CH663743A5

CH663743A5 - MACHINING CENTER WITH AUTOMATIC TOOL CHANGE.

Info

Publication number: CH663743A5
Application number: CH524286A
Authority: CH
Inventors: Vyacheslav Ivanovic Kotelnikov
Original assignee: Vyacheslav Ivanovich Kotelniko
Priority date: 1985-04-24
Filing date: 1985-04-24
Publication date: 1988-01-15
Also published as: GB2183183B; WO1986006310A1; GB8628787D0; DE3590784T1; GB2183183A; JPS62502524A

Description

BESCHREIBUNG Die Erfindung bezieht sich auf ein Bearbeitungszentrum mit automatischem Werkzeugwechsel gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. DESCRIPTION The invention relates to a machining center with automatic tool change according to the preamble of claim 1.

Bekannt ist ein Bearbeitungszentrum (SU-Urheberschein Nr. 770 737, IPK3 B Q 3/155, veröffentlicht 1980), in dem zur Erweiterung von technologischen Möglichkeiten zusätzlich ein Werkzeughaltermagazin und eine besondere Spindel zum Aufspannen von Werkzeughaltern mit automatischen Wechsel- und Spannvorrichtungen vorgesehen sind, was die Konstruktion bedeutend komplizierter macht und nur bei harten Bearbeitungsbedingungen, insbesondere bei der Fräsbearbeitung gerechtfertigt ist. A machining center (SU copyright certificate No. 770 737, IPK3 BQ 3/155, published in 1980) is known, in which a tool holder magazine and a special spindle for clamping tool holders with automatic changing and clamping devices are additionally provided to expand technological possibilities, which makes the design significantly more complicated and is only justified in tough machining conditions, especially in milling.

Eine demgegenüber breitere Anwendung finden aufgrund ihres einfacheren Aufbaus Bearbeitungszentren mit einem Spindelhalter für die Werkzeugspindel und einem Magazin mit Plätzen für Werkzeuge und Werkzeughalter (I.A. Kolka, V. V. Kuvshinsky «Bearbeitungszentren», Moskau, Verlag «Mashinostroenie», SS. 61—66), bei denen das Antriebswellenende in Gestalt eines Werkzeugdornschaftes zum Spannen in der Spindel der Werkzeugmaschine ausgeführt ist. Die Fixierung des Werkzeughaltergehäuses am Spindelhalter erfolgt mit Hilfe von verschiedenen Anschlägen, Fingern an dessen Gehäuse sowie Gegennuten und -buchsen, die am Gehäuse des Werkzeughalters und des Spindelhalters angebracht sind. On the other hand, machining centers with a spindle holder for the tool spindle and a magazine with spaces for tools and tool holders (IA Kolka, VV Kuvshinsky "Machining Centers", Moscow, publisher "Mashinostroenie", pp. 61-66) are used more widely because of their simpler construction which the drive shaft end is designed in the form of a tool mandrel shaft for clamping in the spindle of the machine tool. The tool holder housing is fixed to the spindle holder with the aid of various stops, fingers on its housing and counter grooves and bushings which are attached to the housing of the tool holder and the spindle holder.

Die Anwendung von Werkzeughaltern in den bekannten Bearbeitungszentren dieses Typs ist nur zum Ein- und Mehrspindelbohren von durch eine niedrige Genauigkeit ihrer geometrischen Lage gekennzeichneten Bohrungen sowie zum Senken und Aufreiben möglich, bei denen die Bearbeitungsgenauigkeit praktisch nur durch das Werkzeug bestimmt wird, aber sie ist für die Durchführung von Fräs- und Ausbohroperationen mit ihren erheblichen von den Schnittkräften herrührenden Axial- und Radialbelastungen am Werkzeughaltergehäuse nicht vertretbar, weil die Fixierung der Werkzeughalter durch die vorerwähnten Mittel zwar die Durchdrehung des Gehäuses verhindert, aber keine genaue Lagebestimmung desselben sowie keine Festspannung des Gehäuses am Spindelhalter gewährleistet. Diese Besonderheit hängt damit zusammen, dass die Anschläge und die Finger in Nuten und Buchsen mit einem unvermeidlichen Spiel (sogar bei hochpräziser Fertigung) angebracht werden beim Anwenden von kegeligen Fingern und Gehäuselöchern keine stabile Andrückkraft beim Aufspannen des Werkzeughalters gleichzeitig in zwei Festbasen entlang einer Koordinate, und zwar des Kegelschaftes der Werkzeughalterantriebswelle in der Werkzeugmaschinenspindel und des Fingers im Gehäuseloch gewährleistet werden kann. The use of tool holders in the known machining centers of this type is only possible for single and multi-spindle drilling of bores characterized by a low accuracy of their geometrical position as well as for countersinking and reaming, in which the machining accuracy is determined practically only by the tool, but it is for the execution of milling and boring operations with their considerable axial and radial loads on the tool holder housing resulting from the cutting forces is not justifiable because the fixation of the tool holder by the aforementioned means prevents the housing from spinning, but does not exactly determine the position of the housing and does not fix the housing on Spindle holder guaranteed. This peculiarity is related to the fact that the stops and fingers in grooves and bushings are attached with an inevitable play (even with high-precision production) when using tapered fingers and housing holes, no stable pressing force when clamping the tool holder simultaneously in two fixed bases along a coordinate, namely the tapered shaft of the tool holder drive shaft in the machine tool spindle and the finger in the housing hole can be guaranteed.

Bekannt ist ferner ein Bearbeitungszentrum (SU-Urheberschein Nr. 763 067, IPK3 B 23 Q 3/55, veröffentlicht 1980), das ein Gestell enthält, auf dem eine Stütz- und Tragkonstruktion, d. h. ein Ständer mit einem Spindelhalter und einem Greifarm zum Werkzeugwechsel sowie einem Magazin mit Plätzen für Endwerkzeuge und einen Werkzeughalter angeordnet ist. Die Werkzeugmaschine schliesst ferner einen Kreuztisch mit einem Schalttisch zum Aufspannen des zu bearbeitenden Werkstücks ein. In der Maschinenspindel ist eine kegelige Bohrung für den jeweiligen Werkzeugschaft und den Werkzeughalter in Gestalt eines reversierbaren Ge-windeschneidfutters mit einem Mitnehmer vorgesehen, wobei das reversierbare Gewindeschneidfutter mit einem Schutzmantel versehen ist. Am Boden dieses Schutzmantels ist eine Mittenbohrung zum Austritt von rotierenden Gewindeschneidfutterteilen ausgeführt, während am Rand ein einen Fixierteil besitzender Mitnehmer befestigt ist. Hierbei sind am Spindelhalter sowie an der Aussenstirn mindestens eines der Magazinplätze auf der Seite des Greifarms Fixierelemente zum Fixieren des Werkzeughaltergehäuses befestigt, beispielsweise in Gestalt eines Kragstücks mit einer Nut, deren Breite mit der Breite des erwähnten Mitnehmers übereinstimmt. Zur Winkelorientierung des Werkzeughaltergehäuses ist im Greifarmgehäuse symmetrisch in bezug auf die Greifbacken auch noch eine Nut und ein an einem der Magazinplätze angebrachtes Fixiermittel vorgesehen, die mit dem erwähnten Mitnehmer zusammenwirken. Also known is a machining center (SU copyright certificate No. 763 067, IPK3 B 23 Q 3/55, published in 1980), which contains a frame on which a support and support structure, i. H. a stand with a spindle holder and a gripper arm for tool change as well as a magazine with spaces for end tools and a tool holder is arranged. The machine tool also includes a cross table with an indexing table for clamping the workpiece to be machined. A tapered bore for the respective tool shank and the tool holder in the form of a reversible tapping chuck with a driver is provided in the machine spindle, the reversible tapping chuck being provided with a protective jacket. At the bottom of this protective jacket there is a center hole for the exit of rotating tapping chuck parts, while a driver having a fixing part is attached to the edge. Here, at least one of the magazine locations on the side of the gripper arm is fastened to the spindle holder and to the outer face, for example in the form of a cantilever with a groove, the width of which corresponds to the width of the driver mentioned. For angular orientation of the tool holder housing, a groove and a fixing means attached to one of the magazine locations are also provided in the gripping arm housing symmetrically with respect to the gripping jaws and interact with the driver mentioned.

In der genannten Werkzeugmaschine geschieht die Winkelorientierung des Werkzeughaltergehäuses während des Werkzeugwechsels und -speicherns vermittels äusserer Elemente, die die Kenndaten der Werkzeugmaschine nachteilig beeinflussen. Beispielsweise schwächen die in den Greifern In the machine tool mentioned, the angular orientation of the tool holder housing takes place during the tool change and storage by means of external elements which adversely affect the characteristics of the machine tool. For example, they weaken in the grippers

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

3 3rd

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des Greifarmes vorhandenen Nuten diese Greifer in konstruktiver Hinsicht ab. Das an einem der Magazinplätze vorhandene Fixiermittel, in das der Mitnehmer des Gewindeschneidfuttergehäuses hineingeht, verringert den Vereinheitlichungsgrad der Magazinplätze, während der am Werkzeughaltergehäuse angebrachte Mitnehmer den Einsatz des Werkzeughalters in den Werkzeugmaschinen mit einem Trommelmagazin, das oben am Ständer angeordnet und mit einem Schutzmantel versehen ist, verhindert, weil der Mitnehmer des Werkzeughaltergehäuses über den Werkzeugflansch vorsteht und bei der Schaltbewegung des Magazins zur Anlage am Schutzmantel kommt. Ferner wird infolge der grossen Ausladung des Mitnehmers, der in die Nut des am Spindelhalter starr befestigten Kragstücks frei hineingeht, das Werkzeughaltergehäuse in dieser Werkzeugmaschine nur gegen Durchdrehung fixiert, so dass der Werkzeughalter infolge seiner unsteifen Befestigung am Spindelhalter und der geringen Vibrationsfestigkeit des langen Mitnehmers bei den Fräs- und Ausbohroperationen nicht eingesetzt werden kann. grooves of the gripper arm present these grippers in a constructive sense. The fixative at one of the magazine locations, into which the driver of the tapping chuck housing goes, reduces the degree of unification of the magazine locations, while the driver attached to the tool holder housing reduces the use of the tool holder in the machine tools with a drum magazine, which is arranged at the top of the stand and provided with a protective jacket , prevented because the driver of the tool holder housing protrudes over the tool flange and comes into contact with the protective jacket during the switching movement of the magazine. Furthermore, due to the large projection of the driver, which goes freely into the groove of the cantilever rigidly attached to the spindle holder, the tool holder housing in this machine tool is only fixed against rotation, so that the tool holder due to its unstiff attachment to the spindle holder and the low vibration resistance of the long driver the milling and boring operations cannot be used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bearbeitungszentrum der eingangs genannten Art mit einer solchen Konstruktion zu schaffen, die die Möglichkeit der Durchführung von Fräs- und Ausbohroperationen dank erhöhter Genauigkeit der Anbringung des Werkzeughalters an der Spindel und erhöhter Aufspannsteifigkeit desselben am Spindelhalter in der Arbeitsstellung sicherstellen würde. The invention has for its object to provide a machining center of the type mentioned with such a construction that ensure the possibility of performing milling and boring operations thanks to increased accuracy of attachment of the tool holder to the spindle and increased clamping rigidity of the same on the spindle holder in the working position would.

Die gestellte Aufgabe ist dadurch gelöst, dass das vorgeschlagene Bearbeitungszentrum die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 definierten Merkmale aufweist. The object is achieved in that the proposed machining center has the features defined in the characterizing part of patent claim 1.

Zweckmässigerweise sind die Anschläge an der Gehäusestirnfläche verstellbar und feststellbar angebracht. The stops on the housing end face are expediently adjustable and fixable.

Ebenso zweckmässig ist bei dem Bearbeitungszentrum das Fixierelement zum Fixieren des Werkzeughaltergehäuses in einem Stück mit dem Vorderteil des Spindelgehäuses ausgeführt. The fixing element for fixing the tool holder housing in one piece with the front part of the spindle housing is also expediently implemented in the machining center.

Das Fixierelement zum Fixieren des Werkzeughaltergehäuses kann in Gestalt eines Kragstücks ausgeführt sein, das am Vorderteil des Spindelgehäuses angebracht ist. The fixing element for fixing the tool holder housing can be designed in the form of a cantilever piece which is attached to the front part of the spindle housing.

Es ist ferner zweckmässig, die Vorrichtung zur Winkelorientierung des Werkzeughaltergehäuses als Klauenkupplung auszubilden, wobei eine Zugstange, die mit einem Finger ausgestattet ist, axial verschiebbar in der hohl ausgebildeten Antriebswelle untergebracht ist, die ihrerseits Fenster zur Aufnahme des Zugstangenfingers aufweist, wobei die eine Kupplungshälfte der Klauenkupplung am Werkzeughaltergehäuse befestigt ist, während die andere auf der Antriebswelle verschiebbar angeordnet und mit der Einspannvorrichtung mittels der mit dem Finger versehenen Zugstange gekoppelt ist. It is furthermore expedient to design the device for angular orientation of the tool holder housing as a claw coupling, a pull rod, which is equipped with a finger, being axially displaceably accommodated in the hollow drive shaft, which in turn has windows for receiving the pull rod finger, the one coupling half of the Claw coupling is attached to the tool holder housing, while the other is arranged displaceably on the drive shaft and is coupled to the clamping device by means of the pull rod provided with the finger.

Bei dieser Ausführung des Bearbeitungszentrums stützt sich das Werkzeughaltergehäuse an der in der Maschinenspindel befestigten Antriebswelle und am Spindelhalter mit einem Anzug ab, der die elastische Systemverformung kompensiert, was insgesamt eine genaue Lagebestimmung und Festspannung des Werkzeughalters gewährleistet und dadurch ermöglicht, Fräs- und Ausbohroperationen sowohl mit Winkel- als auch mit Mehrspindelköpfen durchzuführen, wodurch sich das Bearbeitungszentrum von den bekannten Werkzeugmaschinen mit Werkzeugspindeln unterscheidet und seine Möglichkeiten erweitert werden. In this version of the machining center, the tool holder housing is supported on the drive shaft fastened in the machine spindle and on the spindle holder with a suit that compensates for the elastic system deformation, which overall ensures precise position determination and clamping of the tool holder and thereby enables milling and boring operations to be carried out with both Angle heads as well as multi-spindle heads, whereby the machining center differs from the known machine tools with tool spindles and its possibilities are expanded.

Die Erfindung ist beispielsweise durch beiliegende Zeichnungen erläutert, in denen es zeigt: The invention is illustrated, for example, by the accompanying drawings, in which it shows:

Fig. 1 in schematischer Darstellung die Gesamtansicht des Bearbeitungszentrums mit automatischem Werkzeugwechsel mit einem Winkelwerkzeughalter in der Arbeits- und in der Transportstellung, 1 is a schematic representation of the overall view of the machining center with automatic tool change with an angle tool holder in the working and in the transport position,

Fig. 2 eine Baugruppe A von Fig. 1 (Werkzeughalter in der Arbeitsstellung), 2 shows an assembly A from FIG. 1 (tool holder in the working position),

Fig. 3 eine Baugruppe B von Fig. 1 (Werkzeughalter im Magazin), 3 shows an assembly B from FIG. 1 (tool holder in the magazine),

5 Fig. 4 eine Ansicht in Pfeilrichtung C von Fig. 3, 4 is a view in the direction of arrow C of FIG. 3,

Fig. 5 eine Ansicht teilweise im Schnitt nach Linie V—V - der Fig. 2 in grösserem Massstab, 5 is a view partly in section along line V - V - of FIG. 2 on a larger scale,

Fig. 6 eine Ansicht in Pfeilrichtung D von Fig. 2, wo das Fixierelement zum Fixieren des Werkzeughaltergehäuses io dargestellt ist, ausgeführt in Gestalt eines Kragstücks (mit abgenommenem Werkzeughalter), 6 shows a view in the direction of arrow D from FIG. 2, where the fixing element for fixing the tool holder housing 10 is shown, executed in the form of a cantilever piece (with the tool holder removed),

Fig. 7 das Fixierelement zum Fixieren des Werkzeughaltergehäuses, das in einem Stück mit der vorderen Stirnfläche des Spindelgehäuses ausgeführt ist, und 15 Fig. 8 eine Ansicht in Pfeilrichtung E von Fig. 7. 7 shows the fixing element for fixing the tool holder housing, which is made in one piece with the front end face of the spindle housing, and FIG. 8 shows a view in the direction of arrow E from FIG. 7.

Das Bearbeitungszentrum mit automatischem Werkzeugwechsel enthält eine Stütz- und Tragkonstruktion in Gestalt eines Ständers 1 mit einem Schutzmantel 2, die in den Führungen eines Gestells 3 verschiebbar angeordnet ist, so-20 wie einen querbewegbaren Tisch 4 mit einem Teleskopenmantel 5. Auf dem bewegbaren Tisch 4 ist ein Schalttisch 6 mit auswechselbaren Palettentischen 7 zum Aufspannen eines zu bearbeitenden Werkstücks 8 montiert, das im vorliegenden Fall blinde Innennuten 9 und Bohrungen 10 auf-25 weist. Am Ständer 1 ist ein Spindelhalter 11 angebracht, der zum Befestigen der Werkzeugspindel mit dem Werkzeug und eines Werkzeughalters 12 in der Arbeitsstellung bestimmt ist. Am Ständer 1 ist ein Magazin 13 in Gestalt einer Schalttrommel mit Plätzen für ein Endwerkzeug 14 und zum Fest-30 spannen des Werkzeughalters 12 in der Transportstellung sowie zum Festspannen eines Mehrspindelkopfes 15 mit Spindeln 16 angeordnet. Das Magazin 13 ist mit einer Schutzhaube 17 versehen, der die Magazinplätze zur Vermeidung des Herausfallens der Werkzeuge 14 sowie Werk-35 zeughaltern 12 und 15 teilweise überdeckt. Am Ständer 1 ist ein Greifarm 18 mit Greifern 19 und einem Antrieb 20 mit Verschiebungsmöglichkeit zum Magazin 13 und Spindelhalter 11 hin und zurück sowie um die eigene Achse um 180° drehbar montiert. Im Werkzeughalter 12 ist ein Schneid-40 Werkzeug 21 eingebaut. The machining center with automatic tool change contains a support and support structure in the form of a stand 1 with a protective jacket 2, which is arranged displaceably in the guides of a frame 3, such as a cross-movable table 4 with a telescopic jacket 5. On the movable table 4 is an indexing table 6 with interchangeable pallet tables 7 for clamping a workpiece 8 to be machined, which in the present case has blind inner grooves 9 and bores 10. A spindle holder 11 is attached to the stand 1 and is intended for fastening the tool spindle with the tool and a tool holder 12 in the working position. A magazine 13 in the form of a switching drum with spaces for an end tool 14 and for clamping the tool holder 12 in the transport position and for clamping a multi-spindle head 15 with spindles 16 is arranged on the stand 1. The magazine 13 is provided with a protective hood 17 which partially covers the magazine locations to prevent the tools 14 and tool holders 12 and 15 from falling out. On the stand 1, a gripper arm 18 with grippers 19 and a drive 20 with the possibility of displacement to the magazine 13 and spindle holder 11 there and back, and rotatable about its own axis by 180 °, is mounted. A cutting tool 40 is installed in the tool holder 12.

In Fig. 2 ist der Werkzeughalter 12 dargestellt, der am Vorderteil des Spindelhalters 11 mit einer Werkzeugspindel 22 angebracht ist, die eine kegelige Bohrung 23 aufweist und in einem Gehäuse 24 montiert ist, das mit dem Spindelhalter 45 11 (Fig. 1) fest verbunden ist. An der vorderen Stirnseite 25 (Fig. 2) des Gehäuses 24 der Werkzeugspindel 22 ist mit Hilfe von Schrauben 26 ein Fixierelement 27 zum Fixieren des Gehäuses 28 des Werkzeughalters 12 in bezug auf den Spindelhalter 11 starr befestigt. Das Fixierelement 27 besitzt eine so Aufnahmefläche 29, die zur Aufnahme des Gehäuses 28 des Werkzeughalters 12 bestimmt ist. An der Stirnfläche des Gehäuses 28 des Werkzeughalters 12 sind auf der Seite der Spindel 22 Anschläge 30 mit Arbeitsabschnitten 31 angebracht, die zur Erzeugung einer Andruckkraft bei ihrer Zu-55 sammenwirkung mit der Aufnahmefläche 29 bestimmt sind. Zum Abblasen zufälliger Späne von der Aufnahmefläche 29 ist im Körper des Fixierelementes 27 ein Kanal 32 zur Druckluftzuführung ausgeführt, der mit der Luftleitung (in Fig. nicht abgebildet) des Bearbeitungszentrums in Verbin-60 dung steht. In Fig. 2, the tool holder 12 is shown, which is attached to the front part of the spindle holder 11 with a tool spindle 22 which has a tapered bore 23 and is mounted in a housing 24 which is fixedly connected to the spindle holder 45 11 (Fig. 1) is. On the front end face 25 (FIG. 2) of the housing 24 of the tool spindle 22, a fixing element 27 for fixing the housing 28 of the tool holder 12 with respect to the spindle holder 11 is rigidly fixed with the aid of screws 26. The fixing element 27 has a receiving surface 29, which is intended for receiving the housing 28 of the tool holder 12. On the end face of the housing 28 of the tool holder 12, stops 30 with working sections 31 are attached on the side of the spindle 22, which are intended to generate a pressing force when they cooperate with the receiving surface 29. For blowing off random chips from the receiving surface 29, a channel 32 for supplying compressed air is embodied in the body of the fixing element 27, which channel is connected to the air line (not shown in FIG.) Of the machining center.

Eine Antriebswelle 33 des Werkzeughalters 12 besitzt ein aus dem Gehäuse 28 herausragendes Ende zum Befestigen in der Spindel 22 bzw. im Magazin 13 des Bearbeitungszentrums, welches Ende in Gestalt eines Werkzeugdornschaftes 65 34 mit einem Flansch 35 zum Erfassen durch Greifer des Greifarmes 18 (Fig. 1) ausgeführt ist. Zur Winkelorientierung des Gehäuses 28 (Fig. 2) in bezug auf die Antriebswelle 33 während des Werkzeugwechsels und während der Spei A drive shaft 33 of the tool holder 12 has an end protruding from the housing 28 for fastening in the spindle 22 or in the magazine 13 of the machining center, which end in the form of a tool mandrel shaft 65 34 with a flange 35 for gripping the gripper arm 18 (FIG. 1) is executed. For angular orientation of the housing 28 (Fig. 2) with respect to the drive shaft 33 during the tool change and during the Spei

663 743 663 743

4 4th

cherung der Werkzeuge im Magazin 13 ist der Werkzeughalter 12 mit einer Klauenkupplung versehen, bei der die eine Kupplungshälfte 36 am Gehäuse 28 des Werkzeughalters 12 befestigt ist, während die andere Kupplungshälfte 37 auf der Antriebswelle 33 zwischen dem Flansch 35 und dem Gehäuse 28 angebracht ist. Im vorliegenden Fall ist der ausgerückte Kupplungszustand, d.h. die Arbeitsstellung des Werkzeughalters 12, dargestellt. Die Antriebswelle 33 ist auf der Seite des Schaftes 34 hohl ausgeführt und besitzt radial angebrachte Fenster 38, die zur Aufnahme eines Fingers 39 bestimmt sind, welcher mit einer Zugstange 40 starr verbunden ist, die im Innern der Antriebswelle 33 beweglich untergebracht ist. An seinen Enden ist der Finger 39 mit einem die Kupplungshälfte 37 tragenden Gewindering 41 unbeweglich verbunden. Die Grösse der Fenster 38, gemessen längs der Achse der Antriebswelle 33, muss den erforderlichen Weg der Kupplungshälfte 37 bis zum Ankuppeln derselben an die Kupplungshälfte 36 am Gehäuse 28 gewährleisten. Mit Hilfe einer Feder 42 und einer Mutter 43 ist die Zugstange 40 zum Gehäuse 28 des Werkzeughalters 2 hin abgefedert, wodurch das Einrücken der Klauenkupplung sichergestellt wird. Das eine Ende 44 der Zugstange 40 ist derart ausgeführt, dass es über die Antriebswelle 33 vorsteht, und an ihm ist eine Eind-rehung 45 für einen Greifer 46 einer Einspannvorrichtung 47 in der Spindel 22 ausgeführt. After securing the tools in the magazine 13, the tool holder 12 is provided with a claw coupling, in which one coupling half 36 is fastened to the housing 28 of the tool holder 12, while the other coupling half 37 is mounted on the drive shaft 33 between the flange 35 and the housing 28. In the present case, the disengaged clutch condition, i.e. the working position of the tool holder 12 is shown. The drive shaft 33 is hollow on the side of the shaft 34 and has radially attached windows 38 which are intended to receive a finger 39 which is rigidly connected to a pull rod 40 which is movably housed inside the drive shaft 33. At its ends, the finger 39 is immovably connected to a threaded ring 41 carrying the coupling half 37. The size of the window 38, measured along the axis of the drive shaft 33, must ensure the required travel of the coupling half 37 until it is coupled to the coupling half 36 on the housing 28. With the aid of a spring 42 and a nut 43, the pull rod 40 is cushioned towards the housing 28 of the tool holder 2, thereby ensuring the engagement of the claw coupling. One end 44 of the pull rod 40 is designed such that it protrudes beyond the drive shaft 33, and an indentation 45 for a gripper 46 of a clamping device 47 in the spindle 22 is carried out on it.

Das Gehäuse 28 des Werkzeughalters 12 auf der Antriebswelle 33 ist in zwei entlang ihrer Achse mit Abstand liegenden Schrägkugellagern 48 mit durch eine Spannmutter 49 erzeugtem Anzug gelagert, was gemeinsam mit den zweckentsprechenden Festigkeitsparametern der Antriebswelle 33 eine starre Befestigung des Gehäuses 28 auf der Welle 33 gewährleistet, die die durch die Schnittkräfte bei der Bearbeitung entstehende Belastung aufnimmt. Die Drehbewegung der Antriebswelle 33 wird auf eine Werkzeugspindel 50 des Werkzeughalters 12 je nach dem Typ des letzteren über eine Getriebekette, beispielsweise über ein Stirnradgetriebe 51 im Werkzeughalter 12 übertragen. The housing 28 of the tool holder 12 on the drive shaft 33 is mounted in two angular contact ball bearings 48 spaced along its axis with a tightening generated by a tension nut 49, which together with the appropriate strength parameters of the drive shaft 33 ensures a rigid fastening of the housing 28 on the shaft 33 , which absorbs the load created by the cutting forces during machining. The rotary movement of the drive shaft 33 is transmitted to a tool spindle 50 of the tool holder 12 depending on the type of the latter via a gear chain, for example via a spur gear 51 in the tool holder 12.

In Fig. 3 ist eine Baugruppe B (im Längsschnitt) dargestellt, aus der klar ersichtlich ist, dass die Kupplungshälfte 37 der Klauenkupplung auf den der auf der Antriebswelle 33 längs der Achse bewegbaren Gewindering 41 aufgeschraubt und an demselben fixiert ist, während die Kupplungshälfte 36 am Gehäuse 28 des Werkzeughalters 12 mit Schrauben 52 befestigt ist. In Fig. 3 ist die Klauenkupplung im eingerückten Zustand dargestellt, d.h., wenn sich der Werkzeughalter 12 (Fig. 1) in der gegenüber der Antriebswelle 33 fixierten Winkellage (Transportstellung) befindet. 3 shows an assembly B (in longitudinal section) from which it is clearly evident that the coupling half 37 of the claw coupling is screwed onto and fixed to the threaded ring 41 which is movable along the axis on the drive shaft 33, while the coupling half 36 is fastened to the housing 28 of the tool holder 12 with screws 52. 3 shows the dog clutch in the engaged state, i.e. when the tool holder 12 (FIG. 1) is in the angular position (transport position) fixed with respect to the drive shaft 33.

Aus Fig. 4, in der eine Ansicht in Pfeilrichtung C von Fig. 3 dargestellt ist, ist ersichtlich, dass in der vorliegenden Erfindung zur sicheren Vermeidung einer Durchdrehung und zur genaueren Orientierung der Klauenkupplung auf der Antriebswelle 33 die Zähne 53, 54 ihrer Kupplungshälften 36 und 37 rechteckig ausgebildet sind. From FIG. 4, in which a view in the direction of arrow C of FIG. 3 is shown, it can be seen that in the present invention the teeth 53, 54 of its coupling halves 36 in order to reliably prevent rotation and to orient the claw coupling more precisely on the drive shaft 33 and 37 are rectangular.

In Fig. 5 ist ein Schnitt nach Linie V —V der Fig. 2 dargestellt. Es ist erkennbar, dass am Gehäuse 28 des Werkzeughalters 12 auf der Seite der Spindel 22 (Fig. 2) mit Hilfe von Schrauben 55 (Fig. 5) zwei Anschläge 30 mit geradlinigen Arbeitsabschnitten 56 starr befestigt sind, die zur Zusammenwirkung mit der Aufnahmefläche 29 (Fig. 2) des Fixierelementes 27 mit einem Anzug bestimmt sind. Die Anschläge 30 (Fig. 5) liegen symmetrisch beiderseits der Antriebswelle 33. Mit Hilfe von Keilen 57, die mittels Schrauben 58 festgezogen werden und mit auf den oberen Seiten der Anschläge 30 befindlichen Vorsprüngen 59 zusammenwirken, sowie mit Hilfe von vertikalen Nuten 60 werden die Anschläge 30 nach ihrer Winkellage und in der Höhe zur Gewährleistung eines vollkommenen Kontaktes derselben mit der Aufnahmefläche 29 (Fig. 2) des Fixierelementes 27 FIG. 5 shows a section along line V - V of FIG. 2. It can be seen that two stops 30 with rectilinear working sections 56 are rigidly fastened to the housing 28 of the tool holder 12 on the side of the spindle 22 (FIG. 2) with the aid of screws 55 (FIG. 5) and interact with the receiving surface 29 (Fig. 2) of the fixing element 27 are determined with a suit. The stops 30 (Fig. 5) are symmetrical on both sides of the drive shaft 33. With the help of wedges 57, which are tightened by means of screws 58 and cooperate with projections 59 located on the upper sides of the stops 30, and with the aid of vertical grooves 60, the Stops 30 according to their angular position and in height to ensure perfect contact thereof with the receiving surface 29 (FIG. 2) of the fixing element 27

und zur Erzeugung eines Anzugs zwischen Aufnahmefläche 29 und Spindel 22 beim Aufspannen des Werkzeughalters 12 verstellt. Aus Fig. 5 ist ferner ersichtlich, dass die Kupplungshälfte 37 am Gewindering 41 mittels Schrauben 61 angebracht ist, die zur endgültigen Einstellung der Kupplungshälfte 37 nach dem Festspannen der Anschläge 30 durch die Schrauben 55 bestimmt sind. and adjusted to generate a tightening between the receiving surface 29 and the spindle 22 when the tool holder 12 is clamped. 5 that the coupling half 37 is attached to the threaded ring 41 by means of screws 61, which are intended for the final adjustment of the coupling half 37 after the stops 30 have been tightened by the screws 55.

In Fig. 6 ist der Vorderteil des Gehäuses 24 der Spindel 22 mit den in demselben angebrachten Greifern 46 der zum Erfassen der Werkzeuge bestimmten Einspannvorrichtung 47 dargestellt. An der vorderen Stirnfläche 25 des Gehäuses 24 der Spindel 22 ist das Fixierelement 27 zum Fixieren des Werkzeughalters 12 (Fig. 1) angebracht, das in Gestalt eines Kragstücks ausgebildet ist, welches mittels Schrauben 26 (Fig. 6) und 62 sowie Stiften 63 befestigt ist. Im vorliegenden Fall ist die Aufnahmefläche 29 mit einer Auflauffase 64 und einem Kanal 32 mit Bohrungen 32' zur Druckluftzuführung im unteren Teil des Kragstückes ausgeführt. FIG. 6 shows the front part of the housing 24 of the spindle 22 with the grippers 46 of the clamping device 47 intended for gripping the tools. On the front end face 25 of the housing 24 of the spindle 22, the fixing element 27 for fixing the tool holder 12 (FIG. 1) is attached, which is designed in the form of a cantilever piece which is fastened by means of screws 26 (FIG. 6) and 62 and pins 63 is. In the present case, the receiving surface 29 is designed with a run-up chamfer 64 and a channel 32 with bores 32 ′ for supplying compressed air in the lower part of the cantilever.

In Fig. 7 und 8 ist eine weitere Ausführungsform des Fixierelementes 27 zum Fixieren des Werkzeughalters 12 dargestellt. Im vorliegenden Fall list das Fixierelement 27 in einem Stück mit der vorderen Stirnfläche 25 des Gehäuses 24 der Spindel 22 ausgeführt, was eine erhöhte Steifigkeit der Konstruktion des Fixierelementes 27 gewährleistet. Zur Vermeidung des Eindringens von Spänen sind die Bohrungen 65 für die Schrauben 26 mit Kunststoffstopfen 66 verdeckt (Fig. 8). 7 and 8 show a further embodiment of the fixing element 27 for fixing the tool holder 12. In the present case, the fixing element 27 is made in one piece with the front end face 25 of the housing 24 of the spindle 22, which ensures increased rigidity of the construction of the fixing element 27. To prevent chips from penetrating, the bores 65 for the screws 26 are covered with plastic plugs 66 (FIG. 8).

Das Bearbeitungszentrum mit automatischem Werkzeugwechsel arbeitet auf die folgende Weise. The machining center with automatic tool change works in the following way.

In das Magazin 13 (Fig. 1) werden Werkzeuge 14, der Werkzeughalter 12 und der Mehrspindelkopf 15 mit voreingestellten Anschlägen 30 (Fig. 5) eingebracht. Tools 14, the tool holder 12 and the multi-spindle head 15 are inserted into the magazine 13 (FIG. 1) with preset stops 30 (FIG. 5).

Das jeweils erforderliche Werkzeug, beispielsweise mit dem dargestellten Wejkzeughalter 12 (Fig. 1) wird durch Schaltbewegung des Magazins 13 in die Stellung «Wechsel» übergeführt. Der Greifarm 18 erfasst, indem er sich aufwärts bewegt, den Werkzeughalter 12 mittels der Greifer 19 am Flansch 35 (Fig. 3) und nimmt denselben aus dem Magazinplatz heraus, worauf er ihn an die Spindel 22 (Fig. 2) befördert und, nach einer Schwenkung um 180°, den Schaft 34 der Antriebswelle 33 in die Spindel 22 einsetzt. Hierbei laufen die Anschläge 30 des Werkzeughalters 12 auf die Aufnahmefläche 29 des Fixierelementes 27 frei auf, während das Ende 44 der Zugstange 40 von der Einspannvorrichtung 47 in der Spindel 22 erfasst und dabei der Schaft 34 der Antriebswelle 33 in die Spindel 22 hineingezogen wird. Die Zugstange 40 führt, indem sie die Feder 42 zusammendrückt, die Kupplungshälfte 37 in Richtung der Spindel 22 weg, wobei die Kupplungshälften 36, 37 ausgerückt werden, wodurch eine freie Selbsteinstellung des Gehäuses 28 des Werkzeughalters 12 auf der Aufnahmefläche 29 des Fixierelementes 27 in entsprechender Winkellage sowie vollkommenes Anliegen der Anschläge 30 an die Aufnahmefläche 29 während des durch die Einspannvorrichtung 47 bewirkten Hineinziehens des Schaftes 34 in die Spindel 22 gewährleistet werden. Nach erfolgtem Hineinziehen des Schaftes 34 der Antriebswelle 33 in die Spindel 22 entsteht ein Anzug zwischen Aufnahmefläche 29 und Maschinenspindel 22, da aber durch Einstellung der Anschläge 30 der Betrag des Anzuges viel geringer gewählt wird als die Kraft, mit der die Antriebswelle 33 in die Spindel 22 hineingezogen wird, so stellt sich der Schaft 34 der Antriebswelle 33 in die kegelige Bohrung 23 der Spindel 22 voll ein, während die Anschläge 30 mit der Aufnahmefläche 29 unter Erzeugung einer Kraft zusammenwirken, wodurch die Festspannung des Werkzeughalters 12 am Spindelhalter 11 (Fig. 1) gewährleistet wird. The tool required in each case, for example with the tool holder 12 shown (FIG. 1), is moved into the “change” position by the switching movement of the magazine 13. The gripper arm 18, by moving upwards, grips the tool holder 12 by means of the grippers 19 on the flange 35 (FIG. 3) and takes it out of the magazine location, whereupon it conveys it to the spindle 22 (FIG. 2) and, after a pivoting through 180 °, the shaft 34 of the drive shaft 33 is inserted into the spindle 22. The stops 30 of the tool holder 12 run freely onto the receiving surface 29 of the fixing element 27 while the end 44 of the pull rod 40 is gripped by the clamping device 47 in the spindle 22 and the shaft 34 of the drive shaft 33 is drawn into the spindle 22. The pull rod 40, by compressing the spring 42, leads the coupling half 37 away in the direction of the spindle 22, the coupling halves 36, 37 being disengaged, as a result of which the housing 28 of the tool holder 12 can freely adjust itself on the receiving surface 29 of the fixing element 27 in a corresponding manner Angular position as well as complete abutment of the stops 30 against the receiving surface 29 can be ensured while the shaft 34 is being pulled into the spindle 22 by the clamping device 47. After the shaft 34 of the drive shaft 33 has been pulled into the spindle 22, a tightening occurs between the receiving surface 29 and the machine spindle 22, since, by adjusting the stops 30, the amount of the suit is chosen to be much less than the force with which the drive shaft 33 is screwed into the spindle 22 is pulled in, the shaft 34 of the drive shaft 33 is fully inserted into the tapered bore 23 of the spindle 22, while the stops 30 cooperate with the receiving surface 29 with the generation of a force, whereby the clamping of the tool holder 12 on the spindle holder 11 (FIG. 1) is guaranteed.

Der Greifarm 18 gibt den Werkzeughalter 12 frei, worauf der letztere betriebsbereit ist. The gripper arm 18 releases the tool holder 12, whereupon the latter is ready for operation.

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Während seines Einsatzes (zum Fräsen, Bohren) behält der Werkzeughalter 12, der drei mit Abstand liegende steife Stützen (Antriebswelle 33, Spindel 22, zwei Anschläge 30) besitzt, die genaue Lage der Achse des Schneidwerkzeuges 21 auch bei erheblichen Axial- und Radialbelastungen ein. Das Entspannen und Einbringen des Werkzeughalters 12 in das Magazin 13 erfolgen in umgekehrter Reihenfolge. Bei Aufheben der Spannkraft seitens der Einspannvorrichtung 47 tritt der Schaft 34 der Antriebswelle 33 aus der kegeligen Bohrung 23 der Spindel 22 aus, von den Anschlägen 30 des Werkzeughalters 12 wird die Anzugskraft weggenommen, und der Greifarm 18 nimmt den Werkzeughalter 12 aus der Spindel 22 ungehindert heraus, wobei die nicht mehr eingespannte Zugstange 40 unter der Wirkung ihrer Feder 42 mittels des Fingers 39 die Kupplungshälften 36, 37 miteinander verkuppelt, so dass dadurch das Gehäuse 28 des Werkzeughalters 12 in bezug auf die Antriebswelle 33 fixiert wird, was die Durchdrehung desselben während des Wechsels und der Speicherung des Werkzeughalters 12 im Magazin 13 aus-schliesst sowie das Gehäuse 28 in bezug auf die Antriebswelle 33 beim Aufspannen des Werkzeughalters 12 im Bearbeitungszentrum orientiert. Während der Beförderung des Werkzeughalters 12 in die Spindel 22 und zurück in das Magazin 13 wird dem Kanal 32 Druckluft aus der Druckluftanlage des Bearbeitungszentrums zugeführt, die die Aufnahmefläche 29 des Fixierelementes 27 von eventuellen Verschmutzungen reinigt. During its use (for milling, drilling), the tool holder 12, which has three stiff supports (drive shaft 33, spindle 22, two stops 30) at a distance, maintains the exact position of the axis of the cutting tool 21 even with considerable axial and radial loads . The tool holder 12 is relaxed and inserted into the magazine 13 in the reverse order. When the clamping force is released by the clamping device 47, the shaft 34 of the drive shaft 33 emerges from the conical bore 23 of the spindle 22, the tightening force is removed from the stops 30 of the tool holder 12, and the gripping arm 18 takes the tool holder 12 out of the spindle 22 unhindered out, the no longer clamped pull rod 40, under the action of its spring 42, by means of the finger 39, coupling the coupling halves 36, 37 to one another, so that the housing 28 of the tool holder 12 is thereby fixed in relation to the drive shaft 33, which causes the same to rotate during the same the change and storage of the tool holder 12 in the magazine 13 is excluded and the housing 28 is oriented with respect to the drive shaft 33 when the tool holder 12 is clamped in the machining center. During the transport of the tool holder 12 into the spindle 22 and back into the magazine 13, the channel 32 is supplied with compressed air from the compressed air system of the machining center, which cleans the receiving surface 29 of the fixing element 27 from possible soiling.

Die vorliegende Erfindung gestattet es, die Möglichkeiten der Bearbeitungszentren mit automatischem Werkzeugwechsel dank Anwendung von verschiedenen Werkzeughaltern (Mehrspindel- und Winkelspindelköpfen) zur Ausführung von Bohr- und Fräsoperationen (Ausbohroperationen) zu erweitern, was dank Anwendung eines besonderen Fixierelementes 27 zum Fixieren des Gehäuses 28 mit einer Aufnahmefläche 29 möglich wurde, die mit den am Gehäuse 28 des Werkzeughalters 12 vorhandenen Anschlägen 30 mit einem Anzug zusammenwirkt, wodurch die Steifigkeit der Aufspannung des Werkzeughalters 12 erhöht und eine hohe Reproduzierbarkeit des Aufspannvorganges gewährleistet wird. Diese Eigenschaften gewährleisten in ihrer Gesamtheit The present invention makes it possible to expand the possibilities of machining centers with automatic tool change thanks to the use of different tool holders (multi-spindle and angle spindle heads) for performing drilling and milling operations (boring operations), which thanks to the use of a special fixing element 27 for fixing the housing 28 a receiving surface 29 was possible, which interacts with the stops 30 on the housing 28 of the tool holder 12 with a suit, thereby increasing the rigidity of the clamping of the tool holder 12 and ensuring a high reproducibility of the clamping process. These properties ensure in their entirety

663 743 663 743

eine hohe Genauigkeit der geometrischen Lage der Werkzeugspindel 50 dieses Werkzeughalters 12 in bezug auf die Maschinenspindel 22. Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der Einspannung des Werkzeughalters in der Spindel 22, der Beförderung desselben an das Magazin 13 und der Speicherung des Werkzeughalters im Magazin 13 ist die Klauenkupplung vorgesehen, die beim Überführen des Werkzeughalters 12 in die Arbeitsstellung unmittelbar durch die Einspannvorrichtung 47 ausgerückt und beim Entnehmen des Werkzeughalters aus der Spindel 22, Befördern und Speichern desselben durch ihre eigene Feder 42 eingerückt wird. Alles das gewährleistet eine hohe Zuverlässigkeit der Winkelorientierung des Werkzeughalters 12, ohne dass dabei zusätzliche Vorrichtungen in den Greifern 19 des Greifarmes 18 bzw. zusätzliche Nuten in den Plätzen des Magazins 13 ausgeführt werden müssen. a high accuracy of the geometric position of the tool spindle 50 of this tool holder 12 with respect to the machine spindle 22. To increase the reliability of the clamping of the tool holder in the spindle 22, the transport of the same to the magazine 13 and the storage of the tool holder in the magazine 13, the claw coupling is provided which is disengaged by the clamping device 47 when the tool holder 12 is moved into the working position and is engaged by its own spring 42 when the tool holder is removed from the spindle 22, conveyed and stored. All of this ensures a high degree of reliability of the angular orientation of the tool holder 12 without additional devices in the grippers 19 of the gripping arm 18 or additional grooves in the places of the magazine 13 having to be made.

Die Möglichkeit der Durchführung von Fräs- und Ausbohroperationen mit Hilfe von Werkzeughaltern, insbesondere Winkel- und Mehrspindelköpfen, erweitert die Möglichkeiten und steigert die Arbeitsleistung von Bearbeitungszentren mit nur einer Werkzeugspindel beträchtlich, so dass sie den Möglichkeiten der Bearbeitungszentren mit einer zusätzlichen Werkzeughalterspindel nahekommen. The possibility of performing milling and boring operations with the help of tool holders, in particular angle and multi-spindle heads, expands the possibilities and increases the work output of machining centers with only one tool spindle, so that they come close to the possibilities of machining centers with an additional tool holder spindle.

Die Erfindung gestattet es, einen beliebigen Komplex von Fräs- und Ausbohroperationen an sechs Werkstückseiten ohne Umspannen des Werkstücks unter Anwendung von Mehrspindelbearbeitung durchzuführen. The invention makes it possible to carry out any complex of milling and boring operations on six workpiece sides without reclamping the workpiece using multi-spindle machining.

Die vorliegende Erfindung ist zur Verwendung in Bearbeitungszentren mit automatischem Werkzeugwechsel zur Erweiterung der Möglichkeiten und Steigerung der Arbeitsleistung verschiedener Modifikationen solcher Bearbeitungszentren sowohl mit dazugehörigen Werkzeughaltern wie auch mit einem Werkzeughalterstandardmodul in Gestalt eines Gehäuseteils mit einer Antriebswelle, einer Kupplung, Festbasisanschlägen sowie einer am Antriebswellenende vorgesehenen Stell für die Werkzeugspindel und einer mit Spannelementen versehenen Sitzstelle für zusätzliche Winkel- und Mehrspindelköpfe bestimmt, die hergestellt und gemäss dem Bedarf in den Abnehmerbetrieben eingebaut werden können. The present invention is for use in machining centers with automatic tool change to expand the possibilities and increase the work capacity of various modifications of such machining centers both with associated tool holders and with a tool holder standard module in the form of a housing part with a drive shaft, a coupling, fixed base stops and a position provided at the drive shaft end intended for the tool spindle and a seat provided with clamping elements for additional angle and multi-spindle heads, which can be manufactured and installed in the customer's premises as required.

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3 Blatt Zeichnungen 3 sheets of drawings

Claims

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1. Machining center with automatic tool change, with a frame (3) having a table (6) for clamping the workpieces to be machined, as well as with a supporting and supporting structure arranged near the table (6), and a spindle holder that can be moved in relation to the same (11) with a spindle (22) mounted in it and having a conical axial bore (23), also with a clamping device (47) and with a magazine (13) with places for one tool (14) each, and with at least one tool holder (12), which has a housing (28) with a drive shaft (33) protruding therefrom, the end of which is designed as a tool mandrel shaft, with a pivotable gripping arm (18) for transferring a tool from the magazine into the spindle (22) and back, as well as with one on the spindle holder

(11) rigidly fixed fixing element (27) for fixing the housing (28) of the tool holder (12) and a device for angular orientation of the housing (28) of the tool holder (12) with respect to the drive shaft (33), characterized in that the housing ( 28) of the tool holder

(12) is provided with two stops (30) which are attached symmetrically on both sides of the drive shaft (33) in such a way that they cooperate with a receiving surface (29) with a suit, which on the fixing element (27) for fixing the housing (28) of the tool holder (12) is formed.

2. Machining center according to claim 1, characterized in that the stops (30) on the end face of the housing (28) of the tool holder (12) are adjustable and fixable.

3. Machining center according to claims 1 and 2, characterized in that the fixing element (27) for fixing the housing (28) of the tool holder (12) is made in one piece with the front part of the housing (24) of the spindle (22).

4. Machining center according to claims 1 and 2, characterized in that the fixing element (27) is designed in the form of a cantilever piece which is attached to the front part of the housing (24) of the spindle (22).

5. Machining center according to one of claims 1 to 5, characterized in that the device for angular orientation of the housing (28) of the tool holder (12) is designed as a claw coupling and is provided with a pull rod (40) with a finger (39) which is axial is slidably accommodated in the hollow drive shaft (33), which in turn has windows (38) for receiving the finger (39) of the pull rod (40), one coupling half (36) of the claw coupling on the housing (28) of the tool holder (12 ) is fixed, while the other coupling half (37) on the drive shaft (33) is arranged axially displaceable and coupled to the clamping device (47) by means of the pull rod (40) via the finger (39).