DE4016290C2 - Rotatable tool spindle - Google Patents

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.The invention relates to a rotatably mounted tool spindle with a tool holder for optional insertion of a rotating tool or a turning tool and one of seen from the tool holder before storing the work tool spindle arranged clamping device for fixing the Tool spindle when using a turning tool, the Clamping device in the housing of the tool spindle by means of a adjustable piston that can be pressurized with pressure medium each movable against a surface of the tool spindle Has clamping wedges and the surfaces in the clamped state Tool spindle transverse to the direction of action of the main cutting forces run.

Eine solche Werkzeugspindel ist Gegenstand der DE-38 19 181 A1.Such a tool spindle is the subject of 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.Due to the possibility of clamping rotating tools and turning tools can be turned on a lathe Workpiece in one clamping of the workpiece both drilling and Carry out milling work as well as turning work. The at Turning forces are much higher than with Milling. That is why it is necessary to turn the factory to clamp the spindle stably. That happens at the factory Tool spindle according to the DE-38 19 181 mentioned in that a the only actuating piston designed as an annular piston three Clamping elements and at the same time a blocking element moves. Manufacturing tolerances can lead to the fact that under  Different radial forces occur that cause deformation of the cause fixed tool spindle.

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.Like the publication Niemann, G: Maschinenelemente Bd. 1. Berlin: Springer 1981, p. 378 shows it is in technology also known, a machine element by means of a clamping wedge to attach to a shaft. The machine soul ment from the clamping wedge deformed to one side.

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.The invention is based on the problem of a rotatable gela trained tool spindle of the type mentioned in this way that in it instead of milling tools also standard slewing gear witness can be excited and that when turning the main cutting forces do not force the tool spindle bearings beat.

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.This problem is solved according to the invention in that the Clamping device two each against a flattening of the plant tool spindle movable, each by a separate actuator Piston sliding wedges that the Stellkol ben each slidably arranged in a work space are and the one workspace has a throttle send line and the other workspace via an ungroup rare line ver with a common pressure medium source are binding and that by pressurizing his Actuating piston displaceable over the unthrottled line Wedge to support the tool spindle against an axia len stop of the housing is movable.

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. This design of the clamping device can in the Standard spindle turning tools clamped be, since the clamping device according to the invention also the turning force on the tool spindle when turning is able to conduct the housing. By arranging the two There are clamping wedges in the direction of action of the main cutting forces relieving the force of the tool spindle so that its bearings  not be subjected to undesirable force when turning. Ver Forming the tool spindle by the clamping forces avoided according to the invention in that the un throttled line sliding wedge itself at the clamp first moved against the stop before the opposite horizontal clamping wedge generates the clamping forces. Therefore forms the function of the clamping wedge moved first diglich a counter bearing and no clamping element.  

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.With automatic tool change from one tool size magazine by means of a tool changer Lich that a tool rotates 180 degrees in the factory tool changer is stored. That is why with such an arrangement a monitoring device is provided, which then the machine switches off so that the operator can the tool is in the correct position bring. Switching off in this way increases the Service life of the machine tool. According to an advantageous th embodiment of the invention is also in order Tooling without a twist of 180 degrees manual interventions an automatic tool change possible Lich if the clamping device to fix the work tool spindle in at least two opposite each other by 180 degrees lying working positions is formed.

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.This design makes it possible that ge clamped tool by turning the tool spindle by 180 Degrees accordingly. That's why one can get twisted magazine tool with the tool spindle in the correct position can be pivoted so that a breastfeeding set machine becomes unnecessary. After the first time  set of the tool it will automatically be in the correct one Alignment filed so that the next Be no longer need to use the turning of the tool spindle is such.

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.Another advantage of the clamping possibility according to the invention in at least two of them face each other by 180 degrees the positions is that a turning tool depending on Required in the correct working position for turning right left or shoulders by swiveling the movement tool spindle can be aligned. Furthermore you can thereby using a combination tool in the tool holder two cutting edges of different tool geometry stretch it by just turning it 180 degrees Use tool cutting. Such Swiveling is faster than a tool change.

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 inThe invention permits numerous embodiments. For there is a further clarification of their basic principle of shown in the drawing and will be below wrote. This shows in

Fig. 1 eine Seitenansicht eines die Erfindung be­ treffenden Bereiches einer Drehmaschine mit einer Werkzeugspindel, Fig. 1 is a side view of the invention be taken portion of a lathe with a tool spindle,

Fig. 2 einen schematischen Horizontalschnitt durch die Werkzeugspindel im Bereich ihrer Klemm­ vorrichtung. Fig. 2 shows a schematic horizontal section through the tool spindle in the region of its clamping device.

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. Fig. 1 shows a tool holder 1 , which is pivotable about an un ter an angle of 45 degrees pivot axis 2 . The tool holder 1 has a work tool spindle 3 with a dashed conical rule tool holder 4 , in which a lathe tool 5 is clamped, with which a workpiece 6 is being machined in the position shown. Also visible from a lathe, not shown, is a tailstock 7 , the quill 8 of which supports the workpiece 6 on the right side seen in the drawing.

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.Important for the invention is a dashed line in Fig. 1 shown clamping device 9 with which the tool spindle in the position shown and in a rotated position by 180 degrees who can set the. The rotated position, not shown, is required for example if the turning tool 5 has been accidentally rotated by 180 degrees into the tool holder 4 , so that this error can be remedied quickly without stopping the machine. Furthermore, the second position is necessary if a left shoulder is to be machined with the turning tool 5 instead of a right shoulder.

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. FIG. 2 reveals the structure of the clamping device 9. It can be seen that this displaceable in the tool spindle 3-receiving housing 10 has two clamping wedges 11, 12 has, applied in the state shown depending weils against a flat 13, 14 of the tool spindle. 3 To actuate the clamping wedges 11 , 12 each serve an actuating piston 15 , 16 , the working space 17 , 18 via a common line 19 by means of a Druckmit telquelle 23 to be acted upon hydraulically. A throttle 21 is connected in the line 20 leading to the working space 17 . To the work space 18 of the opposite wedge 11 leads from the line 19 an unthrottled line 22nd As a result, the clamping wedge 11 is always moved in front of the clamping wedge 12 when pressure is applied. What is important is that the clamping wedge 11 can be moved against a stop 24 of the housing 10 , so that it only serves as a counter bearing for the tool spindle 3 , but this cannot deform toward the opposite side.

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.If the tool spindle is to be rotated by 180 degrees, the two clamping wedges 11 , 12 are first pulled back by appropriately acting on the actuating pistons 15 , 16 until the tool spindle 3 can rotate freely. After 180-degree rotation you push the Spannkei le 11 , 12 by pressurizing the working spaces 17 , 18 again against the flattenings 13 , 14 , the clamping wedge 12 can only apply clamping forces by the arrangement of the throttle 21 when the clamping wedge 11 has come against the stop 24 .

BezugszeichenlisteReference list

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 1 tool holder
2 swivel axis
3 tool spindle
4 tool holder
5 turning tool
6 workpiece
7 tailstock
8 quill
9 clamping device
10 housing
11 wedge
12 wedge
13 flattening
14 flattening
15 setting pistons
16 setting pistons
17 work space
18 work space
19 management
20 line
21 choke
22 line
23 pressure medium source
24 stop

Claims (2)

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.1. Rotatably mounted tool spindle with a tool holder for the optional insertion of a rotating tool or a turning tool and a clamping device, seen from the tool holder before the bearing of the tool spindle, for fixing the tool spindle when using a turning tool, the clamping device in the housing of the tool spindle by means of an actuating piston which can be pressurized with pressure medium and which has movable clamping wedges, each movable against a surface of the tool spindle, and the surfaces in the clamped state of the tool spindle extend transversely to the direction of action of the main cutting forces, characterized in that the clamping device ( 9 ) has two respective flats ( 13 , 14) ) the tool spindle ( 3 ) movable union, each with a separate adjusting piston ( 15 , 16 ) displaceable clamping wedges ( 11 , 12 ) that the adjusting piston ( 15 , 16 ) each in a work space ( 17 , 18 ) arranged slidably s ind and the one work space ( 17 ) via a throttle ( 21 ) having line ( 20 ) and the other work space ( 18 ) via an unthrottled line ( 22 ) can be connected to a common pressure medium source ( 23 ) and that by the pressurization of its adjusting piston ( 16 ) via the unthrottled line ( 22 ) displaceable clamping wedge ( 11 ) for supporting the tool spindle ( 3 ) against an axial stop ( 24 ) of the housing ( 10 ) is movable. 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.2. Tool spindle according to claim 1, characterized in that the clamping device ( 9 ) for fixing the tool spindle ( 3 ) is formed in at least two 180 ° opposite lying working positions.