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Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Werkzeughalterbaugruppe und insbesondere ein Zwischenstück zum
Verbinden eines Schneidwerkzeughalters mit einer
Antriebsspindel einer Werkzeugmaschine.
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Mehrspindelwerkzeugmaschinen werden dazu verwendet,
nacheinander und gleichzeitig Arbeitsstücke zu bearbeiten, wie
zum Beispiel Motorgußteile. Solche Vorrichtungen arbeiten
ununterbrochen, und die Schneidwerkzeuge nutzen sich ab und
müssen schnell und ohne das Risiko einer unsachgemäßen
Anbringung ausgetauscht werden.
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Im Dokument US-A-4274774 ist eine Schneidwerkzeugbaugruppe,
insbesondere für Bohrzwecke, beschrieben, die einen
Werkzeughalter, eine Antriebsspindel mit einer Bohrung und ein
Zwischenstück umfaßt. Der Werkzeughalter wird von dem
Zwischenstück getragen und ist daran mit konischer Passung
befestigt, und das Zwischenstück ist in der Spindel gelagert.
Das Zwischenstück umfaßt ein Basisglied, das an der Spindel
befestigt ist, und ein Körperglied. Das Körperglied ist
mittels eines ersten Befestigungsmittels lösbar am Basisglied
befestigt. Ein zweites Befestigungsmittel befestigt den
Werkzeughalter am Körperglied. Das Basisglied ist in der Basis
der Bohrung der Spindel befestigt, und das Körperglied trägt
eine Hülse, die lösbar mit der Spindel in Eingriff bringbar
ist, um ein Drehen des Körperglieds relativ zur Spindel zu
verhindern. Das Basisglied weist eine zweiteilige Konstruktion
auf, die ein erstes ortsfest in der Bohrung befestigtes Teil
und ein zweites vom ersten Teil getragenes Teil aufweist.
Solche Baugruppen weisen Betriebsschwierigkeiten für den/die
Benutzer/in auf, und es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine
verbesserte Baugruppe zur Befestigung des Werkzeug an der
Spindel bereitzustellen.
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Gemäß der Erfindung ist eine Schneidwerkzeugbaugruppe der
obengenannten Art dadurch gekennzeichnet, daß das erste und
das zweite Teil zwischen den Teilen eingefügt ein federndes
Mittel aufweisen, wodurch das zweite Teil in der axialen
Richtung der Spindel bewegbar ist, und das zweite Teil durch
das erste Befestigungsmittel am Körperglied befestigbar ist
und das zweite Teil und das Körperglied zwischen sich
Nockenoberflächen definieren, wodurch das Körperglied durch
eine relative Drehbewegung zwischen dem Körperglied und dem
zweiten Teil an dem zweiten Teil befestigt wird, um das
Körperglied durch die Wirkung des federnden Mittels gegen ein
Widerlager an der Spindel und auf das Basisglied zu zu ziehen.
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Das erste Befestigungsmittel umfaßt bevorzugt einen
Nasenabschnitt, der mit einer Sitzfläche in Eingriff bringbar
ist, die einen Eingangsabschnitt und einen Feststellabschnitt
aufweist, und der Nasenabschnitt befindet sich am zweiten Teil
des Basisglieds, das im Eingangsabschnitt angeordnet ist und
dann im Feststellabschnitt durch eine relative Drehung des
Körperglieds und des Basisglieds befestigt wird.
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Zweckmäßigerweise ist die Hülse axial zur Baugruppe bewegbar
und federnd auf die Eingriffsstellung zu vorbelastet, wobei
die Hülse und die Spindel ineinander eingreifende Mitnehmer
umfassen.
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Das erste Teil des Basisglieds ist bevorzugt durch radial nach
außen bewegbare, vom ersten Teil getragene Glieder, die
selektiv mit den Wänden der Bohrung der Spindel in Eingriff
bringbar sind, in der Spindel befestigt.
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Lediglich beispielhaft und mit Bezug auf die beiliegenden
Zeichnungen wird nun ausführlich ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
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Figur 1 einen schematischen Seitenaufriß einer
Werkzeughalterbaugruppe, die ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung darstellt;
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Figur 2 eine schematische Querschnittsansicht der Baugruppe
aus Figur 1;
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Figur 3 eine detaillierte Teilschnittsansicht des Basisglieds;
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Figur 4 einen detaillierten Seitenaufriß von Figur 3;
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Figur 5 eine stirnseitige Ansicht in der Richtung des Pfeils
in Figur 3;
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Figur 6 eine stirnseitige Ansicht eines Zwischenstückteils der
Baugruppe; und
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Figuren 7-9 schematische Seitenaufrisse der Baugruppe aus
Figur 1, welche die Schritte zeigen, die beim Anbringen des
Zwischenstücks in einer Spindel auftreten.
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Figur 1 und Figur 2 zeigen eine allgemein mit 10 bezeichnete
Spindel, an die ein Anbringungsbasisglied 12, ein
Zwischenstück bzw. Körperglied 14 und ein Werkzeughalter 16
montiert sind. Die Spindel 10 ist mit einer zentralen Bohrung
18 und wahlweise der Länge nach mit einer Keilnut 20 versehen,
und in diese Bohrung 18 wird das Basisglied 12 eingepaßt und
wird das Zwischenstück 14 lösbar eingebracht.
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Das Basisglied 12 (wie im Detail in den Figuren 3 und 4
gezeigt) umfaßt zwei Teile, einen zylindrischen Block 22 und
ein zentrales Bohrungsglied 24, das sich dadurch erstreckt,
und einen Stift 28, der am Ende des Basisglieds 12 angeordnet
ist. Der Stift 28 wird von einem entsprechend geformten
Fixierloch in der Basis der Bohrung 18 der Spindel 10
aufgenommen und dient dazu, das Basisglied 12 relativ zur
Spindel 10 auszurichten. Für den Stift 28 kann auch ein
alternatives Fixierglied in Form eines Keils 26 verwendet
werden, und dieses wird von der Keilnut 20 in der Bohrung 18
aufgenommen. An das Bohrungsglied 24 angeformt und unmittelbar
über der Basis 12 befindet sich eine Nase 32. Die Nase 32
weist einen Fixierabschnitt 32A auf, der parallelseitig ist
und sich diametral über das Basisglied 12 erstreckt.
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Der zylindrische Block 22 und das zentrale Bohrungsglied 24
werden vor ihrer Einbringung in die zentrale Bohrung 18
aneinander befestigt. Das wird dadurch erreicht, daß die Nase
32A in einen Schlitz 34 eingebracht wird, der diametral über
die obere Oberfläche des Blocks 22 gebildet ist. Sobald sich
die Nase im Schlitz 34 befindet, wird das Glied 24 an
jeglicher Drehbewegung relativ zum zylindrischen Block 22
gehindert. Das zentrale Bohrungsglied 24 wird unter Verwendung
einer Druckfeder 36, die mittels einer Hülse 38 und einer
Mutter 40 am Glied 24 angebracht ist, innerhalb des Blocks 22
gesichert. Die Feder 36 liegt um das Glied 24 herum und
zwischen dem Glied 24 und dem Basisglied 12, um die Glieder
12 und 24 auseinanderzudrücken und eine gewisse relative
Bewegung dazwischen zu ermöglichen. Die Feder 36 liegt gegen
die Basis des Blocks 22 an, und auf diese Weise wird das
Bohrungsglied 24 relativ zum Block 22 gesichert. Die Feder 36
drängt die aufnehmende Oberfläche 30 und die Nase 32 in eine
vom Zwischenstück 14 wegweisende Richtung (wie durch Pfeil B
gezeigt) und gibt dem zentralen Bohrungsglied 24 ein Maß
relativer axialer Bewegung, was beim Anordnen der Nase 32 an
das Zwischenstück 14 hilft. Die Hülse 38 ist in Axialrichtung
einstellbar und bewirkt eine Begrenzung der relativen axialen
Bewegung zwischen den Gliedern 12 und 24.
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Das Bohrungsglied 24 kann einen Kühlmitteldurchgang 24A durch
den zylindrischen Block 22 bereitstellen, und in diesem Fall
erstrecken sich die Glieder 24 über die Nase 32 hinaus, um in
eine entsprechende Bohrung in einem einstellbaren Element 60
einzugreifen, das zentral innerhalb des Zwischenstücks 14
angebracht ist. Das Kühlmittel fließt die Bohrung 24A im Glied
24 hinauf, durch das Zwischenstück 14 und in den
Werkzeughalter 16, wie in den unteren Hälften der Figuren 1-7
gezeigt. In den oberen Hälften dieser Zeichnungen wurden die
Kühlmitteldurchgänge weggelassen.
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An gegenüberliegenden Seiten des Blocks 22 befinden sich zwei
L-förmige Öffnungen 41. Die L-förmigen Öffnungen weisen
jeweils einen radial gerichteten Abschnitt auf, der sich auf
eine ringförmige Nut 42 zu erstreckt, die um die innere Wand
der Spindelbohrung 18 gebildet ist. Die Öffnungen beherbergen
jeweils ein Kugellager 44, das so positioniert ist, daß es aus
der zylindrischen äußeren Oberfläche des Basisglieds 12 in die
ringförmige Nut 42 vorstehen kann, um das Glied 12 relativ zur
Spindel 10 zu fixieren und zu sichern. Das andere Glied jeder
L-förmigen Öffnung 40 ist mit einem Schraubengewinde versehen,
um einen mit einem entsprechenden Gewinde versehenen
Gewindestift 46 aufzunehmen, dessen inneres Ende mit der
zugeordneten Kugel 44 in Eingriff bringbar ist, um die Kugel
radial nach außen zu bewegen.
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Das Zwischenstück 14, wie in Figur 1 und Figur 2 gezeigt,
weist einen röhrenförmigen Körper 50 auf, der mit enger
Passung in der Spindelbohrung 18 liegt. Der Körper so ist mit
einem Kanal 52 versehen, der sich am inneren Ende des Körpers
befindet und der die Nase 32 aufnimmt und der für die Nase 32
des Basisglieds 12 eine Sitzfläche bereitstellt und dazu
dient, sie zu sichern. Der Kanal 52 ist mit einem
Eingangsabschnitt 52A und Sitzflächenabschnitten 528 gebildet,
die jeweils dazu geformt sind, die Nase 32 aufzunehmen, wobei
sich der Eingangsabschnitt 52A diametral über das innere Ende
erstreckt und die Sitzflächenabschnitte 528 bogenförmige
Schlitze an gegenüberliegenden Seiten des Kanals 52 sind. Die
Oberflächen 32A der Nase, die in die Sitzflächen 528
eingreifen, weisen ein Nockenprofil auf, wie in Figur 4 zu
sehen ist.
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Gegen das andere, äußere Ende des Körpers 50 hin ist eine
konische Sitzfläche 54 vorgesehen, die den Körper 50 relativ
zur Spindel 10 in Eingriff nimmt und ihm als Sitz dient.
Alternativ ist der Körper 50 mit (nicht gezeigten) winkeligen
Sitzflächen mit quadratischem Querschnitt versehen, die auf
einer entsprechend geformten Schulter an der Spindel 10 sitzen
und diese in Eingriff nehmen würden.
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Am äußeren Ende des Zwischenstücks 14 ist ein Werkzeughalter
16 lösbar befestigt. Ein axial einstellbares Element 60, das
zentral innerhalb des Zwischenstücks 14 angebracht ist, stellt
für das Ende eines (nicht gezeigten) Werkzeugs, das sich im
Werkzeughalter 16 befindet, der innerhalb des Zwischenstücks
14 angebracht ist, eine Sitzfläche bereit. Am Zwischenstück
14 wird eine federvorbelastete Rändelhülse 62 mit zwei
Antriebsmitnehmern 65 getragen, die sich an diametral
gegenüberliegenden Seiten der Hülse 62 befinden. Die Hülse 62
ist mit Federn 64 versehen, die sich in einer ringförmigen
Öffnung 66 befinden und die Hülse 62 in einer vom
Werkzeughalter 16 wegweisenden Richtung vorbelasten, wie durch
den Pfeil A angedeutet. Die Antriebsmitnehmer 65 reichen durch
Schlitze im Zwischenstück 14 und werden in entsprechenden
Öffnungen in der Spindel 10 aufgenommen, wenn das
Zwischenstück 14 ganz mit der Basis 12 montiert ist. Der
Drehantrieb, der dazu benötigt wird, das im Werkzeughalter 16
befestigte Werkzeug zu betreiben, wird allein über die
Antriebsmitnehmer 65 von der Spindel 10 abgenommen, und nicht
über die Basis 12.
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Um die Basis 12 in die Spindel 10 einzupassen, wird die Basis
12 in die Spindelbohrung 18 geschoben, wobei der Stift 28 in
sein Fixierloch bzw. der Keil 26 in die Keilnut 20 eingreift.
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Dadurch wird gewährleistet, daß die Basis 12 relativ zur
Spindelbohrung 18 korrekt ausgerichtet ist, so daß das
Zwischenstück 14 an der Basis 12 befestigt werden kann, sobald
es in der Spindel 10 angebracht ist. Wenn die Basis 12 in der
korrekten Stellung in der Bohrung 18 der Spindel 10 angebracht
ist, wird sie sicher gegen ein Zurückziehen aus der Spindel
festgesetzt, indem die Gewindestifte 46 angeschraubt
werden, so daß sie auf die Kugellager 44 wirken und diese
radial nach außen drängen, so daß sie in die ringförmige Nut
42 eingreifen. Das dient dazu, die Basis 12 in ihrer Stellung
festzustellen.
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Um das Zwischenstück 14 in die Spindel 10 einzupassen und
darin zu sichern, wird der Körper 50 in die Spindelbohrung 18
gebracht, bis sich die Oberfläche 72 des Körpers 50 der Nase
32 nähert. Der Körper 50 wird ausgerichtet, bis die Nase 32
in den Kanal 52 eintritt. In dieser Stellung befindet sich die
Nase 32 im aufnehmenden Abschnitt 52A. Das Zwischenstück 14
wird gegen die Wirkung der Feder 64 hineingedrückt, bis sich
die Nase im Sitzflächenabschnitt 528 befindet. Das
Zwischenstück 14 wird dann gedreht, so daß die Nase 32 im
Abschnitt 528 gehalten wird. An dieser Stelle befanden sich
die Mitnehmer 65 der Rändelhülse 62 in Eingriff gegen das
obere Ende der Spindel 10. Die Drehung des Zwischenstücks 14
um 90 veranlaßt, daß die Mitnehmer 65 der Hülse 62 durch die
Feder 64 belastet werden und in Axialrichtung in ihre Stellung
in den entsprechenden Öffnungen in der Spindel 10 bewegt
werden. Das Zwischenstück 14 wird somit von den Mitnehmern 65
fest für eine Drehung mit der Spindel 10 gehalten, wobei die
Vorbelastung der Feder 64 die Mitnehmer 65 in den
Spindelöffnungen hält.
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Die Spindel befindet sich üblicherweise in Lagern 11, wie in
Figur 2 gezeigt, in der Werkzeugmaschine.
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Beim Betrieb wird der Werkzeughalter 16 auf eine übliche Weise
mit einer Mutter 70, die vom Zwischenstück 14 abgeschraubt
wird, mit dem benötigten Werkzeug ausgestattet. Das Werkzeug
wird in die Backen des Werkzeughalters 16 gelegt, und die
Mutter 70 wird zur Sicherung des Werkzeugs wieder auf das
Zwischenstück 14 festgeschraubt. Es können auch andere
Werkzeughaltermittel als die Mutter 70 und der Halter 16
verwendet werden.
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Um einen Bohrerhalter von der Spindel 10 abzunehmen, wie in
den Figuren 7 bis 9 gezeigt, werden die Mitnehmer 65 gegen die
Federvorbelastung der Spindel 10 durch eine Axialbewegung der
Hülse 62 aus den entsprechenden Öffnungen in der Spindel 10
herausgezogen, und die Hülse 62 wird um 90º gedreht (wie in
den Figuren 5 bis 7 gezeigt). Die Nase 32 wird aus dem
Eingriff mit der Sitzfläche 528 gebracht, und das
Zwischenstück 14 kann ohne Verzögerung gelöst, entfernt und
ausgetauscht werden.