DE3320873A1

DE3320873A1 - Werkzeugmaschine mit vorrichtung zum ausblasen einer werkzeugaufnahmebohrung

Info

Publication number: DE3320873A1
Application number: DE19833320873
Authority: DE
Inventors: Eugen 7202 Mühlheim Rütschle
Original assignee: Chiron Werke GmbH and Co KG
Current assignee: Chiron Werke GmbH and Co KG
Priority date: 1983-06-09
Filing date: 1983-06-09
Publication date: 1984-12-13

Description

Anmelderin; Stuttgart, den 16.5.1983

Firma ZP 144 R/Lö

Chiron-Werke GmbH
Talstraße 23

7200 Tuttlingen

Vertreter;

Patentanwälte

Kohler - Schwindling - Späth

Hohentwielstraße 41

7000 Stuttgart 1

Werkzeugmaschine mit Vorrichtung zum Ausblasen einer Werkzeugaufnahmebohrung

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine mit Spindel mit einer Werkzeugaufnahmebohrung zum Halten eines Werkzeugs und mit einer Vorrichtung zum Zuführen von Druckluft zur Werkzeugaufnahmebohrung zwecks Ausblasens von Verunreinigungen.

Derartige Werkzeugmaschinen mit sogenannten Steilkegel-Werkzeugaufnahmen sind bekannt; es wird bei diesen kurz vor dem Einspannen eines neuen Steilkegel-Werkzeughalters die kegelförmige Werkzeugaufnahmebohrung durch Druckluft ausgeblasen, um zu verhindern, daß sich geringfügige Verunreinigungen an der Kegelfläche absetzen, wodurch der exakte" Sitz des Werkzeugs gestört würde. Bei den bekannten Maschinen wird die Druckluft durch eine in der Spindelachse verlaufende Stange, die ein spannzangenartiges Gebilde innerhalb der Werkzeugaufnahmebohrung, das Teil einer Spannvorrichtung für das Werkzeug ist, nach oben zieht, zugeführt, und zwar dann, wenn sich diese Stange in der untersten Position befindet. In dieser untersten Position wird das Werkzeug freigegeben.

Es gibt Konstruktionen von derartigen Werkzeugmaschinen, bei denen die Zufuhr von Druckluft in der geschilderten Weise schwierig oder nicht möglich ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine der eingangs geschilderten Art zu schaffen, bei der die Druckluft nicht in Längsrichtung der Achse der Spindel zugeführt werden muß. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Spindel mindestens einen Luftkanal aufweist, der einerseits in einen im Inneren der Spindel liegenden Raum mündet, der mit der Werkzeuf-^aufnahmebohrunp; in Verbindung steht, und der andererseits über eine von der Drehstellung zwischen der Spindel und einem diese lagernden, drehfesten Lagerflansch unabhängigen Verbindungseinrichtung mit einem im Lagerflansch angeordneten, mit einem .üruckluftanschluß zu verbindenden Luftkanal in Ver-

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bindung steht. Ira einfachsten Fall verläuft der Luftkanal somit bei der Erfindung radial von außen nach innen durch die Spindel hindurch oder in einer Radialebene von außen nach innen.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Konstruktion der Spindel in ihrem Achsbereich nun völlig frei von den Erfordernissen der Druckluftzufuhr gewählt werden kann. Weiter ist von Vorteil, daß die Länge des Luftkanals im Bereich der Spindel nur verhältnismäßig kurz ist, und daß daher dieser Luftkanal einfach herstellbar ist und erforderlichenfalls auch leicht gereinigt werden kann.

Bei der Verbindungseinrichtung kann es sich um eine Drehkupplung oder ein vergleichbares Teil handeln. So ist bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die Verbindungseinrichtung eine in einander benachbarten Flächen der Spindel und des Lagerflansches angeordnete Labyrinthdichtung aufweist. Eine derartige Labyrinthdichtung bildet zwar keine vollständige Abdichtung, es geht daher bei jedem Ausblasvorgang etwas Druckluft verloren, diese Art der Dichtung weist jedoch im Vergleich zu einer sehr viel besser abdichtenden Drehkupplung den Vorteil der großen Einfachheit und der leichten Montierbarkeit der Spindel auf.

Um jedoch Druckluftverluste so weit wie möglich zu verhindern, ist gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß die Verbindungseinrichtung in dem einen der beiden relativ zueinander verdrehbaren Teile (Spindel oder Lagerflansch) in der dem anderen der beiden

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Teile zugewandten Fläche eine umlaufende Vertiefung aufweist, in die der Luftkanal des erstgenannten Teils mündet, (im Ausführungsbeispxel ist das erste Teil die Spindel), daß im anderen der beiden Teile (im Ausführungsbeispiel im Lagerflansch) zwei im Abstand voneinander angeordnete Ringscheiben aus elastisch verformbarem Dichtmaterial befestigt sind, zwischen denen der Luftkanal des genannten anderen Teils mündet, und deren dem genannten anderen Teil abgewandte Ränder in die umlaufende Vertiefung des erstgenannten Teils eingreifen.

Der Vorteil liegt darin, daß bei der Zufuhr von Druckluft diese die elastisch verformbaren Ringscheiben verformt, so daß sie dicht gegen die ihnen benachbarten Flächen der Vertiefung angepreßt werden, so daß hierdurch ein Druckluftverlust nahezu vollständig ausgeschlossen

Die Anordnung könnte so getroffen sein, daß die Ringscheiben ständig in Berührung mit der Begrenzungsfläche der umlaufenden Vertiefung sind. Um jedoch die Möglichkeit eines erhöhten Verschleißes in Folge des Laufs der Werkzeuj^maschine, wobei sich die umlaufende Vertiefung relativ zu den Ringscheiben dreht, zu verhindern, ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß beim Fehlen einer Druckluftzufuhr die Ringscheiben einen Abstand von den Begrenzungsflächen der umlaufenden Vertiefung aufweisen. Solange keine Druckluft zugeführt wird, berühren sich die genannten Teile somit nicht. Da der Werkzeugwechsel im allgemeinen bei stillstehender Spindel

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ausgeführt wird, ist deswegen, weil die Zeit der Berührung zwischen den Ringscheiben und der Begrenzungsfläche der umlaufenden Vertiefung auf die Zeit der Druckluftzufuhr begrenzt ist, der Verschleiß völlig; verhindert. Bei dieser Ausführungsform ist von besonderem Vorteil, daß keine besonderen Betätigungsglieder erforderlich sind, die im Augenblick der Druckluftzufuhr das dichte Anliegen der Ringscheiben an der Wand der umlaufenden Vertiefung bewirken. Es kann zweckmäßig sein, die bei Fehlen einer Druckluftzufuhr bestehenden Abstände zwischen den Ringscheiben und der Wandung der umlaufenden Vertiefung relativ klein zu halten, damit hierdurch ein rasches Anlegen der Ringscheiben an die Wandung der Vertiefung unmittelbar nach Einschalten der Druckluftzufuhr erreicht wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Zeichnung, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigt, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Ausführunptsform der Erfindung verwirklicht sein. Es zeigen

l^?i-g. 1 einen Längsschnitt durch den unteren Teil

des Spindelstocks einer Werkzeugmaschine mit einer Abdichtvorrichtung mittels Ringscheiben,

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Fig. 2 vergrößert die Einzelheit II aus Fig. 1,

und

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung mit

einer Labyrinthdichtung.

Im Spindelstock 1 einer nicht näher dargestellten Werkzeugmaschine, an dessen unterem Endbereich ein Lagerflansch 3 angeschraubt ist, ist eine Spindel M- drehbar gelagert. Der Spindelstock 1 ist drehfest, kann jedoch seitliche Bewegungen und Höhenbewegungen ausführen, um den Vorschub eines in eine Werkzeugaufnahmebohrung 6 mit im wesentlichen kegelstumpfförmiger Form einzusetzenden Werkzeugs zu bewirken. Zentrisch innerhalb der Spindel 4 ist eine Stange 8 in lotrechter· Richtung verschiebbar gelagert, die an ihrem unteren Ende eine Greifvorrichtung 10 trägt, die es gestattet, einen im wesentlichen kugelförmigen Vorsprung am kegelförmigen Teil des Werkzeughalters zu ergreifen und innerhalb der Werkzeugaufnahmebohrung 6 den Werkzeughalter so weit nach oben zu ziehen, daß er mit einer an die Fläche der Werkzeugaufnahmebohrung 6 angepaßten Kegelfläche genau in der Werkzeugaufnahmebohrung 6 sitzt. In Fig. 1 ist noch ein Paket von Tellerfedern 12 angedeutet, die die Stange 8 normalerweise in der nach oben bewegten Stellung halten, in der das V/erkzeug, sofern es vorhanden ist, gespannt ist. Zum Entspannen des Werkzeugs wird die Stange 8 durch einen geeigneten Antriebsmechanismus nach unten bewegt, wodurch das Werkzeug freigegeben wird. An die kegelstumpfförmige Werkzeugaufnahmebohrung 6 schließt sich oberhalb ein Raum 14- an, der über eine Anzahl von radial verlaufenden Luftkanälen 16 mit einer in der

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Außenwand 18 der Spindel 4 vorgesehenen umlaufenden Vertiefung 20 in Verbindung steht, und zwar münden die Luftkanäle 16 in die innere zylindrische Fläche 22 der umlaufenden Vertiefung 20. Der Querschnitt der Vertiefung 20 ist rechteckig.

Der Lagerflansch 3, der verschiedene Kugellager 24, 25 und 26 zur Lagerung der Spindel 4 haltert, weist in seiner zylindrischen Innenfläche 50, die der Vertiefung 20 genau gegenübersteht, und die von der Außenfläche 18 der Spindel einen geringen Abstand aufweist, zwei ringförmig umlaufende Einstiche 32 auf, in die jeweils eine Ringscheibe 34 aus Gummi eingesetzt ist. Die Ringscheibe 34- ragt in die umlaufende Vertiefung 20 hinein, berührt aber weder die parallel zur Ringscheibe 34- verlaufenden Begrenzungsflächen 36 noch die Begrenzungsfläche 22 der Vertiefung 20. An der Außenseite des Lagerflanschs 3 befindet sich ein Druckluftanschluß 40, der über eine radiale Bohrung 42, eine in diese mündende Längsbohrung 44, die am Ende mit einem Ver-Schluß 46 verschlossen ist, und eine in die Bohrung 44 mündende Bohrung 46 mit dem Raum zwischen den beiden Ringscheiben 34 in Verbindung steht. Die genannten Bohrungen 42, 44 und 46 bilden einen den Lagerflansch von außen nach innen durchsetzenden Luftkanal.

Zur Aufnahme der Ringscheiben 34 sind in dem Lagerflansch 3 lediglich die genannten Einstiche 32 vorgesehen. Da. der Lagerflansch einen verhältnismäßig großen inneren Durchmesser aufweist., können die aus Gummi oder eineoi Geeigneten Kunststoff hergestellten Ringscheiben 34 beim Montieren der Maschine ohne Schwierigkeiten in diese Einstiche 32 eingesetzt werden.

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Aus Gründen der einfacheren Herstellung ist die umlaufende Vertiefung 20 nicht unmittelbar in dem die Werkzeugaufnahmebohrung 6 enthaltenden Teil der Spindel 4 angeordnet, sondern in einem dieses Teil umgebenden Rohrstück 47 und in einem sich unterhalb dieses Rohrstücks anschließenden weiteren kurzen Rohrstück 48, das einen nach außen ragenden flanschartigen Vorsprung 49 trägt, der die eine seitliche Begrenzung der Vertiefung 20 bildet. Da auf diese Weise die umlaufende Vertiefung 20 durch zwei voneinander lösbare Teile begrenzt wird, wird es möglich, die Ringscheiben 34 zunächst bei entferntem Teil 48 relativ zur übrigen Spindel an ihren Platz zu bringen und erst dann das Teil 48 bei der Montage der Spindel an seinen Platz zu bringen.

Während des Arbeitsvorgangs der Maschine wird dem Druckluftanschluß 40 keine Druckluft zugeführt, und die Dichteinrichtung ist somit völlig berührungslos und verschleißfrei. Wenn das Werkzeug gewechselt werden soll, wird die Spindel 4 zum Stillstand gebracht, und es wird dann das Werkzeug ausgespannt und durch eine hier nicht interessierende mechanische Greifvorrichtung in ein Werkzeugmagazin der Maschine zurücktransportiert. In dem Augenblick, wo der Kegel des neu eingesetzten Werkzeugs sich innerhaLb der Werkzeugaufnahmebohrung 6 etwas nach oben bewegt hat, wird durch eine geeignete Steuerung dem Druckluftanschluß 40 Druckluft zugeführt. Diese preßt die parallel zueinander angeordneten Ringscheiben 34 aufeinander, und zwar die in I¹Ig. 1 und 2 obere nach oben und die in FLr;. 1 und 2 untere nach unten, so daß sich diese fest sepren. die nenachbarten Flächen 36 der Vei?li efuni'; 20 anlegen umi eine vollständige Abdichtung bilden. Die Druckluft p;e.1 anr.l dann in den Raum 14 und von dort in Λοτι opnlt, zwischen dem niohl dargestellten Werkzeugkegel und der Werkzeucaufnahnieboh-

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rung G und bläst el.v/a vorhandene Verunreinigungen aus· Es kann zweckmäßig sein, Beim Ausspannen des Werkzeugs wiederum Druckluft zuzuführen, um etwa vorhandene Verunreinigungen auszublasen.

Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform lediglich durch die Art der Abdichtung. Es ist hier statt einer Dichtung mittels elastischer Ringscheiben 34· eine Labyrinthdichtung in einem gegenüber Fig. 1 verlängerten rohrförmigen Abschnitt 50 des hier mit dem Bezugszeichen 53 bezeichneten Lagerflansches vorgesehen. Und zwar weist dieser Rohrabschnitt 50 an seiner der Zylinderfläche 18 der Spindel 4-zugewandten Fläche im Abstand voneinander angeordnete umlaufende ringförmige Vertiefungen 56 auf, die mit den dazwischen liegenden, der Fläche 18 dicht benachbarten Wandflächen des Rohrabschnitts 50 das Austreten von Druckluft durch diese Spaltdichtung oder Labyrinthdichtung hindurch weitgehend verhindern. Auch hier gelangt die Druckluft wieder durch einen Druckluftanschluß 40, eine Bohrung 4-2, eine der Bohrung 44 entsprechende Bohrung 64 und eine der Bohrung 46 entsprechende Bohrung 66 in den Bereich der Luftkanäle 16 der Spindel 4-, Da hier eine die gleichmäßige Lu ftverteilung bewirkende ringförmige Vertiefung 20 nicht vorgesehen ist, weist stattdessen der rohrförmige Abschnitt 50 des Spindelflansches 53 auf seiner halben Länge eine etwas breitere umlaufende Vertiefung 70 auf, die den Übertritt der Druckluft aus der Bohrung 66 in die Luftkanäle 16 unabhängig von der jeweiligen Drehstellung der Spindel" relativ zum Lagerflansch ermöglicht.

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Der Außendurchmesser der Spindel 4- im Bereich der Kugellager 24, 25j 26 beträgt 90 mm. Die übrigen Maße können der maßstäblichen Zeichnung entnommen werden.

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Claims

Patentansprüche

1. ) Werkzeugmaschine mit Spindel mit einer Werkzeugaufnahmebohrung zum Halten eines Werkzeugs und mit einer Vorrichtung zum Zuführen von Druckluft zur Werkzeugaufnahmebohrung zwecks Ausbla3ens von Verunreinigungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Spindel (4) mindestens einen Luftkanal (16) aufweist, der einerseits in einen im Inneren der Spindel liegenden Raum (14) mündet, der mit der Werkzeugaufnahmebohrung (6) in Verbindung steht, und der andererseits über eine von der Drehstellung zwischen der Spindel und einem diese lagernden, drehfesten Lagerflansch (3, 53) unabhängigen Verbindungseinrichtung (20, 34? 56, 70) mit einem im Lagerflansch angeordneten, mit einem Druckluftanschluß zu verbundenen Luftkanal (46, 66) in Verbindung steht.

2. Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung eine in einander benachbarten Flächen der Spindel (4) und des Lagerflansches (53) angeordnete Labyrithdichtung (56) aufweist.

3- Werkzeugmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung in dem einen der beiden relativ zueinander verdrehbaren Teile (Spindel oder Lagerflansch) (4) in der dem anderen der

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beiden Teile zugewandten Fläche eine umlaufende Vertiefung (20) aufweist, in die der Luftkanal (16) des erstgenannten Teils mündet, daß im anderen (3) der beiden Teile zwei im Abstand voneinander angeordnete Ringscheiben (34) aus elastisch verformbarem Dichtmaterial befestigt sind, zwischen denen der Luftkanal (46) es genannten anderen Teils mündet, und deren dem genannten anderen Teil abgewandte Ränder in die umlaufende Vertiefung (20) des erstgenannten Teils eingreifen.

4· Werkzeugmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Fehlen einer Druckluftzufuhr die Ringscheiben einen Abstand von den Begrenzungsflächen der umlaufenden Vertiefung (20) aufweisen.

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