnete Schneidwerkzeug oder der Fräse

Lager führende Drosselöffnung 203 oder 207 bewirkt 30 genau in die gewünschte Arbeitsstellung gebracht ist,

eine Herabsetzung des Druckabfalles an dieser Drossel- 40 so wird eine hydraulische Steuereinrichtung, die im

öffnung, so daß sich ein entsprechender erhöhter Druck vorliegenden Falle durch das in Fig. 3 schematisch

in dem betreffenden hydrostatischen Lager aufbauen angegebene Ventil 172 gebildet wird, in solcher Weise

kann. Der erhöhte Druck in diesem Lager erzeugt dann betätigt, daß ein Betätigungsdruckmittel unter verhält-

sine erhöhte radiale Reaktionskraft des Lagers gegen nismäßig geringem Druck in der Größenordnung von

den Druckmittelzuführungsring 140 hin, welche entge- 45 beispielsweise 17,5 at über die zur Druckmittelzufuhr

gen der störenden Kraft gerichtet ist, welche die dienende Ringnut 156 des Druckmittelzuführungsringes

Verschiebung des Druckmittelzuführungsringes gegen- 140 dem innenliegenden Ende oder Kopfende des

über der davon umschlossenen zylindrischen Fläche Niederdruck-Zylinderraumes 130 zugeleitet wird, wo

verursacht hat. dieses unter geringem Druck stehende Druckmittel auf

Gleichzeitig mit der automatischen Zunahme des 50 den ringförmigen Niederdruckkolben 120 einwirkt und Druckmitteldruckes in demjenigen hydrostatischen diesem eine nach vorwärts gerichtete Kraft mitteilt, die Lager 180, welches im Bereich einer Verengung des sich auf die verschiedenen Hochdruck-Pumpenkolben Radialspaltes zwischen dem Druckmittelzuführungsring 118 überträgt. Nachdem die Hochdruck-Pumpenkolben 140 und der Fläche 124 gelegen ist, tritt eine selbsttätige 118 zusammen eine Summenfläche aufweisen, welche Verminderung des Druckmitteldruckes in demjenigen 55 nur ein geringer Bruchteil der wirksamen Fläche des hydrostatischen Lager auf, welches sich auf der Niederdruckkolbens 120 ist, erzeugen die innerhalb der diametral gegenüberliegenden Seite des Druckmittelzu- Hochdruck-Zylinderräume 112 geführten Hochdruckführungsringes 140 befindet. Diese Druckverminderung Pumpenkolben 118 einen sehr hohen, in der Größenordin dem diametral gegenüberliegenden hydrostatischen nung von 350 at liegenden Druckmitteldruck, welcher Lager beruht auf einer Erhöhung des betriebsmäßigen 60 auf die Kammerräume 106 der Einspanneinrichtung Spiels zwischen dem Ring 140 und der Fläche 124 auf übertragen wird, so daß die Arbeitsspindel 28 mit der der gegenüberliegenden Seite des Ringes 140, so daß ein Spindelhülse 42 in der beschriebenen Weise zusammenerhöhter Leckstrom aus dem gegenüberliegenden gespannt wird.

hydrostatischen Lager zustande kommt, woraus sich ein Es sei an dieser Steile darauf hingewiesen, daß die vier

entsprechender Druckabfall des in dieses gegenüberlie- b5 Axialbohrungen 114 nach Fig.6 der Zeichnungen,

gende Lager eintretenden Druckmittels aufgrund der welche die Hochdruck-Zylinderräume 112 mit den

erhöhten Druckmittelströmung durch die zu dem Radialbohrungen 116 verbinden, die ihrerseits zu dem

betreffenden Lager führende Drosselöffnung 203 oder Ringkanal 108 führen, vordere Endabschnitte aufweisen,

welche nahe den Radialbohrungen 116 enden und von welchen in F i g. 3 nur einer dargestellt ist. Die Bedeutung dieser Anordnung wird sogleich angegeben werden. Eine einzelne Bohrung 210, welche durch eine herausnehmbare Füllkappe 212 abgeschlossen ist, erstreckt sich von ihrem vorderen Ende durch die Spindelhülse 42 nach rückwärts bis zu einer der Radialbohrungen 116 und ist in der aus Fig.3 zu erkennenden Art und Weise gegenüber einer benachbarten Bohrung 114 versetzt. Die Bohrung 210 bildet eine Möglichkeit, in den innerhalb der allgemein mit 214 bezeichneten, umlaufenden Hülsenanordnung vorgesehenen Hochdruck-Kammerraum Druckmittel einzuführen oder nachzufüllen.

Ferner sei hier bemerkt, daß die Beaufschlagung des Niederdruck-Zylinderraumes 130 zur Speisung der hydraulischen Einspanneinrichtung bzw. Spannbüchse 94 durch Betätigung der Hochdruck-Pumpenanordnung 110 im Sinne der Erzeugung des erforderlichen hohen Druckmitteldruckes zur Beaufschlagung der hydraulischen Einspanneinrichtung die zuvor hergestellte genaue Längseinstellung der Arbeitsspindel 28 in keiner Weise nachteilig beeinflußt. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß die Konstruktion, welche die Arbeitsspindel 28 in Längsrichtung abstützt, praktisch frei von axialen Beanspruchungen gehalten wird, wenn in der umlaufenden Anordnung zum Inbetriebsetzen der Einspanneinrichtung bestimmte Vorgänge ausgelöst werden. Wie zuvor dargelegt, wird die genaue Axialstellung der Arbeitsspindel 28 durch die Konstruktionsteile am vorderen Ende der Spindelhülse 42 gewährleistet, weiche sich nahe dem eine genaue axiale und radiale Abstützung bietenden Präzisionslager 52 befinden.

In der umlaufenden Anordnung werden zwar bei Betätigung der Spindeleinspanneinrichtung oder der Spannbüchse 94 Axialkräfte entwickelt, doch bleiben diese Beanspruchungen auf das axial innere Ende der umlaufenden Anordnung 214 beschränkt, so daß diejenigen Konstruktionsteile, welche die Axialstellung der Arbeitsspindel 28 bestimmen, frei von Axialkräften bleiben, die bei Betätigung der hydraulischen Einspanneinrichtung auftreten.

Betrachtet man F i g. 3, so ist zu erkennen, daß das am inneren Ende oder am Kopfende des Zylinderraumes 130 eingeführte, unter verhältnismäßig niedrigem Druck stehende Primär-Druckmittel eine nach rückwärts oder nach innen gerichtete Reaktionskraft auf den Zylinderkopf 132 des Niederdruck-Zylinderraumes 130 ausübt, und dieser Zylinderkopf überträgt die Axialkraft über das HUlsenteil 126 und die Kopfschrauben 84 auf das axial innere Ende der Spindelhülse 42. Die auf diese Weise am inneren Ende der umlaufenden Spindelhülse 42 angreifende Axialkraft wird im Bereich des Bodens der Hoehdruck-Zylinderräume 112 aufgrund der Reaktionskraft des hochgespannten Druckmittels am Grunde dieser Zylinderräume sehr stark herabgesetzt.

Die von dem Bereich der Hochdruck-Zylinderräume 112 aus noch nach vorwärts übertragene, stark verminderte Axialkraft verschwindet dann praktisch vollständig am vorderen Ende der Kanäle 114, welche < bei den im Bereich der Mitte der hydraulischen Spannbuchse 94 gelegenen Radialbohrungen 116 münden. Hieraus ergibt sich, daß der vordere Längenabschnitt der Spindelhülse 42, der sich in axialer Richtung zwischen dem Druckmittelverteilungskanal 108 und dem Abstutzungsabsatz 68 der Spindelhülse 42 erstreckt und mit der Arbeitsspindel 28 verspannt ist, praktisch von Axialbeanspruchungen freigehalten wird, so daß die Längseinstellung der Arbeitsspindel 28 durch die Betätigung der Spindeleinspanneinrichtung in der beschriebenen Weise nicht verändert oder beeinflußt wird.

Es ist also festzuhalten, daß während des Betriebes der erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine bei in der zuvor eingestellten Lage fest eingespannter Arbeitsspindel 28 die zusammenwirkenden Teile der umlaufenden Hülsenanordnung 214, welche zur Halterung und zur Einspannung der Arbeitsspindel dienen, mit Bezug aufeinander stillstehen und eine gleichbleibende Stellung einnehmen. Die umlaufende Hülsenanordnung ist als Ganzes über die beiden Präzisionslager 52 und 70 gelagert und der Hülsenanordnung wird unter niedrigem Druck stehendes Betätigungsdruckmittel über den stillstehenden Druckmittelzuführungsring 140 zugeleitet, der mittels hydrostatischer Lager außer mechanischer Berührung mit der umlaufenden Anordnung gehalten wird, wie oben ausgeführt wurde.

Als Sicherheitsmaßnahme ist dafür Sorge getragen, daß die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine nicht in Tätigkeit gesetzt werden kann, falls eine abnormale Abnahme der innerhalb der umlaufenden Hülsenanordnung 214 befindlichen FlUssigkeitsfUllung auftritt, die von der Hochdruck-Pumpenanordnung 110 unter Druck gesetzt wird und in der beschriebenen Weise zur Einspannung der Arbeitsspindel 28 dient.

Zu diesem Zwecke ist in der äußeren Seitenwandung des Niederdruck-Zylinderraumes 130 an einer aus F i g. 3 der Zeichnungen zu erkennenden axialen Stelle mindestens eine Entlüftungsöffnung 215 vorgesehen, die normalerweise von dem Niederdruckkolben 120 auch dann abgedeckt wird, wenn der Niederdruckkolben zum Zwecke des Anlegens der Einspanneinrichtung an die Arbeitsspindel 28 nach vorne geschoben ist Hat aber die Füllung des unter hohen Druck gesetzten Druckmittels in der umlaufenden Hülsenanordnung 214 ungewöhnlich stark abgenommen, so lassen die Kolben der Hochdruck-Pumpenanordnung 110 einen so großen Weg des Niederdruckkolbens 120 nach vorwärts zu, daß die Entlüftungsöffnung 215 oder die Entlüftungsöffnungen freigegeben wird bzw. freigegeben werden, so daß das unter niedrigem Druck stehende Betätigungsdruckmittel, welches dem Kopfende des Niederdruckzylinders 130 zugeführt wird, nicht den normalen Betriebsdruck aufbauen kann.

Der folglich entstehende Zustand eines ungewöhnlich tiefen Betätigungsdruckes am Kopfende des Niederdruck-Zylinderraumes 130 wird, wie beispielsweise in F i g. 3 angegeben ist, durch einen druckempfindlichen Schalter 217 festgestellt, welcher mit dem zu dem Kopfende des Niederdruck-Zylinderraumes 130 führenden Druckmittelzuführungskanal 170 verbunden ist. Der druckempfindliche Schalter 217 wird über eine in Fi g. 3 durch die Leistungsanschlüsse 219 versinnbildlichte elektrische Schaltung in dem Sinne wirksam, daß die Betätigung der Werkzeugmaschine gesperrt wird, bis das im Hochdrucksystem befindliche Druckmittel über die Bohrung 210, welche nach Entfernen der Füllungskappe 212 zugänglich ist, ergänzt wurde.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

_D . druck-Zylmder Kolben-Anordnung mitdrehend an der

ι atentansprucne ,-, »n, ι ι ι * ■ ■ ι ■ r-» ■ ■

Spindelhulse angeordnet und die Niederdruck Zyhnder-

1 Vorrichtung zum Festklemmen der Werkzeug- Kolben-Anordnung stationär am Werkzeugmaschinenspindel einer Werkzeugmaschine gegenüber einer gehäuse befestigt ist Die mechanische Kopplung sie umfassenden, drehantreibbar gelagerten Spindel 5 zwischen den beiden Zylinder Kolben-Anordnungen hülse, mit einer zwischen der Werkzeugspindel und erfolgt über einen stationären ersten Ring, ein der Spindelhulse angeordneten, mit der Spindelhulse Druckkugellager und einen mit der Spindelhulse fest verbundenen Spannbuchse, die durch Druckmit umlaufenden zweiten Ring

tel aus einer Hochdruck-Zylinder-Kolben-Anord- Abgesehen von dem kostenintensiven hohen Bearbei

nung an die Werkzeugspindel anpre^bar ist, wobei io tungsaufwand fur die bekannte Vorrichtung, den eine

die Hochdruck-Zylinder-Kolben-Anordnung mit der mechanische Kopplung zwischen einem stationären und

Spindelhulse drehfest verbunden und über eine einem rotierenden Hydrdulikkreis nun einmal mn sich

mechanische Verbindung durch eine Niederdruck- bringt, hat die bekannte Vorrichtung den grundsatzli-

Zyhnder-Kolben-Anordnung betatigbar ist, die chen Nachteil, daß eine Betätigung der Niederdruck Zy

durch eine ortsfeste Druckmittelquelle beaufschlag- 15 linder Kolben Anordnung zwangsläufig immer zu einer

bar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch Reaktionskraft auf das Hauptdrucklager fuhrt, welches

die Niederdruck-Zylinder-Kolben-Anordnung (120, im Betneb der Werkzeugmaschine die Axialkrafte auf

122 ..) drehfest mit der Spindelhulse (42) verbunden die Werkzeugspindel aufnimmt Wie der Fachmann

ist, und sie über einen die Spindelhulse (42) dichtend weiß, sind derartige Reaktionskrafte unerwünscht, weil

umgebenden, ortsfesten Zufuhrungsringkorper (140) 20 sie die Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigen

mit der Druckmittelquelle (170,176) verbunden ist Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

2 Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubil zeichnet, daß der ortsfeste Zufuhrungsringkorper den, daß die Reaktionskrafte vermieden werden, wobei (140) aus einem Zufuhrungsring mit einer Bohrung sichergestellt sein soll, daß durch die Weiterbildung (150) besteht, in die ein Teil (82) der Spindelhulse (42) 25 keine neuen Nachteile in Kauf genommen werden hineinragt und die an ihrer Innenflache mit müssen

umlaufenden Ringkanalen (154, 156) versehen ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelost,

welche einerseits an die ortsfeste Druckmittelquelle daß auch die Niederdruck Zylinder Kolben-Anordnung

angeschlossen sind und zum anderen mit Druckmit drehfest mit der Spindelhulse verbunden ist, und sie über

telkanalen (160, 162, 146, 138) in dem Teil (82) der jo einen die Spindelhulse dichtend umgebenden, ortsfesten

Spindelhulse (42) in Verbindung stehen, daß die Zufuhrungsringkorper mit der Druckmittelquelle ver

Innenflache der Bohrung (150) der Außenflache des bunden ist

Teils (82) der Spindelhulse (42) gegenüberstehende Auf diese Weise stutzen sich beide Zylinder Kolben

Kammerraume (182) aufweist, die über Kanäle (194, Anordnungen an der entsprechend dimensionierten

196) mit der ortsfesten Druckmittelquelle verbunden J5 Spindelhulse ab, Reaktionskrafte sind ausgeschlossen

sind und hydrostatische Lager (180) bilden, und daß Ferner kann die mechanische Kopplung zwischen

der Zufuhrungsring drehfest mit Spiel gegenüber der beiden Zylinder-Kolben-Anordnungen auf direktem

Spindelhulse (42) gehaltert ist Weg und ohne Zwischenelemente, wie Drucklager

3 Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch u dgl, erfolgen Und schließlich laßt sich auch eine gekennzeichnet, daß die Niederdruck-Zylmder-Kol ·ο rotierende Welle ohne verschleißanfallige Dichtmittel ben Anordnung aus einem koaxial zur Spindelhulse mit fner oder mehreren Druckmmelquellen verbinden, (42) angeordneten Ringzylinder (122, 126) mit dann wenn man die Leckstrome richtig dimensioniert und zur angeordnetem Ringkolben (120) besteht Selbstzentrierung heranzieht, wie dies beim Gegenstand

4 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der Erfindung leicht möglich ist

dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruck-Zy 45 In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung

linder Kolben-Anordnung im Bereich desjenigen ist vorgesehen, daß der ortsfeste Zufuhrungsringkorper

Endes der Spindelhulse (42) angeordnet ist, das der aus einem Zufuhrungsring mit einer Bohrung besteht, in

dem Werkzeug zugekehrten Seite der Spindelhulse die ein Teil der Spindelhulse hineinragt und die an ihrer

entgegengesetzt ist. Innenflache mit umlaufenden Ringkanalen versehen ist,

5o welche einerseits an die ortsfeste Druckmittelquelle

angeschlossen sind und zum anderen mit Druckmittel-

kanalen in dem Teil der Spindelhulse in Verbindung stehen, daß die Innenflache der Bohrung der Außenfla-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fest- ehe des Teils der Spindelhulse gegenüberstehende

klemmen der Werkzeugspindel einer Werkzeugmaschi- 55 Kammerraume aufweist, die über Kanäle mit der

ne gegenüber einer sie umfassenden, drehantreibbar ortsfesten Druckmittelquelle verbunden sind und

gelagerten Spindelhulse, mit einer zwischen der hydrostatische Lager bilden, und daß der Zufuhrungs

Werkzeugspindel und der Spindelhulse angeordneten, ring drehfest mit Spiel gegenüber der Spindelhulse

mit der Spindelhulse fest verbundenen Spannbuchse, die gehaltert ist.

durch Druckmittel aus einer Hochdruck-Zylinder-Kol- to Eine besonders fertigungsgunstige Losung ergibt sich,

ben-Anordnung an die Werkzeugspindel anpreßbar ist, wenn man die NiederdruckZyhnder-Kolben-Anord-

wobei die Hochdruck-Zylinder-Kolben-Anordnung mit nung als Ringzylinder mit Ringkolben ausbildet. Dieser

der Spindelhulse drehfest verbunden und über eine hat ohnehin die gewünschte größere Wirkoberflache als

mechanische Verbindung durch eine Niederdruck-Zy- die Einzelkolben der Hochdruck-Zylmder-Kolben-An-

Iinder-Kolben-Anordnung betatigbar ist, die durch eine b5 Ordnung, und man kann die einzelnen Hochdruckkolben

ortsfeste Druckmittelquelle beaufschiagbar ist. leicht am Niederdruck-Ringkolben abstutzen

Die Erfindung geht aus von der aus der US-PS In der bevorzugten Ausfuhrungsform ist im übrigen

57 393 bekannten Vorrichtung, bei der die Hoch- vorgesehen, daß die Niederdruck-Zyhnder-Kolben-An-