CH674815A5

CH674815A5 -

Info

Publication number: CH674815A5
Application number: CH185288A
Authority: CH
Inventors: Herbert Gramespacher
Original assignee: Fischer Georg Fms Drehtech
Priority date: 1988-05-17
Filing date: 1988-05-17
Publication date: 1990-07-31
Also published as: DE3913139A1; DE3913139C2

Description

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Beschreibung description

Die Erfindung betrifft eine Werkzeugeinrichtung, wie sie im Oberbegriff von Anspruch 1 gekennzeichnet ist. The invention relates to a tool device as characterized in the preamble of claim 1.

Durch die DE-A1 3 432 371 ist ein entsprechender Werkzeugspannkopf bekanntgeworden, welcher um eine zur Spindelachse um 45° geneigte Achse schwenkbar am Werkzeugschlitten angeordnet ist. Der Antriebsmotor für die Spindel ist am Werkzeugschlitten angeordnet, wodurch ein aufwendiges Kegel- und Stirnradgetriebe für deren Drehantrieb erforderlich ist. Die Achse der Spindel ist durch Schwenken des Werkzeugspannkopfes um 180° lediglich in zwei Bearbeitungsstellungen bringbar. Feststehende Werkzeughalter für Schneidwerkzeuge werden mittels Positionier- und Klemmelementen direkt fest mit dem Gehäuse des Werkzeugspannkopfes verbunden, wobei für die umlaufenden Werkzeuge eine zweite Positionier-und Spanneinrichtung an der Spindel angeordnet ist. Nachteilig ist, dass alle Werkzeughalter für feststehende Werkzeuge, wie z.B. Drehwerkzeuge mit entsprechenden Elementen bzw. Flächen zum Positionieren, Klemmen und direkter Anlage am Gehäuse versehen sein müssen, wodurch sich die Werkzeughalter im Aufnahmebereich und im Haltebereich für automatische Werkzeugwechsler von den Werkzeughaltern für drehende Werkzeuge unterscheiden, was sich auch nachteilig für Werkzeugmagazine auswirken kann. From DE-A1 3 432 371 a corresponding tool clamping head has become known which is arranged on the tool slide so as to be pivotable about an axis inclined at 45 ° to the spindle axis. The drive motor for the spindle is arranged on the tool slide, which requires a complex bevel and spur gear for its rotary drive. The axis of the spindle can only be brought into two machining positions by swiveling the tool clamping head by 180 °. Fixed tool holders for cutting tools are directly connected to the housing of the tool clamping head by means of positioning and clamping elements, a second positioning and clamping device being arranged on the spindle for the rotating tools. The disadvantage is that all tool holders for fixed tools, such as Turning tools must be provided with corresponding elements or surfaces for positioning, clamping and direct contact with the housing, which means that the tool holders in the receiving area and in the holding area for automatic tool changers differ from the tool holders for rotating tools, which can also have a disadvantageous effect for tool magazines.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung der eingangs genannten Art, bei welcher die feststehenden als auch die umlaufenden Werkzeuge gleich mit handelsüblichen und genormten Aufnahmeelementen für den Greifer einer Werkzeugwechselvorrichtung als auch zur Aufnahme in einer genormten Spindelaufnahme ausgebildet sind, wobei trotzdem eine drehfeste Halterung bei feststehenden Werkzeugen, wie z.B. bei Drehwerkzeugen zur Aufnahme hoher Zerspanungskräfte beim Drehen, gegeben sein muss. The object of the present invention is to provide a device of the type mentioned, in which the fixed as well as the rotating tools are designed with commercially available and standardized receiving elements for the gripper of a tool changing device as well as for receiving in a standardized spindle receptacle, with a non-rotatable holder nevertheless with fixed tools, such as with turning tools for absorbing high cutting forces when turning.

Erfindungsgemäss wird dies durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. According to the invention, this is solved by the characterizing features of claim 1.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet. Particularly advantageous embodiments of the invention are characterized in the dependent claims.

Durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 ist die Spindel beim Einsatz von feststehenden Werkzeugen drehfest mit dem Gehäuse verbindbar. Gleichzeitig wird dabei die Spindel in radialer Richtung kraft- und formschlüssig und in axialer Richtung kraftschlüssig ohne nennenswerte Verschiebung der Spindel fest mit dem Gehäuse verbunden, so dass die hohen Zerspanungskräfte beim Drehen von der Spindel über die Arretiervorrichtung direkt auf das Gehäuse übertragen werden. Due to the characterizing features of claim 1, the spindle can be non-rotatably connected to the housing when using fixed tools. At the same time, the spindle is non-positively and positively connected in the radial direction and non-positively in the axial direction without any significant displacement of the spindle, so that the high cutting forces when turning are transmitted directly from the spindle to the housing via the locking device.

Die Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen beispielsweise dargestellt und nachfolgend beschrieben. The invention is illustrated in the accompanying drawings, for example, and described below.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 Eine Ansicht mit einem Teilschnitt der Werkzeugeinrichtung, 1 is a view with a partial section of the tool device,

Fig. 2 den Teilschnitt von Fig. 1 in vergrösserter Darstellung. Fig. 2 shows the partial section of Fig. 1 in an enlarged view.

Fig. 1 zeigt eine Werkzeugeinrichtung 1 einer Werkzeugmaschine, vorzugsweise eines Drehbe-arbeitungs-Zentrums, welches für Dreh-, Bohr-, Fräs- und Schleifbearbeitung ausgebildet ist. 1 shows a tool device 1 of a machine tool, preferably a turning center, which is designed for turning, drilling, milling and grinding.

Die Werkzeugeinrichtung ist auf einem in X-Rich-tung verschiebbaren Schlitten 2 mittels eines Antriebes 4 schwenkbar um eine Achse 3 angeordnet. Die Werkzeugeinrichtung 1 ist vorzugsweise mindestens um 180° schwenkbar, wobei sie in den Stellungen 0°, 90° und 180° mittels einer Arretiervorrichtung formschlüssig positioniert wird. The tool device is arranged on a slide 2 which can be displaced in the X direction by means of a drive 4 so as to be pivotable about an axis 3. The tool device 1 is preferably pivotable by at least 180 °, being positively positioned in the 0 °, 90 ° and 180 ° positions by means of a locking device.

Vorzugsweise ist der Antrieb 4 mit einer NC-Steuerung wirkverbunden, wobei die Werkzeugeinrichtung 1 in jeder beliebigen Stellung zwischen 0° und 180° positionierbar und durch eine Klemmung fest mit dem Schlitten 2 verbindbar ist. The drive 4 is preferably operatively connected to an NC control, the tool device 1 being able to be positioned in any position between 0 ° and 180 ° and being securely connected to the slide 2 by clamping.

In einem Gehäuse 6 der Werkzeugeinrichtung 1 ist eine Spindel 7 gelagert, deren Drehachse 8 in einem Winkel von 90° zur Achse 3 verläuft. Die in Wälzlagern 9 gelagerte Spindel 7 ist direkt mit einem Elektromotor 10 antreibbar, wobei dessen Rotor 10a zwischen den Lagern auf der Spindel 7 angeordnet ist. Der Stator 10b ist direkt im Gehäuse 6 angeordnet, wobei der Elektromotor 10 mittels in Kanälen 11 zirkulierender Kühlflüssigkeit gekühlt wird. A spindle 7 is mounted in a housing 6 of the tool device 1, the axis of rotation 8 of which extends at an angle of 90 ° to the axis 3. The spindle 7 mounted in roller bearings 9 can be driven directly by an electric motor 10, the rotor 10a of which is arranged on the spindle 7 between the bearings. The stator 10b is arranged directly in the housing 6, the electric motor 10 being cooled by means of cooling liquid circulating in channels 11.

Die Spindel 7 weist eine Werkzeugaufnahme 12 auf, welche z.B. als genormte Steilkegel-Aufnahme ausgebildet ist. The spindle 7 has a tool holder 12 which e.g. is designed as a standardized steep taper receptacle.

Die Verdrehsicherung bzw. Positionierung in Um-fangsrichtung zwischen Werkzeug 13 und Spindel 7 erfolgt über einen Mitnehmerflansch und zwei Nuten am Werkzeugschaft, in die entsprechende Mitnehmersteine der Spindel 7 eingreifen. The anti-rotation or positioning in the circumferential direction between the tool 13 and the spindle 7 takes place via a driver flange and two grooves on the tool shaft, into which corresponding driver blocks of the spindle 7 engage.

Das Spannen der Werkzeuge 13 in der Spindel 7 erfolgt mittels einer Schnellspannvorrichtung 14, welche in bekannter Weise mit Federdruck spannt und mit hydraulischem Druck löst. The tools 13 are clamped in the spindle 7 by means of a quick-action clamping device 14, which clamps in a known manner with spring pressure and releases it with hydraulic pressure.

An dem der Werkzeugaufnahme 12 gegenüberliegenden Ende der Spindel 7 ist eine Druckmedium-Zufuhrvorrichtung 15a und eine Kühlmittelzuführung 15b angeordnet. Das Druckmedium wird einem Betätigungskolben der Werkzeug-Schnellspannvorrichtung 14 zugeführt, und das Kühlmittel wird über Bohrungen in der Spindel und im Werkzeug direkt zur Werkzeugschneide geleitet. At the end of the spindle 7 opposite the tool holder 12, a pressure medium supply device 15a and a coolant supply 15b are arranged. The pressure medium is fed to an actuating piston of the quick-action tool clamping device 14, and the coolant is passed directly to the tool cutting edge via bores in the spindle and in the tool.

Die Werkzeugeinrichtung 1 weist auf der Seite der Werkzeugaufnahme eine Werkzeugwechselvorrichtung 16 auf, mittels welcher die in einem Magazin gelagerten Werkzeuge 13 automatisch in die Spindel 7 eingesetzt bzw. wieder im Magazin abgelegt werden. Hierfür ist am Werkzeug 13 eine genormte Aufnahmenut 17 angeordnet, in welche ein Greifer 18 eines Schwenkhebels 19 eingreift. The tool device 1 has a tool changing device 16 on the side of the tool holder, by means of which the tools 13 stored in a magazine are automatically inserted into the spindle 7 or placed back in the magazine. For this purpose, a standardized receiving groove 17 is arranged on the tool 13, in which a gripper 18 of a pivot lever 19 engages.

Auf der gleichen Seite ist die Werkzeugeinrichtung 1 mit einer vor den Lagern 9 angeordneten Arretiervorrichtung 20 versehen, mittels welcher die Spindel 7 drehfest mit dem Gehäuse 6 verbindbar ist, wobei gleichzeitig die Spindel 7 axial ohne deren Verschiebung und radial mit dem Gehäuse formschlüssig und/oder kraftschlüssig verbindbar ist. On the same side, the tool device 1 is provided with a locking device 20 arranged in front of the bearings 9, by means of which the spindle 7 can be connected in a rotationally fixed manner to the housing 6, the spindle 7 simultaneously being positively and / or axially without displacement and radially with the housing is non-positively connectable.

Da die Werkzeugeinrichtung für die Verwendung Because the tool set up for use

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von feststehenden Schneidwerkzeugen 13a, wie z.B. Drehwerkzeuge, Ausdrehwerkzeuge, Bohrstangen usw. als auch für umlaufende Schneidwerkzeuge 13b, wie z.B. Fräser, Bohrer, Säge- oder Schleifwerkzeuge ausgebildet ist, ist die steuerbare Arretiervorrichtung 20 beim Einsatz von feststehenden Werkzeugen 13a erforderlich, damit die hohen Zerspanungskräfte vibrationsfrei auf das Gehäuse übertragbar sind. fixed cutting tools 13a, e.g. Turning tools, boring tools, boring bars etc. as well as for rotating cutting tools 13b, e.g. Milling cutter, drill, saw or grinding tools, the controllable locking device 20 is required when using fixed tools 13a so that the high cutting forces can be transmitted to the housing without vibration.

Fig. 2 zeigt die Arretiervorrichtung 20 vergrös-sert im Längsschnitt. Die Arretiervorrichtung 20 weist ein am werkzeugseitigen Ende der Spindel 7 befestigtes, scheibenförmiges Teil 21 mit einer Stirnverzahnung 22, ein am Gehäuse 6 befestigtes Flanschteil 23 mit einer Stirnverzahnung 24 und einen axial verschiebbaren Stirnverzahnungsring 25 auf. Im Flanschteil 23 sind umfangsmässig verteilt mehrere Druckkolben 26 angeordnet, welche bei Beaufschlagung durch ein Druckmedium den Stirnverzahnungsring 25 in die beiden Stirnverzahnungen 22 und 24 drücken, wodurch eine formschlüssige drehfeste Verbindung zwischen der Spindel 7 und dem Gehäuse 6 entsteht. Die Stirnverzahnungen sind als sogenannte Hirth-Verzahnungen ausgebildet, deren Zahnquerschnitt dreiecksförmig ist und vom äusseren Durchmesser zum inneren Durchmesser hin sich konisch verjüngt. Dadurch ist die Spindel 7 gegenüber dem Gehäuse auch in radialer Richtung formschlüssig und kraftschlüssig fest gehalten. 2 shows the locking device 20 enlarged in longitudinal section. The locking device 20 has a disk-shaped part 21 fastened to the tool-side end of the spindle 7 with a spur toothing 22, a flange part 23 fastened to the housing 6 with a spur toothing 24 and an axially displaceable spur toothing ring 25. In the flange part 23, a plurality of pressure pistons 26 are distributed around the circumference and press the spur gear ring 25 into the two spur gears 22 and 24 when acted upon by a pressure medium, as a result of which a positive, rotationally fixed connection between the spindle 7 and the housing 6 is produced. The spur gears are designed as so-called Hirth gears, the tooth cross section of which is triangular and tapers conically from the outer diameter to the inner diameter. As a result, the spindle 7 is held positively and non-positively in the radial direction with respect to the housing.

Durch den radialen Druck der Druckkolben 26 wird eine an der Spindel 7 angeordnete ringförmige Stirnfläche 27 zur festen Anlage an eine entsprechende Stirnfläche 28 des Flanschteiles 23 gebracht, wodurch die Spindel 7 ohne eine nennenswerte Verschiebung kraftschlüssig mit dem Gehäuse 6 verbunden ist, wenn feststehende Werkzeuge 13a für die Bearbeitung eingesetzt werden. Dadurch kommt ein eventuelles axiales Spiel in den Wälzlagern 9 nicht zur Wirkung. Due to the radial pressure of the pressure pistons 26, an annular end face 27 arranged on the spindle 7 is brought into firm contact with a corresponding end face 28 of the flange part 23, as a result of which the spindle 7 is non-positively connected to the housing 6 without any significant displacement when stationary tools 13a be used for processing. As a result, any axial play in the roller bearings 9 does not come into effect.

Zwischen dem Stirnverzahnungsring 25 und der Stirnverzahnung 24 am Flanschteil 23 sind umfangsmässig verteilt Druckfedern 29 angeordnet, welche den Stirnverzahnungsring 25 bei druckentlasteten Druckkolben 26 so weit axial zurückschieben, dass die Stirnverzahnungen 22, 24 und 25 ausser Eingriff kommen. Dadurch ist die Spindel 7 für den Einsatz von umlaufenden Werkzeugen 13b von der starren Verbindung mit dem Gehäuse 6 gelöst. Between the spur gear ring 25 and the spur toothing 24 on the flange part 23 are arranged circumferentially distributed compression springs 29 which push the spur gear ring 25 back axially with pressure-relieved pressure pistons 26 so far that the spur gears 22, 24 and 25 come out of engagement. As a result, the spindle 7 is released from the rigid connection to the housing 6 for the use of rotating tools 13b.

Die Arretiervorichtung 20 ist mit einer Programmsteuerung der Werkzeugmaschine wirkverbunden, welche abhängig von den zum Einsatz gelangenden Werkzeugen die Zufuhr des Druckmediums zu den Druckkolben 26 entweder öffnet oder schliesst. The locking device 20 is operatively connected to a program control of the machine tool, which, depending on the tools used, either opens or closes the supply of the pressure medium to the pressure piston 26.

Claims

1. Tool device of a machine tool for optional machining, each with a fixed cutting tool or with a rotating cutting tool with a drivable spindle mounted in a housing, in each of which a tool can be inserted in a tool holder, characterized in that the

The spindle (7) can be connected to the housing (6) in a non-rotatable manner in a positioned position by means of a controllable locking device (20).

2. Device according to claim 1, characterized in that the spindle (7) by means of the locking device (20) axially without displacement and radially with the housing (6) can be positively and / or non-positively connected.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the locking device (20) each has one on the spindle (7) and one on the housing (6) arranged end teeth (22, 24) which by means of an axially displaceable spline -Ring (25) are rotatably connected.

4. Device according to claim 3, characterized in that the spur toothing (22, 24, 25) is designed as a Hirth toothing with teeth conical from the outside inwards.

5. Device according to one of claims 3 or 4, characterized in that the spur gear ring (25) by means of a plurality of circumferentially distributed in the housing (6) and acted upon by a pressure medium pressure piston (26) against the spur gears (22, 24) of the spindle (7 ) and the housing (6) can be pressed.

6. Device according to claim 5, characterized in that the spur gear ring (25) against the pressure of circumferentially distributed compression springs (29) is displaceable.

7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that the spindle-side spur gear (22) is arranged on the tool-side end of the spindle (7) and the housing-side spur gear (24) with a radial gap around the spindle-side spur gear (22 ) is arranged on the housing (6).

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the locking device (20) is operatively connected via control elements with a program control for the machine tool.

9. Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the rotor (10a) of an electric motor (10) is arranged directly on the spindle (7), wherein the stator (10b) arranged in the housing (6) by means of a liquid Coolant is coolable.

10. Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that a pressure medium (15a) and a coolant supply device (15b) is arranged on the end of the spindle (7) opposite the tool holder (12), the pressure medium forming an actuating piston a tool quick clamping device (14) and the coolant can be fed directly to the tool cutting edge through bores in the spindle (7) and in the tool (13).

11. The device according to claim 10, characterized in that the fixed cutting tools (13a) and the rotating cutting tools (13b) can be firmly connected to the spindle (7) by means of the same pull-in device (14).

12. Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the tool insert

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can be pivoted correctly (1) about an axis (3) perpendicular to the axis of rotation (8) of the spindle (7), can be locked in a form-fitting and / or friction-locking manner in at least three positions offset by 90 ° to one another and in a swivel range of at least 180 ° in can be locked in any position.

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