DE3533158A1 - Werkzeugadapter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen teleskopischen Werkzeugadapter zur Verwendung in modernen Bearbeitungs­ zentren, der in Verbindung mit automatischen Werkzeug­ wechslern zum Verbinden und Lösen mit einer Maschinen­ welle zu verwenden ist.

Das Hauptziel der Erfindung ist es, Bearbeitungszentren mit einer Vorrichtung zu versehen, um die Oberfläche eine Werkstücks mit willkürlich langen Werkzeugen abzu­ fühlen, wobei die Vorrichtungen in Verbindung mit numeri­ schen Steuereinrichtungen mit einem Rechner (CNC) oder ähnlichen Vorrichtungen arbeiten und in einer Vielzahl von Größen und Gestaltungen hergestellt werden, um den verschiedenen Typen von Bearbeitungszentren und Werk­ zeugen angepaßt zu werden.

Vor der Erfindung war es notwendig, dem Werkzeug eine Bezugslage zu geben, die als "R"-Ebene bekannt ist. Daher ist es ein weiteres Ziel der Erfindung, die Notwen­ digkeit für die Bezugsebene fortfallen zu lassen, wodurch die Zykluszeit reduziert wird.

Ein anderes Ziel der Erfindung ist es, beim Programmie­ ren des Werkstücks die Dimension der "R"-Ebene entfal­ len zu lassen, da die "R"-Ebene durch das Merkmal der Oberflächenabfühlung bestimmt wird.

Ferner zielt die Erfindung auf den Fortfall der Verwen­ dung von längenmäßig festgelegten Werkzeugen oder der Einrichtzeit für das Einstellen von Werkzeuglängen-Ab­ weichungen.

Die Erfindung richtet sich auch darauf, einen Werkzeug­ adapter anzugeben, der einen integriert befestigten Drehmomentarm aufweist, der in Verbindung mit einem an der Maschine befestigten Umformer oder Grenzschal­ ter arbeitet.

Ziel der Erfindung ist es auch, während der Bearbeitung gebrochene Werkzeuge festzustellen und das Durchbrechen abzufühlen.

Sodann ist die Erfindung gerichtet auf den Fortfall eines Gewindeschneidarbeitsganges mit programmierter Zustellgeschwindigkeit, in dem es der Z-Achse ermöglicht wird, dem Gewindeschneider in das Loch und aus dem Loch heraus zu folgen.

Desweiteren ist es Ziel der Erfindung, einen Werkzeug­ adapter mit Oberflächenabfühlung zu schaffen, der in der Maschinenspindel belastet werden kann und die Orien­ tierung des Drehmomentarms bei der Magazinierung bei­ behält.

Ferner soll die Anwesenheit eines Werkzeuges durch Ver­ wendung eines Grenzschalters festgestellt werden.

In CNC-Bearbeitungszentren werden nichtteleskopierende Werkzeugadapter in Verbindung mit einer Einstellung einer "R"-Ebene und danach mit einer zyklischen Änderung dieser "R"-Ebenen-Einstellung verwendet, wobei der Ab­ stand der Werkzeugspitze zur Werkstückoberfläche gemessen und die Werkzeuglänge für jedes verwendete Werkzeug manuell eingestellt wird. Alternativ werden von Hand vorgelegte Werkzeuge verwendet. Ein anderes Verfahren besteht darin, Versuchszyklen für die Spindel und den Tisch durchzuführen, was aber zeitaufwendig und teuer ist.

Um diese wirtschaftlichen Nachteile zu beheben, wird erfindungsgemäß die Verwendung eines teleskopischen Werkzeughalters für das Fräsen, Bohren und Gewindeschnei­ den vorgesehen, der einen Adapter mit einem Werkzeug­ körper aufweist, der in dem Konus der Maschinenspindel aufzunehmen ist. Ein federbelasteter gleitender Werk­ zeughalter ist in der Bohrung des Werkzeugkörpers aufge­ nommen, wird durch einen Keil angetrieben und durch einen Flansch zurückgehalten. Ein Drehmomentarm ist an dem Werkzeugkörper mit Hilfe von abgedichteten Lagern und einer Gleithülse angebracht, die axial und radial mit dem Werkzeughalter mit Hilfe eines Werkzeughalter- Spanschutzes verbunden ist.

Ein federbelasteter Adapter-Plunger ist an dem Drehmo­ mentarm befestigt und wird verwendet, um eine Verriege­ lung zur Beibehaltung der Orientierung freizugeben und steht in Wirkungsverbindung mit einer Umformereinheit, während er in die Maschinenspindel während eines automa­ tischen oder manuellen Werkzeugwechsels eingesetzt wird.

Die federbelastete Vorrichtung der Umformereinheit hat eine stärkere Feder als der Umformer-Plunger, so daß der Plunger an dem Drehmomentarm aufsitzt.

Arbeitsmäßig verbunden mit dem Werkzeugadapter ist eine in der Maschine montierte Umformereinheit, die in der Nähe des Spindellagergehäuses angeordnet ist.

Vorzugsweise besteht die Umformereinheit aus einem feder­ belasteten Kolben, der an einem linearen Umformer-Be­ tätigungselement und einem Grenzschalter-Auslöseanschlag angebracht ist. Der Kolben arbeitet in einem Zylinder, der einen Umformerkörper und einen Präzisions-Grenzschal­ ter trägt. Ein das Vorhandensein eines Werkzeugs fest­ stellender Grenzschalter ist in der Mittellinie des Kolbens angebracht.

BOHREN

Eine Vielzahl von Werkzeugadaptern kann verwendet wer­ den, um eine Anpassung an den Typ der erforderlichen Bearbeitung vorzunehmen. Für Bohrarbeitsgänge in einem Bearbeitungszentrum wird allgemein ein Werkzeugadapter verwendet, der mit einem Spannfutter-Werkzeughalter versehen ist. Die Spannfutteranordnung ist in dem ver­ schiebbaren Werkzeughalter befestigt.

Beim Bohren wird der Spindel-Werkzeugadapter zur Werk­ zeugoberfläche mit einer hohen Quergeschwindigkeit be­ wegt, bis der Bohrer die Werkstückoberfläche berührt. An diesem Punkt stoppt der Bohrer die Vorwärtsbewegung, aber die Spindelachse setzt ihre Bewegung in Richtung auf die Werkstückoberfläche fort. Hierdurch wird der Werkzeughalter teleskopartig in den Werkzeugkörper einge­ schoben, der seinerseits den Drehmomentarm-Plunger ver­ anlaßt, einen federbelasteten Kolben in der Umformer­ einheit zu bewegen. Diese Bewegung führt dazu, daß ein Auslöseanschlag einen Präzisionsgrenzschalter auslöst und daß ein Betätigungselement des Umformers mit bezug auf einen Umformerkörper bewegt wird. Das Grenzschalter­ signal wird verwendet als Sicherheitsverriegelung, um die Bewegung der Spindelachse anzuhalten, wenn sich nicht das richtige Signal von der Umformerschaltung ergibt.

In einem Bohrzyklus setzt die Spindelachse ihre Bewegung in Richtung auf die Werkstückoberfläche fort, aber mit einer immer abnehmenden Geschwindigkeit, die gesteuert wird durch die sich immer ändernde Lage des Umformer- Betätigungselement mit bezug auf den Umformerkörper. Diese Änderung in der Beziehung führt dazu, daß Signale von dem Umformer abgegeben werden an eine Steuerschal­ tung für die Achsgeschwindigkeit in der Steuerschaltung CNC der Maschine (computer numerical control), damit die Spindelachse auf die Geschwindigkeit Null innerhalb der Teleskopbewegung des Werkzeugadapters abgesenkt wird. Wenn der volle Adapterweg erreicht ist, sitzt der Werkzeughalter fest in dem Adapterkörper, so daß er in der Lage ist, Druck auf das Werkzeug zu übertragen. Der volle Adapterweg sorgt auch dafür, daß der Umformer ein Signal an die CNC-Steuerung der Maschine abgibt. Dieses Signal führt unmittelbar dazu, daß die Spindel­ achse den Bohrer in das Werkstück mit einer programmier­ ten Zuführgeschwindigkeit bis zu einer programmierten Tiefe einführt, die von dem durch die Werkstückoberfläche gegebenen Signalpunkt an gemessen wird. Von der program­ mierten Tiefe wird die Spindel bis zu einem Punkt zurück­ gezogen, in welchem das Werkstück klar außerhalb der Werkstückoberfläche sich befindet, wenn ein anderes Loch gebohrt werden soll, oder die Spindel wird in eine Werkzeugwechsellage zurückgezogen, wenn ein anderes Werkzeug erforderlich ist.

Wenn der Bohrer bricht, bevor die programmierte Tiefe erreicht ist, kommt der federbelastete Werkzeughalter von dem Adapterkörper frei. Diese Wirkung führt zu einer Bewegung des Drehmomentarms, wodurch der federbelastete Umformerkolben das Umformer-Betätigungselement in bezug auf den Umformerkörper bewegt. Der Umformer signalisiert einen Nullabweichungszustand an die CNC, wodurch der Maschinenzyklus angehalten wird, bis die Zustände korri­ giert sind.

Bei einer fortschrittlichen CNC-Logik kann die Lage der anfänglichen Oberflächenberührung in den Speicher genommen werden. Diese Information kann benutzt werden, um festzustellen, wenn ein Bohrer bei einem vorangehenden Arbeitsgang gebrochen war, dies aber unentdeckt blieb. Wenn der Bohrer gebrochen war, würde die Lage der Ober­ flächenabfühlung des neuen Zyklus eine andere sein als diejenige bei einem Bohrer mit voller Länge. Diese Dif­ ferenz in der Lage veranlaßt, daß der Maschinenzyklus angehalten wird, bis das Problem korrigiert ist.

Wenn die Feststellung eines gebrochenen Werkzeuges nicht erforderlich ist, kann die gleiche Logik und Werkzeug­ adapterwirkung verwendet werden, um festzustellen, wenn ein Fühler durch die Dicke des Werkstückes hindurch gebrochen ist. Dies kann der Fall sein, wenn Bohrer mit größeren Durchmessern benutzt werden, um Löcher in unregelmäßige Oberflächen von großen Gußstücken oder Schweißkonstruktionen zu bohren.

GEWINDESCHNEIDEN

Für Gewindeschneid-Arbeitsgänge wird ein teleskopieren­ der Werkzeugadapter, der demjenigen für das Bohren ähn­ lich ist in Verbindung mit einer Bohr-Umformereinheit verwendet, wobei der Unterschied in der Konstruktion des verschiebbaren Werkzeughalters liegt. Anstelle eines Spannfutter-Halters wird ein üblicher Gewindeschneid­ dreher verwendet. Der Gewindeschneiddreher kann entweder mit Drehmomentbegrenzung arbeiten oder nicht.

Im Betrieb wird der Spindel-Werkzeugadapter mit einer hohen Geschwindigkeit auf die Werkstückoberfläche zu bewegt, bis der nichtdrehende Gewindeschneider die Werk­ stückoberfläche berührt. Zu diesem Zeitpunkt stoppt die Vorwärtsbewegung des Gewindeschneiders, aber die Spindelachse setzt die Bewegung in Richtung auf die Werkstückoberfläche fort. Hierdurch wird der Werkzeug­ halter teleskopartig in den Werkzeugkörper geschoben, der seinerseits den Drehmomentarm-Plunger veranlaßt, einen federbelasteten Kolben in der Umformereinheit zu bewegen. Durch diese Bewegung löst ein Auslöseanschlag einen Präzisionsgrenzschalter aus und ein Umformer-Betä­ tigungselement bewegt sich mit bezug auf einen Umformer­ körper. Das Grenzschaltersignal wird als Sicherheits­ verriegelung benutzt, um die Spindelachsbewegung zu stoppen, wenn das richtige Signal aus der Umformerschal­ tung fehlt.

Im Gewindeschneidzyklus setzt die Spindelachse die Bewe­ gung in Richtung auf die Werkstückoberfläche fort, aber mit einer immer abnehmenden Geschwindigkeit, die gesteu­ ert wird durch die sich immer ändernde Position des Umformer-Betätigungselements in bezug auf den Umformer­ körper. Diese Änderung in der Beziehung hat zur Folge, daß der Umformer Signale an eine Steuerschaltung für die Achsgeschwindigkeit in der CNC-Steuerung der Maschi­ ne abgibt, um die Geschwindigkeit der Spindelachse auf Null herabzusetzen innerhalb der ersten Hälte des teles­ kopischen Weges des Werkzeughalters und der Hälfte des Weges des Umformer-Betätigungselements. Diese Weggröße beim Gewindeschneiden führt dazu, daß der Umformer ein Nullabweichungssignal an die CNC-Steuerung abgibt. Dieses Signal sorgt augenblicklich dafür, daß die Spindel mit einer programmierten Geschwindigkeit dreht. Der Werkzeug­ halter-Federdruck sorgt dafür, daß der Gewindeschneider in das Werkstück eindringt. Wenn der Gewindeschneider in das Werkstück eingeführt wird, verlagert sich die Umformereinheit aus der Gewindeschneid-Nulllage. Diese Information wird der CNC-Steuerung zugeführt, die dafür sorgt, daß die Spindelzuführungsachse die Spindel in Richtung auf die Werkstückoberfläche vorwärtsbewegt.

Wenn der Gewindeschneider weiter in das Werkstück ein­ dringt, folgt die Spindel dem Gewindeschneider, weil die Verlagerung der Umformereinheit die Geschwindigkeit der Spindelachse so festlegt, daß sie die gleiche ist, wie die Eindringgeschwindigkeit des Gewindeschneiders.

Die Steuerung führt die Lage der Spindelachse und bei einer von der Werkstückoberfläche her programmierten Tiefe, die festgestellt wurde, wenn das Umformer-Null­ signal das erstemal ausgelöst wurde, wird die Spindel reversiert. Der Gewindeschneider veranlaßt dann das Werkzeug, in den Werkzeugadapter zu teleskopieren, wo­ durch die Umformereinheit veranlaßt wird, bis in die Nullage bewegt zu werden. In diesem Fall kommt das Sig­ nal von der gegenüberliegenden Seite von Null, wodurch die Spindelachse veranlaßt wird, sich zurückzuziehen oder sich von der Werkzeugoberfläche weg zu bewegen. Sie setzt ihre Bewegung fort, bis der Gewindeschneider aus dem Werkstück freigekommen ist, wenn ein anderes Loch zu schneiden ist, oder die Spindel wird zurückge­ zogen bis in eine Werkzeugwechselposition, wenn ein anderes Werkzeug erforderlich ist.

Wenn bei Verwendung eines Gewindeschneiddrehers ohne Drehmomentbegrenzung der Gewindeschneider brechen soll­ te, bevor die programmierte Tiefe erreicht worden ist, können zwei mögliche Ereignisse auftreten. Wenn der Gewindeschneider in Stücke zerbricht und ein großer Teil der Gewindeschneiderlänge weggeschleudert ist, bewegt sich der federbelastete Werkzeughalter rasch aus der vorangehenden Stellung weg und ein großes Null­ abweichungssignal tritt auf. Wenn kein Teil des Gewinde­ schneiders vollständig weggeschleudert ist, setzt die Spindelachse ihre Vorwärtsbewegung langsam fort, bis eine Nullposition erreicht ist, weil ein gebrochener Gewindeschneider nicht in das Werkstück eintritt.

In jedem Fall signalisiert der Umformer der CNC-Steue­ rung, daß eine falsche Umformerposition vorhanden ist, wodurch der Maschinenzyklus angehalten wird, bis die Bedingungen korrigiert worden sind.

Wenn ein Gewindeschneiddreher mit Drehmomentbegrenzung verwendet wird und der Gewindeschneider stumpf wird, bleibt der Gewindeschneiddreher stehen und der Gewinde­ schneider hält bei der Vorwärtsbewegung an, ehe die programmierte Tiefe erreicht ist. Dies führt dazu, daß die Spindelachse langsam vorwärts bewegt wird, bis die Nullstellung erreicht ist. Der Umformer signalisiert dann der CNC-Steuerung, daß eine falsche Umformerstel­ lung vorhanden ist, wodurch der Maschinenzyklus angehal­ ten wird, bis die Bedingungen korrigiert worden sind.

Wenn bei einem vorangehenden Arbeitsgang ein Loch für den Eintritt des Gewindeschneiders nicht gebohrt worden war, kann der Gewindeschneider nicht mit der Zuführbewe­ gung von der Position aus, in der die Oberfläche gefühlt wurde, beginnen. Nach einer ausreichenden Zeit wird die CNC-Steuerung feststellen, daß ein anfänglicher Nullabweichungs-Zustand nicht auftritt, wodurch der Maschinenzyklus angehalten wird, bis der Zustand korri­ giert worden ist.

In fortschrittlicher CNC-Logik kann die anfängliche Oberflächen-Fühlposition in einen Speicher gegeben wer­ den. Diese Information kann benutzt werden, um festzu­ stellen, wenn ein Gewindeschneider bei einem vorangehen­ den Arbeitsvorgang gebrochen war, aber dies unentdeckt blieb. Wenn der Gewindeschneider gebrochen war, wäre die Oberflächen-Fühlposition des neuen Zyklus von derje­ nigen mit einem Gewindeschneider voller Länge unter­ schiedlich. Dieser Unterschied in der Lage führt dazu, daß der Maschinenzyklus angehalten wird, bis das Problem korrigiert ist.

FRÄSEN

Für Fräsarbeitsgänge wird ein teleskopierender Werkzeug­ adapter, ähnlich demjenigen für das Bohren, in Verbin­ dung mit einer Bohr-Umformereinheit verwendet, wobei der Unterschied darin liegt, daß der Fräsadapter wäh­ rend des Fräsens in teleskopiertem oder zusammengepreß­ tem Zustand verbleibt. Der Werkzeughalterabschnitt des Adapters ist außerdem so ausgebildet, daß verschiedene Arten von Fräsern oder in einigen Fällen auch Schlagzahn­ fräser montiert werden können.

Im Betrieb wird der Spindel-Werkzeughalter-Adapter in Richtung auf die Werkstückoberfläche mit einer großen Geschwindigkeit bewegt, bis der nichtdrehende Fräser die Werkstückoberfläche berührt. Zu diesem Zeitpunkt wird die Vorwärtsbewegung des Fräsers angehalten, aber die Spindelachse bewegt sich weiter in Richtung auf die Werkstückoberfläche. Hierdurch wird der Werkzeughal­ ter telekopartig in den Werkzeugkörper bewegt, wodurch umgekehrt der Drehmomentarm-Plunger einen federbelaste­ ten Kolben in der Umformereinheit bewegt. Diese Bewe­ gung sorgt dafür, daß ein Auslöseanschlag einen Präzi­ sionsgrenzschalter auslöst und ein Umformer-Betätigungs­ element sich mit bezug auf einen Umformerkörper bewegt. Das Grenzschaltersignal wird als Sicherheitsverriegelung benutzt, um die Bewegung der Spindelachse zu stoppen, wenn nicht das richtige Signal von der Umformerschaltung abgegeben wird.

Bei einem normalen Fräszyklus wird die Spindelachse kontinuierlich in Richtung auf die Werkstückoberfläche bewegt, aber mit einer immer abnehmenden Geschwindig­ keit, welche durch die sich immer ändernde Lage des Umformer-Betätigungselements mit bezug auf den Umformer­ körper gesteuert wird. Diese Änderung in der Beziehung führt dazu, daß Signale vom Umformer an eine Steuerschal­ tung für die Achsgeschwindigkeit an die CNC-Steuerung der Maschine abgegeben werden, wodurch die Achsgeschwin­ digkeit innerhalb des teleskopierenden Weges des Werk­ zeugadapters auf Null herabgesetzt wird. Wenn der voll­ ständige Adapterweg erreicht ist, sitzt der Werkzeughal­ ter fest in dem Adapterkörper, so daß dieser in der Lage ist, Druck auf das Werkzeug auszuüben. Der Werkzeug­ halter wird in der Aufsitzstellung durch eine Anzahl von Kugeln fest verriegelt, die in einer Anzahl von Löchern in dem Adapterkörper angeordnet sind und in Verbindung mit Kurvenflächen am Außendurchmesser des Werkzeughalters und am Innendurchmesser der Gleithülse zusammenwirken. Die Gleithülse ist in der Weise feder­ belastet, daß der Verriegelungswinkel der inneren Kurven­ fläche die Kugeln in die Kurvenfläche des Werkzeugskör­ pers drückt, wodurch der Werkzeughalter in der Aufsitz­ stellung verriegelt ist.

Der volle Adapterweg verursacht auch, daß der Umformer ein Signal an die CNC-Steuerung der Maschine abgibt. Dieses Signal führt unmittelbar dazu, daß die Spindel rotiert und über den erforderlichen Achsabstand, gemes­ sen von der Oberfläche des Werkstücks, zugestellt wird, um die Fräsbearbeitung durchzuführen.

Wenn der Fräsarbeitsgang abgeschlossen ist, wird die Spindelachse in die Werkzeugwechselposition zurückge­ führt. Wenn es gewünscht wird, den Fräsadapter in der verriegelten Stellung zu verwenden, kann der Adapter zu diesem Zeitpunkt in dem Magazin für den automatischen Werkzeugwechsel gespeichert werden. Wenn jedoch beim nächsten Zeitpunkt ein Oberflächenabfühlzyklus erfor­ derlich ist, kann der Adapter zurückgesetzt werden, indem ein Luftventil geöffnet wird, das Luft auf den federbelasteten Kolben in der Umformereinheit richtet.

Dieser Luftdruck übt eine Druckbelastung mit genügender Kraft auf den Drehmomentarm und die Gleithülsenanordnung aus, um die Federn zusammenzupressen, welche die Gleit­ hülse in ihrer Position halten, wodurch die Kurven­ scheiben-Verriegelungsanordnung freigegeben wird. Hier­ durch ist es möglich, den Werkzeughalter in seine normale Oberflächenabfühlstellung zurückzuführen.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nach­ stehend anhand von Zeichnungen bevorzugter Ausfüh­ rungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Bearbeitungszentrums, bei dem der erfindungsgemäße Werkzeugadapter in der Spindel eingesetzt ist,

Fig. 2 eine Vorderansicht des Bearbeitungszentrums nach Fig. 1,

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnitts der Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt des erfindungsgemäßen Werkzeug­ adapterteils, der zum Bohren ausgebildet ist, längs der Linie 4-4 nach Fig. 3,

Fig. 5 den Schnitt 5-5 der Fig. 4,

Fig. 6 den Schnitt 6-6 der Fig. 5,

Fig. 7 einen Schnitt des erfindungsgemäßen, teilweise zusammengedrückten Werkzeugadapterteils, ähnlich dem Schnitt nach Fig. 4, bei einer Ausbildung zum Gewindeschneiden,

Fig. 8 einen ähnlichen Schnitt wie den nach den Fig. 4 und 7 durch den erfindungsgemäßen Werkzeugadapterteil, der zum Fräsen ausgebil­ det ist, wobei der Adapter ausgezogen ist,

Fig. 9 einen der Fig. 8 ähnlichen Schnitt des erfin­ dungsgemäßen Werkzeugadapterteils, der zum Fräsen ausgebildet ist, wobei der Adapter eine verriegelte Lage einnimmt,

Fig. 10 den Schnitt 10-10 der Fig. 9,

Fig. 11 den Schnitt 11-11 der Fig. 9,

Fig. 12 eine Seitenansicht eines Teils einer erfin­ dungsgemäßen Umformereinheit,

Fig. 13 die Endansicht 13-13 der Fig. 12,

Fig. 14 die Draufsicht 14-14 der Fig. 12,

Fig. 15 die Seitenansicht 15-15 der Fig. 13,

Fig. 16 den Schnitt 16-16 der Fig. 13,

Fig. 17 den Schnitt 17-17 der Fig. 16,

Fig. 18 ein mechanisches, elektrisches und pneuma­ tisches schematisches Schaltbild der Erfin­ dung und

Fig. 19 den Schnitt 19-19 der Fig. 10.

Die Fig. 1 und 2 zeigen ein Vertikalspindel-Bearbei­ tungszentrum (Werkzeugmaschine mit vertikaler Spin­ del) mit einer Bodenplatte 9, auf der ein Schlitten 8 verschiebbar gelagert ist. Die Bewegungsrichtung des Schlittens wird als Y-Achse bezeichnet. Auf dem Schlitten 8 ist ein Tisch 7 zur Halterung des Werkzeugs gelagert. Die Bewegungsrichtung des Tisches 7 wird als X-Achse bezeichnet. Auf der Bodenplatte 9 ist ferner der Maschinenständer 6 gelagert. Am Ständer 6 ist ein selbsttätiger Werkzeugwechsler 4 angebracht.

Der Ständer 6 weist ferner eine gleitfähige Lager­ fläche für den Spindelstock 1 auf. Die vertikale Bewegungsrichtung des Spindelstocks wird als Z-Achse bezeichnet.

Fig. 3 zeigt ein Spindelgehäuse 10 am unteren Teil des Spindelstocks 1. Am Spindelgehäuse 10 ist eine Umformereinheit 3 angebracht. In der Spindel 11 ist ein teleskopierbarer Werkzeugadapter 2 gehalten, der am Umformer 3 anliegt.

In Fig. 2 ist ferner eine einen Rechner aufweisende numerische Steuereinrichtung 5 dargestellt.

Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch einen teleskopierba­ ren zum Bohren ausgebildeten Werkzeugadapter 2. Der Adapter weist einen Adapterkörper 15 auf, der in der Spindel 11 gehalten wird. Im Adapaterkörper 15 ist ein Werkzeughalter 17 verschiebbar gelagert. Der Werkzeughalter 17 wird über einen Keil 20 ange­ trieben und durch einen Sicherungsring 19 gegen die Kraft einer Feder 18 gehalten.

In einem Spannfutter 23 wird ein Bohrer 24 mittels einer Spannfutter-Verriegelungseinheit 22 festge­ klemmt. Der Werkzeughalter 17 ist axial und radial mit einer verschiebbaren Hülse 31 verbunden, und zwar durch einen Spanschutzring 41, einen Keil 29, eine Spanschutzring-Sicherungseinheit 21 und Schrau­ ben 30.

Mit der verschiebbaren Hülse 31 ist ein Dreharm 32 drehbar verbunden, und zwar durch Lager 35, die durch einen Sicherungsring 34 für die inneren Lager­ schalen und einen Sicherungsring 36 für die äußeren Lagerschalen in ihrer Einbaulage festgeklemmt werden.

Ein Dreharm-Plunger 25 drückt eine Plungerfeder 26 zusammen, während auf den Plunger 25 eine stärkere Feder einwirkt, die hinter dem Umformerkolben in der Umformereinheit 3 angeordnet ist. Dadurch wird die Schulter des Plungers 25 auf der Vorderseite des Dreharms 32 aufgesetzt, während die Werkzeug­ adapteranordnung in die Spindel 11 geschoben wird. Das Ende des Plungers 25 wird genau in seiner Auf­ setzlage gegenüber der Bezugs- bzw. Nullinie des Spindelkonus lokalisiert.

Das Aufsetzen des Plungers 25 (der in Fig. 4 in seiner Aufsitzlage dargestellt ist) bewirkt, daß ein Verriegelungshebel 27 um einen Hebelbolzen 33 gedreht wird, so daß er das Ende des Hebels 27 aus einer Lokalisiernut in einer verschiebbaren Hülse 31 herauszieht. Dies gestattet eine freie Drehung des Werkzeugadapterkörpers während einer Bearbeitung.

Der Verriegelungshebel 27 wird durch einen Deckel 37, der am Dreharm 32 befestigt ist, vor Spänen und Kühlmittel geschützt. Die Plungerfeder 26 wird durch eine Federabdeckung 40 geschützt.

Wenn die Bearbeitungsvorgänge abgeschlossen sind, wird die Spindel 11 radial ausgerichtet, so daß der selbsttätige Werkzeugwechsler den Adapter entfer­ nen kann. Diese Ausrichtung bringt eine Nut 42 in der verschiebbaren Hülse 31 mit dem Verriegelungshe­ bel 27 zur Deckung. Fig. 6 zeigt den Verriegelungs­ hebel 27 mit der Nut 42 in der Hülse 31 in Eingriff. Dieser Eingriff erfolgt während des Entfernens des Adapters aus der Spindel, wodurch der Plunger 25 aus der Umformereinheit 3 gezogen wird. Während der Plunger herausgezogen wird, hebt die Plungerfe­ der 26 den Plunger 25 von seinem Sitz ab, so daß der Verriegelungshebel 27 um den Bolzen 33 gedreht und das Ende des Hebels 27 mit der Nut 42 der ver­ schiebbaren Hülse 31 in Eingriff gebracht wird. Durch diesen Eingriff wird eine Drehung verhindert, so daß die Ausrichtung zwischen Dreharm 32 und Werk­ zeugkörper 15 beibehalten wird, während der Werkzeug­ adapter durch den selbsttätigen Werkzeugwechsler gehandhabt und im Werkzeugmagazin gespeichert wird.

Während eines Betriebs mit Oberflächenabtastung bzw. -berührung wird die Spindel 11 solange in Rich­ tung auf das Werkstück vorgeschoben, bis der Bohrer 24 die Werkstückoberfläche berührt. Die Spindel oder Z-Achse setzt ihren Vorschub fort, so daß der Werkzeughalter 17 in den Adapterkörper 15 hineinge­ schoben wird und die Feder 18 zusammendrückt. Durch diese Bewegung wird auch die Umformereinheit 3 in Richtung auf den Plunger 25 verschoben. Die Rela­ tivbewegung zwischen Plunger 25 und Umformereinheit 3 bewirkt, daß die numerische Steuereinrichtung 5 (die in den Fig. 2 und 18 dargestellt ist), die Z-Achse bis auf die Geschwindigkeit Null abbremst, und zwar über eine Strecke, die das Ende des Werkzeug­ halters 17 benötigt, bis es fest im Werkzeug­ adapterkörper 15 aufsitzt. An dieser Stelle bewirkt die Z-Achse einen Vorschub des Bohrers 24 in das Werkstück bis zu einer Tiefe, die von der Werkstück­ oberfläche aus durch die numerische Steuereinrichtung gemessen wird.

Wenn der Bohrer 24 zerbrechen sollte, bevor die Tiefe erreicht ist, bewirkt die Feder 18, daß der Werkzeughalter 17 in dem Werkzeugkörper 15 von seinem Sitz abgehoben wird, so daß der Dreharm 32 und der Plunger 25 relativ zur Umformereinheit 3 bewegt werden. Diese Bewegung bewirkt, daß die Umformerein­ heit 3 der numerischen Steuereinrichtung ein Fehler­ signal zuführt, die den Betriebszyklus solange an­ hält, bis der Fehler korrigiert ist.

Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch eine Werkzeugadapter­ anordnung in einer Lage, in der der Verriegelungshe­ bel 27 in die Nut 42 der verschiebbaren Hülse 31 eingreift. Der Querschnitt zeigt ferner den Keil 20, der das Drehmoment während der Bearbeitung des Werk­ stücks vom Werkzeugadapterkörper 15 auf den Werkzeug­ halter 17 überträgt.

Fig. 7 zeigt einen teleskopierbaren Werkzeugadapter 2, der zum Gewindeschneiden ausgebildet ist. Bei diesem Adapter werden viele Teile verwendet, die bei dem Bohrer-Adapter nach Fig. 4 vorgesehen sind, z.B. der Dreharm 32, der Plunger 25, die Plungerfe­ der 26, der Verriegelungshebel 27, die verschiebba­ re Hülse 31, die Lager 35, die Sicherungsringe 34 und 36, der Spanschutzring 41, die Sicherungsmut­ ter 21, der Keil 29 und die Schraube 30.

Spezielle Teile zum Gewindeschneiden sind eine Werk­ zeughalterfeder 45, die den Gewindeschneiddruck auf den Werkzeughalter 47 bestimmt, der in dem Adap­ terkörper 46 verschiebbar gelagert ist. Der Werkzeug­ halter 47 wird über einen Keil 54 angetrieben und durch den Sicherungsring 19 gesichert. Ein Gewinde­ schneider-Dreher 51 mit direkt wirkendem Antrieb oder Drehmomentbegrenzung wird durch Rastkugeln 50, die durch einen Sicherungsring 48 in ihrer Lage gesichert werden, in dem Werkzeughalter 47 verrie­ gelt. Der Gewindebohrer 52 wird durch den Dreher 51 festgehalten und angetrieben.

Der Ausrichtungs-Verriegelungshebel 27 wirkt mit der Nut 42 in der verschiebbaren Hülse 31 in der gleichen Weise wie bei dem Bohrer-Adapter zusammen.

Während des Gewindeschneidens mit Oberflächenabta­ stung (-berührung) wird die Spindel 11 in Richtung auf das Werkstück 53 vorgeschoben, in das zuvor ein Loch 55 gebohrt wurde, in das durch den Gewinde­ bohrer 52 ein Gewinde gebohrt werden soll. In diesem Zeitpunkt dreht sich der Gewindebohrer 52 nicht. Die Spindel der Z-Achse setzt ihren Vorschub fort, so daß der Werkzeughalt 47 in den Adapterkörper 46 geschoben wird und die Gewindebohrer-Gegendruckfeder 45 zusammendrückt. Die Größe des Federdrucks läßt sich dadurch ändern, daß die Federkennlinie der Feder 45 an die Größe des Gewindebohrers 52 angepaßt wird.

Die Teleskopbewegung bewirkt ferner, daß die Umformer­ einheit 3 auf den Plunger 25 zubewegt wird. Die Relativbewegung zwischen Plunger 25 und Umformer­ einheit 3 bewirkt ferner, daß die numerische Steuer­ einrichtung 5 nach Fig. 2 und Fig. 18 die Z-Achse auf die Geschwindigkeit Null abbremst, und zwar über etwa die Hälfte des Weges, die dem Werkzeughal­ ter 47 im Adapterkörper 46 zur Verfügung steht.

An dieser Stelle beginnt die Spindel sich zu drehen, während der durch die Feder 45 bestimmte Druck be­ wirkt, daß der Gewindebohrer 52 in das Loch 55 bis zu einer Tiefe vorgeschoben wird, die von der Werk­ stückoberfläche aus durch die numerische Steuerein­ richtung gemessen wird. Die Vorschubgeschwindigkeit wird durch die Steigung des Gewindebohrers 52 und die Drehzahl der Spindel 11 bestimmt.

Während der Gewindebohrer 52 in das Loch 55 eindringt, fängt der Werkzeughalter 47 an, sich aus dem Adapter­ körper 46 herauszubewegen. Dadurch wird bewirkt, daß der Plunger 25 relativ zur Umformereinheit 3 bewegt und die numerische Steuereinrichtung veran­ laßt wird, mit dem Vorschub der Spindel oder Z-Achse mit der gleichen Geschwindigkeit zu beginnen, jedoch etwas nach dem Gewindebohrer 52.

Wenn die richtige Gewindetiefe erreicht ist, kehrt sich die Drehrichtung der Spindel um, so daß der Gewindebohrer aus dem Loch herausgedreht wird. Da­ durch wird der Werkzeughalter 47 weiter in den Adap­ terkörper 46 gedrückt, so daß sich der Plunger 25 wieder relativ zur Umformereinheit 3 verschiebt. Diese Verschiebung signalisiert der numerischen Steuereinrichtung, die Bewegung der Z-Achse umzukeh­ ren und die Z-Achse folgt daraufhin dem Herausdrehen des Gewindebohrers aus dem Loch, bis der Gewindeboh­ rer 52 von der Werkstückoberfläche entfernt ist.

Wenn der Gewindebohrer 52 bricht, bevor die richtige Tiefe erreicht ist, erfolgt ein rascher Vorschub des Werkzeughalters 47, wenn ein Teil des Gewinde­ bohrers entfernt ist, oder der Werkzeughalter 47 hört mit dem Vorschub auf, weil ein zerbrochener Gewindebohrer den Vorschub nicht fortsetzt. In beiden Fällen verschiebt sich der Plunger 25 relativ zur Umformereinheit 3, so daß der numerischen Steuer­ einrichtung ein asynchroner Zustand signalisiert wird, der solange eine Unterbrechung des Betriebs bewirkt, bis der Fehler behoben ist.

Fig. 8 zeigt einen teleskopierbaren Werkzeughalter zum Fräsen. Auch in diesem Adapter gleichen viele Teile denen, die in dem Bohrer-Adapter nach Fig. 4 verwendet werden, z.B. der Dreharm 32, der Plunger 25, die Plungerfeder 26, der Verriegelungshebel 27, die Lager 35 sowie die Sicherungsringe 34 und 36.

Spezielle Teile zum Fräsen sind ein Werkzeughal­ ter 63, der in einem Adapterkörper 62 verschiebbar gelagert ist. Der Adapterkörper 62 wird über den Keil 20 angetrieben und durch den Sicherungsring 19 in seiner Lage gesichert. Der Werkzeughalter 63 ist für den Antrieb eines Fräsers 65 ausgebildet und durch die Sicherungsmutter 21 und den Keil 29 mit dem Spanschutzring 69 verbunden. Der Spanschutz­ ring 69 ist durch Schulterschrauben 66 verschiebbar mit einer verschiebbaren Hülse 60 verbunden und axial durch Federn 61 vorbelastet. Werkzeughalter- Verriegelungs- oder Sicherungskugeln 67 wirken mit einer Kurvennut 72 auf dem Umfang des Werkzeughalters 63 und einer Kurvennut 73 auf der Innenseite der verschiebbaren Hülse 60 zusammen.

Der Ausrichtungs-Verriegelungshebel 27 wirkt mit der Nut 42 in der verschiebbaren Hülse in der glei­ chen Weise wie bei dem Bohrer-Adapter zusammen.

In Fig. 9 ist der gleiche Fräser-Adapter wie in Fig. 8 dargestellt, und zwar nachdem er in Richtung der Z-Achse solange verschoben worden ist, bis der Fräser 65 bei Berührung der Werkstückoberfläche 71 den Werkzeughalter 63 solange in den Adapterkörper 62 schiebt, bis das Ende des Werkzeughalters 63 fest auf dem Boden der Bohrung aufsetzt und Sicherungsku­ geln 67, die in einer Reihe von Löchern im Adapter­ körper 42 angeordnet sind, in ihre Verriegelungslage in die äußere Kurvennut 72 des Werkzeughalters 63 eingerastet sind, und zwar unter dem Druck von Rast­ verriegelungsfedern 61 gegen die verschiebbare Hülse 60, deren innere Kurvennut 73 einen Verriegelungs­ winkel bildet, so daß negative Schneidkräfte bei einigen Arten von Fräsvorgängen den Werkzeughalter 63 nicht von seinem Sitz abheben können.

Der Druck dieser Rastverriegelungsfedern 61 und der Aufsetzeffekt, der durch diesen Druck gegen den Werkzeughalter 63 durch die nockenbetätigten Sicherungskugeln 67 bewirkt wird, wird durch den Druck der Feder 68 ausgeglichen, so daß eine rasche Bewegung des Werkzeughalters 63 während des letzten Wegstücks des Werkzeughalters 63, der in dem Adapter­ körper 62 sitzt, verhindert wird.

Fig. 10 stellt einen Querschnitt durch die Reihe von Löchern im Adapterkörper 62 dar, in denen die Sicherungskugeln 67 mit der äußeren Kurvennut 72 des Werkzeughalters 63 und der inneren Kurvennut 73 der verschiebbaren Hülse 60 zusammenwirken, so daß eine sehr starre Einrichtung zur Lagesicherung des Werkzeughalters 63 mit einer Zwangslage im Adap­ terkörper 62 gebildet wird.

Fig. 11 ist ein Querschnitt durch eine Reihe von Rastsicherungsfedern 61, die eine Ausgleichkraft zwischen dem Spanschutzring 69 und der verschiebbaren Hülse 60 (die nicht dargestellt ist) ausüben.

Fig. 19 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt eines Querschnitts der zeigt, wie die Sicherungskugeln 67 durch die Rastfedern 61 nach Fig. 9 unter Druck gesetzt werden, wobei eine Kraft F auf die verschie­ bare Hülse 60 und den Rastsicherungswinkel O der inneren Kurvensicherungsnut 73 ausgeübt wird. Der Rastsicherungswinkel O ist hinreichend steil, um zu verhindern, daß negative Schneidkräfte, die auf den Werkzeughalter 63 ausgeübt werden, diesen aus seiner Aufsetzlage nach Fig. 9 verschieben.

Während eines Oberflächenberührungs-Fräsbetriebs wird die sich nicht drehende Spindel 11 solange in Richtung auf das Werkstück 71 vorgeschoben, bis der Fräser 65 die Werkstückoberfläche berührt. Die Spindel oder Z-Achse setzt ihren Vorschub weiter fort, so daß der Werkzeughalter 63 in den Adapterkör­ per 62 geschoben wird und die Feder 68 zusammendrückt. Während dieser Bewegung verschiebt der Spanschutz­ ring 69, der axial mit dem Werkzeughalter 63 ver­ bunden ist, die verschiebbare Hülse 60 längs des Werkzeugkörpers 62 durch den Druck der Feder 61. Die verschiebbare Hülse 60 setzt ihren Vorschub in Phase mit dem Werkzeug 63 solange fort, bis die innere Kurvennut 73 der verschiebbaren Hülse 60 die Sicherungskugeln 67 berührt. An dieser Stelle fluchtet die äußere Nut 72 im Werkzeughalter 63 noch nicht genau mit den Sicherungskugeln 67. Daher wird die Bewegung der verschiebbaren Hülse 60 kurz­ zeitig angehalten, so daß die Sicherungsfeder 61 zusammengedrückt wird, während die Z-Achse ihren Vorschub fortsetzt. Während sich der Werkzeughalter 63 der Aufsitzlage nähert, fluchtet seine äußere Kurven­ nut 72 mit den Sicherungskugeln 67, so daß die feder­ belastete Hülse 60 vorgeschoben wird und der Siche­ rungswinkel der inneren Kurvennut 73 mit den Siche­ rungskugeln 67 zur Deckung gebracht und der Werkzeug­ halter 63 mit dem Adapterkörper 62 fest verriegelt und aufgesetzt wird.

Die Teleskopbewegung des Werkzeughalters 63 bewirkt ferner eine Relativbewegung zwischen Plunger 25 und Umformereinheit 3, die ihrerseits bewirkt, daß die numerische Steuereinrichtung 5 (die in den Fig. 2 und 18 dargestellt ist) die Z-Achse bis auf die Geschwindigkeit Null abbremst, und zwar über die Strecke, die das Ende des Werkzeughalters 63 noch zurücklegen muß, bis es fest im Adapterkörper 62 aufsitzt. In diesem Augenblick wird der Steuerein­ richtung signalisiert, die Spindel 11 in Drehung zu versetzen und den Vorschub in Richtung der erfor­ derlichen Achse zu beginnen, um einen Fräsvorgang, von der Oberfläche des Werkstücks 71 aus gemessen, zu bewirken.

Nach Beendigung des Fräsvorgangs kann der Werkzeug­ halter 63 aus der teleskopierten Lage durch Druck­ luft entsichert werden, die auf den verschiebbaren Kolben in der Umformereinheit 3 gerichtet wird, wie nachstehend noch beschrieben wird. Dieser Luft­ druck reicht aus, um den durch die Sicherungsfeder 61 bewirkten Druck zu überwinden, so daß die ver­ schiebbare Hülse 60 solange längs des Adapterkörpers 62 verschoben wird, bis sich die innere Sicherungskur­ vennut 73 der verschiebbaren Hülse 60 von den Siche­ rungskugeln 67 entfernt und ihnen gestattet, aus der äußeren Nut 72 im Werkzeughalter 63 auszutreten. Dadurch kann die Feder 68 den Werkzeughalter 63 in die ausgezogene Lage zurückstellen, in der er für die nächste Bearbeitung mit Oberflächenberührung bzw. Oberflächenabtastung bereit ist.

Fig. 12 zeigt eine Seitenansicht einer Umformerein­ heit 3 mit weggebrochenem Umformerdeckel 79. Wie man sieht, ist der Dreharm-Plunger 25 in den Umformer­ zylinder 77 eingeführt. Während der Oberflächenab­ tastung bewirkt der Vorschub des Plungers 25 in den Zylinder 77, daß ein Umformer-Betätungsglied 78, das mit Betätigungsstangen 80 verbunden ist, relativ zum Umformerkörper 75 verschoben wird. Sowohl beim Bohren als auch beim Fräsen bewegt sich das Betäti­ gungsglied 78 über eine Strecke E von einem Punkt B zu einem Punkt A. Dies ist die Strecke, die erforder­ lich ist, um den Werkzeughalter fest im Adapterkör­ per aufzusetzen. Beim Gewindeschneiden mit Oberflä­ chenabtastung (Oberflächenberührung) wird das Betäti­ gungsglied 78 anfänglich vom Punkt B bis zu einem Punkt C über eine Strecke F verschoben. Bei der Verschiebung über diese Strecke wird der Gewinde­ schneider-Werkzeughalter in den Mittelpunkt seines Weges gebracht. Während des Gewindeschneidzyklus wird das Betätigungsglied 78 etwas nach rechts aus der Lage C verschoben, während der Gewindebohrer in das Werkstück vorgeschoben wird, und etwas nach links aus der Lage C verschoben, während der Gewinde­ bohrer aus dem Werkstück herausgezogen wird. Die Strecken F und E können gleich sein, und die Länge des zurückgelegten Weges wird durch die Spindelvor­ schubgeschwindigkeit und die Ansprechgeschwindig­ keit der Z-Achsen der Regeleinrichtung bestimmt.

Am Umformerkörper 75 ist ein Kabelverbinder 76 ange­ schlossen, der ein Mittel zur Kommunikation mit der numerischen Steuereinrichtung bildet.

In der Endansicht der Umformereinheit nach Fig. 13 sieht man, wie der Umformerkörper 75 am Umformerzy­ linder 77 angebracht und das Umformer-Betätigungs­ glied 78 mit den Betätigungsstangen 80 verbunden ist, an denen auch eine Auslöserführung 82 angebracht ist. In der Auslöserführung 82 ist ein Auslöser 87 einstellbar gelagert, und ein durch den Auslöser betätigbarer Endschalter 83 ist am Zylinder 77 ange­ bracht. An diesem Ende des Zylinders 77 ist eine Kolbenkappe 84 angebracht. Ein pneumatischer Anschluß 85 ist in die Kappe 84 eingeschraubt und dient zur Zuführung von Druckluft an den Kolben, wenn der Fräser-Adapter entsichert werden soll.

Wie Fig. 14 zeigt, sind die Betätigungsstangen 80 mit einem Stangen-Adapter 81 verbunden. Die Kurven- Führung 82 und das Umformer-Betätigungsglied 78 sind ebenfalls mit den Betätigungsstangen 80 verbun­ den.

Fig. 15 ist eine Seitenansicht der Umformereinheit und zeigt ausführlicher den Auslöser 87 relativ zum Präzisions-Endschalter 83 vor Beginn des Ober­ flächenberührungszyklus.

Nach Fig. 16 sitzt der Dreharm-Plunger 25 auf einem Kolben 91 auf, der durch eine Kolbenfeder 93 bela­ stet ist. Im Kolben 91 ist ein Werkzeugvoreinstel­ lungs-Endschalter 92 angebracht, der durch den Plun­ ger 25 ausgelöst wird. Der Kolben 91 ist im Zylinder 77 verschiebbar gelagert und durch einen Kolbenkeil 90 mit dem Stangen-Adapter 81 verbunden. Die Kol­ benfeder 93 wird in ihrer Lage durch die Kolbenkappe 84 gesichert, die mit ihrem pneumatischen Anschluß 85 verschraubt ist. Die Kolbenkappe 84 bildet ferner ein Lager und eine Dichtung für eine Kolbenfeder-Füh­ rung 94.

Fig. 17 ist ein Querschnitt durch den Kolben 91 und den Zylinder 77 und zeigt, wie der Kolbenkeil 90 in einer Nut des Zylinders 77 geführt und mit dem Stangen-Adapter 81 verbunden ist.

Fig. 18 ist ein mechanisches, elektrisches und pneu­ matisches schematisches Schaltbild, das das Zusammen­ wirken der zuvor beschriebenen Bauteile veranschau­ licht.

Wie man sieht, bewirkt das Einführen des Teleskop- Werkzeughalters 2 in den Konus der Spindel 11 auch das Einführen des Plungers 25 in den Umformerzylin­ der 77, der in der Nähe des Spindelgehäuses 10 ange­ bracht ist. Durch das Einführen des Plungers wird der Werkzeugvoreinstellungs-Endschalter 92 (oder LS 1) ausgelöst. Während eines Oberflächenberührungs­ zyklus wird der Z-Achsen-Spindelstock 1 in Richtung auf die Werkstückoberfläche verschoben. Nachdem das Werkzeug das Werkstück berührt hat, wird der Vorschub in Richtung der Z-Achse fortgesetzt, so daß der Werkzeugadapter 2 teleskopiert und der Umfor­ merzylinder relativ zum Plunger 25 verschoben wird, so daß der Kolben 91 von seinem Sitz abgehoben und der Endschalter 83 (oder LS 2) ausgelöst und das Umformer-Betätigungsglied 78 relativ zum Umformer- Körper 75 verschoben wird. Die Ausgangssignale dieser Bauteile werden der numerischen Steuereinrichtung zugeführt und bilden die zuvor erwähnten Betriebs­ signale.

Ferner ist eine typische Regeleinrichtung dargestellt, die eine Motorantriebseinheit 100 und einen Stellmo­ tor 101 mit einem eingebauten Istwertgeber 102 in Form eines Kodierers aufweist. Der Motor 101 treibt eine Präzisions-Gewindespindel 104 in einer Spindel­ mutter 103 (Kugelmutter) an, die mit dem Z-Achsen- Spindelstock 1 verbunden ist.

Während des Betriebs bewirkt die Drehung der Gewinde­ spindel 104, daß der Spindelstock 1 relativ zur Werkstückoberfläche vor- oder zurückgeschoben wird. Diese Bewegung wird durch den Istwertgeber 102 gemes­ sen, der den Lageistwert der numerischen Steuerein­ richtung 5 zuführt. Die numerische Steuereinrich­ tung 5 bewirkt in Abhängigkeit von dem Istwertgeber­ signal eine Steuerung der Lage und Geschwindigkeit des Spindelstocks 1.

Ferner ist ein pneumatisches Magnetventil 105 (oder SV 1) dargestellt, das zum Belüften der Zylinderkammer hinter dem Kolben 91 während aller Oberflächenberüh­ rungsvorgänge dient. Nach einem Fräsbetrieb wird der Fräser-Adapter durch Erregung des Magnetventils SV 1 entriegelt, so daß dieses Druckluft auf die federbelastete Seite des Kolbens 91 richtet und eine hinreichende Kraft ausgeübt wird, um diesen Werkzeugadaptermechanismus zu entriegeln.

Claims (8)

1. In einer Maschine montierter Werkzeugadapter zur Verwendung in Bearbeitungszentren mit numerischer Steuerung durch Rechner, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkzeugadapter einen Adapterkörper, einen federbelasteten, teleskopierenden Werkzeughalter, einen federbelasteten Plunger, eine Verriegelungs­ vorrichtung und eine in der Maschine montierte Um­ formereinheit aufweist, die durch die teleskopieren­ de Bewegung des Werkzeughalters betätigt wird, wobei die Umformereinheit in Verbindung mit der numerischen Steuerung der Maschine durch Rechner zum Zweck des Abfühlens der Lage der Werkstückoberfläche durch ein Werkzeug, das in dem teleskopierenden Werkzeug­ halter montiert ist, zusammenwirkt, um die Spindel­ zuführbewegung während des Abfühlzyklus zu steuern und das Werkzeug in eine von der Werkstückoberfläche aus gemessene Position vorzubewegen.

2. Werkzeugadapter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der teleskopierende Werkzeughalter mit einem nichtdrehenden Drehmomentarm und einem federbelaste­ ten Plunger verbunden ist, daß der Drehmomentarm den in der Maschine montierten Umformer durch den federbelasteten Plunger betätigt, daß eine Verriege­ lungsvorrichtung die Orientierung des Drehmomentarms zum Adapter während der Speicherung des Werkzeugs nach dem Eingriff mit dem Kolben aufrechterhält und daß der Plunger als Auslöse-Verriegelungsvorrichtung nach dem Einsetzen in die Maschinenspindel wirkt, so daß eine Drehung während des Bearbeitungsvorganges auftreten kann.

3. Werkzeugadapter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der teleskopierende Werkzeughalter so ausgebildet ist, daß er einen fest im Adapterkör­ per sitzenden Bohrer drehen kann und daß der teles­ kopierende Werkzeughalter durch den federbelasteten Kolben während eines Bohrarbeitsganges nach dem Bre­ chen eines Bohrers aus der Sitzstellung abgehoben wird, so daß die Umformereinheit der numerischen Steuerung der Maschine durch einen Rechner ein Sig­ nal zuführt, um einen weiteren Betrieb des Bearbei­ tungszentrums zu unterbinden.

4. Werkzeugadapter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der teleskopierende Werk­ zeughalter so ausgebildet ist, daß er Gewindeschneider antreiben kann und daß er in der Werkstückoberflächen- Fühlstellung teilweise zusammengedrückt wird, damit der Werkzeughalter schwimmend gehalten werden kann, um die Umformereinheit zu veranlassen, die Spindel­ zuführgeschwindigkeit mit Hilfe der numerischen Steu­ erung der Maschine durch Rechner so zu steuern, daß sie der Eindringgeschwindigkeit des Gewindeschneiders entspricht, wie sie durch die Spindelgeschwindigkeit und die Gewindeschneidersteigung sich ergibt, und daß bei einem Brechen des Gewindeschneiders während des Gewindeschneidvorganges der federbelastete Werk­ zeughalter sich aus seiner normalen Gewindeschneidla­ ge in dem Adapterkörper weg bewegt, um der numeri­ schen Steuerung der Maschine durch Rechner ein Signal zuzuführen.

5. Werkzeugadapter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der teleskopierende Werk­ zeughalter so ausgebildet ist, daß er zum Antrieb von Fräswerkzeugen ausgebildet ist, während des Fräs­ vorganges fest in dem Werkzeugadapter aufsitzt und in dieser Aufsitzposition unabhängig von den Bearbei­ tungsbelastungen mit Hilfe einer federbelasteten Kugel-Verriegelungsanordnung gehalten wird, die eine äußere Kurvennut am teleskopierenden Werkzeughalter, eine Anzahl von Kugeln in einer Anzahl von Löchern in dem Adapterkörper und eine innere Kurvennut mit einem Verriegelungswinkel, der in Verbindung mit den Kugeln arbeitet, aufweist, wobei die innere Kur­ vennut in einer Gleithülse angeordnet ist, die gleit­ bar mit dem Werkzeughalter verbunden und mit bezug auf diesen Werkzeughalter axial federbelastet ist für den Zweck, einen Druck auf einen Verriegelungs­ kurvenwinkel gegen die Kugeln aufrechtzuerhalten, wodurch die äußere Kurve in dem Werkzeughalter gezwun­ gen wird, den Werkzeughalter während des Bearbeitungs­ vorganges starr aufsitzend in dem Adapterkörper zu halten.

6. Bearbeitungszentrum zum Bohren, Gewindeschneiden und Fräsen mit einer numerischen Steuerung durch Rechner, gekennzeichnet durch eine an der Maschine montierten Umformereinheit, einen gleitenden Kolben, einen Zylinderkörper, in dem der Kolben gleitbar angeordnet ist, ein mit dem Kolben verbundenen Umfor­ mer-Betätigungselement, einen mit dem Zylinderkörper verbundenen Umformerkörper, einen am Zylinderkörper befestigten Präzisionsgrenzschalter, Mittel zur Betä­ tigung des Präzisionsgrenzschalters bei Bewegung des Kolbens, eine Feder zum Belasten des Kolbens, einen teleskopierenden Werkzeughalter, einen Drehmo­ mentarm-Plunger an dem Werkzeughalter, Mittel zum Bewegen des Kolbens mit dem Drehmomentarm-Plunger auf dem teleskopierenden Werkzeughalter, einen am Kolben befestigten Grenzschalter zum Fühlen des Vor­ handenseins des Drehmomentarm-Plungers, wenn der Werkzeugadapter in die Maschinenspindel eingesetzt worden ist, wodurch eine Bewegung des Kolbens den Präzisionsgrenzschalter auslöst und die Umformerein­ heit betätigt, um die Geschwindigkeit der Spindel, in der der teleskopierende Werkzeughalter montiert ist, zu steuern, wodurch die Lage der Werkstückober­ fläche mit dem am Werkzeugadapter angebrachten Werk­ zeug festgestellt wird, und Mittel zum Messen der erforderlichen Werkzeugtiefe, ausgehend von der Werk­ stückoberfläche, um die Gewindeschneidzuführgeschwin­ digkeit der Spindel zu steuern und ein gebrochenes Werkzeug festzustellen.

7. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Verriegelung, bei der der gleitende Kolben durch Druckmittel unter Druck gesetzt wird, um den Kolben zwangsweise in die Sitzposition zu bringen und um Druck auf den teleskopierenden Werkzeughal­ ter-Drehmomentarm-Plunger auszuüben, um die Verriege­ lung freizugeben.

8. Bearbeitungszentrum nach Anspruch 6 oder 7, gekenn­ zeichnet durch einen teleskopierenden Werkzeughalter mit einer Verriegelungsvorrichtung, die eine äußere Kurvennut am teleskopierenden Werkzeughalter, eine Anzahl von Kugeln in einer Anzahl von Löchern in dem Adapterkörper und eine innere Kurvennut mit einem Verriegelungswinkel, der in Verbindung mit den Kugeln arbeitet, aufweist, wobei die innere Kurvennut in einer gleitenden Hülse angeordnet ist, die gleitbar mit dem Werkzeughalter verbunden und mit bezug auf den Werkzeughalter axial federbelastet ist für den Zweck, einen Druck auf einen Verriegelungskurvenwinkel gegen die Kugeln aufrechtzuerhalten, wodurch die äußere Kurve in dem Werkzeughalter gezwungen wird, den Werkzeughalter während des Bearbeitungsvorganges starr in dem Adapterkörper aufsitzen zu lassen.