DE4016290C2

DE4016290C2 - Drehbar gelagerte Werkzeugspindel

Info

Publication number: DE4016290C2
Application number: DE19904016290
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl Ing Preis
Original assignee: Heyligenstaedt & Co KG I GmbH
Current assignee: HEYLIGENSTAEDT WERKZEUGMASCHINEN GMBH, 35392 GIESS
Priority date: 1990-05-21
Filing date: 1990-05-21
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2010-05-22
Also published as: DE4016290A1

Description

Die Erfindung betrifft eine drehbar gelagerte Werkzeugspindel mit einer Werkzeugaufnahme zum wahlweisen Einsetzen eines rotierenden Werkzeugs oder eines Drehwerkzeugs und einer von der Werkzeugaufnahme aus gesehen vor der Lagerung der Werk zeugspindel angeordneten Klemmeinrichtung zum Festsetzen der Werkzeugspindel beim Einsatz eines Drehwerkzeugs, wobei die Klemmeinrichtung im Gehäuse der Werkzeugspindel mittels eines druckmittelbeaufschlagbaren Stellkolbens verschiebliche, jeweils gegen eine Fläche der Werkzeugspindel bewegliche Spannkeile aufweist und die Flächen im geklemmten Zustand der Werkzeugspindel quer zur Wirkrichtung der Hauptschnittkräfte verlaufen.

Eine solche Werkzeugspindel ist Gegenstand der DE-38 19 181 A1.

Durch die Möglichkeit des Spannens von rotierenden Werkzeugen und Drehwerkzeugen kann man auf einer Drehmaschine an einem Werkstück in einer Aufspannung des Werkstückes sowohl Bohr- und Fräsarbeiten als auch Dreharbeiten ausführen. Die beim Drehen auftretenden Kräfte sind wesentlich höher als beim Fräsen. Deshalb ist es notwendig, beim Drehen die Werk zeugspindel stabil zu klemmen. Das geschieht bei der Werk zeugspindel nach der genannten DE-38 19 181 dadurch, daß ein einziger, als Ringkolben ausgebildeter Betätigungskolben drei Klemmelemente und gleichzeitig ein Blockierorgan verschiebt. Dabei können Fertigungstoleranzen dazu führen, daß unter schiedliche Radialkräfte auftreten, die eine Verformung der festgesetzten Werkzeugspindel hervorrufen.

Wie die Veröffentlichung Niemann, G: Maschinenelemente Bd. 1. Berlin: Springer 1981, S. 378 zeigt, ist es in der Technik auch bekannt, ein Maschinenelement mittels eines Spannkeils auf einer Welle zu befestigen. Dabei wird das Maschinenele ment von dem Spannkeil zu einer Seite hin verformt.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine drehbar gela gerte Werkzeugspindel der eingangs genannten Art so auszubil den, daß in ihr statt Fräswerkzeuge auch Standarddrehwerk zeuge gespannt werden können und daß beim Drehen die Haupt schnittkräfte nicht die Lager der Werkzeugspindel kraftbeauf schlagen.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Klemmeinrichtung zwei jeweils gegen eine Abflachung der Werk zeugspindel bewegliche, durch jeweils einen separaten Stell kolben verschiebliche Spannkeile aufweist, daß die Stellkol ben jeweils in einem Arbeitsraum verschieblich angeordnet sind und der eine Arbeitsraum über eine eine Drossel aufwei sende Leitung und der andere Arbeitsraum über eine ungedros selte Leitung mit einer gemeinsamen Druckmittelquelle ver bindbar sind und daß der durch die Druckbeaufschlagung seines Stellkolbens über die ungedrosselte Leitung verschiebliche Spannkeil zum Abstützen der Werkzeugspindel gegen einen axia len Anschlag des Gehäuses bewegbar ist.

Durch diese Gestaltung der Klemmeinrichtung können in der Werkzeugspindel übliche Standarddrehwerkzeuge eingespannt 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 Werkzeugspindel, so daß ihre Lager beim Drehen nicht unerwünscht kraftbeaufschlagt werden. Ver formungen der Werkzeugspindel durch die Klemmkräfte werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß der durch die un gedrosselte Leitung verschiebliche Spannkeil sich beim Klem men zunächst gegen den Anschlag bewegt, bevor der gegenüber liegende Spannkeil die Spannkräfte erzeugt. Deshalb bildet der zuerst verschobene Spannkeil von seiner Funktion her le diglich ein Gegenlager und kein Spannelement.

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.

Bezugszeichenliste

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 Werkzeugauf nahme zum wahlweisen Einsetzen eines rotierenden Werkzeugs oder eines Drehwerkzeugs und einer von der Werkzeugaufnahme aus gesehen vor der Lagerung der Werkzeugspindel angeordneten Klemmeinrichtung zum Festsetzen der Werkzeugspindel beim Ein satz eines Drehwerkzeugs, wobei die Klemmeinrichtung im Ge häuse der Werkzeugspindel mittels eines druckmittelbeauf schlagbaren Stellkolbens verschiebliche, jeweils gegen eine Fläche der Werkzeugspindel bewegliche Spannkeile aufweist und die Flächen im geklemmten Zustand der Werkzeugspindel quer zur Wirkrichtung der Hauptschnittkräfte verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung (9) zwei jeweils ge gen eine Abflachung (13, 14) der Werkzeugspindel (3) beweg liche, durch jeweils einen separaten Stellkolben (15, 16) verschiebliche Spannkeile (11, 12) aufweist, daß die Stell kolben (15, 16) jeweils in einem Arbeitsraum (17, 18) ver schieblich angeordnet sind und der eine Arbeitsraum (17) über eine eine Drossel (21) aufweisende Leitung (20) und der an dere Arbeitsraum (18) über eine ungedrosselte Leitung (22) mit einer gemeinsamen Druckmittelquelle (23) verbindbar sind und daß der durch die Druckbeaufschlagung seines Stellkolbens (16) über die ungedrosselte Leitung (22) verschiebliche Spannkeil (11) zum Abstützen der Werkzeugspindel (3) gegen einen axialen Anschlag (24) des Gehäuses (10) bewegbar ist.

2. Werkzeugspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmeinrichtung (9) zum Festsetzen der Werk zeugspindel (3) in zumindest zwei sich um 180° gegenüberlie genden Arbeitspositionen ausgebildet ist.