DE9420589U1 - Machine tool spindle head - Google Patents
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Description
Anmelder:Applicant:
Maschinenfabrik GmbH
Siemensstraße 23
73278 SchlierbachMachine Factory GmbH
Siemensstrasse 23
73278 Schlierbach
4102 146 F/mr 22.12.19944102 146 F/mr 22.12.1994
Titel: Werkzeugmaschinen-Spindelkopf Title : Machine tool spindle head
BESCHREIBUNGDESCRIPTION
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Werkzeugmaschinen-Spindelkopf zum Einspannen von der Aufnahme von Werkzeugen für die spanabhebende Bearbeitung von Werkstücken dienenden Werkzeugköpfen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a machine tool spindle head for clamping tool heads used to hold tools for the machining of workpieces, according to the preamble of claim 1.
Für die spanabhebende Bearbeitung (Bohren, Fräsen, Reiben, Fasen, Gewindeschneiden, usw.) von Werkstücken werden u.a. Werkzeugköpfe in der Form von Winkelbohrköpfen und Mehrspindelköpfen verwendet. Diese Werkzeugköpfe werden bspw. bei Bearbeitungszentren in den diesen zugeordneten Werkzeugmagazinen gehalten und entsprechend dem Bedarf ausFor the machining (drilling, milling, reaming, chamfering, thread cutting, etc.) of workpieces, tool heads in the form of angle drilling heads and multi-spindle heads are used. These tool heads are held in the tool magazines assigned to them in machining centers, for example, and are taken out of the machine as required.
dem Werkzeugmagazin herausgeholt und in den Spindelkopf des Bearbeitungszentrums eingespannt. Hierzu dient überwiegend ein nach DIN bzw. ISO genormter Steilkegel. Als Werkzeugköpfe sind bspw. Winkelbohrköpfe bekannt, in deren Abtriebsgehäuse ein ümlenkgetriebe zur Übertragung der Rotation der Abtriebswelle auf ein senkrecht dazu angeordnetes eingespanntes Werkzeug aufgenommen ist. Dabei ist das Abtriebsgehäuse ein Teil der Drehmomentstütze, so daß das betreffende Werkzeug in fester Beziehung zur Lage der Drehmomentstütze und in fester radialer Anordnung zur Längsachse der Abtriebswelle des Winkelbohrkopfes und damit zur Hauptspindel des Spindelkopfs der Werkzeugsmaschine bzw. des Bearbeitungszentrums steht. Entsprechendes gilt dann, wenn der Werkzeugkopf in bekannter Weise als Mehrspindelkopf für zwei oder mehr Werkzeugen ausgebildet ist, die bspw. koaxial zueinander und exzentrisch zur Abtriebswelle des Mehrspindelbohrkopfes stehen. Auch hier stehen die bspw. zwei Werkzeuge in fester Lagebeziehung zur Drehmomentstütze und damit in fester radialer Anordnung zur Abtriebswelle des Mehrspindelbohrkopfes und damit zur Hauptspindel des Spindelkopfes der Werkzeugmaschine bzw. des Bearbeitungszentrums.taken out of the tool magazine and clamped into the spindle head of the machining center. A steep taper standardized according to DIN or ISO is mainly used for this purpose. Angle drilling heads, for example, are known as tool heads, in whose output housing a deflection gear is accommodated to transmit the rotation of the output shaft to a clamped tool arranged perpendicular to it. The output housing is part of the torque support, so that the tool in question is in a fixed relationship to the position of the torque support and in a fixed radial arrangement to the longitudinal axis of the output shaft of the angle drilling head and thus to the main spindle of the spindle head of the machine tool or machining center. The same applies if the tool head is designed in a known manner as a multi-spindle head for two or more tools, which are, for example, coaxial to one another and eccentric to the output shaft of the multi-spindle drilling head. Here too, the two tools, for example, are in a fixed positional relationship to the torque support and thus in a fixed radial arrangement to the output shaft of the multi-spindle drilling head and thus to the main spindle of the spindle head of the machine tool or machining center.
Sollen nun bspw. Bohrungen hergestellt werden, die an verschiedenen Stellen eines Innen- und/oder Außenumfanges eines Werkstückes oder in unterschiedlicher winkliger Lage zu einer ebenen Fläche eines Werkstücks einzuarbeiten oderIf, for example, holes are to be made at different points on the inner and/or outer circumference of a workpiece or at different angles to a flat surface of a workpiece, or
zu bearbeiten sind, müssen für jede weitere Bohrung oder jede weitere Anzahl von Bohrungen andere Werkzeugköpfe verwendet werden, bei denen die Lage der Werkzeuge der Lage der einzubringenden Bohrung(en) entspricht. Eine Alternative hierzu ist eine verstellbare Fixierung des Werkstücks am Werkstücktisch. Beides ist zeitaufwendig, da es die Taktzeit verlängert, und kostenaufwendig, da es mehrere Werkzeuge oder eine leicht verstellbare Haltevorrichtung für das Werkstück erfordert.are to be machined, different tool heads must be used for each additional hole or each additional number of holes, where the position of the tools corresponds to the position of the hole(s) to be drilled. An alternative to this is an adjustable fixation of the workpiece on the workpiece table. Both are time-consuming, as they increase the cycle time, and costly, as they require several tools or an easily adjustable holding device for the workpiece.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Spindelkopf der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem ein fest aufgespanntes Werkstück aus verschiedenen Richtungen und/oder Winkellagen zur Herstellung und/oder Bearbeitung von Bohrungen u.dgl. mit ein und demselben Werkzeugkopf bzw. Werkzeug angefahren werden kann.The object of the present invention is therefore to create a spindle head of the type mentioned at the beginning, with which a firmly clamped workpiece can be approached from different directions and/or angular positions for the production and/or machining of bores and the like with one and the same tool head or tool.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Spindelkopf der genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.To achieve this object, the features specified in claim 1 are provided for a spindle head of the type mentioned.
Durch die erfindungsgemaßen Maßnahmen ist es möglich, mit Hilfe des Antriebs der Hauptspindel des Spindelkopfes bzw. der Werkzeugmaschine den Verstellring rotierend anzutreiben und damit das oder die eingesetzten Werkzeuge um die Längsachse der Hauptspindel bzw. der Abtriebswelle des Werkzeugkopfes zu bewegen und in jeder WinkelpositionThe measures according to the invention make it possible to drive the adjusting ring in rotation with the help of the drive of the main spindle of the spindle head or the machine tool and thus to move the tool or tools used around the longitudinal axis of the main spindle or the output shaft of the tool head and in any angular position
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festzulegen. Dadurch ist es bspw. mit ein und demselben Winkelbohrkopf möglich, sämtliche von einem Innen- oder Außenumfang eines Werkstücks ausgehende Bohrungen in jeder Winkellage herzustellen und/oder zu bearbeiten. Entsprechendes gilt für eine Anordnung von auf einem Kreis liegenden Bohrungen, die dann mit einem einzigen Mehrspindelkopf durch schrittweises Drehen um die Längsachse der Hauptspindel bzw. der Abtriebswelle des Werkzeugkopfs hergestellt und/oder bearbeitet werden können. In einfacher Weise kann also die Rotation der Abtriebswelle nicht nur in einer ersten Betriebsstellung des Spindelkopfs zum Antrieb des betreffenden Werkzeuges, sondern auch in einer zweiten Betriebsstellung des Spindelkopfs zum winkligen Verdrehen des die Werkzeuge haltenden Werkzeugkopfs bzw. Werkzeugs verwendet werden. Durch entsprechende der Werkzeugmaschine bzw. dem BearbeitungsZentrum eigene Funktionen kann über die Hauptspindel eine stufenlose oder stufige winklige Verdrehung des Werkzeugkopfs bzw. Werkzeugs mit dessen anschließender Punktstillsetzung in jeder winkligen Lage innerhalb von 360° auf einer kreisförmigen Ebene rechtwinklig zur Hauptspindelachse programmgemäß erfolgen. BearbeitungsZentren werden bspw. heute von transistorgesteuerten Asynchronhauptspindelmotoren angetrieben, deren Steuerung eine programmierbare Positionierung der einzusetzenden Hauptspindel auf jeden Punkt innerhalb einer Spindelumdrehung zuläßt. Diese in derThis makes it possible, for example, to use one and the same angle drilling head to produce and/or machine all of the holes extending from the inner or outer circumference of a workpiece in any angular position. The same applies to an arrangement of holes lying on a circle, which can then be produced and/or machined with a single multi-spindle head by rotating them step by step around the longitudinal axis of the main spindle or the output shaft of the tool head. In a simple way, the rotation of the output shaft can therefore be used not only in a first operating position of the spindle head to drive the relevant tool, but also in a second operating position of the spindle head to angularly rotate the tool head or tool holding the tools. By means of the corresponding functions of the machine tool or the machining center, the main spindle can be used to carry out a continuous or step-by-step angular rotation of the tool head or tool with its subsequent point stop in any angular position within 360° on a circular plane perpendicular to the main spindle axis in accordance with the program. Machining centers, for example, are now driven by transistor-controlled asynchronous main spindle motors, the control of which allows a programmable positioning of the main spindle to be used at any point within one spindle revolution. This in the
modernen Maschine vorhandene Programmsteuerung wird ebenso wie der Hauptspindelmotor hierzu benutzt.The program control available on modern machines is used for this purpose, as is the main spindle motor.
In vorteilhafter Weise wird die jeweilige drehfeste Verbindung entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 2 bzw. erreicht.The respective rotationally fixed connection is advantageously achieved according to the features of claim 2 or.
Die lösbare drehfeste Verbindung zwischen dem Verstellring einerseits und dem unverdrehbaren Spindelkopfteil bzw. der Hauptspindel andererseits ist in vorteilhafter Ausgestaltung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 bzw. 6 mit Hilfe einer Klemmvorrichtung verwirklicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Klemmvorrichtung ergeben sich aus den Merkmalen nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 und 7 bis 10.The detachable, rotationally fixed connection between the adjusting ring on the one hand and the non-rotatable spindle head part or the main spindle on the other hand is realized in an advantageous embodiment according to the features of claim 4 or 6 with the aid of a clamping device. Advantageous embodiments of this clamping device result from the features according to one or more of claims 5 and 7 to 10.
Eine konstruktiv und verfahrenstechnisch einfache Ausgestaltung der gleichzeitigen Verriegelung und Entriegelung der betreffenden Bauteile ergibt sich dann, wenn die Merkmale gemäß Anspruch 11 vorgesehen sind.A structurally and procedurally simple design of the simultaneous locking and unlocking of the relevant components results when the features according to claim 11 are provided.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbexspieles näher beschrieben und erläutert ist. Es zeigen:Further details of the invention can be found in the following description, in which the invention is described and explained in more detail using the embodiment shown in the drawing. They show:
Figur 1 in geschnittener abgebrochener Darstellung einen Spindelkopf einer WerkzeugmaschineFigure 1 shows a broken-off section of a spindle head of a machine tool
gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,according to a first preferred embodiment of the present invention,
Figur 2ÄFigure 2Ä
in teilweise geschnittener Darstellung eine Seitenansicht eines in den Spindelkopf nach Figur 1 einspannbaren Werkzeugkopfes in Form eines Winkelbohrkopfes in Transportstellung,in a partially sectioned representation a side view of a tool head in the form of an angle drilling head in the transport position that can be clamped into the spindle head according to Figure 1,
Figur 2BFigure 2B
in teilweise geschnittener Darstellung eine Seitenansicht eines anderen in den Spindelkopf nach Figur 1 einspannbaren Werkzeugkopfes in Form eines Mehrspindelbohrkopfes, ebenfalls in Transportstellung,in a partially sectioned representation a side view of another tool head that can be clamped into the spindle head according to Figure 1 in the form of a multi-spindle drilling head, also in the transport position,
Figur 3Figure 3
den Spindelkopf nach Figur 1, in den jedoch ein Werkzeugkopf nach Figur 2A oder 2B eingespannt ist und der sich, wie in Figur 1, in einer Betriebsstellung zum rotierenden Antreiben des Werkzeugs befindet,the spindle head according to Figure 1, in which, however, a tool head according to Figure 2A or 2B is clamped and which, as in Figure 1, is in an operating position for rotating driving the tool,
Figur 4Figure 4
entsprechend der Figur 3 mit einem eingespannten Werkzeugkopf versehenen Spindelkopf, jedoch in einer Betriebsstellung zum winkligen Verstellen der Einspannlage des Werkzeugs,spindle head provided with a clamped tool head as shown in Figure 3, but in an operating position for angular adjustment of the clamping position of the tool,
Figuren 5A
und 5 BFigures 5A
and 5 B
beispielhaft ein Werkstück in Seitenansicht und im Schnitt, das mit einem Werkzeugkopf nach Figur 2A bearbeitet werden kann, undby way of example, a workpiece in side view and in section that can be machined with a tool head according to Figure 2A, and
Figuren 6A
und 6 BFigures 6A
and 6 B
beispielhaft ein Werkstück im Schnitt und in Draufsicht, das mit einem Werkzeugkopf nach Figur 2B bearbeitet werden kann.example of a workpiece in section and in plan view that can be machined with a tool head according to Figure 2B.
Die in den Figuren 2A und 2B beispielhaft dargestellten Werkzeugköpfe gemäß vorliegender Erfindung in Form eines Winkelbohrkopfes 110 und eines Mehrspindelbohrkopfes 110' finden in der Regel in numerisch gesteuerten BearbeitungsZentren zur spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken 11, 11', wie Bohren, Fräsen, Reiben, Fasen, Gewindeschneiden, usw. Anwendung. Ein derartiges Bearbeitungszentrum hat in nicht dargestellter Weise einen mit einem Maschinengestell verbundenen Tisch zum Aufspannen von Werkstücken 11, 11' (Fig. 5 und 6) und vorzugsweise einen in der Koordinatenachse X sowie in der dazu senkrechten Koordinatenachse Y verfahrbaren Fahrständer, an dem ein in erfindungsgemäßer Weise ausgebildeter Spindelkopf 112 (Figur 1) in der dritten Koordinate Z vertikal verfahrbar ist. Der Spindelkopf 112 enthält eine rotierend angetriebene Hauptspindel 113 mit einer koaxialenThe tool heads according to the present invention shown as examples in Figures 2A and 2B in the form of an angle drilling head 110 and a multi-spindle drilling head 110' are generally used in numerically controlled machining centers for machining workpieces 11, 11', such as drilling, milling, reaming, chamfering, thread cutting, etc. Such a machining center has, in a manner not shown, a table connected to a machine frame for clamping workpieces 11, 11' (Figures 5 and 6) and preferably a traveling column that can be moved in the coordinate axis X and in the coordinate axis Y perpendicular thereto, on which a spindle head 112 (Figure 1) designed in accordance with the invention can be moved vertically in the third coordinate Z. The spindle head 112 contains a rotating main spindle 113 with a coaxial
Konusaufnähme 166 für Werkzeugköpfe 110, 110' oder anderer Werkzeuge aus einem bspw. am Fahrständer angeordneten Werkzeugmagazin. Der Wechsel von Werkzeug oder Werkzeugköpfen erfolgt in bekannter Weise automatisch z.B. über einen Greifer. Der Antrieb der Hauptspindel 113 erfolgt bspw. über einen transistorgesteuerten Assynchronmotor und ermöglicht die stufenlose Programmierung der Spindeldrehzahlen sowie die stufenlos oder stufenweise programmierbare Punktstillsetzung der Hauptspindel 113 auf jeden definierten Punkt innerhalb einer SpindelUmdrehung von 360°. Es versteht sich, daß der erfindungsgemäße Spindelkopf 112 nicht nur auf einem Bearbeitungszentrum mit vertikaler Hauptspindel 113, sondern auch in solchen BearbeitungsZentren verwendet werden kann, die mit einer horizontalen Arbeitsspindel versehen sind.Conical holder 166 for tool heads 110, 110' or other tools from a tool magazine arranged on the traveling column, for example. The tool or tool heads are changed automatically in a known manner, e.g. via a gripper. The main spindle 113 is driven, for example, via a transistor-controlled asynchronous motor and enables the spindle speeds to be continuously programmed and the main spindle 113 to be stopped continuously or step by step at any defined point within a spindle rotation of 360°. It goes without saying that the spindle head 112 according to the invention can be used not only on a machining center with a vertical main spindle 113, but also in machining centers that are equipped with a horizontal work spindle.
Gemäß Figur 1 ist die Hauptspindel 113 in einem unverdrehbaren Spindelkopfteil 137 rotierend antreibbar gelagert, das an seinem unteren freien Ende eine im Querschnitt Z-förmige Ringausnehmung 138 besitzt. In der Ringausnehmung 138 ist ein Verstellring 127 drehbar gelagert aufgenommen und axial gehalten. Das Spindelkopfteil 137 besitzt an drei Stellen seines Umfanges eine parallel zur vertikalen Achse 122 angeordnete hinterschnittene Bohrung 142, deren unteres Ende in eine dem Verstellring 127 zugewandte radiale Aussparung 139 übergeht und in der eine erste Klemmvorrichtung 141 aufgenommen ist. Die ersteAccording to Figure 1, the main spindle 113 is mounted in a non-rotatable spindle head part 137 in a rotationally drivable manner, which has a ring recess 138 with a Z-shaped cross section at its lower free end. An adjusting ring 127 is rotatably mounted and axially held in the ring recess 138. The spindle head part 137 has an undercut bore 142 arranged parallel to the vertical axis 122 at three points on its circumference, the lower end of which merges into a radial recess 139 facing the adjusting ring 127 and in which a first clamping device 141 is accommodated. The first
Klemmvorrichtung 141, die beim Ausführungsbeispiel hydraulisch betätigbar ist, besitzt einen L-förmigen Klemmbolzen 143, dessen hinteres axial verlaufendes Ende kolbenartig ausgebildet und mit einer nicht im einzelnen dargestellten Ringdichtung versehen ist und dessen vorderes winkliges Ende 145 in der Aussparung 139 liegt und eine Ringschulter des Verstellringes 127 untergreift. Der Klemmbolzen 143 ist von der in Figur 1 dargestellten vollständig eingetauchten Stellung einer Druckfeder 146 beaufschlagt gehalten, die sich zwischen dem Kolbenteil und einer mittigen Ringschulter der Bohrung 142 abstützt. Dadurch ist der Klemmbolzen 143 nach oben gedrückt, so daß sein vorderes winkliges Ende 145 gegen eine Ringfläche an der Unterseite der Ringschulter des Verstellringes 127 drückt. Die Ringfläche 147 und die anliegende Klemmflache des Klemmbolzens 143 können mit einem Reibbelag versehen oder entsprechend oberflächenbehandelt sein. Zwischen dem hinteren Grund der Bohrung 142 und dem hinteren Ende des Kolbenteils 144 mündet in die Bohrung 142 der horizontale Teil 148 eines Hydraulikkanals 149, dessen vertikaler Teil 150 in nicht dargestellter Weise zu einem Stellventil führt.Clamping device 141, which can be actuated hydraulically in the embodiment, has an L-shaped clamping bolt 143, the rear axially extending end of which is designed like a piston and is provided with an annular seal (not shown in detail) and the front angled end 145 of which lies in the recess 139 and engages under an annular shoulder of the adjusting ring 127. The clamping bolt 143 is held in the fully submerged position shown in Figure 1 by a compression spring 146, which is supported between the piston part and a central annular shoulder of the bore 142. The clamping bolt 143 is thereby pressed upwards so that its front angled end 145 presses against an annular surface on the underside of the annular shoulder of the adjusting ring 127. The ring surface 147 and the adjacent clamping surface of the clamping bolt 143 can be provided with a friction lining or appropriately surface-treated. Between the rear base of the bore 142 and the rear end of the piston part 144, the horizontal part 148 of a hydraulic channel 149 opens into the bore 142, the vertical part 150 of which leads to a control valve in a manner not shown.
Unterhalb einer dieser hier drei ersten Klemmvorrichtungen 141 im Teil 137 des Spindelkopfes 112 ist im Verstellgehäuse 127 eine zweite Klemmvorrichtung 151, die hier ebenfalls hydraulisch betätigbar ist, vorgesehen. Die zweite Klemmvorrichtung 151 besitzt einen in einer radialenBelow one of these three first clamping devices 141 in part 137 of the spindle head 112, a second clamping device 151, which is also hydraulically actuated, is provided in the adjustment housing 127. The second clamping device 151 has a radial
hinterschnittenen Bohrung 152 geführten Klemmbolzen 153, dessen hinteres Ende nach Art eines Kolbens 154 mit entsprechender Ringdichtung ausgebildet ist. Der Klemmbolzen 153 ist von einer Druckfeder 156 beaufschlagt, die zwischen dem Kolbenteil 154 und einer vorderen Ringschulter der Bohrung 152 liegt. Der Klemmbolzen 153 befindet sich im Ruhezustand vollständig innerhalb der hinterschnittenen Bohrung 152. Der hinteren Fläche des Kolbens 154 des Klemmbolzens 153 kann über einen Hydraulikkanal 159, der mit dem Hydraulikkanal 149 verbunden ist, Hydraulikflüssigkeit zugeführt werden, so daß dann der Klemmbolzen 153 mit seinem vorderen Ende 162 in einen an der Hauptspindel 113 vorgesehen außenumfangsseitigen Ringkanal 157 klemmend eingreifen kann.undercut bore 152, the rear end of which is designed in the manner of a piston 154 with a corresponding ring seal. The clamping bolt 153 is acted upon by a compression spring 156 which lies between the piston part 154 and a front ring shoulder of the bore 152. In the resting state, the clamping bolt 153 is located completely within the undercut bore 152. Hydraulic fluid can be supplied to the rear surface of the piston 154 of the clamping bolt 153 via a hydraulic channel 159 which is connected to the hydraulic channel 149, so that the clamping bolt 153 can then engage with its front end 162 in a clamping manner in an annular channel 157 provided on the outer circumference of the main spindle 113.
Der zweiten Klemmvorrichtung 151 diametral gegenüberliegend in einem radialen Abstand von der Hauptspindelachse 122 besitzt der Verstellring 127 eine weitere Aufnahme 167 für den Werkzeugkopf 110, HO'.Diametrically opposite the second clamping device 151 at a radial distance from the main spindle axis 122, the adjusting ring 127 has a further receptacle 167 for the tool head 110, HO'.
Während bei der ersten Klemmvorrichtung 141 der Klemmbolzen 143 in der durch die Druckfeder 146 bestimmten Ruhelage eine Klemmung und damit drehfeste Verbindung zwischen dem Spindelkopfteil 137 und dem Vestellring 127 bewirkt, wird bei der zweiten Klemmvorrichtung 151 in der durch die Druckfeder 156 bestimmten Ruhelage eine freie Drehbarkeit zwischen Hauptspindel 113 und Vestellring 127 bewirkt. ErstWhile in the first clamping device 141 the clamping bolt 143 in the rest position determined by the compression spring 146 causes a clamping and thus a rotationally fixed connection between the spindle head part 137 and the adjusting ring 127, in the second clamping device 151 in the rest position determined by the compression spring 156 a free rotation is caused between the main spindle 113 and the adjusting ring 127. Only
das gleichzeitige Beaufschlagen der ersten Klemmvorrichtung 141 und der zweiten Klemmvorrichtung 151 bewirkt, wie noch zu zeigen sein wird, eine Klemmung bzw. ein Lösen der betreffenden Bauteile und damit eine Verstellbarkeit des Werkzeugkopfes 110 bzw. 110'.The simultaneous application of the first clamping device 141 and the second clamping device 151 causes, as will be shown, a clamping or a release of the relevant components and thus an adjustability of the tool head 110 or 110'.
Der in Figur 2A dargestellte Winkelbohrkopf 110 besitzt eine Abtriebswelle 116, deren oberes freies Aufnahmeende 117 beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Steilkegel nach DIN 69871 ausgebildet ist. Die Abtriebswelle 116 ist in einem Lagergehäuseteil 118 eines Gehäuses 119 in bekannter Weise über Rollenlager drehbar gelagert. An das untere Ende des Lagergehäuseteils 118 schließt sich ein Getriebegehauseteil 120 an, in welchem in nur schematisiert dargestellter Weise ein Getriebe 121 untergebracht ist, das eine Umwandlung der Rotation um eine vertikale Achse 122 in eine Rotation um eine horizontale Achse 123 bewirkt. Die beiden Gehäuseteile 118 und 120 sind starr miteinander verbunden oder einstückig ausgebildet. Ein exzentrisch und parallel zur vertikalen Achse 122 angeordneter und mit dem Gehäuseteil 120 starr verbundener oder einstückiger länglicher Gehäuseansatz 124 ist mit einer Aufnahme für ein Werkzeug 126, das hier als ein Bohrer dargestellt ist, versehen, der in der horizontalen Rotationsachse 123 verläuft und dessen Spitze vor der Ebene der vertikalen Achse 122 endet. Das Werkzeug 126 ist mittels der Abtriebswelle 116 über das GetriebeThe angle drilling head 110 shown in Figure 2A has an output shaft 116, the upper free receiving end 117 of which is designed as a steep taper in accordance with DIN 69871 in the embodiment shown. The output shaft 116 is rotatably mounted in a bearing housing part 118 of a housing 119 in a known manner via roller bearings. The lower end of the bearing housing part 118 is followed by a gear housing part 120, in which a gear 121 is housed in a manner shown only schematically, which converts the rotation about a vertical axis 122 into a rotation about a horizontal axis 123. The two housing parts 118 and 120 are rigidly connected to one another or are formed as one piece. An elongated housing extension 124, which is arranged eccentrically and parallel to the vertical axis 122 and is rigidly connected to the housing part 120 or is integral with it, is provided with a holder for a tool 126, which is shown here as a drill, which runs in the horizontal rotation axis 123 and whose tip ends in front of the plane of the vertical axis 122. The tool 126 is connected to the gear by means of the output shaft 116.
angetrieben, das ggf. ein Über- oder Untersetzungsgetriebeteil enthalten kann.which may contain an increase or reduction gear part.
Das Lagergehäuseteil 118 des Abtriebsgehäuses 119 ist an einer Stelle seines Außenumfangs mit einer Drehmomentstütze 128 fest verbunden. Die Drehmomentstütze 128 besitzt einen parallel zum Aufnahmeende 117 der Abtriebswelle 116 angeordneten Aufnahmebolzen 129, dessen unteres Ende in einer axialen Bohrung 130 des Lagergehäuseteils 118 aufrecht stehend befestigt sit, dessen oberes Ende frei liegt und der von einer längs des seines mittleren Bereichs verschiebbar angeordneten Muffe 131 umgeben ist. Die Muffe 131 stützt sich an ihrem unteren Ende über eine Druckfeder 132 an einem Bereich der oberen Ringfläche 125 Gehäuseteils 118 ab. Die Muffe 131 besitzt an ihrem unteren Ende und der Abtriebswelle 116 zugewandt eine Verriegelungsnase 133, die unter der Wirkung der Druckfeder 132 in der in Figur 2A dargestellten Transportlage in eine Verriegelungsnut 134 eingreift, die an einem Bund 136 der Abtriebswelle 116 vorgesehen ist. Der Bund 136 ist mit der Abtriebswelle 116 drehfest verbunden und oberhalb des Lagergehäuseteils 118 in geringem Abstand zu diesem angeordnet. Die Verriegelungsnut 134 ist an einem bestimmten Winkelbereich des Umfanges des Bundes 136 angeordnet. Dadurch liegen das Aufnahmeende 117 der Abtriebswelle 116 und der Aufnahmebolzen 129 der Drehmomentstütze 128 in einer bestimmten vorgegebenenThe bearing housing part 118 of the output housing 119 is firmly connected to a torque support 128 at one point on its outer circumference. The torque support 128 has a receiving bolt 129 arranged parallel to the receiving end 117 of the output shaft 116, the lower end of which is fastened upright in an axial bore 130 of the bearing housing part 118, the upper end of which is exposed and which is surrounded by a sleeve 131 arranged so as to be displaceable along its middle region. The sleeve 131 is supported at its lower end via a compression spring 132 on an area of the upper annular surface 125 of the housing part 118. The sleeve 131 has a locking lug 133 at its lower end facing the output shaft 116, which, under the action of the compression spring 132 in the transport position shown in Figure 2A, engages in a locking groove 134 provided on a collar 136 of the output shaft 116. The collar 136 is connected to the output shaft 116 in a rotationally fixed manner and is arranged above the bearing housing part 118 at a small distance from it. The locking groove 134 is arranged in a certain angular range of the circumference of the collar 136. As a result, the receiving end 117 of the output shaft 116 and the receiving bolt 129 of the torque support 128 are in a certain predetermined
winkligen Stellung zueinander, welche die Transportstellung des Winkelbohrkopfes 110 ist.angular position to each other, which is the transport position of the angle drilling head 110.
Figur 2B zeigt den als Mehrspindelbohrkopf ausgebildeten Werkzeugkopf 110', der grundsätzlich in derselben Weise wie der Winkelbohrkopf 110 aufgebaut ist, so daß Figur 2B insoweit mit denselben, jedoch mit einem Strich versehenen Bezugsziffern versehen ist, als es sich um entsprechende Bauteile handelt. Der einzige Unterschied besteht in der Bestückung und Ausbildung des Getriebegehäuseteils 120' des Abtriebsgehäuses 119'. In dem Getriebegehäuseteil 120' ist ein Getriebe 181 vorgesehen, das es möglich macht, daß zwei zueinander parallele, exzentrisch zur vertikalen Achse und ebenfalls mit einer vertikalen Rotationsachse versehene Werkzeuge 185 und 186 eingebracht und in gleicher Umfangsrichtung rotierend angetrieben werden können. Die beiden Werkzeuge 185 und 186, die bspw. Bohrer sind, sind vorzugsweise diametral gegenüberliegend angeordnet. Es versteht sich, daß der Mehrspindelbohrkopf 110' auch mehr als zwei Werkzeuge aufweisen kann.Figure 2B shows the tool head 110' designed as a multi-spindle drilling head, which is basically constructed in the same way as the angle drilling head 110, so that Figure 2B is provided with the same reference numbers, but with a prime, insofar as the components are corresponding. The only difference is in the configuration and design of the gear housing part 120' of the output housing 119'. A gear 181 is provided in the gear housing part 120', which makes it possible for two tools 185 and 186, which are parallel to one another, eccentric to the vertical axis and also provided with a vertical axis of rotation, to be inserted and driven to rotate in the same circumferential direction. The two tools 185 and 186, which are drills, for example, are preferably arranged diametrically opposite one another. It is understood that the multi-spindle drilling head 110' can also have more than two tools.
Die Funktion des Spindelkopfes 112 mit eingespanntem Werkzeugkopf 110 oder 110' ist folgende:The function of the spindle head 112 with clamped tool head 110 or 110' is as follows:
Beim Werkzeugkopf 110, 110' ist in Transportlage gemäß Figur 2A bzw. 2B, d.h. dann, wenn er in einem Werkzeugmagazin aufgenommen ist bzw. zwischen dem Werkzeugmagazin und demIn the case of the tool head 110, 110', in the transport position according to Figure 2A or 2B, i.e. when it is accommodated in a tool magazine or between the tool magazine and the
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Spindelkopf 112 des Bearbeitungszentrums bewegt wird, eine Verriegelung zwischen der Drehmomentstütze 128 und der Abtriebswelle 16 vorhanden. Gemäß Figur 3 wird nun der Werkzeugkopf 110, 110' in dieser Transportstellung in den Spindelkopf 112 eingespannt, dessen Hauptspindel 113 die Konusaufnahme 166 für das Aufnahmeende 117 des Werkzeugkopfes und dessen Verstellring 127 in einem der Hauptspindel 113 nahen Bereich die bspw. hydraulisch verriegelbare Aufnahme 167 für den Aufnahmebolzen 129 der Drehmomentstutze 128 des Werkzeugkopfes besitzt. Mit dem Einspannen des Werkzeugkopfs 110, 110' in den Spindelkopf 112 des Bearbeitungszentrums wird die Muffe 131 am Aufnahmeansatz 129 durch das Anlegen an eine Unterfläche des Verstellringes 127 des Spindelkopfs 112 entgegen der Wirkung der Druckfeder 132 nach unten verschoben, so daß die Verriegelungsnase 133 aus der Verriegelungsnut 134 des Bundes 136 der Abtriebswelle 116 freikommt. Dadurch ist die Transportstellung aufgehoben und die Abtriebswelle 116 gegenüber der Drehmomentstütze 128 frei drehbar. In dieser eingespannten ersten Betriebsstellung, in der die erste Klemmvorrichtung 141 gespannt ist und die zweite Klemmvorrichtung 151 gelöst ist (Figur 3), wird bei Antrieb der Hauptspindel 113 und damit der Abtriebswelle 116 des Werkzeugkopfs 110, 110' das bzw. die Werkzeug 126, 126' um die horizontale Achse 123 bzw. vertikale Achsen rotierend angetrieben.Spindle head 112 of the machining center is moved, a lock is present between the torque support 128 and the output shaft 16. According to Figure 3, the tool head 110, 110' is now clamped in this transport position in the spindle head 112, the main spindle 113 of which has the conical holder 166 for the holder end 117 of the tool head and the adjusting ring 127 of which has, in an area close to the main spindle 113, the, for example, hydraulically lockable holder 167 for the holder bolt 129 of the torque support 128 of the tool head. When the tool head 110, 110' is clamped into the spindle head 112 of the machining center, the sleeve 131 on the receiving projection 129 is moved downwards against the effect of the compression spring 132 by resting on a lower surface of the adjusting ring 127 of the spindle head 112, so that the locking lug 133 is released from the locking groove 134 of the collar 136 of the output shaft 116. This removes the transport position and the output shaft 116 can rotate freely relative to the torque support 128. In this clamped first operating position, in which the first clamping device 141 is clamped and the second clamping device 151 is released (Figure 3), the tool(s) 126, 126' are driven in rotation about the horizontal axis 123 or vertical axes when the main spindle 113 and thus the output shaft 116 of the tool head 110, 110' are driven.
Mit dem Winkelbohrkopf 110 nach Figur 2A kann bspw. das in den Figuren 5A und 5B dargestellte Werkstück 11 bearbeitet werden. Mit der in Figur 3 dargestellten ersten Betriebsstellung kann bspw. mit einem Bohrer als Werkzeug 126 in der mit 126/1 bezeichneten Stellung des Werkzeugs die Bohrung 71 und jede weitere horizontale Bohrung bearbeitet werden, die von dieser Seitenfläche des Werkstücks 11 ausgeht. Bei gleichbleibender Einspannstellung des Werkstücks 11 kann das Werkzeug 126 auch in eine Innenbohrung 75 des Werkstücks 11 gefahren und die in Figur 5B gezeigte radiale Bohrung 73 hergestellt oder bearbeitet werden. Soll nun von dieser Innenbohrung 75 ausgehend bspw. die radiale Bohrung 72 hergestellt bzw. bearbeitet werden, so muß das Werkzeug in die Werkzeugstellung 126/2 gedreht werden, was bei in die Innenbohrung 75 eingefahrenem Werkzeug 126 erfolgen kann, wenn der gesamte Winkelbohrkopf 110 in den X/Y-Koordinaten entsprechend verfahren wird. Um dies zu erreichen, wird zunächst der Abtriebswellenantrieb, d.h. die Hauptspindel 113 stillgesetzt. Danach werden sowohl die erste Klemmvorrichtung 141 als auch die zweite Klemmvorrichtung 151 gleichzeitig betätigt. Die durch Druckbeaufschlagung erreichte Betätigung der zweiten Klemmvorrichtung 151 bewirkt, daß der Klemmbolzen 143 eine drehfeste Klemmung bzw. Verbindung zwischen dem Verstellring 127 und der Hauptspindel 113 herstellt. Die durch Druckbeaufschlagung erreichte Betätigung der ersten Klemmvorrichtung 141 bewirkt, daß die drehfeste VerbindungThe angle drilling head 110 according to Figure 2A can be used, for example, to machine the workpiece 11 shown in Figures 5A and 5B. With the first operating position shown in Figure 3, the bore 71 and any other horizontal bore that extends from this side surface of the workpiece 11 can be machined, for example, with a drill as tool 126 in the position of the tool designated 126/1. With the clamping position of the workpiece 11 remaining the same, the tool 126 can also be moved into an internal bore 75 of the workpiece 11 and the radial bore 73 shown in Figure 5B can be produced or machined. If, for example, the radial bore 72 is to be produced or machined starting from this inner bore 75, the tool must be rotated into the tool position 126/2, which can be done with the tool 126 retracted into the inner bore 75 if the entire angle drilling head 110 is moved accordingly in the X/Y coordinates. To achieve this, the output shaft drive, i.e. the main spindle 113, is first stopped. Then both the first clamping device 141 and the second clamping device 151 are actuated simultaneously. The actuation of the second clamping device 151 achieved by applying pressure causes the clamping bolt 143 to produce a rotationally fixed clamp or connection between the adjusting ring 127 and the main spindle 113. The actuation of the first clamping device 141 achieved by applying pressure causes the rotationally fixed connection
zwischen dem Spindelkopfteil 137 und dem Verstellring 127 gelöst wird. Wird nun in dieser zweiten Betriebsstellung des Winkelbohrkopfes 110 die Hauptspindel 113 im Spindelkopf rotierend angetrieben, so wird der Verstellring 127 rotierend angetrieben, wodurch die Drehmomentstutze 128 und damit der Gehäuseansatz 124 mit dem Werkzeug 126 innerhalb der Innenbohrung 75 um die vertikale Achse 122 gedreht wird. Diese winklige Verstellung des Werkzeugs 126 um die vertikale Achse 122 kann stufenlos oder in beliebigen Stufen zwischen 0 und 360" erfolgen. Erfolgt nach Fertigstellung der Bohrung 73 eine Verdrehung um 90" gegen den Uhrzeigersinn, so kann danach die radiale Bohrung 72 hergestellt werden, erfolgt eine Verdrehung um bspw. 45" im Uhrzeigersinn, so kann die radiale Bohrung 74 mit demselben Winkelbohrkopf 110 hergestellt werden. Nach der entsprechenden winkligen Verdrehung muß, damit die betreffende radiale Bohrung 73 bzw. 74 gebohrt werden kann, die erste Betriebsstellung wieder hergestellt, d.h. einerseits die erste Klemmvorrichtung 141 gespannt und andererseits die zweite Klemmvorrichtung 151 gelöst werden, damit ein rotierender Antrieb der Hauptspindel 113 eine Rotation der Abtriebswelle 116 und damit eine Rotation des Werkzeugs 126 bewirkt.between the spindle head part 137 and the adjusting ring 127 is released. If the main spindle 113 in the spindle head is now driven in rotation in this second operating position of the angle drilling head 110, the adjusting ring 127 is driven in rotation, whereby the torque support 128 and thus the housing extension 124 with the tool 126 are rotated around the vertical axis 122 within the inner bore 75. This angular adjustment of the tool 126 around the vertical axis 122 can be carried out continuously or in any steps between 0 and 360". If, after completion of the bore 73, a rotation of 90" anti-clockwise occurs, the radial bore 72 can then be produced; if a rotation of 45" clockwise occurs, for example, the radial bore 74 can be produced with the same angle drilling head 110. After the corresponding angular rotation, in order to drill the relevant radial bore 73 or 74, the first operating position must be restored, i.e. on the one hand the first clamping device 141 must be tightened and on the other hand the second clamping device 151 must be released so that a rotating drive of the main spindle 113 causes a rotation of the output shaft 116 and thus a rotation of the tool 126.
Die Figur 5B zeigt eine weitere Werkzeugstellung 126/3 in strichpunktierter Darstellung für die Herstellung oder Bearbeitung einer von einer schrägen Außenfläche 78 desFigure 5B shows a further tool position 126/3 in a dash-dotted representation for the production or machining of a bevelled outer surface 78 of the
Werkstücks 11 ausgehenden Bohrung 76 (oder 77). Auch diese Bearbeitung kann dann erfolgen, wenn das Werkzeug 126 des Winkelbohrkopfs 10 gegenüber der dargestellten Stellung 126/1 in Figur 5A eine entsprechende winklige Verstellung erfährt.The workpiece 11 is then drilled into the bore 76 (or 77). This machining can also be carried out if the tool 126 of the angle drilling head 10 undergoes a corresponding angular adjustment compared to the position 126/1 shown in Figure 5A.
Dieser Mehrspindelbohrkopf 110' nach Figur 2B ist bspw. bei der Herstellung von auf einem Kreisumfang in im wesentlichen gleichen Abständen angeordneten Bohrungen 87, 88 eines in Figur 6 dargestellten Werkstücks 11' von Vorteil. Sind die diametral zueinander angeordneten Bohrungen 87 und 88 durch die beiden Werkzeuge 185 und 186 hergestellt oder bearbeitet, so wird, wie oben unter Bezugnahme auf das erste Ausführungsbeispiel beschrieben, über die Betätigung der ersten Klemmvorrichtung 141 und der zweiten Klemmvorrichtung 151 der Mehrspindelbohrkopf 110' aus der ersten Betriebsstellung in die zweite Betriebsstellung geschaltet und dann die winklige Lage der beiden diametral gegenüberliegenden Werkzeuge 185 und 186 um bspw. 45° verdreht, so daß danach die Bohrungen 87' und 88' hergestellt bzw. bearbeitet werden können. Dadurch ist es möglich, mit drei winkligen Verstellungen des Abtriebsgehäuses 119' sämtliche acht Bohrungen herzustellen. Statt ursprünglich acht Arbeitsgängen und entsprechendem Verfahren des Werkstücks 11' sind hier nur vier Arbeitsgänge nötig, was deutliche Einsparungen an Maschinenlaufzeit undThis multi-spindle drilling head 110' according to Figure 2B is advantageous, for example, in the production of holes 87, 88 arranged at substantially equal distances on a circumference of a workpiece 11' shown in Figure 6. If the holes 87 and 88 arranged diametrically to one another are produced or machined by the two tools 185 and 186, then, as described above with reference to the first embodiment, the multi-spindle drilling head 110' is switched from the first operating position to the second operating position by actuating the first clamping device 141 and the second clamping device 151 and then the angular position of the two diametrically opposed tools 185 and 186 is rotated by, for example, 45°, so that the holes 87' and 88' can then be produced or machined. This makes it possible to produce all eight holes with three angular adjustments of the output housing 119'. Instead of the original eight operations and corresponding movement of the workpiece 11', only four operations are required here, which results in significant savings in machine running time and
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damit eine erhöhte Produktivität der Maschine mit sich bringt.thus resulting in increased productivity of the machine.
Mit einem Vierspindelbohrkopf wäre eine weitere Reduzierung der Arbeitsgänge erreicht. Der Einsatz eines Achtspindelbohrkopfes ist im allgemeinen aus Kostengründen aber auch aus technischen Gründen meist nicht möglich. Letzeres, weil z.B. acht über ein Zahnradgetriebe angetriebene Spindeln in einem Bohrkopf nicht untergebracht werden können, da Teilkreis und Mittenabstände der Bohrungen zu klein sind.A four-spindle drilling head would achieve a further reduction in the number of operations. The use of an eight-spindle drilling head is generally not possible for cost reasons but also for technical reasons. The latter because, for example, eight spindles driven by a gear transmission cannot be accommodated in one drilling head because the pitch circle and center distances of the holes are too small.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9420589U DE9420589U1 (en) | 1994-12-23 | 1994-12-23 | Machine tool spindle head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE9420589U DE9420589U1 (en) | 1994-12-23 | 1994-12-23 | Machine tool spindle head |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE9420589U1 true DE9420589U1 (en) | 1995-03-16 |
Family
ID=6917820
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE9420589U Expired - Lifetime DE9420589U1 (en) | 1994-12-23 | 1994-12-23 | Machine tool spindle head |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9420589U1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0963811A3 (en) * | 1998-06-12 | 2001-04-25 | Alfred Jäger | Holder for a motor spindle on a machine tool |
US20220032476A1 (en) * | 2020-07-30 | 2022-02-03 | Saab Seaeye Limited | Tool attachment, tool changer and corresponding method of use |
-
1994
- 1994-12-23 DE DE9420589U patent/DE9420589U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0963811A3 (en) * | 1998-06-12 | 2001-04-25 | Alfred Jäger | Holder for a motor spindle on a machine tool |
US20220032476A1 (en) * | 2020-07-30 | 2022-02-03 | Saab Seaeye Limited | Tool attachment, tool changer and corresponding method of use |
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