DE2949709B1 - Einrichtung zum Indexieren und Zentrieren bezueglich der Fraesspindelachse eines Winkelfraeskopfes an der Bodenplatte eines Fraesspindelstockes - Google Patents
Einrichtung zum Indexieren und Zentrieren bezueglich der Fraesspindelachse eines Winkelfraeskopfes an der Bodenplatte eines FraesspindelstockesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Indexieren und Zentrieren bezüglich der Frässpindelachse eines
Winkelfräskopfes an der Bodenplatte eines Frässpindelstockes, bei der zum Indexieren an der Bodenplatte zwei
diametral und rechtwinklig, sowie radial zur Frässpindelachse verlaufende Nuten vorgesehen sind, zur
wahlweisen Aufnahme von zwei Paaren, einander diametral zur Winkelfräskopf-Antriebsachse gegenüberliegender,
zu dieser Achse rechtwinklig und radial sich erstreckender, und jeweils um 90° versetzter
Nutensteine, die an der Befestigungsfläche des Winkelfräskopfes angeordnet sind.
Bei dieser bekannten Einrichtung (Werbeschrift der Firma H. A.Waldrich GmbH, Prospekt 1066 LF 1966/
D, Seiten 14 und 15) greift beim Anschrauben des Winkelfräskopfes an die Bodenplatte des Frässpindelstockes
jeweils ein Nutensteinpaar in die beiden radial verlaufenden Nuten der Bodenplatte ein. Löst man die
Verschraubung zwischen Frässpindelstock und Winkelfräskopf, so kann man nach dem Absenken des
Winkelfräskopfes diesen um 90° schwenken und nach dem erneuten Anheben des Winkelfräskopfes greift
dann das andere Nutensteinpaar in die gleichen zwei Nuten der Bodenplatte ein. Der Winkelfräskopf nimmt
dann eine genau um 90° in Umfangsrichtung gedrehte Lage ein. Die in die beiden Nuten eingreifenden
Nutensteinpaare dienen ausschließlich zum Indexieren
ίο und zur Übertragung der Fräskräfte. Da sich jedoch
jeweils nur immer ein Nutensteinpaar in Eingriff mit den beiden Nuten der Bodenplatte befindet, kann nur ein
Teil der bei der Bearbeitung auftretenden Kräfte von den Nutensteinpaaren übertragen werden, während der
restliche Teil der bei der Bearbeitung auftretenden Kräfte durch Reibschluß zwischen dem Winkelfräskopf
und der Bodenplatte übertragen werden muß. Zusätzlich zu den der Indexierung dienenden Nutensteinen und
Nuten müssen außerdem noch Zentrierelemente vorgesehen sein, die den Winkelfräskopf gegenüber dem
Frässpindelstock genau zentrieren. Wie diese Zentrierelemente im einzelnen bei dieser bekannten Einrichtung
ausgebildet sind, ist der oben erwähnten Literaturstelle nicht zu entnehmen. Im allgemeinen ist zur Zentrierung
des Winkelfräskopfes gegenüber der im Frässpindelstock gelagerten Frässpindel an einem der zu
verbindenden Teile ein Zentrierring vorgesehen, der in eine Zentrierbohrung des anderen Teiles eingreift
Damit bei Temperaturdifferenzen beider Teile der Zentrierring stets in die Zentrierbohrung paßt, muß ein
entsprechendes Spiel vorgesehen sein. Dieses Spiel wirkt sich jedoch nachteilig auf die Bearbeitungsgenauigkeit
der Maschine aus. Eine Sturzverstellung ist bei dieser bekannten Einrichtung nicht vorgesehen.
^5 Bei einer anderen bekannten Einrichtung zum
Indexieren und Zentrieren eines Winkelfräskopfes gegenüber dem Frässpindelstock (vgl. DE-PS 20 45 604)
ist zur Zentrierung des Winkelfräskopfes an diesem ein Zentrierring angeordnet. Dieser Zentrierring arbeitet
mit vier um 90° versetzt in dem Frässpindelstock angeordneten Kugelrollelementen zusammen. Ein derartiges Kugelrollelement besteht aus einer großen
Hauptkugel und mehreren kleineren Kugeln, die in einer Kugelbüchse angeordnet sind. Hierbei liegt die Hauptkugel
auf einem Kugelbett aus kleinen Kugeln, die um die ganze Oberfläche einer in Form einer Untertasse
ausgebildeten, gehärteten Kugelpfanne aus Stahl herumlaufen können. Die Kugelrollelemente sind radial
in dem Frässpindelstock so eingepaßt, daß die Hauptkugel auch bei warmem Frässpindelstock und
kaltem Winkelfräskopf mit einer gewissen Vorspannung an dem Zentrierring anliegen. Bei dieser
bekannten Einrichtung muß der Zentrierring gehärtet sein, was gewisse Probleme ergibt, da sich der
Zentrierring beim Härten leicht verziehen kann. Außerdem erfordert das genaue Einpassen der Kugelrollelemente
in den Frässpindelstock einen erheblichen Arbeitsaufwand. Bei dieser bekannten Einrichtung sind
zum Indexieren vier jeweils um 90° zueinander versetzte Indexierleisten vorgesehen. Nur eine dieser
Indexierleisten arbeitet jeweils mit einem verstellbaren Anschlag zusammen, der in Umfangsrichtung des
Winkelfräskopfes abgestufte Anschlagsflächen aufweist. Gegen eine dieser Anschlagsflächen wird die
Indexierleiste mittels eines hydraulisch beaufschlagten Stempels angepreßt. Die Anschlagsflächen sind an
einem, um seine Achse drehbaren Anschlagbolzen angeordnet und können durch Drehung dieses An-
Schlagbolzens wahlweise zum Einsatz gebracht werden. Hierdurch ist eine Sturzeinstellung möglich. Diese
bekannte Einrichtung ist jedoch wegen der ständig erhöhten Zerspanungsleistungen und Genauigkeitsanforderungen nicht mehr ausreichend. Der Anschlagbol-
zen mit seinen verschiedenen Anschlagflächen ist für die Übertragung der Fräskräfte zu schwach und hierfür
auch nicht vorgesehen. Er dient ausschließlich zum Indexieren und zur Sturzeinstellung. Praktisch werden
bei dieser bekannten Einrichtung die Fräskräfte nur durch Reibkraftschluß von dem Winkelfräskopf auf die
Bodenplatte übertragen, was angesichts hoher Wechselkräftebeanspruchung nicht immer zuverlässig erfolgt.
Schließlich ist noch eine Innenfräserzentrierung bekannt (DE-GM 72 29 646) bei der ein Fräsrad
gegenüber dem Werkzeugträger durch vier im Werkzeugträger um 90° in Umfangsrichtung versetzt
zueinander angeordnete Nutensteine in vier entsprechende Nuten des Fräsrades eingreifen. Diese in die
Nuten eingreifende Nutensteine dienen auch dort zur Zentrierung und Kraftübertragung des Fräsrades
gegenüber dem Werkzeugträger. Weitere Gemeinsamkeiten mit dem Erfindungsgegenstand liegen jedoch
nicht vor.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Indexieren und Zentrieren bezüglich
der Frässpindelachse eines Winkelfräskopfes an der Bodenplatte eines Frässpindelstockes der eingangs
erwähnten Art zu schaffen, die sich durch einfachen Aufbau, hohe Ausrichtgenauigkeit, Temperaturunabhängigkeit und gute Übertragung der Fräskräfte
auszeichnet, sowie auch eine Sturzeinstellung in eingebautem Zustand des Winkelfräskopfes ermöglicht.
Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß zum Indexieren und zugleich zum Zentrieren an der
Bodenplatte ein weiteres gleichartiges, gegenüber dem ersten Nutenpaar um 90° versetzt angeordnetes
Nutenpaar vorgesehen ist, und daß alle vier Nuten in je einem Schieber angeordnet sind, der in einem in einer
Aussparung des Frässpindelstockes befestigten Gehäuse entlang von Führungsbahnen verschiebbar ist, die
gegenüber der Frässpindelachse geringfügig in Umfangsrichtung geneigt sind, wobei zur gleichzeitigen
Verstellung aller vier Schieber um gleich große Verstellwege an jedem Schieber eine Verstelleinrichtung angreift und die vier Verstelleinrichtungen
miteinander gekuppelt sind.
Bei der neuen Einrichtung dienen die vier in der Bodenplatte um je 90° zueinander versetzten Schieber,
deren Nuten in die vier Nutensteine des Win keif räskopfes eingreifen, einer vierfachen Funktion. Sie dienen
zum Indexieren des Winkelfräskopfes gegenüber dem Frässpindelstock, zum Zentrieren des Winkelfräskopfes,
zur Sturzeinstellung und zur Übertragung der Fräskräfte. Da die Schieber eine mehrfache Funktion aufweisen,
verringert sich die Anzahl der zur Erfüllung dieser Funktionen erforderlichen Bauteile und die erfindungsgemäße Einrichtung zeichnet sich durch besonders
einfachen Aufbau aus. Ferner wird die Ausrichtgenauigkeit dadurch erhöht, daß die ineinandergreifenden
Nuten und Nutensteine temperaturunabhängig genau ineinander eingepaßt werden können. Temperaturdifferenzen zwischen Winkelfräskopf und Bodenplatte
führen lediglich zu einer Relativbewegung der Nutensteine gegenüber den Nuten in radialer Richtung und
nicht in Umfangsrichtung. Da jeweils vier um 90° zueinander versetzte Nutensteine in entsprechende
Nuten der vier ebenfalls um 90° zueinander versetzt
angeordneten Schieber eingreifen, bleibt die Mittenzentrierung stets erhalten, auch dann, wenn die Nutensteine
in den gegenüber der Spindel radial verlaufenden Nuten der Schieber verschieben. Da die Fräskräfte von
insgesamt vier Nutensteinen auf die im Frässpindelstock angeordneten Schieber übertragen werden, können
auch hohe Fräskräfte allein durch Formschluß aufgenommen werden. Auch bei geringer Verspannung des
Winkelfräskopfes gegenüber der Bodenplatte werden somit hohe Fräskräfte einwandfrei übertragen. Gleichzeitig ist in einfacher Weise eine Sturzeinstellung
dadurch möglich, daß alle vier Schieber durch ihre miteinander gekuppelten Verstelleinrichtungen um
gleiche Verstellwege verschoben werden. Durch die geringfügige Neigung der Führungsbahnen der Schieber gegenüber der Frässpindelachse in Umfangsrichtung, die beispielsweise 1 :100 ausgestaltet werden
kann, läßt sich eine erhebliche Genauigkeit bei der Sturzeinstellung erreichen. Werden alle vier Schieber
gleichzeitig in Achsrichtung um einen bestimmten Betrag verschoben, so ergibt sich hierdurch eine
Verschiebung ihrer Nuten in Umfangsrichtung gegenüber der Spindel. Diese Verschiebung in Umfangsrichtung beträgt jedoch bei der oben angegebenen Neigung
nur ein Hundertstel der Verschiebung in axialer Richtung. Je nach dem, ob die Schieber nach oben oder
nach unten bewegt werden, kann mit ihnen eine Sturzeinstellung in der einen oder anderen Richtung
vorgenommen werden. Selbstverständlich ist zur Sturzeinstellung ein Lösen der Verspannung zwischen
Winkelfräskopf und Bodenplatte notwendig, jedoch braucht der Winkelfräskopf nicht ausgebaut oder
abgesenkt zu werden.
Vorteilhaft ist gemäß Anspruch 2 jeder Schieber zylindrisch ausgebildet und die Führungsbahn im
Gehäuse ist durch eine Bohrung gebildet, deren Achse gegenüber der Spindelachse in Umfangsrichtung geringfügig geneigt ist. Durch die zylindrische Ausbildung
der Schieber werden auch bei höchster Belastung durch die Fräskräfte Kantenpressungen vermieden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den übrigen Unteransprüchen gekennzeichnet
Die Erfindung ist in folgendem, anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher
erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine Seitenansicht der neuen Vorrichtung teilweise geschnitten,
F i g. 2 eine Draufsicht auf einen Winkelfräskopf, F i g. 3 eine Seitenansicht eines Schiebers.
In der Zeichnung ist mit 1 ein Frässpindelstock bezeichnet, der in Richtung V am Unterschlitten einer
Fräsmaschine verschiebbar ist. In dem Frässpindelstock 1 ist eine nicht sichtbare Frässpindel gelagert, deren
Achse mit A bezeichnet ist. Das untere Ende der Frässpindel steht über die Bodenplatte 3 des Frässpindelstockes 1 vor. In dem Winkelfräskopf 4 ist eine
Frässpindel 5 mit der Achse B drehbar gelagert, die an ihrem freien Ende zur Aufnahme des Fräsers 6
eingerichtet ist. Der Winkelfräskopf 4 weist einen Befestigungsflansch 7 auf. Im Frässpindelstock 1 sind
vier um 90° zueinander versetzte, nicht dargestellte Spannbolzen parallel zur Achse A verschiebbar und um
ihre eigenen Achsen drehbar gelagert Diese Spannbolzen weisen an ihren unteren Enden hammerförmige
Köpfe auf, mit denen sie in die Aussparungen 8 am Befestigungsflansch 7 eingreifen und nach Drehung
verriegelt werden können. Durch diese Spannbolzen kann der Befestigungsflansch 7 an der Bodenplatte 3
I'cMgespannt werden. Das Spannen, Lösen und Drehen
der Spannbolzen erfolgt dabei automatisch.
Der Winkelfräskopf 4 muß gegenüber der Achse A der Spindel genau zentriert werden, wobei ferner der
Winkelfräskopf 4 auch in bestimmten um 90° zueinander versetzten Winkellagen gegenüber dem Frässpindelsiock
1 indexiert werden muß. Um eine Sturzverstellung zu bewirken, muß der Winkelfräskopf 4 ferner um
die Spindelachse A um einen kleinen Winkel verschwenkt werden. Zu diesem Zweck sind vier
gleichartig ausgestaltete, jeweils um 90° in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnete Ausrichteinheiten
9 vorgesehen. Jede dieser Ausrichteinheiten besteht aus einem Nutenstein 10, der einen Teil einer
Halteplatte 11 bildet, und aus einem Schieber 12 mit einer nach unten offenen, zu dem Nutenstein 10
passenden Nut 13. Die Nuten 13 aller vier Schieber 12 und die Nutensteine 10 aller Halteplatten 11 verlaufen
gegenüber der Achse A in radialer Richtung. Jeweils zwei Nutensteine und zwei Nuten sind paarweise auf
einem gemeinsamen Durchmesser angeordnet, während die beiden übrigen Nuten und Nutensteine paarweise
auf einem zweiten gemeinsamen Durchmesser angeordnet sind, der genau um 90° gegenüber dem ersten
Durchmesser in Umfangsrichtung versetzt ist.
Durch die vier Ausrichteinheiten 9 wird der Winkclfräskopf 4 gegenüber dem Frässpindelstock 1
sowohl zentriert als auch in vier vorbestimmten Winkellagen festgehalten. Bei Temperaturdifferenzen
/wischen dem Winkelfräskopf 4 und dem Frässpindelstock 1 können sich vier Nutensteine 10 in den Nuten 13
in radialer Richtung verschieben, ohne daß hierdurch die Mittenzentrierung in irgendeiner Weise beeinträchtigt
wird. Soll der Winkelfräskopf 4 in einer anderen Winkellage gegenüber dem Frässpindelstock 1 angeordnet
werden, so müssen die Spannbolzen gelöst werden, der Winkelfräskopf etwas abgesenkt und dann
in der gewünschten Winkellage wieder angehoben werden, worauf die Spannbolzen wieder unter Spannung
gesetzt werden. Auf diese Weise kann der Winkelfräskopf 4 in vier um jeweils 90° zueinander in
Umfangsrichtung versetzten Winkellagen gegenüber dem Frässpindelstock 1 indexiert werden.
Jeder Schieber 12 ist in einem Gehäuse 14 entlang von Führungsbahnen 15 verschiebbar, die gegenüber der
Spindelachse A geringfügig in Umfangsrichtung im Winkel λ geneigt sind. Hierbei ist jeder Schieber 12
vorteilhaft zylindrisch ausgebildet und die Führungsbahn 15 wird durch eine Bohrung gebildet, deren Achse
,·/ gegenüber der Spindelachse in Umfangsrichtung ebenfalls im Winkel α geringfügig geneigt ist.
Diese Neigung kann beispielsweise 1 :100 betragen, so daß der Winkel α in etwa 35 Minuten groß ist. Zur
gleichzeitigen Verstellung aller vier Schieber 12 greift an jedem dieser Schieber eine Verstelleinrichtung 16 an,
wobei die vier Verstelleinrichtungen in nicht näher dargestellter Weise miteinander so gekoppelt sind, daß
alle vier Schieber 12 jeweils um gleich große Beträge C verstellbar sind. Die Verstelleinrichtung kann beispielsweise
hydraulisch ausgebildet sein, indem der Schieber selbst einen Zylinderraum aufweist. In diesem Zylinderraum
ist ein Kolben angeordnet, der beidseitig beaufschlagt werden kann. Die Kolbenstange ist dann
über geeignete Zwischenelemente fest mit dem Frässpindelstock verbunden. Über geeignete Anschläge
kann die Verschiebung der Schieber 12 so gesteuert werden, daß sie jeweils drei verschiedene, genau
definierte Stellungen einnehmen. Um eine stufenlose Verstellung der Schieber zu erreichen, könnte man
ebenfalls unter Verwendung eines doppelt beaufschlagbaren Kolbens einen Ansatz am Schieber vorsehen, der
mit einem als Anschlag dienenden Exzenter zusammenwirkt. Anstelle eines Exzenters könnte auch ein Keil
vorgesehen sein.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Sturzverstelleinrichtung soll anhand der F i g. 2 und 3 nachfolgend
näher erläutert werden:
In Fig. 2 und 3 sind in voll ausgezeichneten Linien
alle Teile in einer Lage dargestellt, bei der der Fräser 6 keinen Sturz gegenüber der Werkstückoberfläche 0
besitzt. In diesem Fall schließt also die Fräserachse B einen Winkel von 90° ein. In F i g. 3 ist die Neigung der
Schieberachse a gegenüber der Spindelachse A mit einem Winkel α 1 zur Verdeutlichung übertrieben groß
dargestellt. Wird der Schieber 12 gegenüber seiner vollausgezeigten Mittelstellung mittels der Verstelleinrichtung
um den Betrag C nach oben bewegt, so bewegt sich die Nut 13, wie man aus Fig.3 erkennen kann,
gleichzeitig um den Betrag c gemäß F i g. 3 nach links. Bei einem Winkel <x von 35 Minuten, der einer Neigung
von 1 :100 entspricht, ist der Verstellweg c in Umfangsrichtung genau lOOmal kleiner als der Verstellweg
C in Achsrichtung. Da gleichzeitig alle Schieber 12 um den Betrag C nach oben bewegt werden, und dabei
sich alle Nuten 13 um den Betrag c in Umfangsrichtung bewegen, wird der Winkelfräskopf 4 in Umfangsrichtung
Uum den Betrag cgeschwenkt. Dieser Betrag eist
beispielsweise bei einem Verstellweg C von 1,8 mm 0,18 mm groß. Der Winkelfräskopf 4, die Fräserachse B
und der Fräser 6 nehmen dann die in F i g. 2 dargestellte strichpunktierte Lage ein. Es ist selbstverständlich, daß
vor der Sturzeinstellung die oben erwähnten Spannbolzen gelöst und nach der Sturzeinstellung wieder in
Spannstellung gebracht werden. Bei einer Umkehr der Fräsrichtung werden nach Lösen der Spannbolzen alle
Schieber 12 in ihre untere Endstellung bewegt und auf diese Weise ein Sturz in entgegengesetzter Richtung
eingestellt. Anschließend werden die Spannbolzen wieder in ihre Spannstellung gebracht. Bei diesen
Sturzverstellungen bleibt die Zentrierung des Winkelfräskopfes 4 gegenüber der Spindelachse A immer
erhalten.
Damit die hohen Fräskräfte sicher von dem Winkelfräskopf 4 auf den Frässpindelstock 1 übertragen
werden und keine Veränderung der Ausrichtelemente eintritt, sind die Schiebergehäuse 14 zweckmäßig in
Aussparungen 1 a des Frässpindelstockes 1 angeordnet und durch Ausgießen mit einer schrumpfungsfrei
aushärtenden Kunststoffmasse 26 fixiert. Die Fräskräfte werden dann sowohl durch die Befestigungsschrauben
der Schiebergehäuse 14 als auch durch die erwähnte Kunststoffmasse 26 übertragen.
Um bei einer eventuell notwendigen Reparatur die Schiebergehäuse 14 ohne Zerstörung der Kunststoffmasse
26 ausbauen und reparieren zu können, sind zweckmäßig die Schiebergehäuse 14 im Querschnitt
senkrecht zu der Spindelachse A von außen nach innen zur Spindelachse hin konisch verjüngt ausgebildet. Vor
dem Ausgießen mit Kunststoffmasse 26 werden die Schiebergehäuse 14 mit Trennlack bestrichen. Nach
erfolgter Reparatur können die Schiebergehäuse 14 wieder paßgenau in die Kunststoffmasse 26 eingesetzt
werden.
Claims (4)
1. Einrichtung zum Indexieren und Zentrieren bezüglich der Frässpindelachse eines Winkelfräskopfes
an der Bodenplatte eines Frässpindelstockes, bei der zum Indexieren an der Bodenplatte zwei
diametral und rechtwinklig, sowie radial zur Frässpindelachse verlaufende Nuten vorgesehen
sind, zur wahlweisen Aufnahme von zwei Paaren, einander diametral zur Winkelfräskopf-Antriebsachse
gegenüberliegender, zu dieser Achse rechtwinklig und radial sich erstreckender, und jeweils um
90° versetzter Nutensteine, die an der Befestigungsfläche des Winkelfräskopfes angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß zum Indexieren und zugleich zum Zentrieren an der Bodenplatte (3) ein weiteres gleichartiges gegenüber
dem ersten Nutenpaar um 90° versetzt angeordnetes Nutenpaar vorgesehen ist und daß alle vier
Nuten (13) in je einem Schieber (12) angeordnet sind, der in einem in einer Aussparung (Ia^ des
Frässpindelstockes (1) befestigten Gehäuse (14) entlang von Führungsbahnen (15) verschiebbar ist,
die gegenüber der Frässpindelachse (A) geringfügig in Umfangsrichtung geneigt sind, wobei zur gleichzeitigen
Verstellung alle vier Schieber (12) um gleich große Verstellwege an jedem Schieber (12) eine
Verstelleinrichtung (16) angreift und die vier Verstelleinrichtungen (16) miteinander gekuppelt
sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schieber (12) zylindrisch
ausgebildet ist und die Führungsbahn im Gehäuse (14) durch eine Bohrung (15) gebildet ist, deren
Achse (a) gegenüber der Spindelachse (A) in Umfangsrichtung geringfügig geneigt ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebergehäuse (14) in den
Aussparungen (la,}des Frässpindelstockes (1) durch
Außgießen mit einer schrumpfungsfrei aushärtenden Kunststoffmasse (26) fixiert sind.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiebergehäuse (14) im Querschnitt
senkrecht zu der Spindelachse (A) von außen nach innen zur Spindelachse hin konisch verjüngt
ausgebildet sind.
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Family Applications After (1)
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