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Spindelstock für Waagerecht- Bohr- und Fräswerke Die Erfindung bezieht
sich auf einen Spindelstockfür Waagerecht-Bohr- und Fräswerke mit einer im Spindelstock
aus- und einschiebbaren nicht drehbaren Traghülse, in der eine drehbare Fräshülse
lagert, die eine zu ihr axial verschiebbare Arbeitsspindel koaxial aufnimmt, und
mit einem ortsfest im Spindelsb;ß.ck angeordneten Antriebsrad.
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Diese Maschinen, deren Spindelstock eine axial verschiebbare Arbeitsspindel
aufweist, dienen zur Bearbeitung von Werkstücken, welche mittig auf einem drehbaren
Maschinentisch gespannt und von mehreren Seiten in einer Aufspannung bearbeitet
werden.
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Es ist wirtschaftlich nicht vertretbar, für jede Werkstückgrösse eine
Maschine mit genau passender Tischgrösse bereitzustellen.
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Infolgedessen müssen auch kleinere Werkstücke auf grösseren Maschinen
bearbeitet werden. Hierbei ist wegen der zu grossen Tischabmessungen eine Arbeitsweise
mit weit auskragender Arbeitsspindel unvermeidlich, die es nicht zulässt, hohe Schnittleistungen
und
hohe Arbeitsgenauigkeiten zu erreichen. Oft haben die Werkstücke auch eine längliche
oder unregelmässige Form, so dass sogar in einigen Winkelstellungen eines Maschinentisches
passender Grösse mit einem grossen Abstand zwischen der Werkzeugschneide und dem
im Spindelstock ortsfest eingebauten Hauptlager gearbeitet werden muss.
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Aus diesen Gründen werden, um wirtschaftlicher arbeiten zu können,
Abstütz-Flanschhülsen für die Arbeitsspindel als Zusatzeinrichtung am Bohrwerk benutzt.
Es gibt sogar Arbeitssituationen, in denen ohne ihren Einsatz keine Bearbeitungsmöglichkeit
besteht. Die Abstütz-Flanschhülsen weisen werkzeugseitig eine wälzgelagerte Führungsbuchse
für die Arbeitsspindel auf und werden vor einer Operation mit weit ausladender Arbeitsspindel
mittels ihres an der werkzeugabgewandten Seite befindlichen Spannflansches und einer
Zentrierung an der Stirnseite des Spindelstockes koaxial zur Spindelachse von Hand
mit mehreren Flanschschrauben angeschraubt.
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Diese Methode ist naturgemäss umständlich und zeitraubend. Nach häufigem
An- und Abbau der Abstütz-Flanschhülse muss ferner mit Genauigkeitsminderung der
Achsflucht gerechnet werden, denn der Zentrieransatz kann nur mit geringer Breite
ausgeführt werden und liegt, ebenso wie die Flanschanlage, beim Arbeiten ohne Flanschhülse
frei im Bereich der Späne und des Gußstaubes.
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Dieser Nachteil wirkt sich in besonderem Masse aus, wenn aus Gründen
der Zeiteinsparung oder aus Nachlässigkeit die Zentrierung und die Flanschanlage,
sowohl am Spindelstock als auch an der Abstützflanschhülse, ungenügend gesäubert
werden. Als weiterer Nachteil ist anzuführen,- dass die Abstütz-Flanschhülse wohl
eine gute Abstützung der Arbeitsspindel gegen Querkräfte und Durchhang bietet, jedoch
optimale Fräsoperationen und Bohroperationen an Bohrungen mit grossem Durchmesser
deswegen nicht möglich sind,
weil infolge des langen Kraftflusses
durch die weit ausgeschobene Arbeitsspindel eine relativ hohe Torsions elastizität
besteht. Ausserdem ist zu bedenken, dass nur mit der Arbeitsspindel, nicht aber
mit der Werkzeugaufnahme an der Fräshtlse, inder sich bekanntlich die Arbeitsspindel
führt und die axial unverschiebbar im Spindelstock lagert, gearbeitet werden kann.
Grosse Ausbohroperationen und schwere Fräsarbeiten können jedoch nur mit der Fräshülse
wirtschaftlich durchgeführt werden.
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Grössere Platten- Bohr- Fräswerke werden mit einer axial verschiebbaren,
nicht drehbaren Traghülse, in der die Fräshülse und die in ihr geführte Arbeitsspindel
lagern, ausgeführt, um die fest auf der Aufspannplatte spannbaren sperrigen Grosswerkstücke
universell bearbeiten zu können. Die Traghülse übernimmt hier keine Hilfsfunktion,
wie die oben beschriebene Abstütz-Flanschhülse, welche wegen des in Spindelrichtung
verschiebbaren Tisches der Tisch- Bohr- Fräswerke nur eine mässige Ausladung aufzuweisen
braucht, sondern ist eine wesentliche Maschinenbaugruppe. Sie muss dementsprechend
ausser einem grossen axialen Verschiebebereich eine Arbeitsweise mit axialem Vorschub-
und Eilgangantrieb, z. B. mit der Belastung eines angeschraubten Winkelfräskopfes,
ermöglichen und in jeder Axialstellung des grossen Verschiebebereiches gegen Drehung
geführt und klemmbar sein.
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Die funktionellen Erfordernisse bedingen eine grosse Länge der Traghülse
und ihrer nachstellbar ausgebildeten Führung sowie eine Durchhangskompensationseinrichtung
und eine grosse Länge des Spindelsystems. Hieraus resultiert ein in Spindelrichtung
lang bauender Spindelstock, der in Relation zum Durchmesser der Arbeitsspindel hohe
Anschaffungskosten zur Folge hat.
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Wegen des zu hohen Aufwandes ist die Anwendung von Traghülsen-
Si>indel
#töcken an Tischbohrwerken bisher nicht wirtschaftlich und scheidet daher zur Vermeidung
der Nachteile der aufsetzbaren IXI)stütz-lplallscllllülse bisher aus Die Erfindungsaufgabe
besteht darin, einen Spindelstock zu schaffen, der sowohl die zeitraubende, unbequeme
und nicht optimale Arbeitsweise mit aufsetzbarer Abstütz-Flansciihülse als auch
den hohen Aufwand bekannter Traghülsenspindelstöcke vermeidet.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Traghülse mit einem in
dem Spilldelstock befindlichen Spannflansch mit mindestens einer werkzeugseitig
an ihm angeordneten Spannfläche versehen ist und dass dieser Spannfläche zugeordnete
vordere Spanneinheiten in dem Spindelstock angeordnet sind, welche den Spannflansch
in der ausgeschobenen Stellung der Traghülse unter Ausübung axialer Spannkräfte
stirnseitig beaufschlagen und seine Spannfläche an eine gehäusefeste Gegenspannfläche
zur axialen Anlage bringen. Die Erfindung kann als eine weitgehende Umwandlung der
Traghülsenspindelstöcke angesehen werden, indem sie die Traghülse mit der sonst
aufsetzbaren Abstütz-Flanschhülse kombiniert. Sie wandelt die Traghülse in eine
in den Spindelstock organisch eingebaute Abstütz-Flanschhülse um und berücksichtigt
damit die entsprechenden speziellen Belange an Tisch- Bohr- und Fräswerken.
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Die neue Ahstütz-Traghülse ist mindestens in ihrer ausgeschobenen
Stellung mit ihrem Spannflansch innerhalb des Spindelstockes klemmbar, so dass eine
lange und aufwendige Führung der Traghülse im Spindelstock, wie sie bei Traghülsen-Maschinen
sonst erforderlich ist, entfällt. Diese neue Konzeption ergibt im Vergleich mit
Traghülsenspindelstöcken bekannter Bauart eine überraschend kurze Baulänge und geringe
Herstellungskosten.
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Absolute Starrheit im ausgeschobenen Zustand der Traghülse ist
dadurch
gewährleistet, dass der Spannflansch einen relativ grossen Durchmesser im Verhältnis
zur Ausladung der Traghülse aufweisen kalt.
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Die kurze Spindelstockbaulänge gestattet die herstellung des Spindelßtockgehäuses,
des Spindelgetriebes, des Vorschubgetriebes und des Bohrvorschublagers nunmehr in
für Tischbohrwerke geeigneter üblicher Grösse. Das Spindelstockgehäuse weist in
Relation zu dem Durchmesser und dem Verschiebebereich der Arbeitsspindel eine Baugrösse,
insbesondere eine Baulänge auf, die sonst bei Spindelstöcken ohne l'raghülse üblich
ist. Infolgedessen ist die wirtschaftliche Fertigung der Spindelstöcke für Tisch-Bohr-
und Fräswerke im Rahmen eines Baukastensystems für drei verschiedene Spindelsysteme,
bei einheitlicher Ausführung der oben angeführten Hauptbaugruppen, möglich und die
Voraussetzung für eine wirtschaftliche Produktion von drei Spindelstockvarianten
gegeben.
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Der gleiche Grundspindelstock kann mit eingebauter Flansch-Traghülse
und einer axial verschiebbaren Fräshülse gemäss der Erfindung oder als solcher mit
eingebauter Plandreheinrichtung und axial fester Fräshülse oder als solcher mit
einfachem Spindelsystem und axial fester Fräshülse verwendet werden.
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In der vorderen Endstellung wird die neue Traghülse an ihrem Spannflansçh
n axialer Richtung geklemmt. Hierzu kann die werkzeugseitige Flanschfläche des Spannflansches
zugleich Spannfläche sein, während an dem Spindelstock eine korrespondierende kreisringförmige
Gegenspannfläche angeordnet ist.
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Die Traghülse kann auch in ihrer eingeschobenen Stellung klemmbar
sein. Hierzu ist an der werkzeugabgewandten Flanschfläche des Spannflansches ein
kurzer Aussenkegel angearbeitet, während eine
korrespondieterlde
innenkegelige Gegenspannflänche sowie hintere Spannelemente in dem Spindelstockgehäuse
angeordnet sirld. Diese inerlkegelige Cregeris1') #nnfiä che kann vorteilhaft in
einer werkzeug -seitigen Lagerbuchse des Antriebsrades, das hinten im Spindelstock
ortsfest gelagert ist, eingearbeitet sein.
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Infolge der im Inneren des Spindelstockes befindlichen axialen Spairnanlage
des Spanriflansches der Traghülse sowohl in der vorderen als auch in der hinteren
Endstellung ist die Gewähr für höchste b#eibende Genaulauigkeit gegeben.
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Für die Spannung in der vorderen Enclstellung ist eine höhere Spannkraft
als in der hinteren Endstellung erforderlich. Deshalb können beispielsweise vier
vordere Spannelemente und zwei hintere Spannelemente für die axiale Spannung vorhanden
sein Diese Spannelemente beinhalten einen zweiarmigen Spannhebel, der in einem Schlitz
eines Führungskolbens um einen in dem Führungskolben gelagerten Bolzen schwenkbar
ist, wobei der Führungskolben mit der Kolbenstange eines Schubkolbens fest verbunden,
beispielsweise verschraubt ist, dessen Kolbenringfläche durch ein dem Zylinder zugeführtes
Druckmittel entgegen der Wirkung einer sich gegen den Boden des Zylinders abstützenden
Druckfeder beaufschlagbar ist. Der nach aussen gerichtete Hebelarm der Spannhebel
kann einen kuppenförmigen Ansatz tragen, der in eine gehäusefeste Lagerbuchse eingreift,
während der nach innen gerichtete Hebelarm eine Anlagefläche für die Beaufschlagung
des Spannflansches aufweist. Dadurch ist es möglich, dass im drucklosen Zustand
die Spannhebel durch die dann zur Wirkung kommende Druckfeder frei schwenken und
somit ausserhalb des Verschiebebereiches des Spannflansches gelangen, so dass dieser
an den
Spannhebeln vorbeifahren und ungehindert in die eine oder
die andere Endstellung gelangen kann.
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Während der stets belastungsfreien Verschiebung der Traghülse erfolgt
die vordere Führung mittels einer kurzen Führungsiiuchse, die werkzeugseitig in
dem Spindelstockgehäuse angeordnet ist.
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Zui Hinteren Führung der Traghiilse werden die für die Drehki'aftübertragung
liereits vorhandenen Elemente des Spindelsystems, nämlich die zur Drehkraftubertragung
vorhandene Antriebsradhülse und die Fräshülsenverlängerung mitJ#enutzt.
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Das verschiebender Flanschtragbülse erfolgt im Interesse eines kostengünstigen
Spindelstock- Aufbaues vorzugsweise ohne besonderen Vorschubantrieb mit Ijilfe der
Arbeitsspüidel. llierzu wird die vorhandene ne werkzeugseitige Klemmeinrichtung
an der Fräshülse, welche zur Klemmung der Arbeitsspindel in der Fräsllülse bei Fräsoperationen
mit der Arbeitsspindel dient, mitbenutzt. Dadurch ist die Traghülse in einfacher
Weise durch die an der Fräshulse befindliche lösbare Klemmeinrichtung mit der Arbeitsspindel
verbindliar und zugleich mit dieser axial verschiebbar.
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Die Begrenzung der Verschiebebewegung bis in die eine oder die andere
Endlage kann durch zwei am Spindel stock bzw. am Bohrvorschub-Ausleger befestigte
Endschalter erfolgen, die mit einem synchron zur Arbeitsspindel vers chiebi) aren
Nocken zu saminenarbeiten, wobei die Axialbewegung der Arbeitspindel beim Verstellvorgang
dem Verstellbereich der Flanschtraghülse entspricht.
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Der maschinelle Hub der Arbeitsspindel für den Stellvorgang zum Axialverschieben
der Flans chtraghül erfolgt mit bekannten vorhandenen Mitteln.
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Der mit der Flanschtraghülse ausgerüstete Spindelstock hat überdies
den Vorteil, dass trotz des wesentlich einfacheren Aufbaues im Vergleich zu den
üblichen Traghülsenspindelsts?cken auch die Fräshülse und die Hauptlagerung mit
der Flanschtraghülse ausschiebbar sind. Schwere Fräs- und Ausbohroperationen können
also auch bei ausgeschobener Flanschtraghülse in rationeller Weise auf den Tisch-
Bohr- Fräswerken mit der Fräshülse durchgeführt werden.
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Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Spindelstock mit
der Flanschtraghülse in ausgeschobener Endstellung, Fig. 2 einen Längsschnitt des
Spindelstockes nach Fig. 1 mit der Flanschtraghülse in eingeschobener Endstellung,
Fig. 3, 4 und 5 drei Varianten des Spindelstockes gleicher Baulänge, und zwar-Fig.
3 den Spindelstock mit eingebauter Flanschtraghülse, Fig. 4 den Spindelstock mit
eingebauter Plandreheinrichtung und Fig. 5 den Spindelstock mit einfachem Spindelsystem
und aussen in konventioneller Weise angebauter Abstütz-Flanschhülse.
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In den Fig. 1 und 2 sind das Spindelstockgehäuse mit 1, die Arbeitsspindel
mit 2, die Fräshülse mit 3, das vordere Fräshülsenlager mit 4 und das hintere Fräshülsenlager
mit 5 bezeichnet. Die Werkzeugaufnahme 6 an der Fräshülse befindet sich ausserhalb
der in den Spindelstock 1 eingebauten Flanschtraghülse?, deren Spannflansch mit
8 bezeichnet ist. Die Fräshülsenlager 4 und 5 lagern die Fräshülse 3 innerhalb der
Flanschtraghülse 7. Die Fräshülse ist zusammen mit der Flanschtraghülse in zwei
Stellungen
axial verschiebbar. Die vordere Endstellung ist in Fig.
1 und die hintere Endstellung in Fig. 2 dargestellt.
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Der Spannflansch 8 hat eine werkzeugseitige Flanschfläche ;9#, die
zugleich Spanniläche ist. Die ringförmige Gegenspannfläche 10 befindet sich an der
Innenseite des Spindelstockgehäuses. In der Stellung der Fig. 1 ist die Spannfläche
9 mit der Gegenspannfläche 10 in axiale Anlage gebracht. Die Verschiebung erfolgt
durch Mitnahme mit der Arbeitsspindel 2. Zu diesem Zweck wird die zwischen der Fräshülse
und der Arbeitsspindel befindliche Klemmeinrichtung 11 mitbenutzt. Die Verschiebung
der Arbeitsspindel erfolgt durch nicht dargestellte Mittel, die als solche bekannt
sind.
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An der werkzeugabgewandten Seite des Spannflansches 8 befindet sich
innenseitig und ausserhalb der vorderen Spanneinheit 12 ein kurzer Aussenkegel 13,
der im eingeschobenen Zustand der Traghülse 7 (Fig. 2) von axial am Spannflansch
wirkenden hinteren Spanneinheiten 14 in Richtung auf das Antriebsrad 15 in eine
Kegelbohrung 16 eingedrückt wird, die in der werkzeugseitigen Lagerbuchse 17 des
Antriebsrades eingearbeitet ist. Das Antriebsrad 15 ist als Doppelzahnrad ausgebildet
und stellt das Endglied des nicht gezeichneten Spindelgetriebes dar. Das kleinere
Zahnrad ist mit 15a bezeichnet. Das Antriebsrad 15, 15a ist axial unverschiebbar
in dem Spindelstockgehäuse gelagert. Die Lagerbuchse 17 sitzt ortsfest im Spindelstockgehäuse.
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Die beiden Spanneinheiten 12 und 14 enthalten Spannhebel 18, von denen
nur einer beschrieben wird. Der Spannhebel ist zweiarmig ausgebildet. Sein nach
aussen gerichteter Arm trägt einen kuppenförmigen Ansatz 19. Der nach innen gerichtete
Hebelarm
hat eine Anlagefläche 20, mit der sie den Spannflansch
8 beaufschlagt. Die Spannhebel sind in dem Schlitz 21 eines Führungskolbens 22 schwenkbar
auf Bolzen 23 gelagert, und der Führungskolben 22 ist mit der Kolbenstange 24 eines
Schubkolbens 25 verschraubt. Gegen die Bodenplatte 26 des Zylinders 27 stützt sich
eine Druckfeder 28 ab, die den Schubkolben beaufschlagt. Für die Zuführung des Drucköls
hat der Zylinder auf der kleineren Kolbenseite einen Zuführungskanal 29. Sämtliche
Zuführungskanäle der Schubkolbenzylinder 27 sind in einfacher Weise mittels eines
nicht dargestellten Hydro-Ventiles parallel geschaltet. Inden in Fig. 1 und 2 gezeichneten
Stellungen stehen sämtliche Zylinder der Spanneinheiten 12 und 14 unter Öldruck,
so dass sich die Spannhebel in aufgerichteter Stellung befinden. Diejenigen Spannhebel,
die den Spannflansch nicht beaufschlagen, also in Fig. 1 diejenigen der Spanneinheit
14 und in Fig. 2 diejenigen der Spanneinheit 12, sind bis zur Endlage ihres Führungskolbens
22 aufgerichtet, in der dieser den Boden 30 seiner Führungsbohrung 31 beaufschlagt.
Die anderen Spannhebel, also in Fig. 1 diejenigen der Spanneinheit 12 und in Fig.
2 diejenigen der Spanneinheit 14 kommen bereits vorher zur harten Anlage, so dass
zwischen dem Führungskolben und dem Boden 30 ein Spalt 32 verbleibt, der in Fig.
1 als solcher bezeichnet ist. Das gemeinsame Freischwenken aller Spannhebel vor
einer Verschiebung der Flanschtraghülse erfolgt durch die Wirkung der Druckfedern
28, wenn die Schubkolbentriebe auf Rücköl geschaltet, dass heisst, drucklos sind.
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Die Schwenkbewegung der Spannhebel erfolgt um den ortsfest gehaltenen
kuppenförmigen Ansatz 19, der zu diesem Zweck in einer gehäusefesten Lagerbuchse
33# lagert, die eine Innenbohrung 34 aufweist, in die der Ansatz 19 mit dem erforderlichen
Bewegungsspiel hineinpasst.
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Zur vorderen Führung der Traghülse 7 dient eine werkzeugseitig angeordnete
kurze Führungsbuchse 35. Zur hinteren Führung der Traghülse werden die zur Drehkraftübertragung
vorhandene Antriebsradhülse 36 und die Fräshülsenverlängerung 37 benutzt.
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Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Spindelstock ist schematisch
nochmals in der Fig. 3 in Ansicht dargestellt. Die Fig. 3 ergänzt die Fig. 1 und
2. Die durch die Erfindung erzielte kurze Baulänge des Spindelstockgehäuses ist
mit L bezeichnet. Der Spindelstock trägt auf seiner Rückseite den Spindelantriebsmotor
38. Der Bohrvorschubausleger 39 enthält die beiden Endschalter 40 und 41, die mit
einem synchron zur Arbeitsspindel 2 verschiebbaren Nocken 42 zusammenarbeiten. Die
Axialbewegung der Arbeitsspindel 2 entspricht beim Verstellvorgang dem Verstellbereich
der Flanschtraghülse 7 zwischen ihren beiden Endstellungen. Der Nocken 42 befindet
sich an dem Arbeitsspindellager 43 innerhalb des Bohrvorschubauslegers 39, der auch
die Führung 44 für das Arbeitsspindellager enthält.
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Zum Vergleich weiterer Spindelstockvarianten mit dem gleich grossen
Spindelstockgehäuse wie in Fig. 3 bzw. den Fig. 1 und 2 dienen die Fig. 4 und 5.
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Fig. 4 zeigt einen Spindelstock mit eingebauter Plandreheinrichtung,
dessen Planscheibe mit 45 bezeichnet ist. Die Arbeitsspindel 2 läuft in der axial
festen Fräshülse 3a.
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Die Fig. 5 veranschaulicht einen Spindelstock gleicher Baulänge mit
einfachem Spindelsystem, bei dem die Fräshülse 3b axial fest ist.
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Auf der vorderen Stirnseite des Spindelstockes ist eine in konventioneller
Weise auf aufsetzbare Abstütz-Flanschhülse 46 angedeutet.
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Patentansprüche: