DE4016290A1

DE4016290A1 - Drehbar gelagerte werkzeugspindel

Info

Publication number: DE4016290A1
Application number: DE19904016290
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl Ing Preis
Original assignee: Heyligenstaedt & Co KG GmbH
Current assignee: HEYLIGENSTAEDT WERKZEUGMASCHINEN GMBH, 35392 GIESS
Priority date: 1990-05-21
Filing date: 1990-05-21
Publication date: 1991-11-28
Anticipated expiration: 2010-05-22
Also published as: DE4016290C2

Description

Die Erfindung betrifft eine drehbar gelagerte Werkzeug spindel mit einer Werkzeugaufnahme zum wahlweisen Einset zen eines rotierenden Werkzeugs oder eines Drehwerkzeugs und einer von der Werkzeugaufnahme aus gesehen vor der Lagerung der Werkzeugspindel angeordneten Klemmeinrich tung zum Festsetzen der Werkzeugspindel beim Einsatz ei nes Drehwerkzeugs. Eine solche Werkzeugspindel ist Gegen stand der EP-A 02 59 517.

Durch die Möglichkeit des Spannens von rotierenden Werk zeugen und Drehwerkzeugen kann man auf einer Drehmaschi ne an einem Werkstück in einer Aufspannung des Werk stückes sowohl Bohr- oder Fräsarbeiten als auch Drehar beiten ausführen. Die beim Drehen auftretenden Kräfte sind wesentlich höher als beim Fräsen. Deshalb ist es notwendig, beim Drehen die Werkzeugspindel stabil zu klemmen. Das geschieht bei der Werkzeugspindel nach der genannten EP-A-02 59 517 dadurch, daß die Werkzeugspin del axial in einen Kegel verschoben wird und daß das Drehwerkzeug sich mit einem Mitnehmerstein in eine Nut des Gehäuses der Werkzeugspindel abstützt, um das beim Drehen auftretende Drehmoment aufzunehmen.

Die bekannte Gestaltung erfordert speziell ausgebildete Drehwerkzeuge und eine besondere Ausbildung der Lager der Werkzeugspindel. Diese Lager werden aber heute bei Fräsmaschinen nicht mehr standardmäßig eingesetzt, da, bedingt durch die starke Reibleistung, nur geringe Dreh zahlen erreicht werden können. Zusätzlich sind die er reichbaren Rundlaufqualitäten schlechter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine drehbar gelagerte Werkzeugspindel der eingangs genannten Art so auszubilden, daß in ihr statt Fräswerkzeuge auch Stan darddrehwerkzeuge gespannt werden können und daß beim Drehen die Hauptschnittkräfte nicht die Lager der Werk zeugspindel kraftbeaufschlagen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Klemmeinrichtung zwei im Gehäuse der Werkzeugspindel verschiebliche, jeweils gegen eine Abflachung der Werk zeugspindel bewegliche Spannkeile aufweist und die Ab flachungen im geklemmten Zustand der Werkzeugspindel quer zur Wirkrichtung der Hauptschnittkraft verlaufen.

Durch diese Gestaltung der Klemmeinrichtung können in der Werkzeugspindel übliche Standarddrehwerkzeuge einge spannt werden, da die erfindungsgemäße Klemmeinrichtung auch die beim Drehen auf die Werkzeugspindel wirkende Verdrehkraft in das Gehäuse zu leiten vermag. Durch die Anordnung der beiden Spannkeile in Wirkrichtung der Hauptschnittkräfte kommt es zu einer Kraftentlastung der Hauptspindel, so daß ihre Lager beim Drehen nicht uner wünscht kraftbeaufschlagt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Frässpindel durch diese Klemmein richtung in Umfangsrichtung genau positioniert wird. So mit sind nur geringe Anforderungen an die Vorpositionie rung zu stellen. Dank der Erfindung kann eine übliche Frässpindel mit üblicher Lagerung als Werkzeugspindel verwendet werden, so daß für das Fräsen die normale Lauf qualität ohne jede Einbuße zu erreichen ist.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zum Verschieben und Anpressen der Spannkeile jeweils ein druckmittelbeaufschlagbarer Stell kolben vorgesehen ist, daß der Arbeitsraum eines Spann keiles über eine eine Drossel aufweisende Leitung und der andere Arbeitsraum über eine ungedrosselte Leitung mit einer Druckmittelquelle verbindbar ist und daß der durch die Druckbeaufschlagung seines Stellkolbens über die ungedrosselte Leitung verschiebbare Spannkeil zum Ab stützen der Werkzeugspindel gegen einen axialen Anschlag des Gehäuses bewegbar ist.

Durch diese Gestaltung kann man eine Verformung der Werk zeugspindel durch Klemmkräfte vermeiden. Der über die un gedrosselte Leitung verschiebliche Spannkeil bewegt sich beim Klemmen zunächst gegen den Anschlag, bevor der ge genüberliegende Spannkeil die Spannkräfte erzeugt. Des halb bildet der zuerst verschobene Spannkeil von seiner Funktion her lediglich ein Gegenlager und kein Spannele ment.

Beim automatischen Werkzeugwechsel aus einem Werkzeugma gazin mittels eines Werkzeugwechslers kommt es gelegent lich vor, daß ein Werkzeug um 180 Grad verdreht im Werk zeugwechsler abgelegt ist. Deshalb ist bei solchen Anord nungen eine Überwachungseinrichtung vorgesehen, die dann die Maschine abschaltet, so daß die Bedienperson die Mög lichkeit hat, das Werkzeug in die richtige Position zu bringen. Durch ein solches Abschalten erhöht sich die Standzeit der Werkzeugmaschine. Gemäß einer vorteilhaf ten Ausgestaltung der Erfindung ist auch bei einer um 180 Grad verdrehten Magazinierung eines Werkzeugs ohne manuelle Eingriffe ein automatischer Werkzeugwechsel mög lich, wenn die Klemmeinrichtung zum Festsetzen der Werk zeugspindel in zumindest zwei sich um 180 Grad gegenüber liegenden Arbeitspositionen ausgebildet ist.

Durch diese Gestaltung wird es möglich, das schon ge spannte Werkzeug durch Drehen der Werkzeugspindel um 180 Grad entsprechend zu drehen. Deshalb kann ein verdreht magaziniertes Werkzeug mit der Werkzeugspindel in die richtige Position geschwenkt werden, so daß ein Stillset zen der Maschine unnötig wird. Nach dem erstmaligen Ein satz des Werkzeuges wird es automatisch in der richtigen Ausrichtung abgelegt, so daß bei der nächstfolgenden Be nutzung das Drehen der Werkzeugspindel nicht mehr erfor derlich ist.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Klemm-Möglich keit in zumindest zwei sich um 180 Grad gegenüberliegen den Positionen liegt darin, daß ein Drehwerkzeug je nach Bedarf in die richtige Arbeitsposition zum Drehen rech ter oder linker Schultern durch Verschwenken der Werk zeugspindel ausgerichtet werden kann. Weiterhin kann man hierdurch in die Werkzeugaufnahme ein Kombiwerkzeug mit zwei Schneiden unterschiedlicher Werkzeuggeometrie ein spannen, um allein durch eine 180 Grad Drehung diese Werkzeugschneiden in Einsatz zu bringen. Eine solche Schwenkung ist rascher durchzuführen als ein Werkzeug wechsel.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da von in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be schrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine Seitenansicht eines die Erfindung be treffenden Bereiches einer Drehmaschine mit einer Werkzeugspindel,

Fig. 2 einen schematischen Horizontalschnitt durch die Werkzeugspindel im Bereich ihrer Klemm vorrichtung.

Die Fig. 1 zeigt einen Werkzeugträger 1, der um eine un ter einem Winkel von 45 Grad verlaufende Schwenkachse 2 verschwenkbar ist. Der Werkzeugträger 1 hat eine Werk zeugspindel 3 mit einer gestrichelt dargestellten koni schen Werkzeugaufnahme 4, in die ein Drehwerkzeug 5 ge spannt ist, mit dem in der dargestellten Position gerade ein Werkstück 6 bearbeitet wird. Zu sehen ist weiterhin von einer im übrigen nicht gezeigten Drehmaschine ein Reitstock 7, dessen Pinole 8 das Werkstück 6 an der in der Zeichnung gesehen rechten Stirnseite abstützt.

Wichtig für die Erfindung ist eine in Fig. 1 gestri chelt dargestellte Klemmeinrichtung 9, mit der die Werk zeugspindel in der dargestellten Position und in einer hierzu um 180 Grad verdrehten Position festgesetzt wer den kann. Die nicht gezeigte verdrehte Position wird bei spielsweise benötigt, wenn das Drehwerkzeug 5 versehent lich um 180 Grad verdreht in die Werkzeugaufnahme 4 ein gesetzt wurde, damit dieser Fehler ohne Stillsetzen der Maschine rasch behoben werden kann. Weiterhin ist die zweite Position notwendig, wenn mit dem Drehwerkzeug 5 statt eine rechte Schulter eine linke Schulter bearbei tet werden soll.

Die Fig. 2 läßt die Gestaltung der Klemmeinrichtung 9 erkennen. Zu sehen ist, daß diese in einem die Werkzeug spindel 3 aufnehmenden Gehäuse 10 zwei verschiebliche Spannkeile 11, 12 hat, die im dargestellten Zustand je weils gegen eine Abflachung 13, 14 der Werkzeugspindel 3 anliegen. Zur Betätigung der Spannkeile 11, 12 dient je weils ein Stellkolben 15, 16, dessen Arbeitsraum 17, 18 über eine gemeinsame Leitung 19 mittels einer Druckmit telquelle 23 hydraulisch zu beaufschlagen ist. In der zum Arbeitsraum 17 führenden Leitung 20 ist eine Drossel 21 geschaltet. Zum Arbeitsraum 18 des gegenüberliegenden Spannkeiles 11 führt von der Leitung 19 eine ungedrossel te Leitung 22. Dadurch wird der Spannkeil 11 bei Druckbe aufschlagung immer vor dem Spannkeil 12 verschoben. Wich tig ist, daß der Spannkeil 11 gegen einen Anschlag 24 des Gehäuses 10 bewegbar ist, so daß er nur als Gegenla ger für die Werkzeugspindel 3 dient, diese jedoch nicht zur gegenüberliegenden Seite hin verformen kann.

Soll die Werkzeugspindel um 180 Grad gedreht werden, so zieht man zunächst durch entsprechende Beaufschlagung der Stellkolben 15, 16 die beiden Spannkeile 11, 12 zu rück, bis sich die Werkzeugspindel 3 frei drehen kann. Nach erfolgter 180-Grad-Drehung schiebt man die Spannkei le 11, 12 durch Druckbeaufschlagung der Arbeitsräume 17, 18 wieder gegen die Abflachungen 13, 14, wobei der Spann keil 12 durch die Anordnung der Drossel 21 erst Spann kräfte aufzubringen vermag, wenn der Spannkeil 11 gegen den Anschlag 24 gelangt ist.

Auflistung der verwendeten Bezugszeichen

1 Werkzeugträger
2 Schwenkachse
3 Werkzeugspindel
4 Werkzeugaufnahme
5 Drehwerkzeug
6 Werkstück
7 Reitstock
8 Pinole
9 Klemmeinrichtung
10 Gehäuse
11 Spannkeil
12 Spannkeil
13 Abflachung
14 Abflachung
15 Stellkolben
16 Stellkolben
17 Arbeitsraum
18 Arbeitsraum
19 Leitung
20 Leitung
21 Drossel
22 Leitung
23 Druckmittelquelle
24 Anschlag

Claims

1. Drehbar gelagerte Werkzeugspindel mit einer Werkzeug aufnahme zum wahlweisen Einsetzen eines rotierenden Werk zeugs oder eines Drehwerkzeugs und einer von der Werk zeugaufnahme aus gesehen vor der Lagerung der Werkzeug spindel angeordneten Klemmeinrichtung zum Festsetzen der Werkzeugspindel beim Einsatz eines Drehwerkzeugs, da durch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung (9) zwei im Gehäuse (10) der Werkzeugspindel (3) verschiebliche, jeweils gegen eine Abflachung (13, 14) der Werkzeugspin del (3) bewegliche Spannkeile (11, 12) aufweist und die Abflachungen (13, 14) im geklemmten Zustand der Werkzeug spindel (3) quer zur Wirkrichtung der Hauptschnittkraft verlaufen.

2. Werkzeugspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß zum Verschieben und Anpressen der Spannkeile (11, 12) jeweils ein druckmittelbeaufschlagbarer Stell kolben (15, 16) vorgesehen ist, daß der Arbeitsraum (17) eines Spannkeiles (12) über eine eine Drossel (21) auf weisende Leitung (20) und der andere Arbeitsraum (18) über eine ungedrosselte Leitung (22) mit einer Druckmit telquelle (23) verbindbar ist und daß der durch die Druckbeaufschlagung seines Stellkolbens (16) über die un gedrosselte Leitung (22) verschiebbare Spannkeil (11) zum Abstützen der Werkzeugspindel (3) gegen einen axia len Anschlag (24) des Gehäuses (10) bewegbar ist.

3. Werkzeugspindel nach zumindest einem der vorangehen den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmein richtung (9) zum Festsetzen der Werkzeugspindel (3) in zumindest zwei sich um 180 Grad gegenüberliegenden Ar beitspositionen ausgebildet ist.